JP2012021216A - 二酸化炭素固定化装置 - Google Patents
二酸化炭素固定化装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2012021216A JP2012021216A JP2010162130A JP2010162130A JP2012021216A JP 2012021216 A JP2012021216 A JP 2012021216A JP 2010162130 A JP2010162130 A JP 2010162130A JP 2010162130 A JP2010162130 A JP 2010162130A JP 2012021216 A JP2012021216 A JP 2012021216A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carbon dioxide
- electrode
- cathode
- generated
- anode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 207
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 103
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 title claims abstract description 102
- 230000003100 immobilizing effect Effects 0.000 title abstract description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 claims abstract description 21
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 21
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 claims abstract description 20
- 102000004316 Oxidoreductases Human genes 0.000 claims abstract description 19
- 108090000854 Oxidoreductases Proteins 0.000 claims abstract description 19
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 14
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 17
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims description 9
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 6
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 6
- 238000011027 product recovery Methods 0.000 claims description 6
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 14
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 54
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 33
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 27
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 description 27
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 16
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 16
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 description 15
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 10
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000002551 biofuel Substances 0.000 description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 9
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 9
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 9
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 8
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000000047 product Substances 0.000 description 8
- 108090000698 Formate Dehydrogenases Proteins 0.000 description 7
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 6
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 6
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 5
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 5
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 5
- 108010021809 Alcohol dehydrogenase Proteins 0.000 description 4
- 102000007698 Alcohol dehydrogenase Human genes 0.000 description 4
- 101710088194 Dehydrogenase Proteins 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 4
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- MJVAVZPDRWSRRC-UHFFFAOYSA-N Menadione Chemical compound C1=CC=C2C(=O)C(C)=CC(=O)C2=C1 MJVAVZPDRWSRRC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 description 3
- 239000012928 buffer substance Substances 0.000 description 3
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 3
- 239000007809 chemical reaction catalyst Substances 0.000 description 3
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 3
- 125000004151 quinonyl group Chemical group 0.000 description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 3
