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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】P2024097743
(43)【公開日】2024-07-19
(54)【発明の名称】陰イオン交換膜を含む金属二酸化炭素電池
(51)【国際特許分類】
C25B 9/00 20210101AFI20240711BHJP
C25B 1/02 20060101ALI20240711BHJP
C25B 1/14 20060101ALI20240711BHJP
C25B 13/08 20060101ALI20240711BHJP
【ＦＩ】
C25B9/00 Z
C25B1/02
C25B1/14
C25B13/08 301
【審査請求】未請求
【請求項の数】19
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023142588
(22)【出願日】2023-09-01
(31)【優先権主張番号】10-2023-0002235
(32)【優先日】2023-01-06
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(71)【出願人】
【識別番号】591251636
【氏名又は名称】現代自動車株式会社
【氏名又は名称原語表記】ＨＹＵＮＤＡＩ ＭＯＴＯＲ ＣＯＭＰＡＮＹ
【住所又は居所原語表記】１２， Ｈｅｏｌｌｅｕｎｇ－ｒｏ， Ｓｅｏｃｈｏ－ｇｕ， Ｓｅｏｕｌ， Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
(71)【出願人】
【識別番号】500518050
【氏名又は名称】起亞株式会社
【氏名又は名称原語表記】ＫＩＡ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【住所又は居所原語表記】１２， Ｈｅｏｌｌｅｕｎｇ－ｒｏ， Ｓｅｏｃｈｏ－ｇｕ， Ｓｅｏｕｌ， Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
(71)【出願人】
【識別番号】514274672
【氏名又は名称】延世大学校 産学協力団
【氏名又は名称原語表記】ＵＩＦ （Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ）， Ｙｏｎｓｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
【住所又は居所原語表記】５０，ＹＯＮＳＥＩ－ＲＯ， ＳＥＯＤＡＥＭＵＮ－ＧＵ， ＳＥＯＵＬ ０３７２２， ＲＥＰＵＢＬＩＣ ＯＦ ＫＯＲＥＡ
(74)【代理人】
【識別番号】100120031
【弁理士】
【氏名又は名称】宮嶋 学
(74)【代理人】
【識別番号】100127465
【弁理士】
【氏名又は名称】堀田 幸裕
(74)【代理人】
【識別番号】100107582
【弁理士】
【氏名又は名称】関根 毅
(74)【代理人】
【識別番号】100210790
【弁理士】
【氏名又は名称】石川 大策
(72)【発明者】
【氏名】イ、ヨンス
(72)【発明者】
【氏名】チャン、ジフン
(72)【発明者】
【氏名】イ、トンイル
(72)【発明者】
【氏名】チョ、ヨンソン
(72)【発明者】
【氏名】パク、ウンセム
【テーマコード（参考）】
4K021
【Ｆターム（参考）】
4K021AB25
4K021BA02
4K021BA17
4K021CA08
4K021CA09
4K021CA10
4K021CA11
4K021CA15
4K021DB36
(57)【要約】 （修正有）
【課題】陰イオン交換膜を含む金属二酸化炭素電池を提供する。
