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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024137687
(43)【公開日】2024-10-07
(54)【発明の名称】電気化学セル
(51)【国際特許分類】
B01D 53/32 20060101AFI20240927BHJP
B01D 53/92 20060101ALI20240927BHJP
C01B 32/50 20170101ALI20240927BHJP
【ＦＩ】
B01D53/32 ZAB
B01D53/92 240
C01B32/50
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023219310
(22)【出願日】2023-12-26
(31)【優先権主張番号】P 2023046829
(32)【優先日】2023-03-23
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）令和４年度、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「グリーンイノベーション基金事業／ＣＯ２の分離回収等技術開発」委託研究、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願
(71)【出願人】
【識別番号】000004260
【氏名又は名称】株式会社デンソー
(74)【代理人】
【識別番号】110001472
【氏名又は名称】弁理士法人かいせい特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】飯島 剛
(72)【発明者】
【氏名】成瀬 淳一
(72)【発明者】
【氏名】宇佐美 恭平
(72)【発明者】
【氏名】廣瀬 瑛一
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 美帆
(72)【発明者】
【氏名】藤田 祐樹
【テーマコード（参考）】
4D002
4G146
【Ｆターム（参考）】
4D002AA09
4D002AC10
4D002BA08
4D002CA20
4D002EA07
4D002FA01
4D002HA03
4G146JA02
4G146JC22
4G146JC34
(57)【要約】
【課題】ＣＯ２を吸着する電気化学セルにおいて、電流効率の低下を抑制する。
【解決手段】電気化学反応によってＣＯ２含有ガスからＣＯ２を分離する電気化学セルにおいて、作用極１０２と、対極１０３と、電解質１０８と、を備える。作用極と対極との間に第１電圧が印加されることで、対極から作用極に電子が供給され、作用極はＣＯ２を吸着し、作用極と対極との間に第２電圧が印加されることで、作用極から対極に電子が供給され、作用極からＣＯ２が脱離される。作用極には、ＣＯ２含有ガスに接する面に酸化被膜が形成された金属が用いられている。
【選択図】図３
【解決手段】電気化学反応によってＣＯ２含有ガスからＣＯ２を分離する電気化学セルにおいて、作用極１０２と、対極１０３と、電解質１０８と、を備える。作用極と対極との間に第１電圧が印加されることで、対極から作用極に電子が供給され、作用極はＣＯ２を吸着し、作用極と対極との間に第２電圧が印加されることで、作用極から対極に電子が供給され、作用極からＣＯ２が脱離される。作用極には、ＣＯ２含有ガスに接する面に酸化被膜が形成された金属が用いられている。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電気化学反応によってＣＯ２含有ガスからＣＯ２を分離する電気化学セルであって、
作用極（１０２）と、対極（１０３）と、前記作用極および前記対極を覆う電解質（１０８）と、を備え、
前記作用極と前記対極との間に第１電圧が印加されることで、前記対極から前記作用極に電子が供給され、前記作用極はＣＯ２を吸着し、前記作用極と前記対極との間に第２電圧が印加されることで、前記作用極から前記対極に電子が供給され、前記作用極からＣＯ２が脱離され、