- MRYHMFJDZYADEB-UHFFFAOYSA-N 2-amino-3-methylnaphthalene-1,4-dione Chemical compound C1=CC=C2C(=O)C(C)=C(N)C(=O)C2=C1 MRYHMFJDZYADEB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CYCRZLRIJWDWCM-UHFFFAOYSA-N 2-aminonaphthalene-1,4-dione Chemical compound C1=CC=C2C(=O)C(N)=CC(=O)C2=C1 CYCRZLRIJWDWCM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 108010015428 Bilirubin oxidase Proteins 0.000 description 2
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 2
- 108010050375 Glucose 1-Dehydrogenase Proteins 0.000 description 2
- XJLXINKUBYWONI-DQQFMEOOSA-N [[(2r,3r,4r,5r)-5-(6-aminopurin-9-yl)-3-hydroxy-4-phosphonooxyoxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl] [(2s,3r,4s,5s)-5-(3-carbamoylpyridin-1-ium-1-yl)-3,4-dihydroxyoxolan-2-yl]methyl phosphate Chemical compound NC(=O)C1=CC=C[N+]([C@@H]2[C@H]([C@@H](O)[C@H](COP([O-])(=O)OP(O)(=O)OC[C@@H]3[C@H]([C@@H](OP(O)(O)=O)[C@@H](O3)N3C4=NC=NC(N)=C4N=C3)O)O2)O)=C1 XJLXINKUBYWONI-DQQFMEOOSA-N 0.000 description 2
- 150000001722 carbon compounds Chemical class 0.000 description 2
- 235000011089 carbon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 2
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 2
- 239000005515 coenzyme Substances 0.000 description 2
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 2
- FRASJONUBLZVQX-UHFFFAOYSA-N naphthoquinone group Chemical group C1(C=CC(C2=CC=CC=C12)=O)=O FRASJONUBLZVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229930027945 nicotinamide-adenine dinucleotide Natural products 0.000 description 2
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 2
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 2
- XDIYNQZUNSSENW-UUBOPVPUSA-N (2R,3S,4R,5R)-2,3,4,5,6-pentahydroxyhexanal Chemical compound OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)C=O.OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)C=O XDIYNQZUNSSENW-UUBOPVPUSA-N 0.000 description 1
- NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 1,2-bis(ethenyl)benzene;1-ethenyl-2-ethylbenzene;styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1.CCC1=CC=CC=C1C=C.C=CC1=CC=CC=C1C=C NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108010030844 2-methylcitrate synthase Proteins 0.000 description 1
- GXDIXDKPIUJGOV-UHFFFAOYSA-N 3-amino-1,4-dioxonaphthalene-2-carboxylic acid Chemical compound C1=CC=C2C(=O)C(N)=C(C(O)=O)C(=O)C2=C1 GXDIXDKPIUJGOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108010009924 Aconitate hydratase Proteins 0.000 description 1
- 102000006589 Alpha-ketoglutarate dehydrogenase Human genes 0.000 description 1
- 108020004306 Alpha-ketoglutarate dehydrogenase Proteins 0.000 description 1
- 108010024957 Ascorbate Oxidase Proteins 0.000 description 1
- 108010029692 Bisphosphoglycerate mutase Proteins 0.000 description 1
- 229920000298 Cellophane Polymers 0.000 description 1
- 108010071536 Citrate (Si)-synthase Proteins 0.000 description 1
- 102000006732 Citrate synthase Human genes 0.000 description 1
- 102100039868 Cytoplasmic aconitate hydratase Human genes 0.000 description 1
- 108010001539 D-lactate dehydrogenase Proteins 0.000 description 1
- 108020005199 Dehydrogenases Proteins 0.000 description 1
- 102100023319 Dihydrolipoyl dehydrogenase, mitochondrial Human genes 0.000 description 1
- 102000001390 Fructose-Bisphosphate Aldolase Human genes 0.000 description 1
- 108010068561 Fructose-Bisphosphate Aldolase Proteins 0.000 description 1
- 108010036781 Fumarate Hydratase Proteins 0.000 description 1
- 102100036160 Fumarate hydratase, mitochondrial Human genes 0.000 description 1
- 102000005731 Glucose-6-phosphate isomerase Human genes 0.000 description 1
- 108010070600 Glucose-6-phosphate isomerase Proteins 0.000 description 1
