二酸化炭素のメタン化用ガス拡散電極触媒の探索および活性発現機構の研究

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09650778
• Research Institution: TOHOKU UNIVERSITY
• Principal Investigator: 川嶋 朝日 東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (50005964)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 幅崎 浩樹 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (50208568)
• Keywords: 二酸化炭素還元 / メタン化 / アモルファス合金 / 電極触媒 / ガス拡散電極

Research Abstract

昨年は銅電極を用い、二酸化炭素のパルス電解還元について検討した結果、直流電解よりパルス電解還元の方がメタンおよびエチレンの生成効率が高いことを報告した。そこで本年は種々の銅合金電極を作製し、二酸化炭素を飽和した0.1モル炭酸水素カリウム溶液中における二酸化炭素のパルス電解還元によるメタンおよびエチレンの生成効率を検討した。
アモルファスCu-Zr,Cu-Ti合金を単ロール法により作製した。また結晶質Cu-Ag合金をスパッター法により作製し電極とした。アモルファスCu-(30,40,60)Zr,Cu-30Ti合金(いずれも原子%)のメタンおよびエチレンの生成効率はいずれも3%以下の低い生成効率を示した。しかし結晶質Cu-Ag合金電極は少量のAGを添加した場合(5-7at%)、純銅電極よりもメタンの生成効率は上昇した。ただし、多量のAg添加はメタンの生成に有害である。また、純Agではメタンおよびエチレンの生成はほとんど示さないが、少量のCuを添加した合金電極では生成効率が上昇した。しかし純銅のそれを上まわらなかった。そこで、二酸化炭素の還元カソードにガス拡散電極を適用した。テフロン基板上にスパッター蒸着したCu-Ag合金を剥がして粉末にし、これとカーボンブラック粉末およびテフロン懸濁液を混ぜ、ガス拡散電極を調製した。その結果、カーボンブラックのみから成るガス拡散電極では水素だけ生成するが、Cu-Ag合金触媒を坦持した電極ではメタンおよびエチレンが生成した。しかし、それらの生成効率は板状Cu-Ag合金電極の場合より低下した。