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電気化学反応器並びにそれを使用した一酸化炭素及び水蒸気からの水素及び二酸化炭素の製造方法

国内特許コード P170013751
掲載日 2017年3月15日
出願番号 特願2015-531798
出願日 平成26年8月8日(2014.8.8)
国際出願番号 JP2014070991
国際公開番号 WO2015022912
国際出願日 平成26年8月8日(2014.8.8)
国際公開日 平成27年2月19日(2015.2.19)
優先権データ
  • 特願2013-168640 (2013.8.14) JP
発明者
  • 平田 好洋
  • 鮫島 宗一郎
  • 下之薗 太郎
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
発明の名称 電気化学反応器並びにそれを使用した一酸化炭素及び水蒸気からの水素及び二酸化炭素の製造方法
発明の概要 電気化学反応器(20)には、鉄及びガドリニウム固溶セリアを含有するアノード電極(21)と、コバルト及びガドリニウム固溶セリアを含有するカソード電極(22)と、アノード電極(21)とカソード電極(22)との間に設けられ、ガドリニウム固溶セリアを含有する多孔質の電解質膜(23)と、が設けられている。
従来技術、競合技術の概要


(1)式で示すように、一酸化炭素及び水蒸気から水素及び二酸化炭素を得ることができる。
CO+HO→H+CO・・・(1)



水素は燃料電池の燃料として使用することができる。二酸化炭素をメタンと反応させると、(2)式で示すように、水素及び一酸化炭素を得ることができる。
CH+CO→2H+2CO・・・(2)



この反応で得られた一酸化炭素は(1)式の反応に用いることができる。従って、(1)式の反応及び(2)式の反応を組み合わせれば、温室効果ガスである二酸化炭素及びメタンを反応系外に放出することなく水素を製造することができる。メタンは天然ガスに含有され、また、家畜の排泄物及び下水の汚泥のメタン発酵で発生したガス、いわゆるバイオガスにも含有されている。



しかしながら、従来、(1)式の反応を効率よく生じさせることは困難である。

産業上の利用分野


本発明は、電気化学反応器並びにそれを使用した水素及び二酸化炭素の製造方法等に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
鉄及びガドリニウム固溶セリアを含有するアノード電極と、
コバルト及びガドリニウム固溶セリアを含有するカソード電極と、
前記アノード電極と前記カソード電極との間に設けられ、ガドリニウム固溶セリアを含有する多孔質の電解質膜と、
を有することを特徴とする電気化学反応器。

【請求項2】
メタン及び二酸化炭素から水素及び一酸化炭素を生成する第1の電気化学反応器と、
水蒸気及び前記第1の電気化学反応器により生成された一酸化炭素から水素及び二酸化炭素を生成する第2の電気化学反応器と、
を有し、
前記第2の電気化学反応器は、
鉄及びガドリニウム固溶セリアを含有するアノード電極と、
コバルト及びガドリニウム固溶セリアを含有するカソード電極と、
前記アノード電極と前記カソード電極との間に設けられ、ガドリニウム固溶セリアを含有する多孔質の電解質膜と、
を有することを特徴とする複合電気化学反応器。

【請求項3】
電気化学反応器のアノード電極とカソード電極との間に電圧を印加する工程と、
前記カソード電極に向けて水蒸気及び一酸化炭素を含むガスを供給する工程と、
を有し、
前記電気化学反応器は、
鉄及びガドリニウム固溶セリアを含有するアノード電極と、
コバルト及びガドリニウム固溶セリアを含有するカソード電極と、
前記アノード電極と前記カソード電極との間に設けられ、ガドリニウム固溶セリアを含有する多孔質の電解質膜と、
を有することを特徴とする水素及び二酸化炭素の製造方法。

【請求項4】
複合電気化学反応器の前記第1の電気化学反応器のアノード電極とカソード電極との間に電圧を印加する工程と、
前記複合電気化学反応器の前記第2の電気化学反応器のアノード電極とカソード電極との間に電圧を印加する工程と、
前記第1の電気化学反応器の前記カソード電極に向けてメタン及び二酸化炭素を含むガスを供給する工程と、
を有し、
前記複合電気化学反応器は、
メタン及び二酸化炭素から水素及び一酸化炭素を生成する第1の電気化学反応器と、
水蒸気及び前記第1の電気化学反応器により生成された一酸化炭素から水素及び二酸化炭素を生成する第2の電気化学反応器と、
を有し、
前記第2の電気化学反応器は、
鉄及びガドリニウム固溶セリアを含有するアノード電極と、
コバルト及びガドリニウム固溶セリアを含有するカソード電極と、
前記アノード電極と前記カソード電極との間に設けられ、ガドリニウム固溶セリアを含有する多孔質の電解質膜と、
を有することを特徴とする水素及び二酸化炭素の製造方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2015531798thum.jpg
出願権利状態 公開
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