- 102000005548 Hexokinase Human genes 0.000 description 1
- 108700040460 Hexokinases Proteins 0.000 description 1
- 102000012011 Isocitrate Dehydrogenase Human genes 0.000 description 1
- 108010075869 Isocitrate Dehydrogenase Proteins 0.000 description 1
- 102000003855 L-lactate dehydrogenase Human genes 0.000 description 1
- 108700023483 L-lactate dehydrogenases Proteins 0.000 description 1
- 108010029541 Laccase Proteins 0.000 description 1
- OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-L Malonate Chemical compound [O-]C(=O)CC([O-])=O OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 102000001105 Phosphofructokinases Human genes 0.000 description 1
- 108010069341 Phosphofructokinases Proteins 0.000 description 1
- 102000011025 Phosphoglycerate Mutase Human genes 0.000 description 1
- 108010022181 Phosphopyruvate Hydratase Proteins 0.000 description 1
- 102000012288 Phosphopyruvate Hydratase Human genes 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LCTONWCANYUPML-UHFFFAOYSA-M Pyruvate Chemical compound CC(=O)C([O-])=O LCTONWCANYUPML-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 102000013009 Pyruvate Kinase Human genes 0.000 description 1
- 108020005115 Pyruvate Kinase Proteins 0.000 description 1
- 102000011929 Succinate-CoA Ligases Human genes 0.000 description 1
- 108010075728 Succinate-CoA Ligases Proteins 0.000 description 1
- 102000005924 Triose-Phosphate Isomerase Human genes 0.000 description 1
- 108700015934 Triose-phosphate isomerases Proteins 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- PYKYMHQGRFAEBM-UHFFFAOYSA-N anthraquinone Natural products CCC(=O)c1c(O)c2C(=O)C3C(C=CC=C3O)C(=O)c2cc1CC(=O)OC PYKYMHQGRFAEBM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004056 anthraquinones Chemical class 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 239000011203 carbon fibre reinforced carbon Substances 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 102000006602 glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase Human genes 0.000 description 1
- 108020004445 glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase Proteins 0.000 description 1
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 description 1
- 239000003456 ion exchange resin Substances 0.000 description 1
- 229920003303 ion-exchange polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 1
- WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N methanone Chemical compound O=[14CH2] WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 1
- 238000003541 multi-stage reaction Methods 0.000 description 1
- BOPGDPNILDQYTO-NNYOXOHSSA-N nicotinamide-adenine dinucleotide Chemical compound C1=CCC(C(=O)N)=CN1[C@H]1[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](COP(O)(=O)OP(O)(=O)OC[C@@H]2[C@H]([C@@H](O)[C@@H](O2)N2C3=NC=NC(N)=C3N=C2)O)O1 BOPGDPNILDQYTO-NNYOXOHSSA-N 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 239000000123 paper Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- -1 potassium ferricyanide Chemical compound 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-L succinate(2-) Chemical compound [O-]C(=O)CCC([O-])=O KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- AWDBHOZBRXWRKS-UHFFFAOYSA-N tetrapotassium;iron(6+);hexacyanide Chemical compound [K+].[K+].[K+].[K+].[Fe+6].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-] AWDBHOZBRXWRKS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
- C25B1/01—Products
- C25B1/02—Hydrogen or oxygen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
- C25B11/02—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by shape or form
