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METHOD FOR MANUFACTURING DIAMOND FROM CARBON DIOXIDE commons

Patent code P160013506
File No. DP1673
Posted date Nov 25, 2016
Application number P2014-226004
Publication number P2016-089230A
Date of filing Nov 6, 2014
Date of publication of application May 23, 2016
Inventor
  • (In Japanese)後藤 琢也
  • (In Japanese)武田 翼
  • (In Japanese)坂中 佳秀
Applicant
  • (In Japanese)学校法人同志社
Title METHOD FOR MANUFACTURING DIAMOND FROM CARBON DIOXIDE commons
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method capable of decomposing CO2 and manufacturing a carbon material of a high added-value from CO2.
SOLUTION: A pair of an anode 4 and a cathode 3 is arranged in a mixed molten salt of a plural kinds of alkali metal halide, a mixed molten salt of a plural kinds of alkaline earth metal halide, or a mixed molten salt 2 of at least one kind of alkali metal halide and at least one kind of alkaline earth metal halide, under a CO2 atmosphere. Electrolysis is practiced while controlling a cathode voltage so that a cation of the mixed molten salt is not disposed on the cathode side. A reaction represented by (1) CO2+4e-→C+2O2- proceeds on the cathode side to deposit diamond on the cathode surface, while a reaction represented by (2) 2O2-→O2+4e- proceeds on the anode side.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

近年、地球温暖化に起因して世界各地でしばしば異常気象が発生するようになり、人類の産業活動等に伴って排出される温室効果ガス、とりわけCO2の削減の問題が大きく取り上げられている。
ところで、CO2を削減するためには、省エネルギー技術の開発、および石油、石炭、天然ガス等の化石燃料に代わる新たなエネルギー源の開発が必要であり、また、大気中に排出されたCO2については、CO2の回収・分解技術の開発が必要である。

そして後者については、CO2を分解してCO2中の炭素を固定する方法がこれまでにいくつか提案されている。
例えば、特許文献1には、炭酸イオン(CO32-)を含む溶融塩からなる電解浴中に一対の電極を配置し、電解浴中にCO2を吹き込むとともに、一対の電極間にCO32-が還元される電圧を印加して通電を行うことにより、CO2を分解して陰極表面に炭素として固定する方法が記載されている。

この従来法によれば、陽極において、
(a)2O2-→O2+4e
で示される反応が生じて、陽極から酸素が発生する一方、陰極では、
(b)CO32-+4e→C+3O2-
で示される反応が生じて、陰極表面上に炭素が析出する。それと同時に、電解槽中において、
(c)CO2+O2-→CO32-
で示される反応によりCO2から生じた炭酸ガスが、陰極に運ばれ、上記(b)式の反応により炭素と酸化物イオン(O2-)を生成する。そして、炭素は陰極表面に析出して固定化され、O2-は陽極へ運ばれる。

また、特許文献2には、金属塩化物(アルカリ金属塩化物およびアルカリ土類金属塩化物のうちの1種以上)と金属酸化物(アルカリ金属酸化物およびアルカリ土類金属酸化物のうちの1種以上)の混合物の溶融塩からなる電解浴中に、一対の電極を配置し、これらの電極間に電圧を印加するとともに、電解浴中にCO2を通過させることにより、CO2を分解して陰極表面に炭素として固定する方法が記載されている。

この従来法によれば、一対の電極間に、金属酸化物の分解電圧以上で、かつ金属塩化物の分解電圧以下の電圧が印加され、それによって、溶融塩中の金属酸化物の電離
(d)アルカリ金属(アルカリ土類金属)酸化物→アルカリ金属(アルカリ土類金属)イオン+酸化物イオン(O2-
によって生じたアルカリ金属イオンまたはアルカリ土類金属イオンまたはその両方のイオンが、陰極において電子を受け取ってアルカリ金属原子またはアルカリ土類金属原子またはその両方の原子となる。

こうして生成されたアルカリ金属原子およびアルカリ土類金属原子は、いずれも、非常に高い還元能力を有している。そのため、陰極においては、アルカリ金属(アルカリ土類金属)原子がCO2を還元して固体炭素が形成される。
(e)アルカリ金属(アルカリ土類金属)原子+CO2→C+アルカリ金属(アルカリ土類金属)酸化物
一方、陽極では、酸化物イオン(O2-)から電子が取り除かれて酸素が発生する。
(f)2O2-→O2+4e

しかしながら、これらの従来法はいずれも、専らCO2を分解し、炭素として固定することを目的としており、そして、従来技術においては、固定炭素の有効利用を図ること、すなわち、CO2の分解および固定と同時に、高付加価値の炭素材料を製造することは殆ど考えられていない。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、炭酸ガス(CO2)から溶融塩電解を用いてダイヤモンドを製造する方法に関するものである。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
CO2雰囲気中において、複数種類のアルカリ金属ハライドの混合溶融塩、または複数種類のアルカリ土類金属ハライドの混合溶融塩、または少なくとも1種類のアルカリ金属ハライドと少なくとも1種類のアルカリ土類金属ハライドの混合溶融塩中にアノードおよびカソードの対を配置し、カソード側に前記混合溶融塩のカチオンを析出させないようにカソード電圧を制御しつつ電気分解を行い、カソードにおいて、
(1)CO2+4e→C+2O2-
で示される反応を生じさせる一方、アノードにおいては、
(2)2O2-→O2+4e
で示される反応を生じさせ、カソードの表面にダイヤモンドを析出させることを特徴とするダイヤモンドの製造法。

【請求項2】
 
前記混合溶融塩が溶融LiCl-KCl-CaCl2であることを特徴とする請求項1に記載のダイヤモンドの製造法。

【請求項3】
 
前記カソードがNiから形成されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のダイヤモンドの製造法。

【請求項4】
 
前記アノードがボロンドープダイヤモンドから形成されていることを特徴とする請求項1~請求項3のいずれかに記載のダイヤモンドの製造法。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2014226004thum.jpg
State of application right Published
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