【解決手段】金属二酸化炭素電池は、アノード１１、カソード１２、前記アノードとカソードとの間に位置する陰イオン交換膜１３、前記アノードに第１電解質を提供する第１供給部２０、及び前記カソードに水素イオン及び重炭酸イオンを含む第２電解質を提供する第２供給部３０を含むことができ、陰イオン交換膜は、前記カソードに提供される第２電解質に含まれた前記重炭酸イオンを前記アノードに伝達する。
【選択図】図２
【解決手段】金属二酸化炭素電池は、アノード１１、カソード１２、前記アノードとカソードとの間に位置する陰イオン交換膜１３、前記アノードに第１電解質を提供する第１供給部２０、及び前記カソードに水素イオン及び重炭酸イオンを含む第２電解質を提供する第２供給部３０を含むことができ、陰イオン交換膜は、前記カソードに提供される第２電解質に含まれた前記重炭酸イオンを前記アノードに伝達する。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
アノードと、
カソードと、
前記アノードとカソードとの間に位置する陰イオン交換膜と、
前記アノードに第１電解質を提供する第１供給部と、
前記カソードに水素イオン及び重炭酸イオンを含む第２電解質を提供する第２供給部と、
を含む、金属二酸化炭素電池。
カソードと、
前記アノードとカソードとの間に位置する陰イオン交換膜と、
前記アノードに第１電解質を提供する第１供給部と、
前記カソードに水素イオン及び重炭酸イオンを含む第２電解質を提供する第２供給部と、
を含む、金属二酸化炭素電池。
【請求項2】
前記陰イオン交換膜は、前記カソードに提供される第２電解質に含まれた前記重炭酸イオンを前記アノードに伝達するものである、請求項１に記載の金属二酸化炭素電池。
【請求項3】
前記陰イオン交換膜は、ポリ（テルフェニレン）［Ｐｏｌｙ（ｔｅｒｐｈｅｎｙｌｅｎｅ）］、１，４－ジアザビシクロ［２，２，２］オクタン－ポリ（エーテルスルホン）｛１，４－ｄｉａｚａｂｉｃｙｃｌｏ［２，２，２］ｏｃｔａｎｅ－Ｐｏｌｙ（ｅｔｈｅｒ ｓｕｌｆｏｎｅ）｝、ポリ（アリールピペリジニウム）［Ｐｏｌｙ（ａｒｙｌ ｐｉｐｅｒｉｄｉｎｉｕｍ）］、ポリ（フェニレンオキサイド）－ブロック－ポリ（ビニルベンジルトリメチルアンモニウム）［Ｐｏｌｙ（ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ ｏｘｉｄｅ）－ｂｌｏｃｋ－ｐｏｌｙ（ｖｉｎｙｌ ｂｅｎｚｙｌ ｔｒｉｍｅｔｈｙｌ ａｍｍｏｎｉｕｍ）］及びこれらの組合せからなる群から選択される少なくとも１種を含む、請求項１に記載の金属二酸化炭素電池。
【請求項4】
前記第１供給部は、
前記第１電解質を収容する第１貯蔵タンクと、
前記第１貯蔵タンクに連結され、前記第１貯蔵タンクに前記第１電解質を提供する第１電解質補充部と、
前記第１貯蔵タンクと前記アノードとを連結し、前記第１電解質を前記アノードに提供する第１連結管と、を含む、請求項１に記載の金属二酸化炭素電池。
前記第１電解質を収容する第１貯蔵タンクと、
前記第１貯蔵タンクに連結され、前記第１貯蔵タンクに前記第１電解質を提供する第１電解質補充部と、
前記第１貯蔵タンクと前記アノードとを連結し、前記第１電解質を前記アノードに提供する第１連結管と、を含む、請求項１に記載の金属二酸化炭素電池。
【請求項5】
前記第１電解質は、アルカリ金属水酸化物を含み、
前記アルカリ金属水酸化物は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム及びこれらの組合せからなる群から選択される少なくとも１種を含む、請求項１に記載の金属二酸化炭素電池。