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B3/00—Electrolytic production of organic compounds
- C25B3/20—Processes
- C25B3/25—Reduction
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
- C25B9/30—Cells comprising movable electrodes, e.g. rotary electrodes; Assemblies of constructional parts thereof
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
- Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
【課題】通常の環境下で、容易に、二酸化炭素を有機酸や炭水化物として固定化することが可能な二酸化炭素固定化装置を提供する。
【解決手段】表面に酸化還元酵素が存在する陽極１と陰極２とを、プロトン伝導体３を介して対向配置する。そして、外部から電力を入力することにより、陽極１では水を分解してプロトンを発生させ、陰極２では陽極１で発生したプロトンと二酸化炭素とから有機酸や炭水化物を生成する。その際、二酸化炭素供給部５から陰極２に高濃度の二酸化炭素を供給すると共に、陽極１で生成した酸素及び陰極２で生成した有機酸又は炭化水素を、それぞれ酸素除去部４及び生成物回収部６を介して、反応系から取り除く。
【選択図】図１
【解決手段】表面に酸化還元酵素が存在する陽極１と陰極２とを、プロトン伝導体３を介して対向配置する。そして、外部から電力を入力することにより、陽極１では水を分解してプロトンを発生させ、陰極２では陽極１で発生したプロトンと二酸化炭素とから有機酸や炭水化物を生成する。その際、二酸化炭素供給部５から陰極２に高濃度の二酸化炭素を供給すると共に、陽極１で生成した酸素及び陰極２で生成した有機酸又は炭化水素を、それぞれ酸素除去部４及び生成物回収部６を介して、反応系から取り除く。
【選択図】図１
Description
本発明は、酸化還元酵素を用いた二酸化炭素固定化装置に関する。より詳しくは、二酸化炭素から有機酸や炭水化物を生成する二酸化炭素固定化装置に関する。
反応触媒に酸化還元酵素を用いたバイオ燃料電池は、通常の工業触媒を使用した燃料電池では利用できないグルコースやエタノールなどから効率よく電子を取り出すことができるため、高容量でかつ安全性が高い次世代の燃料電池として注目されている。
図５は酵素を使用したバイオ燃料電池の発電原理を模式的に示す図である。例えば、図５に示すようなグルコースを燃料とするバイオ燃料電池の場合、負極１０１では表面に固定化された酵素によりグルコース（Glucose）を分解して、電子（ｅ−）を取り出すと共にプロトン（Ｈ＋）を発生する。一方、正極１０２においては、負極１０１からプロトン伝導体１０３を介して輸送されたプロトン（Ｈ＋）と、外部回路を通って送られた電子（ｅ−）と、例えば空気中の酸素（Ｏ２）とにより水（Ｈ２Ｏ）を生成する。
図６はメタノール型バイオ燃料電池の発電原理を模式的に示す図である。また、図６に示すように、従来、メタノールを燃料として、発電するバイオ燃料電池も提案されている（例えば、特許文献１参照）。このバイオ燃料電池では、負極１０１の表面にアルコールデヒドロゲナーゼ（ＡＤＨ）、ホルムアルデヒドゲナーゼ（ＦａｌＤＨ）及び蟻酸デヒドロゲナーゼ（ＦａｔｅＤＨ）が固定化されている。
そして、負極１０１では、これらの酵素により、メタノール（ＣＨ３ＯＨ）を分解して、電子（ｅ−）を取り出すと共にプロトン（Ｈ＋）を発生し、二酸化炭素（ＣＯ２）を生成する。一方、正極１０２においては、負極１０１からプロトン伝導体１０３を介して輸送されたプロトン（Ｈ＋）と、外部回路を通って送られた電子（ｅ−）と、例えば空気中の酸素（Ｏ２）とにより水（Ｈ２Ｏ）を生成する。
一方、従来、蟻酸分解部と蟻酸製造部とを備えた装置を使用して、水素の貯蔵及び発生を行う方法が提案されている（特許文献２，３参照）。この蟻酸製造及び分解用装置では、蟻酸製造部において、蟻酸製造用触媒により水素と二酸化炭素とを反応させて蟻酸を製造し、蟻酸の形で水素を貯蔵している。
また、蟻酸分解部では、蟻酸製造部で製造された蟻酸を、蟻酸分解用触媒により水素と二酸化炭素に分解する。この分解反応により生成した水素は、燃料電池などの任意の用途に利用される。一方、副生成物である二酸化炭素は、蟻酸製造部に送られ、蟻酸の製造に利用される。
しかしながら、前述した特許文献２，３に記載された技術には、二酸化炭素から蟻酸を製造する際の還元剤として用いる水素が、通常の環境下では安定に存在していないため、原料となる水素を得るために別途エネルギーが必要となるという問題点がある。このように、未だ、誰もが容易に、二酸化炭素を蟻酸や炭水化物などの炭素化合物として固定化する技術は確立されていない。
そこで、本発明は、通常の環境下で、容易に、二酸化炭素を有機酸や炭水化物として固定化することが可能な二酸化炭素固定化装置を提供することを主目的とする。
本発明に係る二酸化炭素固定化装置は、水を分解してプロトンと発生させる第１電極と、前記第１電極で発生したプロトンと二酸化炭素とから有機酸又は炭水化物を生成する第２電極と、前記第１電極で発生したプロトンを前記第２電極に伝達するプロトン伝導体と、を少なくとも備え、前記第１電極及び／又は前記第２電極の表面には酸化還元酵素が存在しているものである。
ここで、電極の表面とは、電極の外面と電極内部の空隙の内面との全体を含み、以下の記載においても同様とする。
この二酸化炭素固定化装置は、第２電極に二酸化炭素を供給する二酸化炭素供給部を備えていてもよい。その場合、この二酸化炭素供給部から、例えば二酸化炭素濃度が０．０２８〜１００体積％の気体を供給することができる。
また、前記第１電極で生成した酸素を除去する酸素除去部と、前記第２電極で生成した有機酸又は炭水化物を取り出す生成物回収部と、を設けてもよい。
更に、前記第１電極を、直接又はセパレータを介して液相に接触している浸水系電極とし、かつ、前記第２電極を、直接又はセパレータを介して液相に接触すると共に、気液分離膜を介して気相とも接触している半浸水系電極とすることもできる。
更にまた、前記第１電極及び／又は前記第２電極は、例えば導電性多孔質材料により形成することができる。
ここで、電極の表面とは、電極の外面と電極内部の空隙の内面との全体を含み、以下の記載においても同様とする。
この二酸化炭素固定化装置は、第２電極に二酸化炭素を供給する二酸化炭素供給部を備えていてもよい。その場合、この二酸化炭素供給部から、例えば二酸化炭素濃度が０．０２８〜１００体積％の気体を供給することができる。
また、前記第１電極で生成した酸素を除去する酸素除去部と、前記第２電極で生成した有機酸又は炭水化物を取り出す生成物回収部と、を設けてもよい。
更に、前記第１電極を、直接又はセパレータを介して液相に接触している浸水系電極とし、かつ、前記第２電極を、直接又はセパレータを介して液相に接触すると共に、気液分離膜を介して気相とも接触している半浸水系電極とすることもできる。
更にまた、前記第１電極及び／又は前記第２電極は、例えば導電性多孔質材料により形成することができる。
本発明によれば、酸化還元酵素を利用しているため、原料に水素を使用しなくても、電力を入力するだけで、容易に、二酸化炭素を有機酸や炭水化物として固定化することができる。
以下、本発明を実施するための形態について、添付の図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す各実施形態に限定されるものではない。また、説明は、以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態
（二酸化炭素から蟻酸を生成する二酸化炭素固定化装置の例）
２．第１の実施の形態の変形例
（二酸化炭素からメタノールを生成する二酸化炭素固定化装置の例）
１．第１の実施の形態
（二酸化炭素から蟻酸を生成する二酸化炭素固定化装置の例）
２．第１の実施の形態の変形例
（二酸化炭素からメタノールを生成する二酸化炭素固定化装置の例）
＜１．第１の実施の形態＞
［電池の全体構成］
