ガス拡散電極によるフロンガスの電気化学的常温分解

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気体の電極反応に有利なガス拡散電極(GDE)に電極触媒として様々な金属を担持してフロンガスの電気化学的分解を常温で試みた。フロンは炭素に塩素とフッ素が結合した化合物であるが、その化学的安定性は炭素に結合しているフッ素の数によって決定され、1つの炭素に結合しているフッ素の数が多いほど分解されにくい。オゾン層破壊はフロン中の塩素により引き起こされるため、オゾン層破壊能があり、炭素を1つ持つフロンの中では、塩素を1つ、フッ素を3つ持つフロン-13が最も安定で分解されにくい。この最も安定なフロン-13を電解法で分解することが可能であれば、電解法を他のフロンにも応用できると考えられる。実験は水-メタノールを1対1で混合した溶液を電解液として用い、オートクレイブ中で高圧フロン-13下で行った。銅及び銀を担持したGDEで分解活性を示し、銅担持GDEで51.2%、銀担持GDEで60.3%の電流効率でフロン-13が分解した。生成物は銅担持GDEで非常に強固なフロン-13の炭素-フッ素結合が切断され、メタンが電流効率21%で生成した。また、銀担持GDEでは選択的に塩素のみが脱離・水素化されてトリフルオロメタン(フロン-23)が生成した。フロン-23はオゾン層を破壊する原因となる塩素を持たないため、代替フロンとしてリサイクル可能な物質である。さらに、電流効率を改善するため、様々な条件下で電解を行ったところ、水-メタノールを3対7で混合した溶液中、電流密度25mAcm^<-2>、フロン-1330気圧下で銀担持GDEにおいて電流効率を77.7%まで改善することができた。