前記作用極には、前記ＣＯ２含有ガスに接する面に酸化被膜が形成された金属が用いられている電気化学セル。
作用極（１０２）と、対極（１０３）と、前記作用極および前記対極を覆う電解質（１０８）と、を備え、
前記作用極と前記対極との間に第１電圧が印加されることで、前記対極から前記作用極に電子が供給され、前記作用極はＣＯ２を吸着し、前記作用極と前記対極との間に第２電圧が印加されることで、前記作用極から前記対極に電子が供給され、前記作用極からＣＯ２が脱離され、
前記作用極には、前記ＣＯ２含有ガスに接する面に酸化被膜が形成された金属が用いられている電気化学セル。
【請求項2】
前記金属は、鉄元素の含有率が５０～１００％の鉄系材料である請求項１に記載の電気化学セル。
【請求項3】
前記金属は、複数種類の金属を含んだ合金である請求項２に記載の電気化学セル。
【請求項4】
前記金属は、ステンレス鋼である請求項３に記載の電気化学セル。
【請求項5】
前記ステンレス鋼は、ＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３０４Ｌ、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１０Ｓ、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ４３４、ＳＵＳ４４４の少なくともいずれかである請求項４に記載の電気化学セル。
【請求項6】
前記電解質は、非プロトン性電解質である請求項１ないし５のいずれか１つに記載の電気化学セル。
【請求項7】
前記非プロトン性電解質は、［ＢＭＩＭ］［ＴＦＳＩ］、［ＴＭＰＡ］［ＴＦＳＩ］、［Ｐｙｒｒｏ］［ＴＦＳＩ］、［ＢＭＩＭ］［Ｔｆｂ］、［ＥＭＩＭ］［ＴＦＳＩ］、［Ｎ４４４１］［ＴＦＳＩ］の少なくともいずれかのイオン液体である請求項６に記載の電気化学セル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、二酸化炭素を吸着する電気化学セルに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、電気化学反応によってＣＯ２を含む混合ガスからＣＯ２を回収する電気化学セルが知られている。特許文献１において、本出願人は、レドックス活性有機物（例えばアントラキノン）を用いずに電極表面に電界集中させることで、ＣＯ２に対し電荷移動させずにＣＯ２そのままの状態で吸着させることを提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２２－１７７８８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、大気などのＯ２の存在下で電気化学セルを作動させると、Ｏ２に対して電荷移動が生じ、活性酸素の一種であるスーパーオキシドＯ２
－が生成する。このＯ２
－の生成によって１電子あたりのＣＯ２吸着量を示す電流効率が低下する。さらに反応活性が高いＯ２
－によって電解液やバインダ等といった電気化学セル内の有機材料が分解する。
【0005】
本発明は上記点に鑑み、ＣＯ２を吸着する電気化学セルにおいて、電流効率の低下を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、電気化学反応によってＣＯ２含有ガスからＣＯ２を分離する電気化学セルであって、作用極（１０２）と、対極（１０３）と、電解質（１０８）と、を備える。作用極と対極との間に第１電圧が印加されることで、対極から作用極に電子が供給され、作用極はＣＯ２を吸着し、作用極と対極との間に第２電圧が印加されることで、作用極から対極に電子が供給され、作用極からＣＯ２が脱離される。作用極には、ＣＯ２含有ガスに接する面に酸化被膜が形成された金属が用いられている。
【0007】
本発明によれば、作用極に酸化被膜を有する金属電極を用いることで、ＣＯ２含有ガスに含まれるＯ２から活性酸素が生成することを抑制でき、作用極にＣＯ２が吸着する際の電流効率が低下することを抑制できる。
【0008】
なお、上記各構成要素の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】第１実施形態の二酸化炭素回収システムを示す図である。
