高分子膜電極による二酸化炭素の電気化学的固定

二酸化炭素を銅電極で電気化学的に還元すると、常温常圧でエチレンやアルコール類が効率よく生成する。この過程は金属電極上で進行する不均一系触媒反応であるが、これを基盤として新しいエネルギー貯蔵とリサイクルのシステムを構築することが出来る。そのために解決すべき主要な課題の一つは、電極へのCO_2の輸送速度を高めることである。本研究の目的は、二酸化炭素の電解還元プロセスに、高分子膜電極(イオン交換膜に多孔性金属電極をコーティングした電解システム)を適用することにより、上の課題の解決をはかることにある。これにより、工業電解に匹敵する反応速度でエチレン、アルコール類を得るプロセスの開発が可能になると期待される。高分子膜電極でCO_2の電解還元を行った研究例は数報見られるが、いずれも陽イオン交換膜を基体としており、短時間で電極活性は低下することが知られている。本研究では、カチオン交換膜/Ag電極およびアニオン交換膜/Ag電極を無電解メッキ法で作成し,CO_2の電解還元を行った。カチオン交換膜/Ag電極では、電極の活性は、過去の報告通り短時間で低下したが、アニオン交換膜/Ag電極では著しい向上が見られた。すなわち30mA cm^<-2>まではCO_2還元は100%に近い電流効率で進行し、50mAcm^<-2>でも60%程度の値が見られる。電極の活性はきわめて安定で,2時間の間全く活性の低下は見られなかった.以上により、CO_2の電気化学還元プロセスに,アニオン交換膜/Ag電極を用いることにより,電極へのCO_2輸送速度が顕著に改善され,しかも長時間にわたって活性が保持されることがわかった.

二酸化炭素を銅電極で電気化学的に還元すると、常温常圧でエチレンやアルコール類が効率よく生成する。この過程は金属電極上で進行する不均一系触媒反応であるが、これを基盤として新しいエネルギー貯蔵とリサイクルのシステムを構築することが出来る。そのために解決すべき主要な課題の一つは、電極へのCO_2の輸送速度を高めることである。本研究の目的は、二酸化炭素の電解還元プロセスに、高分子膜電極(イオン交換膜に多孔性金属電極をコーティングした電解システム)を適用することにより、上の課題の解決をはかることにある。これにより、工業電解に匹敵する反応速度でエチレン、アルコール類を得るプロセスの開発が可能になると期待される。高分子膜電極でCO_2の電解還元を行った研究例は数報見られるが、いずれも陽イオン交換膜を基体としており、短時間で電極活性は低下することが知られている。本研究では、カチオン交換膜/Ag電極およびアニオン交換膜/Ag電極を無電解メッキ法で作成し,CO_2の電解還元を行った。カチオン交換膜/Ag電極では、電極の活性は、過去の報告通り短時間で低下したが、アニオン交換膜/Ag電極では著しい向上が見られた。すなわち30mA cm^<-2>まではCO_2還元は100%に近い電流効率で進行し、50mAcm^<-2>でも60%程度の値が見られる。電極の活性はきわめて安定で,2時間の間全く活性の低下は見られなかった.以上により、CO_2の電気化学還元プロセスに,アニオン交換膜/Ag電極を用いることにより,電極へのCO_2輸送速度が顕著に改善され,しかも長時間にわたって活性が保持されることがわかった.