前記アルカリ金属水酸化物は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム及びこれらの組合せからなる群から選択される少なくとも１種を含む、請求項１に記載の金属二酸化炭素電池。
【請求項6】
前記第２供給部は、
前記第２電解質を収容する第２貯蔵タンクと、
前記第２貯蔵タンクに連結され、前記第２貯蔵タンクに二酸化炭素を提供する第１二酸化炭素供給部と、
前記第２貯蔵タンクと前記カソードとを連結し、前記第２電解質を前記カソードに提供する第２連結管と、を含み、
前記第２貯蔵タンクで水と二酸化炭素とが反応することで、水素イオン及び重炭酸イオンを含む第２電解質が形成される、請求項１に記載の金属二酸化炭素電池。
前記第２電解質を収容する第２貯蔵タンクと、
前記第２貯蔵タンクに連結され、前記第２貯蔵タンクに二酸化炭素を提供する第１二酸化炭素供給部と、
前記第２貯蔵タンクと前記カソードとを連結し、前記第２電解質を前記カソードに提供する第２連結管と、を含み、
前記第２貯蔵タンクで水と二酸化炭素とが反応することで、水素イオン及び重炭酸イオンを含む第２電解質が形成される、請求項１に記載の金属二酸化炭素電池。
【請求項7】
前記アノードで下記の式２～式４の反応が起こる、請求項１に記載の金属二酸化炭素電池。
［反応式２］
Ｍ１（ｓ）＋４Ｍ２ＯＨ（ｌ）→Ｍ１（ＯＨ）４ ２－（ａｑ）＋２ｅ－＋４Ｍ２＋（ａｑ）
［反応式３］
Ｍ１（ＯＨ）４ ２－（ａｑ）＋４Ｍ２＋（ａｑ）＋２ＨＣＯ３ －（ａｑ）→Ｍ１Ｏ（ｓ）＋３Ｈ２Ｏ（ｌ）＋２Ｍ２２ＣＯ３（ａｑ）
［反応式４］
２Ｍ２２ＣＯ３（ａｑ）＋２ＣＯ２（ｇ）＋２Ｈ２Ｏ（ｌ）→４Ｍ２ＨＣＯ３（ａｑ）
前記式２～式４で、Ｍ１はアルミニウム（Ａｌ）または亜鉛（Ｚｎ）を含み、Ｍ２はナトリウム（Ｎａ）またはカリウム（Ｋ）を含む。
［反応式２］
Ｍ１（ｓ）＋４Ｍ２ＯＨ（ｌ）→Ｍ１（ＯＨ）４ ２－（ａｑ）＋２ｅ－＋４Ｍ２＋（ａｑ）
［反応式３］
Ｍ１（ＯＨ）４ ２－（ａｑ）＋４Ｍ２＋（ａｑ）＋２ＨＣＯ３ －（ａｑ）→Ｍ１Ｏ（ｓ）＋３Ｈ２Ｏ（ｌ）＋２Ｍ２２ＣＯ３（ａｑ）
［反応式４］
２Ｍ２２ＣＯ３（ａｑ）＋２ＣＯ２（ｇ）＋２Ｈ２Ｏ（ｌ）→４Ｍ２ＨＣＯ３（ａｑ）
前記式２～式４で、Ｍ１はアルミニウム（Ａｌ）または亜鉛（Ｚｎ）を含み、Ｍ２はナトリウム（Ｎａ）またはカリウム（Ｋ）を含む。
【請求項8】
前記アノード側に位置し、前記アノードから排出される第１生成物から前記アノードの酸化物を分離及び回収する第１濾過部をさらに含む、請求項１に記載の金属二酸化炭素電池。
【請求項9】
前記第１濾過部の後段に位置し、前記第１濾過部から排出される第２生成物からアルカリ重炭酸塩を分離及び回収する第２濾過部をさらに含む、請求項８に記載の金属二酸化炭素電池。
【請求項10】
前記第１濾過部は、
前記アノードから排出される第１生成物を収容する第３貯蔵タンクと、
前記第３貯蔵タンクに二酸化炭素を提供する第２二酸化炭素供給部と、を含み、
前記第３貯蔵タンクに二酸化炭素が提供されることにより、前記第１生成物のｐＨが低くなって前記第１生成物からアノードの酸化物が析出する、請求項８に記載の金属二酸化炭素電池。
前記アノードから排出される第１生成物を収容する第３貯蔵タンクと、
前記第３貯蔵タンクに二酸化炭素を提供する第２二酸化炭素供給部と、を含み、
前記第３貯蔵タンクに二酸化炭素が提供されることにより、前記第１生成物のｐＨが低くなって前記第１生成物からアノードの酸化物が析出する、請求項８に記載の金属二酸化炭素電池。
【請求項11】
前記第２二酸化炭素供給部は、前記第１生成物のｐＨがｐＨ１０～ｐＨ１２になるように前記第３貯蔵タンクに二酸化炭素を提供する、請求項１０に記載の金属二酸化炭素電池。
【請求項12】
前記第１濾過部は、析出したアノードの酸化物を前記第１生成物から分離する第１フィルター部をさらに含む、請求項１０に記載の金属二酸化炭素電池。