【図2】二酸化炭素回収装置を示す図である。
【図3】電気化学セルの断面図である。
【図4】二酸化炭素回収装置のＣＯ２回収モードとＣＯ２放出モードでの作動を説明するための図である。
【図5】実施例における電気化学セルの電流効率を示す図表である。
【図6】実施例における電気化学セルの電流効率を示す図表である。
【図7】実施例における電気化学セルの電流効率を示す図表である。
【図8】実施例および比較例における電気化学セルの電流効率を示す図表である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明の第１実施形態について図面を用いて説明する。図１に示すように、本実施形態の二酸化炭素回収システム１０は、圧縮機１１、二酸化炭素回収装置１００、流路切替弁１２、二酸化炭素利用装置１３、制御装置１４が設けられている。
【0011】
圧縮機１１は、ＣＯ２含有ガスを二酸化炭素回収装置１００に圧送する。ＣＯ２含有ガスは、ＣＯ２とＣＯ２以外のガスを含有する混合ガスであり、例えば大気や内燃機関の排気ガス等を用いることができる。
【0012】
二酸化炭素回収装置１００は、ＣＯ２含有ガスからＣＯ２を分離して回収する装置である。二酸化炭素回収装置１００は、ＣＯ２含有ガスからＣＯ２が回収された後のＣＯ２除去ガス、あるいはＣＯ２含有ガスから回収したＣＯ２を排出する。二酸化炭素回収装置１００の構成については、後で詳細に説明する。
【0013】
流路切替弁１２は、二酸化炭素回収装置１００の排出ガスの流路を切り替える三方弁である。流路切替弁１２は、二酸化炭素回収装置１００からＣＯ２除去ガスが排出される場合は、排出ガスの流路を大気側に切り替え、二酸化炭素回収装置１００からＣＯ２が排出される場合は、排出ガスの流路を二酸化炭素利用装置１３側に切り替える。
【0014】
二酸化炭素利用装置１３は、ＣＯ２を利用する装置である。二酸化炭素利用装置１３としては、例えばＣＯ２を貯蔵する貯蔵タンクやＣＯ２を燃料に変換する変換装置を用いることができる。変換装置は、ＣＯ２をメタン等の炭化水素燃料に変換する装置を用いることができる。炭化水素燃料は、常温常圧で気体の燃料であってもよく、常温常圧で液体の燃料であってもよい。
【0015】
制御装置１４は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成されている。制御装置１４は、ＲＯＭ内に記憶された制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行い、各種制御対象機器の作動を制御する。本実施形態の制御装置１４は、圧縮機１１の作動制御、二酸化炭素回収装置１００の作動制御、流路切替弁１２の流路切替制御等を行う。
【0016】
次に、二酸化炭素回収装置１００について図２を用いて説明する。図２に示すように、二酸化炭素回収装置１００は、電気化学反応によってＣＯ２の吸着および脱離する電界吸脱着式の電気化学セル１０１が設けられている。電気化学セル１０１は、作用極１０２、対極１０３、絶縁層１０６を有している。図２に示す例では、作用極１０２、対極１０３、絶縁層１０６をそれぞれ板状に構成している。なお、図２では、作用極１０２、対極１０３、絶縁層１０６はそれぞれの間に隙間が設けられた状態で図示されているが、実際はこれらの構成要素は接するように配置されている。
【0017】
電気化学セル１０１は、図示しない容器内に収容されるようにしてもよい。容器には、ＣＯ２含有ガスを容器内に流入させるガス流入口と、ＣＯ２除去ガスやＣＯ２を容器内から流出させるガス流出口を設けることができる。
【0018】
二酸化炭素回収装置１００は、電気化学セル１０１の電気化学反応によってＣＯ２の吸着および脱離を行い、ＣＯ２含有ガスからＣＯ２を分離して回収する。二酸化炭素回収装置１００は、作用極１０２と対極１０３に所定の電圧を印加する電源１０７が設けられており、作用極１０２と対極１０３の電位差を変化させることができる。作用極１０２は負極であり、対極１０３は正極である。
【0019】
