高分子膜電極による二酸化炭素の電気化学的固定

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地球環境を保全するために、エネルギーを大規模にしかも高効率で貯蔵する技術の出現が待たれている。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が、この反応を応用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、SPE法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ことができると期待される。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、昨年に引き続きカチオン交換膜/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、電極の活性は短時間で低下するが、アニオン交換膜/Ag電極では著しい向上が見られた。無電解メッキの条件を種々検討することにより、CO_2還元を50mAcm^<-2>でもほぼ100%の電流効率で進行させることができる。電極の活性はきわめて安定で、5時間の間全く活性の低下は見られなかった.本年の研究において、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、その際のメッキ条件を改善することにより、電極へのCO_2輸送速度が顕著に改善され、長時間にわたってCO_2の電気化学還元の活性が保持されることが明らかになった.