【請求項13】
前記第２濾過部は、
前記第１濾過部から排出される第２生成物を収容する第４貯蔵タンクと、
前記第４貯蔵タンクに二酸化炭素を提供する第３二酸化炭素供給部と、を含み、
前記第４貯蔵タンクに二酸化炭素が提供されることにより、前記第２生成物のｐＨが低くなって前記第２生成物からアルカリ重炭酸塩が析出する、請求項９に記載の金属二酸化炭素電池。
前記第１濾過部から排出される第２生成物を収容する第４貯蔵タンクと、
前記第４貯蔵タンクに二酸化炭素を提供する第３二酸化炭素供給部と、を含み、
前記第４貯蔵タンクに二酸化炭素が提供されることにより、前記第２生成物のｐＨが低くなって前記第２生成物からアルカリ重炭酸塩が析出する、請求項９に記載の金属二酸化炭素電池。
【請求項14】
前記アルカリ重炭酸塩は、重炭酸ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）または重炭酸カリウム（ＫＨＣＯ３）を含む、請求項１３に記載の金属二酸化炭素電池。
【請求項15】
前記第３二酸化炭素供給部は、前記第２生成物のｐＨがｐＨ７～ｐＨ９になるように前記第４貯蔵タンクに二酸化炭素を提供する、請求項１３に記載の金属二酸化炭素電池。
【請求項16】
前記第２濾過部は、析出したアルカリ重炭酸塩を前記第２生成物から分離する第２フィルター部をさらに含む、請求項１３に記載の金属二酸化炭素電池。
【請求項17】
前記第２濾過部は前記第１供給部と連結されており、前記第２濾過部から排出される未反応物は前記第１供給部に提供される、請求項９に記載の金属二酸化炭素電池。
【請求項18】
前記カソード側に位置し、前記カソードから排出される第３生成物から水素気体を分離する分離部をさらに含む、請求項１に記載の金属二酸化炭素電池。
【請求項19】
前記分離部は前記第２供給部に連結されており、前記分離部から排出される未反応物は前記第２供給部に提供される、請求項１８に記載の金属二酸化炭素電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は陰イオン交換膜を含む金属二酸化炭素電池に関するものである。
【背景技術】
【0002】
最近、気候変化に対応するための再生エネルギーの開発に合わせて、電気化学的水電解に対する研究が活発に行われている。また、温室ガス減縮のための二酸化炭素（ＣＯ２）の捕集、貯蔵及び転換の技術の重要性が高くなっている。
【0003】
亜鉛／アルミニウム（Ｚｎ／Ａｌ）基盤の水系電池システムは値段及び埋蔵量の側面で非常に経済的な金属陰極候補である。亜鉛／アルミニウム（Ｚｎ／Ａｌ）基盤の水系電池システムは、水素を生産するとともに二酸化炭素をＫＨＣＯ３などの塩形態として捕集するシステムである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明は陰イオン交換膜を含む金属二酸化炭素電池を提供することを目的とする。
【0005】
本発明の目的は以上で言及した目的に限定されない。本発明の目的は以下の説明によってより明らかになり、特許請求の範囲に記載された手段及びその組合せによって実現される。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一実施例による金属二酸化炭素電池は、アノードと、カソードと、前記アノードとカソードとの間に位置する陰イオン交換膜と、前記アノードに第１電解質を提供する第１供給部と、前記カソードに水素イオン及び重炭酸イオンを含む第２電解質を提供する第２供給部とを含む。
【0007】
前記陰イオン交換膜は、前記カソードに提供される第２電解質に含まれた前記重炭酸イオンを前記アノードに伝達することができる。
【0008】