電気化学セル１０１は、作用極１０２と対極１０３の電位差を変化させることで、作用極１０２でＣＯ２を回収するＣＯ２回収モードと、作用極１０２からＣＯ２を放出するＣＯ２放出モードを切り替えて作動することができる。ＣＯ２回収モードは電気化学セル１０１を充電する充電モードであり、ＣＯ２放出モードは電気化学セル１０１を放電する放電モードである。
【0020】
ＣＯ２回収モードでは、作用極１０２と対極１０３の間に第１電圧Ｖ１が印加され、対極１０３から作用極１０２に電子が供給される。第１電圧Ｖ１では、作用極電位＜対極電位となっている。第１電圧Ｖ１は、例えば０．５～２．０Ｖの範囲内とすることができる。
【0021】
ＣＯ２放出モードでは、作用極１０２と対極１０３の間に第２電圧Ｖ２が印加され、作用極１０２から対極１０３に電子が供給される。第２電圧Ｖ２は、第１電圧Ｖ１と異なる電圧である。第２電圧Ｖ２は、第１電圧Ｖ１より低い電圧であればよく、作用極電位と対極電位の大小関係は限定されない。つまり、ＣＯ２放出モードでは、作用極電位＜対極電位でもよく、作用極電位＝対極電位でもよく、作用極電位＞対極電位でもよい。
【0022】
本実施形態の電気化学セル１０１は、作用極１０２と対極１０３との間に電圧が印加されることで、電子と電解質１０８に含まれるイオンによって電気二重層が形成される。ＣＯ２回収モードでは、作用極１０２の近傍に電解質１０８のカチオンが移動し、対極１０３の近傍に電解質１０８のアニオンが移動すると、それぞれの表面近傍で電位差が形成され、対極１０３から作用極１０２に電子が供給される。ＣＯ２放出モードでは、作用極１０２の近傍に電解質１０８のアニオンが移動し、対極１０３の近傍に電解質１０８のカチオンが移動し、作用極１０２から対極１０３に電子が供給される。
【0023】
本実施形態では、作用極１０２として金属電極を用いている。本実施形態の金属電極は金属多孔質体であり、ＣＯ２含有ガスが通過可能な多数の空孔を有している。金属多孔質体として、発泡金属、焼結金属、金属不織布、金属織布などの形態を有する金属構造体を用いることができる。
【0024】
発泡金属は、ガスによる小さな気孔が多数形成された金属構造体である。焼結金属は、金属粉末を融点より低い温度で焼き固めた金属構造体である。金属不織布は、金属繊維をニードルパンチ加工等で無配向に交絡した金属構造体であり、金属フェルト、金属ウール等を例示できる。金属織布は、金属繊維を縦横に組み合わせて編んで織物状にした金属構造体である。金属織布は、縦横に広がるクロス状でも細長い帯状でもよい。
【0025】
作用極１０２を構成する金属電極がＣＯ２吸着材として機能する。このため、作用極１０２にはレドックス活性有機物のようなＣＯ２吸着材は設けられてはいない。つまり、作用極１０２には、酸化還元反応によって電子を授受する活物質は設けられていない。
【0026】
本実施形態では、作用極１０２として、表面に酸化被膜１０２ａが形成された金属電極を用いている。つまり、作用極１０２のＣＯ２含有ガスに接する面に酸化被膜１０２ａが形成されている。作用極１０２のＣＯ２含有ガスに接する面には、作用極１０２を構成する金属多孔体の空孔の内表面が含まれている。
【0027】
金属電極を構成する金属として、単一の金属元素、あるいは複数種類の金属を含んでいる合金を用いることができる。金属電極を構成する金属として、例えば鉄元素（Ｆｅ）の含有率が５０～１００％である鉄系材料を用いることができる。このような鉄を主成分とする鉄系材料には、純鉄、鋼鉄、鋳鉄等が含まれる。鋼鉄には、炭素鋼、合金鋼が含まれており、合金鋼としてはステンレス鋼（ＳＵＳ）を例示できる。以下の説明では、炭素鋼を単に鉄とも称する。
【0028】
ステンレス鋼は複数種類の金属を含んでいる合金である。ステンレス鋼は、鉄を主成分とし、炭素を１．２％以下、クロムを１０．５％以上含んでいる合金鋼である。作用極１０２として、オーステナイト系、フェライト系を含む任意の種類のステンレス鋼を用いることができる。本実施形態では、ＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３０４Ｌ、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１０Ｓ、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ４３４、ＳＵＳ４４４の少なくともいずれかのステンレス鋼を用いている。
