[發(fā)明專利]還原二氧化碳的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201180002451.3
• 申請日: 2011-04-07
• 公開（公告）號: CN102471902A
• 公開（公告）日: 2012-05-23
• 發(fā)明（設計）人: 錢谷勇磁;出口正洋;四橋聰史;谷口麗子
• 申請（專利權）人: 松下電器產業(yè)株式會社
• 主分類號: C25B3/04
• 分類號: C25B3/04;B01J27/22;C25B9/00;C25B11/06
• 代理公司: 北京尚誠知識產權代理有限公司 11322
• 代理人: 龍淳

技術領域

本發(fā)明涉及還原二氧化碳的方法。

背景技術

利用催化劑的二氧化碳(CO₂)還原技術作為CO₂固定化和有用物質的產生技術而備受期待。該還原技術是用于解決被認為今后會明顯化的由溫室氣體所導致的全球變暖問題的重要的手段之一。目前為止，作為使用催化劑的CO₂的還原技術，研究了接觸氫化法和電化學的方法(電解還原法)。在接觸氫化法中，在高溫高壓的氣相條件下，CO₂與氫(H₂)進行催化反應而被還原。通過接觸氫化法，CO₂可以轉換為甲醇等有用性的高的物質(專利文獻1和專利文獻2)。

在電解還原法中，即使在常溫和常壓下也進行還原反應。電解還原法不需要大規(guī)模的設備。這樣，電解還原法比上述接觸氫化法簡便。由此可以認為電解還原法是有效的CO₂的還原方法之一。作為可以使用電解還原法還原CO₂的催化劑，目前為止開發(fā)了銅(Cu)和銀(Ag)等固體單質金屬和它們的合金材料，以及鈷(Co)、鎳(Ni)和鐵(Fe)等的配位化合物材料(分子類催化劑)(非專利文獻1、非專利文獻2和非專利文獻3)。

現(xiàn)有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利第4167775號公報

專利文獻2：日本特開平1-313313號公報

非專利文獻

非專利文獻1：Journal?of?Physical?Chemistry?A?102號2870頁(1998)

非專利文獻2：Journal?of?the?American?Chemical?Society?122號10821頁(2000)

非專利文獻3：Chemistry?Letters?1695頁(1985)

發(fā)明內容

發(fā)明所要解決的課題

一般而言，CO₂是非常穩(wěn)定的分子。因此，利用接觸氫化法的CO₂還原處理在進行反應時需要高溫(加熱溫度：300℃)和高壓力(反應壓力：50氣壓)。并且，在接觸氫化法中，使用H₂這樣的可燃性氣體。從這些理由出發(fā)，接觸氫化法就需要大規(guī)模的設備導入。接觸氫化法存在還原處理中需要投入大量的能量，且能量的利用效率非常低的問題。

另外，在電解還原法中，作為催化劑使用的上述固體單質金屬和合金材料與上述分子類材料，存在有隨著長時間的催化反應而劣化嚴重的耐久性問題。這樣，在電解還原法中，尚未發(fā)現(xiàn)能夠還原CO₂且具有高度實用性的催化劑材料。

因此，本發(fā)明的目的在于提供一種還原二氧化碳的方法，該方法能夠在與現(xiàn)有的催化劑同等或比其小的過電壓條件下還原CO₂，產生有用性高的物質(甲酸(HCOOH)、甲烷(CH₄)、乙烯(C₂H₄)和乙烷(C₂H₆)等)，且使用具有高耐久性的催化劑。

用于解決課題的方法

本發(fā)明為還原二氧化碳的方法，具備以下工序：

準備電化學電池的工序(a)，這里

上述電化學電池具備工作電極、對電極和槽，

上述槽貯存電解液，

上述工作電極含有碳化硼，

上述電解液含有二氧化碳，

上述工作電極與上述電解液接觸，

上述對電極與上述電解液接觸；以及

分別向上述工作電極和上述對電極施加負電壓和正電壓，還原上述二氧化碳的工序(b)。

發(fā)明的效果

在本發(fā)明的還原二氧化碳的方法中，使用電化學電池。電化學電池具備還原二氧化碳的工作電極，該工作電極含有碳化硼。該碳化硼能夠在與還原二氧化碳的現(xiàn)有催化劑同等程度或比其小的過電壓條件下還原二氧化碳。因此，根據本發(fā)明的方法，能夠在與現(xiàn)有方法同等或更小的過電壓條件下，產生HCOOH、CH₄、C₂H₄和C₂H₆等有用性高的物質。并且，由于碳化硼具有高耐久性，所以上述工作電極能夠實現(xiàn)高耐久性。

附圖說明

圖1比較碳(C)表面和碳化硼(B₄C)表面上一氧化碳(CO)的吸附能的值的圖。