前記陰イオン交換膜は、ポリ（テルフェニレン）［Ｐｏｌｙ（ｔｅｒｐｈｅｎｙｌｅｎｅ）］、１，４－ジアザビシクロ［２，２，２］オクタン－ポリ（エーテルスルホン）｛１，４－ｄｉａｚａｂｉｃｙｃｌｏ［２，２，２］ｏｃｔａｎｅ－Ｐｏｌｙ（ｅｔｈｅｒ ｓｕｌｆｏｎｅ）｝、ポリ（アリールピペリジニウム）［Ｐｏｌｙ（ａｒｙｌ ｐｉｐｅｒｉｄｉｎｉｕｍ）］、ポリ（フェニレンオキサイド）－ブロック－ポリ（ビニルベンジルトリメチルアンモニウム）［Ｐｏｌｙ（ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ ｏｘｉｄｅ）－ｂｌｏｃｋ－ｐｏｌｙ（ｖｉｎｙｌ ｂｅｎｚｙｌ ｔｒｉｍｅｔｈｙｌ ａｍｍｏｎｉｕｍ）］及びこれらの組合せからなる群から選択される少なくとも１種を含むことができる。
【0009】
前記第１供給部は、前記第１電解質を収容する第１貯蔵タンクと、前記第１貯蔵タンクに連結され、前記第１貯蔵タンクに前記第１電解質を提供する第１電解質補充部と、前記第１貯蔵タンクと前記アノードとを連結し、前記第１電解質を前記アノードに提供する第１連結管とを含むことができる。
【0010】
前記第１電解質はアルカリ金属水酸化物を含み、前記アルカリ金属水酸化物は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム及びこれらの組合せからなる群から選択される少なくとも１種を含むことができる。
【0011】
前記第２供給部は、前記第２電解質を収容する第２貯蔵タンクと、前記第２貯蔵タンクに連結され、前記第２貯蔵タンクに二酸化炭素を提供する第１二酸化炭素供給部と、前記第２貯蔵タンクと前記カソードとを連結し、前記第２電解質を前記カソードに提供する第２連結管とを含み、前記第２貯蔵タンクで水と二酸化炭素とが反応することで、水素イオン及び重炭酸イオンを含む第２電解質が形成されることができる。
【0012】
前記アノードで下記の式２～式４の反応が起こることができる。
［反応式２］
Ｍ１（ｓ）＋４Ｍ２ＯＨ（ｌ）→Ｍ１（ＯＨ）４ ２－（ａｑ）＋２ｅ－＋４Ｍ２＋（ａｑ）
［反応式３］
Ｍ１（ＯＨ）４ ２－（ａｑ）＋４Ｍ２＋（ａｑ）＋２ＨＣＯ３ －（ａｑ）→Ｍ１Ｏ（ｓ）＋３Ｈ２Ｏ（ｌ）＋２Ｍ２２ＣＯ３（ａｑ）
［反応式４］
２Ｍ２２ＣＯ３（ａｑ）＋２ＣＯ２（ｇ）＋２Ｈ２Ｏ（ｌ）→４Ｍ２ＨＣＯ３（ａｑ）
［反応式２］
Ｍ１（ｓ）＋４Ｍ２ＯＨ（ｌ）→Ｍ１（ＯＨ）４ ２－（ａｑ）＋２ｅ－＋４Ｍ２＋（ａｑ）
［反応式３］
Ｍ１（ＯＨ）４ ２－（ａｑ）＋４Ｍ２＋（ａｑ）＋２ＨＣＯ３ －（ａｑ）→Ｍ１Ｏ（ｓ）＋３Ｈ２Ｏ（ｌ）＋２Ｍ２２ＣＯ３（ａｑ）
［反応式４］
２Ｍ２２ＣＯ３（ａｑ）＋２ＣＯ２（ｇ）＋２Ｈ２Ｏ（ｌ）→４Ｍ２ＨＣＯ３（ａｑ）
【0013】
前記式２～式４で、Ｍ１はアルミニウム（Ａｌ）または亜鉛（Ｚｎ）を含み、Ｍ２はナトリウム（Ｎａ）またはカリウム（Ｋ）を含む。
【0014】
前記金属二酸化炭素電池は、前記アノード側に位置し、前記アノードから排出される第１生成物から前記アノードの酸化物を分離及び回収する第１濾過部をさらに含むことができる。
【0015】
前記金属二酸化炭素電池は、前記第１濾過部の後段に位置し、前記第１濾過部から排出される第２生成物からアルカリ重炭酸塩を分離及び回収する第２濾過部をさらに含むことができる。
【0016】
前記第１濾過部は、前記アノードから排出される第１生成物を収容する第３貯蔵タンクと、前記第３貯蔵タンクに二酸化炭素を提供する第２二酸化炭素供給部とを含み、前記第３貯蔵タンクに二酸化炭素が提供されることにより、前記第１生成物のｐＨが低くなって前記第１生成物からアノードの酸化物が析出することができる。
【0017】
前記第２二酸化炭素供給部は、前記第１生成物のｐＨがｐＨ１０～ｐＨ１２になるように前記第３貯蔵タンクに二酸化炭素を提供することができる。