図１は本発明の第１の実施形態に係る二酸化炭素固定化装置の原理を模式的に示す図である。また、図２はその陽極１を浸水系としたときの電極構成を模式的に示す図であり、図３は陰極２を半浸水系としたときの電極構成を模式的に示す図である。図１に示すように、本実施形態の二酸化炭素固定化装置は、陽極１と陰極２とが、プロトン伝導体３を介して対向配置されている。
［電池の全体構成］
図１は本発明の第１の実施形態に係る二酸化炭素固定化装置の原理を模式的に示す図である。また、図２はその陽極１を浸水系としたときの電極構成を模式的に示す図であり、図３は陰極２を半浸水系としたときの電極構成を模式的に示す図である。図１に示すように、本実施形態の二酸化炭素固定化装置は、陽極１と陰極２とが、プロトン伝導体３を介して対向配置されている。
この二酸化炭素固定化装置では、陽極１及び陰極２の少なくとも一方の表面に、酸化還元酵素が存在しており、従来のバイオ燃料電池とは逆の反応により、二酸化炭素（ＣＯ２）から蟻酸などの有機酸又はグルコースなどの炭水化物を生成する。ここで、電極の表面とは、電極の外面と電極内部の空隙の内面との全体を含み、以下の記載においても同様とする。
［陽極１］
陽極１では、水（Ｈ２Ｏ）を酸化分解して、酸素（Ｏ２）を生成すると共に、プロトン（Ｈ＋）と電子（ｅ−）を取り出す。このため、陽極１は、直接又は図２に示すように不織布などからなるセパレータ１４を介して、緩衝物質を含む電解液１３などの液相に接触する浸水系の電極構成を採用している。なお、図２に示す電極構成においては、電解液１３がプロトン伝導体３となる。
陽極１では、水（Ｈ２Ｏ）を酸化分解して、酸素（Ｏ２）を生成すると共に、プロトン（Ｈ＋）と電子（ｅ−）を取り出す。このため、陽極１は、直接又は図２に示すように不織布などからなるセパレータ１４を介して、緩衝物質を含む電解液１３などの液相に接触する浸水系の電極構成を採用している。なお、図２に示す電極構成においては、電解液１３がプロトン伝導体３となる。
この陽極１を構成する電極は、特に限定されるものではないが、例えば導電性多孔質材料からなる電極１１の表面に、酸化還元酵素などが固定化された酵素固定化層１２が形成されているものを使用することができる。その際使用する導電性多孔質材料には、公知の材料を使用することができるが、特に、多孔質カーボン、カーボンペレット、カーボンフェルト、カーボンペーパー、炭素繊維又は炭素微粒子の積層体などのカーボン系材料が好適である。
また、陽極１の表面に固定化される酸化還元酵素としては、例えば、ビリルビンオキシダーゼ（ＢＯＤ）、ラッカーゼ及びアスコルビン酸オキシダーゼなどが挙げられる。更に、陽極１の表面に、前述した酵素と共に電子メディエーターを固定化し、酵素電子メディエーター反応により、水の分解を行うこともできる。その場合、電子メディエーターとしては、キノン骨格を有する化合物を使用することが好ましく、特に、ナフトキノン骨格を有する化合物が好適である。具体的には、２−アミノ−１，４−ナフトキノン（ＡＮＱ）、２−アミノ−３−メチル−１，４−ナフトキノン（ＡＭＮＱ）、２−メチル−１，４−ナフトキノン（ＶＫ３）、２−アミノ−３−カルボキシ−１，４−ナフトキノン（ＡＣＮＱ）などを用いることができる。
なお、キノン骨格を有する化合物としては、ナフトキノン骨格を有する化合物以外に、例えば、アントラキノンやその誘導体を用いることもできる。また、必要に応じて、キノン骨格を有する化合物と共に、電子メディエーターとして作用する１種又は２種以上の他の化合物を固定化してもよい。更に、陽極１は、表面に酸化還元酵素が固定化されているものに限定されるものではなく、電極表面に酸化還元酵素が存在しているものであれば、例えば、酸化還元酵素を有し反応触媒として作用する微生物が付着した電極などを使用することも可能である。
［陰極２］
一方、陰極２では、二酸化炭素（ＣＯ２）と、陽極１で発生したプロトン（Ｈ＋）及び電子（ｅ−）により、蟻酸などの有機酸又はグルコースなどの炭水化物を生成する。このため、陰極２は、二酸化炭素を十分に供給できるように、直接気相に接触している大気暴露系、又は図３に示すような気液分離膜２５を介して気相と接触している半浸水系の電極構成を採用している。この半浸水系電極の場合、陰極２は、直接又は図３に示すように不織布などのセパレータ２４を介して、緩衝物質を含む電解液１３などの液相にも接触する。
一方、陰極２では、二酸化炭素（ＣＯ２）と、陽極１で発生したプロトン（Ｈ＋）及び電子（ｅ−）により、蟻酸などの有機酸又はグルコースなどの炭水化物を生成する。このため、陰極２は、二酸化炭素を十分に供給できるように、直接気相に接触している大気暴露系、又は図３に示すような気液分離膜２５を介して気相と接触している半浸水系の電極構成を採用している。この半浸水系電極の場合、陰極２は、直接又は図３に示すように不織布などのセパレータ２４を介して、緩衝物質を含む電解液１３などの液相にも接触する。
また、陰極２についても、例えば導電性多孔質材料からなる電極２１の表面に、酵素固定化層２２が形成された電極を使用することができる。そして、この陰極２を形成する導電性多孔質材料も、公知の材料を使用することができ、特に、多孔質カーボン、カーボンペレット、カーボンフェルト、カーボンペーパー、炭素繊維又は炭素微粒子の積層体などのカーボン系材料が好適である。
一方、陰極２の表面に固定化される酵素としては、生成物に応じて適宜選択することができるが、例えば蟻酸を生成する場合は、蟻酸デヒドロゲナーゼ（ＦＤＨ）を使用することができる。また、グルコースを製造する場合には、グルコースデヒドロゲナーゼ（ＧＤＨ）を使用することができる。
その他、電子伝達系の一連の酵素、ＡＴＰ合成酵素、糖代謝に関与する酵素、例えばヘキソキナーゼ、グルコースリン酸イソメラーゼ、ホスホフルクトキナーゼ、フルクトース二リン酸アルドラーゼ、トリオースリン酸イソメラーゼ、グリセルアルデヒドリン酸デヒドロゲナーゼ、ホスホグリセロムターゼ、ホスホピルビン酸ヒドラターゼ、ピルビン酸キナーゼ、Ｌ−乳酸デヒドロゲナーゼ、Ｄ−乳酸デヒドロゲナーゼ、ピルビン酸デヒドロゲナーゼ、クエン酸シンターゼ、アコニターゼ、イソクエン酸デヒドロゲナーゼ、２−オキソグルタル酸デヒドロゲナーゼ、スクシニル−ＣｏＡシンテターゼ、コハク酸デヒドロゲナーゼ、フマラーゼ、マロン酸デヒドロゲナーゼなどの公知の酵素を使用することができる。
更に、陰極２の表面には、ＦＤＨなどの酵素と共に、補酵素酸化酵素や電子メディエーターが固定化されていることが望ましい。その際使用する補酵素としては、例えば、ＮＡＤＨ及びＮＡＤＰＨなどと、これらの酸化体（ＮＡＤ＋，ＮＡＤＰ＋など）を還元するジアホラーゼなどが挙げられる。また、これらの酵素と共に固定化される電子メディエーターとしては、例えば、ヘキサシアノ鉄酸カリウム、フェリシアン化カリウム及びオクタシアノタングステン酸カリウムなどが挙げられる。
なお、陰極２も、表面に酸化還元酵素が固定化されているものに限定されるものではなく、電極表面に酸化還元酵素が存在しているものであれば、例えば、酸化還元酵素を有し反応触媒として作用する微生物が付着した電極などを使用することも可能である。また、図３に示すように、陰極２を構成する電極２１には、酵素などが固定化されている酵素固定化層２２の外側に、更に、気相と液相が共存する気液共存層２３が形成されていてもよい。
［プロトン伝導体３］
プロトン伝導体３は、電子導電性がなくかつプロトン（Ｈ＋）を輸送することが可能な材料であればよく、一般には、緩衝物質を含む電解液が使用される。この場合、例えば、電解液を含浸させたセパレータ（例えば、セロハン及び不織布など。）を各電極で挟持する構成とすれば、プロトンを伝導しつつ、短絡を防止することができる。また、プロトン伝導体３として、フッ素カーボンスルホン酸基を有するイオン交換樹脂膜などのように、プロトン伝導性を有するセパレータを使用することもできる。
プロトン伝導体３は、電子導電性がなくかつプロトン（Ｈ＋）を輸送することが可能な材料であればよく、一般には、緩衝物質を含む電解液が使用される。この場合、例えば、電解液を含浸させたセパレータ（例えば、セロハン及び不織布など。）を各電極で挟持する構成とすれば、プロトンを伝導しつつ、短絡を防止することができる。また、プロトン伝導体３として、フッ素カーボンスルホン酸基を有するイオン交換樹脂膜などのように、プロトン伝導性を有するセパレータを使用することもできる。
