高分子膜電極による二酸化炭素の電気化学的固定

使用聚合物膜电极电化学固定二氧化碳

• 批准号: 07242212
• 负责人: 堀 善夫
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Chiba University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-07242212/
• 关键词: 二酸化炭素; 電気化学還元; イオン交換膜; 高分子膜電極; 輸送過程; 一酸化炭素; SPE; 銀電極

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.

Two acidification carbon を copper electrode で electric 気 chemical に also yuan す る と, normal temperature often 圧 で エ チ レ ン や ア ル コ ー ル class が sharper rate よ く generated す る. こ の process は metal electrode で す る inequality a series catalyst against 応 で あ る が, こ れ を base plate と し て new し い エ ネ ル ギ ー storage 蔵 と リ サ イ ク ル の シ ス テ ム を build す る こ と が る. The そ ために ために ために addresses the main な issues of すべ すべ, such as the first <s:1> とである and the electrode へ <s:1> co ₂ <s:1> with a を high める める とである とである. は の purpose this study, two acidification carbon の electrolytic also yuan プ ロ セ ス に, polymer film electrode (イ オ ン exchange membrane に porous metal electrode を コ ー テ ィ ン グ し た electrolytic シ ス テ ム) を applicable す る こ と に よ り, の の subject on solving を は か る こ と に あ る. こ れ に よ り, industrial electrolytic に match す る anti 応 speed で エ チ レ ン, ア ル コ ー ル を class る プ ロ セ ス の open 発 が may に な る と expect さ れ る. Polymer membrane electrode で CO_2 の electrolytic line also yuan を っ た research example は number to see ら れ る が, い ず れ も Yang イ オ ン exchange membrane を matrix と し て お り, short time で electrode active low は す る こ と が know ら れ て い る. This study で は, カ チ オ ン exchange membrane/Ag electrode お よ び ア ニ オ ン exchange membrane/Ag electrode を electrolytic メ ッ キ method で し consummate, CO_2 の electrolytic line also yuan を っ た. カ チ オ ン exchange membrane/Ag electrode で は, electrode の active は, past の report on low り で short time し た が, ア ニ オ ン exchange membrane/Ag electrode で は the し い が see upward ら れ た. す な わ ち ma 30 cm ^ 2 < - > ま で は CO_2 also yuan は に nearly 100% い で on current working rate し, 50 macm ^ < - > 2 で も 60% degree の numerical が see ら れ る. The <s:1> activity of the electrode is <s:1> わめて わめて to stabilize で, and the total く activity <s:1> is low <e:1> over 2 time <e:1>. See られな られな った った. Above に よ り, CO_2 の electric 気 chemicals also yuan プ ロ セ ス に, ア ニ オ ン exchange membrane/Ag electrode を い る こ と に よ り, electrode へ の CO_2 conveying speed が an 顕 に improving さ れ, し か も long に わ た っ て activity was が さ れ る こ と が わ か っ た.

项目成果

Hoshi, N.: "CO_2 Reduction on Rh Single Crystal Electrodes and the Structural Effect." J. Electroanal. Chem.395. 309-312 (1995)

Hoshi, N.：“Rh 单晶电极上的 CO_2 还原及其结构效应。”

Hori, Y.: "Adsorption of CO Accompanied with Simultaneous Charge Trasfer on Copper Single Crystal Electrodes with Electroreduction of CO_2 to Hydrocarbons." Surf. Sci.335. 258-263 (1995)

Hori, Y.：“在铜单晶电极上吸附 CO 并同时进行电荷转移，并将 CO_2 电还原为碳氢化合物。”

Hoshi, N.: "Atomic Arrangement Dependence of Reduction of Carbon Dioxide on Iridium Single Crystal Electrodes." J. Electroanal. Chem.381. 261-264 (1995)

Hoshi, N.：“铱单晶电极上二氧化碳还原的原子排列依赖性”。

Hori, Y.: "Infrared Spectroscopy of Adsorbed CO and Intermediate Species in Electrochemical Reduction of CO_2 to Hydrocarbons on a Cu Electrode." Electrochim. Acta. 40. 2617-2622 (1995)

Hori, Y.：“铜电极上 CO_2 电化学还原为碳氢化合物过程中吸附的 CO 和中间物质的红外光谱。”

Hoshi, N.: "Significant Difference of the Reduction Rates of Carbon Dioxide Between Pt(111)and Pt(110)Single Crystal Electrodes." Electrochim. Acta. 40. 883-887 (1995)

Hoshi, N.：“Pt(111) 和 Pt(110) 单晶电极之间二氧化碳还原率的显着差异。”