ガス拡散電極によるフロンガスの電気化学的常温分解

使用气体扩散电极电化学室温分解氯氟烃气体

• 批准号: 09780503
• 负责人: 園山 範之
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09780503/
• 关键词: フロン; 電気化学的常温分解; ガス拡散電極

気体の電極反応に有利なガス拡散電極(GDE)に電極触媒として様々な金属を担持してフロンガスの電気化学的分解を常温で試みた。フロンは炭素に塩素とフッ素が結合した化合物であるが、その化学的安定性は炭素に結合しているフッ素の数によって決定され、1つの炭素に結合しているフッ素の数が多いほど分解されにくい。オゾン層破壊はフロン中の塩素により引き起こされるため、オゾン層破壊能があり、炭素を1つ持つフロンの中では、塩素を1つ、フッ素を3つ持つフロン-13が最も安定で分解されにくい。この最も安定なフロン-13を電解法で分解することが可能であれば、電解法を他のフロンにも応用できると考えられる。実験は水-メタノールを1対1で混合した溶液を電解液として用い、オートクレイブ中で高圧フロン-13下で行った。銅及び銀を担持したGDEで分解活性を示し、銅担持GDEで51.2%、銀担持GDEで60.3%の電流効率でフロン-13が分解した。生成物は銅担持GDEで非常に強固なフロン-13の炭素-フッ素結合が切断され、メタンが電流効率21%で生成した。また、銀担持GDEでは選択的に塩素のみが脱離・水素化されてトリフルオロメタン(フロン-23)が生成した。フロン-23はオゾン層を破壊する原因となる塩素を持たないため、代替フロンとしてリサイクル可能な物質である。さらに、電流効率を改善するため、様々な条件下で電解を行ったところ、水-メタノールを3対7で混合した溶液中、電流密度25mAcm^<-2>、フロン-1330気圧下で銀担持GDEにおいて電流効率を77.7%まで改善することができた。

我们尝试通过在气体扩散电极（GDE）上负载各种金属作为电催化剂，在室温下电化学分解碳氟化合物气体，这有利于气态电极反应。氟里昂是一种氯和氟与碳键合的化合物，但其化学稳定性是由与碳键合的氟的数量决定的，与一个碳键合的氟越多，就越容易分解。臭氧层消耗是由CFC中的氯引起的，因此具有消耗臭氧层的能力。在含有1个碳的CFC中，含有1个氯和3个氟的CFC-13是最稳定且难以分解的。如果能够通过电解法分解最稳定的CFC-13，则认为电解法可以应用于其他CFC。该实验在高压釜中在高压 Freon-13 下进行，使用 1:1 水-甲醇混合物作为电解质。负载铜和银的GDE表现出分解活性，CFC-13被分解，铜负载GDE的电流效率为51.2%，银负载GDE的电流效率为60.3%。该产品是铜负载的GDE，它打破了Freon-13极强的碳氟键，并以21%的电流效率产生甲烷。此外，在银负载的GDE中，只有氯被选择性消除并氢化生成三氟甲烷（Freon-23）。 CFC-23不含会导致臭氧层消耗的氯，因此它是作为CFC替代品的可回收材料。此外，为了提高电流效率，在水和甲醇以3∶7的比例混合的溶液中、在25mAcm 2 -2 的电流密度下，在各种条件下进行电解。在含有 1,330 种氯氟烃的气氛中，我们能够将 GDE 中的电流效率提高到 77.7%。

项目成果

Kohjiro Hara, Noriyuki Sonoyama and Tadayoshi Sakata: "Electrochemical Reduction of CO_2 by using Metal Supported Gas Diffusion Electrode under High Pressure" Proceedings of the 4th International Conference on Carbon Diaxide Utilization. (in press).

Kohjiro Hara、Noriyuki Sonoyama 和 Tadayoshi Sakata：“高压下使用金属支撑气体扩散电极电化学还原 CO_2”第四届国际二氧化碳利用会议论文集。

N.Sonoyama,Tadayoshi Sakata: "Electrochemical Hydrogenation of CFC-13 using Metal Supported Gas Diffusion Electrodes" Environ.Sci.Technol.32. 4005-4009 (1998)

N.Sonoyama、Tadayoshi Sakata：“使用金属支持的气体扩散电极对 CFC-13 进行电化学氢化”Environ.Sci.Technol.32。

K.Hara,M.Kamada,N.Sonoyama,T.Sakata: "Electrocatalytic Reduction of NO on Metal Electrodes and Gas Diffusion Electrodes in an Aqueous Electrolyte" J.Electroanal.Chem.451. 181-186 (1998)

K.Hara、M.Kamada、N.Sonoyama、T.Sakata：“水电解质中金属电极和气体扩散电极上 NO 的电催化还原”J.Electroanal.Chem.451。

Noriyuki Sonoyama and Tadayoshi Sakata: "Electrochemical Decomposition of CFC-12 using Gas Diffusion Electrodes" Environmental Science & Technology. (in press).

Noriyuki Sonoyama 和 Tadayoshi Sakata：“使用气体扩散电极电化学分解 CFC-12”环境科学

K.Hara,N.Sonoyama,T.Sakata: "Electrochemical reduction of CO2 by using metal supported gas diffusion electrode under high pressure" Studies in Surface Science and Catalysis. 114. 577-580 (1998)

K.Hara、N.Sonoyama、T.Sakata：“在高压下使用金属支撑气体扩散电极电化学还原 CO2”表面科学和催化研究。