一方、本実施形態の二酸化炭素固定化装置は、陰極２に二酸化炭素又は二酸化炭素を含む気体を供給する二酸化炭素供給部５を備えていることが望ましい。更に、この二酸化炭素固定化装置には、陽極１で生成した酸素を除去する酸素除去部４と、陰極２で生成した有機酸又は炭水化物を取り出す生成物回収部６とが設けられていることがより望ましい。
［酸素除去部４］
前述した陽極反応を促進するためには、陽極１の周囲に存在する酸素（Ｏ２）を除去することが望ましい。その方法、即ち、酸素除去部４の構成は、特に限定されるものではないが、例えば、陽極１の周囲の溶液を通流可能とし、脱酸素した水を供給して、酸素を含む溶液を排出する構成とすることができる。これにより、陽極１の周囲の溶液中の酸素濃度を低下させることができるため、陽極反応の低下を防止することができる。
前述した陽極反応を促進するためには、陽極１の周囲に存在する酸素（Ｏ２）を除去することが望ましい。その方法、即ち、酸素除去部４の構成は、特に限定されるものではないが、例えば、陽極１の周囲の溶液を通流可能とし、脱酸素した水を供給して、酸素を含む溶液を排出する構成とすることができる。これにより、陽極１の周囲の溶液中の酸素濃度を低下させることができるため、陽極反応の低下を防止することができる。
［二酸化炭素供給部５］
陰極反応を促進するためには、陰極２に、十分な二酸化炭素（ＣＯ２）を供給することが望ましい。そこで、本実施形態の二酸化炭素固定化装置においては、二酸化炭素供給５により、陰極２又はその周囲に、二酸化炭素又は二酸化炭素を含む気体を供給する。この二酸化炭素供給部５から供給される気体は、大気と同等以上の二酸化炭素を含むものであればよく、例えば大気中の二酸化炭素濃度が０．０２８体積％の場合は、二酸化炭素濃度が０．０２８〜１００体積％の気体を供給すればよい。これにより、陰極２の周囲の二酸化炭素濃度を高く保つことができるため、反応効率を高めることができる。
陰極反応を促進するためには、陰極２に、十分な二酸化炭素（ＣＯ２）を供給することが望ましい。そこで、本実施形態の二酸化炭素固定化装置においては、二酸化炭素供給５により、陰極２又はその周囲に、二酸化炭素又は二酸化炭素を含む気体を供給する。この二酸化炭素供給部５から供給される気体は、大気と同等以上の二酸化炭素を含むものであればよく、例えば大気中の二酸化炭素濃度が０．０２８体積％の場合は、二酸化炭素濃度が０．０２８〜１００体積％の気体を供給すればよい。これにより、陰極２の周囲の二酸化炭素濃度を高く保つことができるため、反応効率を高めることができる。
二酸化炭素供給部５により陰極２に供給される気体としては、例えば、火力発電所や自動車などからの排気、更にはドライアイスや呼気などを利用することも可能である。このような気体を使用することにより、高濃度で二酸化炭素を含む気体を容易に得ることができ、効率的に有機酸や炭水化物を得ることが可能となる。
［生成物回収部６］
前述した陰極反応を促進するためには、陰極２の周囲に存在する生成物（有機酸又は炭水化物）を除去することが望ましい。その方法、即ち、生成物回収部６の構成は、特に限定されるものではないが、例えば、陰極２の周囲の溶液を通流可能とし、その中に含まれる生成物を塩にして沈殿させて回収する方法や、活性炭などの吸着剤に吸着させて回収する方法などを適用することができる。
前述した陰極反応を促進するためには、陰極２の周囲に存在する生成物（有機酸又は炭水化物）を除去することが望ましい。その方法、即ち、生成物回収部６の構成は、特に限定されるものではないが、例えば、陰極２の周囲の溶液を通流可能とし、その中に含まれる生成物を塩にして沈殿させて回収する方法や、活性炭などの吸着剤に吸着させて回収する方法などを適用することができる。
これにより、陰極２の周囲の溶液中の生成物濃度を低下させることができるため、陰極反応の低下を防止することができる。なお、このような生成物回収部６を設ける場合は、陰極２を、半浸水系電極とすることが望ましい。これにより、陰極２の周囲に溶液を通流させることが可能となるため、生成物を陰極２から速やかに除去し、回収することができる。
［動作］
次に、本実施形態の二酸化炭素固定化装置の動作について説明する。図１に示すように、本実施形態の二酸化炭素固定化装置では、外部から入力電力が与えられることにより、以下の反応が進行する。
次に、本実施形態の二酸化炭素固定化装置の動作について説明する。図１に示すように、本実施形態の二酸化炭素固定化装置では、外部から入力電力が与えられることにより、以下の反応が進行する。
即ち、陽極１においては、表面に設けられた酵素固定化層１２の酸化還元酵素により水（Ｈ２Ｏ）が酸化され、プロトン（Ｈ＋）と電子（ｅ−）が取り出される。この反応により生じた酸素（Ｏ２）は、例えば酸素除去部４により系外に排出される。一方、プロトン（Ｈ＋）はプロトン伝導体３を介して陰極２に移送され、電子（ｅ−）は外部回路を介して陰極２に送られる。
また、陰極２においては、陽極１で発生したプロトン（Ｈ＋）及び電子（ｅ−）と、例えば二酸化炭素供給部５により供給され、陰極２に接する気相又は液相中の二酸化炭素（ＣＯ２）とにより有機酸又は炭水化物を生成する。なお、この反応により生じた有機酸又は炭水化物は、例えば生成物回収部６によって系外に排出される。
このように、本実施形態の二酸化炭素固定化装置では、酸化還元酵素を利用しているため、水素を使用しなくても、電力を入力するだけで、容易に、二酸化炭素から有機酸や炭水化物を生成することが可能となる。また、この二酸化炭素固定化装置は、二酸化炭素が排出される分野で、より効率的に二酸化炭素を固定化することができると共に、有用な炭素化合物を得ることができる。
例えば、従来、二酸化炭素を固定化する場合は、地中深く閉じこめる方法などが検討されていたが、莫大なエネルギーが必要であり、小型化することも困難であった。これに対して、本実施形態の二酸化炭素固定化装置は、エネルギー（電力）を使いながらも、有用な化合物として二酸化炭素を固定化することができ、更に、装置も小型で簡便なものであるため、幅広い分野への適用が可能である。
＜２．第１の実施の形態の変形例＞
［電池の全体構成］
前述した第１の実施形態においては、二酸化炭素から蟻酸を生成する二酸化炭素固定化装置について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、蟻酸などの有機酸以外にも、メタノールやグルコースなどの炭水化物を生成することもできる。
［電池の全体構成］
前述した第１の実施形態においては、二酸化炭素から蟻酸を生成する二酸化炭素固定化装置について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、蟻酸などの有機酸以外にも、メタノールやグルコースなどの炭水化物を生成することもできる。
図４は本発明の第１の実施形態の変形例に係る二酸化炭素固定化装置の原理を模式的に示す図である。なお、図４においては、図１に示す第１の実施形態の二酸化炭素固定化装置の構成要素と同じものには同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。図４に示すように、本変形例の二酸化炭素固定化装置も、陽極３１と陰極３２とが、プロトン伝導体３を介して対向配置されている。
［陰極３２］
本変形例の二酸化炭素固定化装置では、陰極３２に、脱水素酵素群として３種類のＮＡＤ＋依存型デヒドロゲナーゼが固定されており、複数の段階を経てＣＯ２からメタノール（ＣＨ３ＯＨ）を生成する。具体的には、蟻酸デヒドロゲナーゼ（ＦａｔｅＤＨ）により、二酸化炭素から蟻酸が生成される。そして、この蟻酸は、ホルムアルデヒドゲナーゼ（ＦａｌＤＨ）により、ホルムアルデヒドとなり、更に、アルコールデヒドロゲナーゼ（ＡＤＨ）により、メタノールが生成される。
本変形例の二酸化炭素固定化装置では、陰極３２に、脱水素酵素群として３種類のＮＡＤ＋依存型デヒドロゲナーゼが固定されており、複数の段階を経てＣＯ２からメタノール（ＣＨ３ＯＨ）を生成する。具体的には、蟻酸デヒドロゲナーゼ（ＦａｔｅＤＨ）により、二酸化炭素から蟻酸が生成される。そして、この蟻酸は、ホルムアルデヒドゲナーゼ（ＦａｌＤＨ）により、ホルムアルデヒドとなり、更に、アルコールデヒドロゲナーゼ（ＡＤＨ）により、メタノールが生成される。
［動作］