【0029】
鉄の表面には、鉄の酸化物からなる酸化被膜１０２ａが形成されている。ステンレス鋼の表面には、クロムや鉄等の酸化物からなる酸化被膜１０２ａが形成されている。このような酸化被膜１０２ａはＯ２に対して不活性であり、Ｏ２に対して反応性が著しく低い。このため、作用極１０２にＣＯ２含有ガスに含まれるＯ２が接触しても、Ｏ２に対する電荷移動が抑制され、Ｏ２
－の生成を抑制できる。仮に作用極１０２でＯ２
－が生成したとしても、Ｏ２
－はＣＯ２と効率よく反応し、Ｏ２への過剰な電荷移動を抑制できる。この結果、Ｏ２の存在下においても高い電流効率で作用極１０２におけるＣＯ２の吸脱着を行うことが可能となる。電流効率は、ＣＯ２吸着時に対極１０３から作用極１０２に流れた電子数に対するＣＯ２吸着個数の割合を百分率で示している。
【0030】
酸化被膜１０２ａを有する金属は、酸化被膜１０２ａの導電性が他の部位よりも低くなる。このため、作用極１０２として用いる金属電極の酸化被膜１０２ａは、導電性を向上させるためにできるだけ薄い方が望ましい。本実施形態では、ステンレス鋼の酸化被膜１０２ａの厚みを１０ｎｍ以下としている。このため、ステンレス鋼からなる金属電極は、ほぼ酸化被膜以外の金属部分で構成されるため、充分な導電性を確保できる。また、ステンレス鋼の酸化被膜の厚みは１ｎｍ以上することが望ましい。
【0031】
図３に示すように、対極１０３には、対極側基材１０４、対極活物質１０５が設けられている。
【0032】
対極側基材１０４は、導電性材料である。対極側基材１０４としては、例えば炭素質材料や金属材料を用いることができる。対極側基材１０４を構成する炭素質材料としては、例えばカーボン紙、炭素布、不織炭素マット、多孔質ガス拡散層（ＧＤＬ）等を用いることができる。
【0033】
対極活物質１０５は、作用極１０２との間で電子の授受を行う補助的な電気活性種である。対極活物質１０５としては、例えば金属イオンの価数が変化することで、電子の授受を可能とする金属錯体を用いることができる。このような金属錯体としては、フェロセン、ニッケロセン、コバルトセン等のシクロペンタジエニル金属錯体、あるいはポルフィリン金属錯体等を挙げることができる。これらの金属錯体は、ポリマーでもモノマーでもよい。本実施形態では、対極活物質１０５として、ポリビニルフェロセンを用いている。フェロセンは、Ｆｅの価数が２価と３価に変化することで、電子の授受を行う。
【0034】
対極活物質１０５には、導電性物質およびバインダが添加されている。導電性物質は、対極活物質１０５への導電路を形成する。導電性物質は、例えばカーボンナノチューブ、カーボンブラック、グラフェン等の炭素材料を用いることができる。バインダは、対極活物質１０５を対極側基材１０４に保持させることができ、かつ、導電性を有する材料であればよい。バインダとしては、導電性フィラーとしてＡｇ等を含有するエポキシ樹脂やポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等のフッ素樹脂等の導電性樹脂を用いることができる。
【0035】
絶縁層１０６は、作用極１０２と対極１０３の間に配置されており、作用極１０２と対極１０３を分離している。絶縁層１０６は、作用極１０２と対極１０３の物理的な接触を防いで電気的短絡を抑制するとともに、イオンを透過させる絶縁性イオン透過膜である。
【0036】
絶縁層１０６としては、セパレータ、あるいは空気等の気体層を用いることができる。本実施形態では、絶縁層１０６として多孔質体のセパレータを用いている。セパレータの材料は、セルロース膜やポリマー、ポリマーとセラミックの複合材料等からなるセパレータを用いることができる。
【0037】
作用極１０２と対極１０３の間には、イオン伝導性を有する電解質１０８が設けられている。電解質１０８は、絶縁層１０６を介して作用極１０２と対極１０３との間に設けられている。電解質１０８は、作用極１０２、対極１０３および絶縁層１０６を覆うように設けられている。
【0038】
