炭酸ガス、一酸化炭素の高効率還元用機能性電極(adーatom賦活金属電極、半導体電極触媒の設計)

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02650582
• Research Institution: University of Yamanashi
• Principal Investigator: 渡辺 政廣 山梨大学, 工学部, 教授 (00020412)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 柴田 正実 山梨大学, 工学部, 講師 (40115316)
• Keywords: 炭酸ガス電解還元 / 高効率高選択性電極 / adーatom電極 / 合金メッキ電極 / メタノ-ル生成

Research Abstract

種々の表面組成に調製した二元系合金電極を用い、CO_2の電解還元を行った結果、高効率高選択性電極触媒開発に関する新たな知見を得た。
1.銅,鉛adーatomを種々の被覆率で析出させた白金電極上でのCO_2還元生成物を調べた結果、
(1)鉛adーatomで修飾すると、白金,鉛上で従来報告のないメタノ-ルが、高効率が生成することが分かった。
(2)銅adーatomで修飾すると、その被覆率に依存してメタン,ギ酸が選択的に生成することが分かった。
2.銅,水銀,スズ,鉛adーatomを種々の被覆率で析出させたパラジウム電極上でのCO_2還元生物を調べた結果、
(1)パラジウム電極ではギ酸は殆ど生成しないが、銅,スズ,鉛adーatomを析出させるとギ酸生成電流効率が向上し、被覆率0.5で各々最大値40,20,40%となることが分かった。また、水銀adーatomでは電流効率が低く、その被覆率依存性はないことが分かった。
(2)水銀adーatom修飾電極では被覆率0.75においてCO生成電流効率が最大となることが分かった。
3.CuーNi,CuーSn,CuーPb,CuーAg,CuーZn合金電極上でのCO_2還元生成物を調べた結果、
(1)CuーNi合金電極上では、約1:1の表面組成において2種のサイトの協力作用で、単味金属より0.2〜0.3v低過電圧で、ギ酸,COが生成し、またCuおよびNi単味電極では全く生成しないメタノ-ルが、過電圧をほとんど要さずに生成することが分かった。
(2)CuーSn,CuーPb合金電極上では2種のサイトの協力作用で、単味金属より、低過電圧でギ酸,COが生成することが分かった。

Research Products

• [Publications] Masashi Azuma: "Electrochemical Reduction of Carbon Dioxide on Various Metal Electrodes in LowーTemperature Aqueous KHCO_3 Media" Journal of the Electrochemical Society. 137. 1772-1778 (1990)
• [Publications] Masahiro Watanabe: "Design of Alloy Electrocatalysts for CO_2 Reduction.Part 1.The Selective and Rerersible Reduction of CO_2 at CuーNi Alloy Electrodes" Denki Kagaku.
• [Publications] Masami Shibata: "Design of Alloy Electrocatalysts for CO_2 Reduction.Part 2.Improved EnergyーEfficiency,Selectivity and Reaction Rate for the CO_2 Electroreduction on Cu Alloy Electrodes" Journal of Electroanalytical Chemistry.
• [Publications] Masahiro Watanabe: "Design of Alloy Electrocatalysts for CO_2 Reduction.Part 3.The Selective and Reversible Reduction of CO_2 on Cu Alloy Electrodes." Journal of the Electrochemical Society.