本変形例の二酸化炭素固定化装置は、外部から入力電力が与えられることにより、以下の反応が進行する。即ち、陽極３１においては、表面の酵素固定化層１２に存在する酸化還元酵素により水（Ｈ２Ｏ）が酸化され、プロトン（Ｈ＋）と電子（ｅ−）が取り出される。この反応により生じた酸素（Ｏ２）は、例えば酸素除去部４により系外に排出される。一方、プロトン（Ｈ＋）はプロトン伝導体３を介して陰極３２に移送され、電子（ｅ−）は外部回路を介して陰極２に送られる。
本変形例の二酸化炭素固定化装置は、外部から入力電力が与えられることにより、以下の反応が進行する。即ち、陽極３１においては、表面の酵素固定化層１２に存在する酸化還元酵素により水（Ｈ２Ｏ）が酸化され、プロトン（Ｈ＋）と電子（ｅ−）が取り出される。この反応により生じた酸素（Ｏ２）は、例えば酸素除去部４により系外に排出される。一方、プロトン（Ｈ＋）はプロトン伝導体３を介して陰極３２に移送され、電子（ｅ−）は外部回路を介して陰極２に送られる。
また、陰極３２においては、陽極３１で発生したプロトン（Ｈ＋）及び電子（ｅ−）と、例えば二酸化炭素供給部５により供給され、陰極３２に接する気相又は液相中の二酸化炭素（ＣＯ２）とにより、蟻酸、ホルムアルデヒド及びメタノールを生成する。そして、これにより生じた蟻酸、ホルムアルデヒド及びメタノールは、それぞれ必要に応じて、生成物回収部３６ａ〜３６ｃによって系外に排出される。
本変形例の二酸化炭素固定化装置は、多段階の反応によって、二酸化炭素を還元することができるため、蟻酸よりも商業的に有益で、かつ、従来の二酸化炭素固定化装置では提案されていなかったメタノールの生成も実現することができる。更に、本変形例の二酸化炭素固定化装置では、蟻酸を含め、３種類の中間生成物を必要に応じて回収することもできる。なお、本変形例の二酸化炭素固定装置における上記以外の構成及び効果は、前述した第１の実施形態と同様である。
１、３１ 陽極
２、３２ 陰極
３、１０３ プロトン伝導体
４ 酸素除去部
５ 二酸化炭素供給部
６、３６ａ〜３６ｃ 生成物回収部
１１、２１ 電極
１２、２２ 酵素固定化層
１３ 電解質
１４、２４ セパレータ
２３ 気液共存層
２５ 気液分離膜
１０１ 負極
１０２ 正極
２、３２ 陰極
３、１０３ プロトン伝導体
４ 酸素除去部
５ 二酸化炭素供給部
６、３６ａ〜３６ｃ 生成物回収部
１１、２１ 電極
１２、２２ 酵素固定化層
１３ 電解質
１４、２４ セパレータ
２３ 気液共存層
２５ 気液分離膜
１０１ 負極
１０２ 正極
Claims (6)
- 水を分解してプロトンと発生させる第１電極と、
前記第１電極で発生したプロトンと二酸化炭素とから有機酸又は炭水化物を生成する第２電極と、
前記第１電極で発生したプロトンを前記第２電極に伝達するプロトン伝導体と、
を少なくとも備え、
前記第１電極及び／又は前記第２電極の表面には酸化還元酵素が存在している二酸化炭素固定化装置。 - 更に、第２電極に二酸化炭素を供給する二酸化炭素供給部を備える請求項１に記載の二酸化炭素固定化装置。
- 前記二酸化炭素供給部は、二酸化炭素濃度が０．０２８〜１００体積％の気体を供給する請求項２に記載の二酸化炭素固定化装置。
- 前記第１電極で生成した酸素を除去する酸素除去部と、
前記第２電極で生成した有機酸又は炭水化物を取り出す生成物回収部と、
を備える請求項３に記載の二酸化炭素固定化装置。 - 前記第１電極は、直接又はセパレータを介して液相に接触している浸水系電極であり、かつ、前記第２電極は、直接又はセパレータを介して液相に接触すると共に、気液分離膜を介して気相とも接触している半浸水系電極である請求項１乃至４のいずれか１項に記載の二酸化炭素固定化装置。
- 前記第１電極及び／又は前記第２電極は、導電性多孔質材料で形成されている請求項１乃至５のいずれか１項に記載の二酸化炭素固定化装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010162130A JP2012021216A (ja) | 2010-07-16 | 2010-07-16 | 二酸化炭素固定化装置 |
| EP11806706.5A EP2594664A4 (en) | 2010-07-16 | 2011-07-08 | DEVICE FOR STABILIZING CARBON DIOXIDE |
| CN2011800341068A CN102985598A (zh) | 2010-07-16 | 2011-07-08 | 二氧化碳固定装置 |
| US13/805,865 US20130126336A1 (en) | 2010-07-16 | 2011-07-08 | Carbon dioxide immobilization unit |
| PCT/JP2011/065681 WO2012008376A1 (ja) | 2010-07-16 | 2011-07-08 | 二酸化炭素固定化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010162130A JP2012021216A (ja) | 2010-07-16 | 2010-07-16 | 二酸化炭素固定化装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2012021216A true JP2012021216A (ja) | 2012-02-02 |
Family
ID=45469377
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2010162130A Pending JP2012021216A (ja) | 2010-07-16 | 2010-07-16 | 二酸化炭素固定化装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20130126336A1 (ja) |
| EP (1) | EP2594664A4 (ja) |
| JP (1) | JP2012021216A (ja) |
| CN (1) | CN102985598A (ja) |
| WO (1) | WO2012008376A1 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017536845A (ja) * | 2014-11-17 | 2017-12-14 | ゲンゾリック・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツングＧｅｎｓｏｒｉｃ ＧｍｂＨ | ガス状炭素化合物の変換のための方法及び装置 |
| US10626509B2 (en) | 2017-02-02 | 2020-04-21 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Electrolysis cell and electrolytic device for carbon dioxide |
| WO2021039537A1 (ja) | 2019-08-28 | 2021-03-04 | 住友理工株式会社 | 燃料電池用ラジカル硬化性シール部材 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA3003858C (en) * | 2014-11-02 | 2024-02-13 | Biocheminsights, Inc. | Improved electrochemical bioreactor module and use thereof |
| EP3075884A1 (en) * | 2015-03-31 | 2016-10-05 | Wageningen Universiteit | System and method for bio-electrochemical water oxidation |
| US20180265899A1 (en) * | 2017-03-16 | 2018-09-20 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Carbon dioxide fixation device and fuel production system |
| CN113265670B (zh) * | 2021-04-20 | 2022-11-18 | 复旦大学 | 含有支撑薄膜的电解池及电化学系统 |
