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公開番号2025141783
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-29
出願番号2024203398
出願日2024-11-21
発明の名称電気化学セルおよび二酸化炭素回収システム
出願人株式会社デンソー
代理人弁理士法人かいせい特許事務所
主分類B01D 53/32 20060101AFI20250919BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】耐久性を向上させつつ、CO₂回収に必要な電気エネルギを低減できる電池化学セルおよび二酸化炭素回収システムを提供する。
【解決手段】CO₂吸着材103bを含む作用極103と、対極105と、を備え、作用極と対極との間に電圧が印加されることで、対極から作用極に電子が供給され、CO₂吸着材は電気が供給されることに伴ってCO₂含有ガスに含まれるCO₂と結合し、CO₂吸着材は、一般式M_xO_yで表される遷移金属酸化物を含有する。ただし、Mは遷移金属であり、xは1≦x≦3の範囲内であり、yは1≦y≦5の範囲内であり、x=1かつy=2の組み合わせは除く。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
ＣＯ
２
吸着材（１０３ｂ）を含む作用極（１０３）と、対極（１０５）と、を備え、
前記作用極と前記対極との間に電圧が印加されることで、前記対極から前記作用極に電子が供給され、前記ＣＯ
２
吸着材は電気が供給されることに伴ってＣＯ
２
含有ガスに含まれるＣＯ
２
と結合し、
前記ＣＯ
２
吸着材は、一般式Ｍ
ｘ
Ｏ
ｙ
で表される遷移金属酸化物を含有する電気化学セル。
ただし、Ｍは遷移金属であり、ｘは１≦ｘ≦３の範囲内であり、ｙは１≦ｙ≦５の範囲内であり、ｘ＝１かつｙ＝２の組み合わせは除く。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記ＣＯ
２
吸着材は、複合酸化物を含有しており、
前記複合酸化物は、主相として前記遷移金属酸化物Ｍ
ｘ
Ｏ
ｙ
を含むとともに、副相として前記遷移金属Ｍにおける前記遷移金属酸化物Ｍ
ｘ
Ｏ
ｙ
と価数が異なる酸化物を含む請求項１に記載の電気化学セル。
【請求項３】
前記ＣＯ
２
吸着材は、Ｃｕ
２
Ｏ、ＣｕＯ、ＭｏＯ
３
、ＳｎＯ
２
、ＦｅＯ、ＭｎＯ、ＣｏＯおよびＡｇ
２
Ｏの少なくともいずれかを含有する請求項１または２に記載の電気化学セル。
【請求項４】
前記ＣＯ
２
吸着材は、主相としてＣｕ
２
Ｏを含むとともに、副相としてＣｕＯおよびＣｕの少なくともいずれかを含む複合酸化物粒子を含有する請求項１または２に記載の電気化学セル。
【請求項５】
前記作用極は、多孔質状の電極基材（１０３ａ）、前記ＣＯ
２
吸着材、導電助剤およびバインダを有しており、
前記ＣＯ
２
吸着材、前記導電助剤および前記バインダは、混合されて前記電極基材に塗布されている請求項１または２に記載の電気化学セル。
【請求項６】
前記作用極および前記対極を覆う電解質（１０７）を備え、
前記電解質は、イオン液体である請求項１または２に記載の電気化学セル。
【請求項７】
前記イオン液体は、非プロトン性である請求項６に記載の電気化学セル。
【請求項８】
電気化学反応によってＣＯ
２
含有ガスからＣＯ
２
を分離する二酸化炭素回収システムであって、
請求項１または２に記載の電気化学セルを備え、
前記作用極と前記対極との間に第１電圧が印加されることで、前記対極から前記作用極に電子が供給され、前記作用極は前記ＣＯ
２
含有ガスに含まれるＣＯ
２
を吸着し、前記作用極と前記対極との間に第２電圧が印加されることで、前記作用極から前記対極に電子が供給され、前記作用極からＣＯ
２
が脱離される二酸化炭素回収システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気化学セルおよび二酸化炭素回収システムに関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、電気化学反応によって二酸化炭素（以下、ＣＯ
２
とも言う）を含む混合ガスからＣＯ
２
を吸着および脱離する電気化学セルが知られている。例えば、ＣＯ
２
を吸着および脱離するＣＯ
２
吸着材として、ポリアントラキノンを用いた電気化学セルが知られている。
【０００３】
しかしながら、ＣＯ
２
吸着材としてポリアントラキノンのような有機材料を用いる場合には、有機化合物が電気化学セルから溶出することにより、耐久性が低下するおそれがある。
【０００４】
これに対し、特許文献１には、ＣＯ
２
吸着材として炭素材料を用いた電気化学セルが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０２２－１７７８８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ＣＯ
２
吸着材として炭素材料を用いる場合には、ＣＯ
２
の吸着・脱離に必要な酸化還元電位が大きくなる可能性がある。その結果、ＣＯ
２
回収時に消費される電気エネルギが大きくなるおそれがある。
【０００７】
本発明は、上記点に鑑みて、耐久性を向上させつつ、ＣＯ
２
回収に必要な電気エネルギを低減できる電池化学セルおよび二酸化炭素回収システム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】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の電気化学セルは、ＣＯ
２
吸着材（１０３ｂ）を含む作用極（１０３）と、対極（１０５）と、を備え、
作用極と対極との間に電圧が印加されることで、対極から作用極に電子が供給され、ＣＯ
２
吸着材は電気が供給されることに伴ってＣＯ
２
含有ガスに含まれるＣＯ
２
と結合し、
ＣＯ
２
吸着材は、一般式Ｍ
ｘ
Ｏ
ｙ
で表される遷移金属酸化物を含有する。
【０００９】
ただし、Ｍは遷移金属であり、ｘは１≦ｘ≦３の範囲内であり、ｙは１≦ｙ≦５の範囲内であり、ｘ＝１かつｙ＝２の組み合わせは除く。
【００１０】
これによれば、ＣＯ
２
吸着材として、上記Ｍ
ｘ
Ｏ
ｙ
で表される遷移金属酸化物を含有する物質を用いることで、ＣＯ
２
の吸着電位と脱離電位との差である電位幅を小さくすることができる。このため、ＣＯ
２
の吸着・脱離に必要な投入電力を低減することができ、ＣＯ
２
回収に必要な電気エネルギを低減することが可能となる。さらに、ＣＯ
２
の吸着電位である還元電位の低電位化を図ることができるので、活性酸素が発生する副反応を抑制することができる。このため、耐久性を向上させることが可能となる。
（【００１１】以降は省略されています）

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