本実施形態では、非プロトン性の電解質１０８を用いている。非プロトン性の電解質１０８は、プロトン（Ｈ＋）を供与しない電解質である。このため、プロトン生成のために電解質１０８に電荷が移動することがなく、ＣＯ２吸着時における電流効率の低下を抑制できる。
【0039】
非プロトン性の電解質１０８としてはイオン液体を用いることができる。イオン液体は、常温常圧下で不揮発性を有する液体の塩である。電解質１０８としてイオン液体を用いる場合には、電気化学セル１０１からの溶出を防ぐために、イオン液体をゲル化してもよい。非プロトン性のイオン液体としては、［ＢＭＩＭ］［ＴＦＳＩ］、［ＴＭＰＡ］［ＴＦＳＩ］、［Ｐｙｒｒｏ］［ＴＦＳＩ］、［ＢＭＩＭ］［Ｔｆｂ］、［ＥＭＩＭ］［ＴＦＳＩ］、［Ｎ４４４１］［ＴＦＳＩ］等を用いることができる。
【0040】
次に、本実施形態の二酸化炭素回収システム１０の作動について説明する。図４に示すように、二酸化炭素回収システム１０は、ＣＯ２回収モードとＣＯ２放出モードを交互に切り替えて作動する。二酸化炭素回収システム１０の作動は、制御装置１４によって制御される。
【0041】
まず、ＣＯ２回収モードについて説明する。ＣＯ２回収モードでは、圧縮機１１が作動して二酸化炭素回収装置１００にＣＯ２含有ガスが供給される。二酸化炭素回収装置１００では、作用極１０２と対極１０３の間に印加される電圧を第１電圧Ｖ１とする。これにより、対極１０３の対極活物質１０５の電子供与と、作用極１０２の電子求引を同時に実現できる。対極１０３の対極活物質１０５は電子を放出して酸化状態となり、対極１０３から作用極１０２に電子が供給される。
【0042】
電子を受け取った作用極１０２では、ＣＯ２含有ガスに含まれるＣＯ２が吸着される。これにより、二酸化炭素回収装置１００は、ＣＯ２含有ガスからＣＯ２を回収することができる。作用極１０２の金属電極表面に形成された酸化被膜はＯ２に対して不活性であるため、ＣＯ２吸着ガスが作用極１０２に接触しても、ＣＯ２吸着ガスに含まれるＯ２に電荷が移動して活性酸素であるＯ２
－の生成を抑制できる。
【0043】
ＣＯ２含有ガスは、二酸化炭素回収装置１００でＣＯ２を回収された後、ＣＯ２を含まないＣＯ２除去ガスとして二酸化炭素回収装置１００から排出される。流路切替弁１２は、ガス流路を大気側に切り替えており、二酸化炭素回収装置１００から排出されたＣＯ２除去ガスは大気に排出される。
【0044】
次に、ＣＯ２放出モードについて説明する。ＣＯ２放出モードでは、圧縮機１１が作動停止し、二酸化炭素回収装置１００へのＣＯ２含有ガスの供給が停止する。二酸化炭素回収装置１００では、作用極１０２と対極１０３の間に印加される電圧を第２電圧Ｖ２とする。これにより、作用極１０２の電子供与と、対極１０３の対極活物質１０５の電子求引を同時に実現できる。対極１０３の対極活物質１０５は、電子を受け取って還元状態となる。
【0045】
作用極１０２は電子を放出し、ＣＯ２を脱離する。作用極１０２から放出されたＣＯ２は、二酸化炭素回収装置１００から排出される。流路切替弁１２は、ガス流路を二酸化炭素利用装置１３側に切り替えており、二酸化炭素回収装置１００から排出されたＣＯ２は二酸化炭素利用装置１３に供給される。
【0046】
【0047】
実施例１～９の作用極１０２は、膜厚を２．０ｍｍ、空隙率９０％のステンレス発泡体を用いた。実施例１～５は、作用極１０２としてＳＵＳ３１６Ｌを用い、電解質１０８として［ＴＭＰＡ］［ＴＦＳＩ］、［ＢＭＩＭ］［ＴＦＳＩ］、［Ｐｙｒｒｏ］［ＴＦＳＩ］、［ＢＭＩＭ］［Ｔｆｂ］、［ＥＭＩＭ］［ＴＦＳＩ］のいずれかを用いた。実施例６は作用極１０２としてＳＵＳ３１６を用い、実施例７は作用極１０２としてＳＵＳ３０４を用い、実施例８は作用極１０２としてＳＵＳ３０４Ｌを用い、実施例９は作用極１０２としてＳＵＳ３１０Ｓを用いた。実施例６～９は、電解質１０８として［ＴＭＰＡ］［ＴＦＳＩ］を用いた。
【0048】
実施例１０～５０は、作用極１０２としてＳＵＳ３１６Ｌを用い、電解質１０８として［ＴＭＰＡ］［ＴＦＳＩ］、［Ｎ４４４１］［ＴＦＳＩ］のいずれかを用いた。実施例１０～５０の作用極１０２は、線径が１．５μｍ、３０μｍ、５０μｍ、８５μｍのいずれか、膜厚が０．２ｍｍ、０．４ｍｍ、１．０ｍｍのいずれか、空隙率が６２％、８１％のいずれかのステンレス焼結体を用いた。
【0049】