| WO2023137278A1 (en) * | 2022-01-11 | 2023-07-20 | University Of Maryland, Baltimore | Applications of o2-insensitive formate dehydrogenase |
| JP7207672B1 (ja) | 2022-01-18 | 2023-01-18 | 飯田グループホールディングス株式会社 | 蟻酸生成装置 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06158374A (ja) * | 1992-11-20 | 1994-06-07 | Choichi Furuya | 蟻酸の製造方法 |
| JP2700052B2 (ja) * | 1995-03-08 | 1998-01-19 | 工業技術院長 | 水素化物の製造方法 |
| JP5207576B2 (ja) | 2002-07-26 | 2013-06-12 | ソニー株式会社 | 燃料電池、ポータブル電源及び電子機器 |
| CA2496554A1 (en) * | 2002-08-21 | 2004-10-07 | Battelle Memorial Institute | Photolytic oxygenator with carbon dioxide and/or hydrogen separation and fixation |
| JP4097485B2 (ja) * | 2002-08-28 | 2008-06-11 | 独立行政法人科学技術振興機構 | 酸化還元酵素と基質との反応中間体を捕捉する方法 |
| CA2640586A1 (en) * | 2006-02-07 | 2007-08-16 | Battelle Memorial Institute | Breathing air maintenance and recycle |
| CA2686161A1 (en) * | 2007-05-04 | 2008-11-13 | Akermin, Inc. | Immobilized enzymes and uses thereof |
| JP4875576B2 (ja) | 2007-09-25 | 2012-02-15 | 独立行政法人科学技術振興機構 | ギ酸分解用触媒、ギ酸の分解方法、水素製造方法、ギ酸製造および分解用装置、水素貯蔵および発生方法 |
| JP2009245920A (ja) * | 2008-03-11 | 2009-10-22 | Sony Corp | 燃料電池、電子機器および燃料電池用緩衝液 |
| JP2010083730A (ja) | 2008-10-01 | 2010-04-15 | Osaka Univ | 重水素（ｄ２）および重水素化水素（ｈｄ）の少なくとも一方を製造する方法およびこれに使用するギ酸分解用触媒 |
-
2010
- 2010-07-16 JP JP2010162130A patent/JP2012021216A/ja active Pending
-
2011
- 2011-07-08 US US13/805,865 patent/US20130126336A1/en not_active Abandoned
- 2011-07-08 EP EP11806706.5A patent/EP2594664A4/en not_active Withdrawn
- 2011-07-08 WO PCT/JP2011/065681 patent/WO2012008376A1/ja active Application Filing
- 2011-07-08 CN CN2011800341068A patent/CN102985598A/zh active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017536845A (ja) * | 2014-11-17 | 2017-12-14 | ゲンゾリック・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツングＧｅｎｓｏｒｉｃ ＧｍｂＨ | ガス状炭素化合物の変換のための方法及び装置 |
| US10626509B2 (en) | 2017-02-02 | 2020-04-21 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Electrolysis cell and electrolytic device for carbon dioxide |
| WO2021039537A1 (ja) | 2019-08-28 | 2021-03-04 | 住友理工株式会社 | 燃料電池用ラジカル硬化性シール部材 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP2594664A4 (en) | 2014-02-26 |
| US20130126336A1 (en) | 2013-05-23 |
| CN102985598A (zh) | 2013-03-20 |
| WO2012008376A1 (ja) | 2012-01-19 |
| EP2594664A1 (en) | 2013-05-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2012008376A1 (ja) | 二酸化炭素固定化装置 | |
| JP5044900B2 (ja) | 燃料電池、電子機器、移動体、発電システム及びコージェネレーションシステム | |
| JP5044932B2 (ja) | 燃料電池および電子機器 | |
| JP5233176B2 (ja) | 燃料電池および電子機器 | |
| JP5207576B2 (ja) | 燃料電池、ポータブル電源及び電子機器 | |
| JP5601346B2 (ja) | 燃料電池 | |
| US20080248374A1 (en) | Fuel cell, method for producing same, and electronic device | |
| JP2008282586A (ja) | 燃料電池、燃料電池の製造方法および電子機器 | |
| JP5526841B2 (ja) | 燃料電池 | |
| FI121928B (fi) | Sähköntuottojärjestelmä | |
| JP2004165142A (ja) | 生体触媒を使用した直接アルコール燃料電池 | |
| CN102017266A (zh) | 燃料电池和电子设备 | |
| JP2005310613A (ja) | 電子機器 | |
| JP2009048832A (ja) | 燃料電池およびその動作方法ならびに電子機器 | |
| JP2007012281A (ja) | 燃料電池、電子機器、移動体、発電システムおよび酵素反応利用装置 | |
| US7410709B2 (en) | Bio-battery | |
| JP2006049215A (ja) | 燃料電池 | |
| JP5011691B2 (ja) | 燃料電池、電子機器、移動体、発電システムおよびコージェネレーションシステム | |
| JP2007257983A (ja) | 燃料電池およびその製造方法ならびに燃料電池用負極およびその製造方法ならびに電子機器ならびに電極反応利用装置およびその製造方法ならびに電極反応利用装置用電極およびその製造方法ならびに高出力化剤ならびにメディエータ拡散促進剤 | |
| WO2011126062A1 (ja) | 燃料電池 | |
| Kano et al. | Applications to biofuel cells and bioreactors | |
| CN1993855A (zh) | 燃料电池、电子器件、活动体、发电系统和热电联合系统 | |
| JP2011108528A (ja) | 燃料電池 | |
| JP2009048846A (ja) | 燃料電池およびその製造方法ならびに酵素固定化電極およびその製造方法ならびに電子機器 | |
| FI126388B (fi) | Menetelmä ja järjestelmä vedyn tuottamiseksi |