実施例５１～５８は、作用極１０２としてＳＵＳ３１６Ｌを用い、電解質１０８として［ＴＭＰＡ］［ＴＦＳＩ］、［Ｎ４４４１］［ＴＦＳＩ］のいずれかを用いた。実施例５１～５６は、線径が２０μｍ、８μｍのいずれか、膜厚が１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍのいずれかのステンレスフェルトを用いた。実施例５７、５８は、線径が８μｍ、膜厚が０．７６ｍｍの帯状（つまりテープ状）のステンレス織布を用いた。
【0050】
実施例５９～８８は、作用極１０２としてＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ４４４、ＳＵＳ４３４のいずれかを用い、電解質１０８として［ＴＭＰＡ］［ＴＦＳＩ］、［Ｎ４４４１］［ＴＦＳＩ］のいずれかを用いた。実施例５９～６８は、線径が２０μｍ、膜厚が１ｍｍのステンレスフェルトを用いた。実施例６９～７８は、線径が２０μｍ、膜厚が０．５ｍｍのステンレス焼結体を用いた。実施例７９～８８は、線径が２０μｍ、膜厚が０．５ｍｍのステンレス織布を用いた。
【0051】
実施例８９～９４は、作用極１０２として鉄またはＳＵＳ４３４のいずれかを用い、電解質１０８として［ＴＭＰＡ］［ＴＦＳＩ］、［Ｎ４４４１］［ＴＦＳＩ］のいずれかを用いた。実施例８９、９０は、線径が０．０５μｍのスチールウールを用いた。実施例９０～９４は、線径が０．０４μｍ、０．０６μｍのいずれかのステンレスウールを用いた。
【0052】
比較例１～５は、作用極１０２としてアントラキノン、フルオレノン、Ｚｕ、Ｃｕ、Ａｇのいずれかを用い、電解質１０８として［ＴＭＰＡ］［ＴＦＳＩ］を用いた。
【0053】
図５～図８に示すように、作用極１０２に鉄あるいはステンレス鋼を用いた実施例１～９４では電流効率が７８～９３％であった。作用極１０２は、発泡体、焼結体、フェルト状、織布状、ウール状のいずれの形態の多孔体でも高い電流効率を得ることができた。これに対し、作用極１０２にアントラキノン、フルオレノン、Ｚｕ、Ｃｕ、Ａｇのいずれかを用いた比較例１～５では電流効率が５～３５％であった。このように、作用極１０２に鉄や各種ＳＵＳを用いた実施例１～９４では、比較例１～５に対して高い電流効率を得ることができた。
【0054】
以上説明した本実施形態によれば、作用極１０２に酸化被膜を有する金属電極を用いることで、ＣＯ２含有ガスに含まれるＯ２から活性酸素が生成することを抑制でき、作用極１０２にＣＯ２が吸着する際の電流効率が低下することを抑制できる。さらに活性酸素の生成を抑制することで、電気化学セル１０１内の有機材料の分解を抑制することができる。
【0055】
また、本実施形態では、作用極１０２に有機材料からなる活物質を設けておらず、作用極１０２で活性酸素が生成しても活物質が酸化分解することがない。このため、作用極１０２の活物質が酸化分解することによる電気化学セル１０１のＣＯ２吸着量の低下を抑制することができる。
【0056】
また、本実施形態では、電解質１０８として非プロトン性電解質を用いている。このため、プロトン生成のために電解質１０８に電荷が移動することがなく、ＣＯ２吸着時における電流効率の低下を抑制できる。
【0057】
（他の実施形態）
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、種々変形可能である。
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、種々変形可能である。
【0058】
例えば、上記実施形態では、作用極１０２に用いられる酸化被膜が形成された金属としてステンレス鋼を用いた例について説明したが、ステンレス鋼以外の酸化被膜が形成された金属を用いてもよい。
【0059】
また、上記実施形態では、作用極１０２に用いられるステンレス鋼としてＳＵＳ３１６Ｌ等を列挙したが、列挙された種類の以外のステンレス鋼を用いてもよい。
【符号の説明】
【0060】
１０１ 電気化学セル
１０２ 作用極
１０３ 対極
１０８ 電解質
１０２ 作用極
１０３ 対極
１０８ 電解質
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】