【0018】
前記第１濾過部は、析出したアノードの酸化物を前記第１生成物から分離する第１フィルター部をさらに含むことができる。
【0019】
前記第２濾過部は、前記第１濾過部から排出される第２生成物を収容する第４貯蔵タンクと、前記第４貯蔵タンクに二酸化炭素を提供する第３二酸化炭素供給部とを含み、前記第４貯蔵タンクに二酸化炭素が提供されることにより、前記第２生成物のｐＨが低くなって前記第２生成物からアルカリ重炭酸塩が析出することができる。
【0020】
前記アルカリ重炭酸塩は、重炭酸ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）または重炭酸カリウム（ＫＨＣＯ３）を含むことができる。
【0021】
前記第３二酸化炭素供給部は、前記第２生成物のｐＨがｐＨ７～ｐＨ９になるように前記第４貯蔵タンクに二酸化炭素を提供することができる。
【0022】
前記第２濾過部は、析出したアルカリ重炭酸塩を前記第２生成物から分離する第２フィルター部をさらに含むことができる。
【0023】
前記第２濾過部は前記第１供給部と連結されており、前記第２濾過部から排出される未反応物は前記第１供給部に提供されることができる。
【0024】
前記金属二酸化炭素電池は、前記カソード側に位置し、前記カソードから排出される第３生成物から水素気体を分離する分離部をさらに含むことができる。
【0025】
前記分離部は前記第２供給部に連結されており、前記分離部から排出される未反応物は前記第２供給部に提供されることができる。
【発明の効果】
【0026】
本発明によれば、カソードの水素発生反応が円滑になされることができる金属二酸化炭素電池を得ることができる。
【0027】
本発明によれば、電解質の流れを阻まなくて安定的に駆動することができる金属二酸化炭素電池を得ることができる。
【0028】
本発明によれば、陽イオン交換膜を含む電池を備えたシステムに比べて二酸化炭素の捕集量が増加した金属二酸化炭素電池を得ることができる。
【0029】
本発明によれば、陽イオン交換膜を含む電池を備えたシステムに比べて構成が簡素化した金属二酸化炭素電池を得ることができる。
【0030】
本発明の効果は以上で言及した効果に限定されない。本発明の効果は以下の説明から推論可能なすべての効果を含むものと理解されなければならないであろう。
【図面の簡単な説明】
【0031】
【図1】従来の陽イオン交換膜を含む金属二酸化炭素電池を示す図である。
【図2】本発明による陰イオン交換膜を含む金属二酸化炭素電池を示す図である。
【図3】実施例の第１フィルター部から回収した粉末を肉眼で観察した図である。
【図4】実施例の第１フィルター部から回収した粉末をＸ線回折分析（Ｘ－ｒａｙ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ、ＸＲＤ）した結果を示す図である。
【図5】実施例の第２フィルター部から回収した粉末を肉眼で観察した図である。
【図6】実施例の第２フィルター部から回収した粉末をＸ線回折分析（ＸＲＤ）した結果を示す図である。
【図7】実施例及び比較例による金属二酸化炭素電池を駆動してセル電位を測定した結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0032】
以上の本発明の目的、他の目的、特徴及び利点は添付図面に基づく以下の好適な実施例によって容易に理解可能であろう。しかし、本発明はここで説明する実施例に限定されず、他の形態に具体化することもできる。むしろ、ここで紹介する実施例は開示の内容が徹底的で完全になるように、かつ通常の技術者に本発明の思想が充分に伝達されるようにするために提供するものである。
【0033】
各図の説明において類似の参照符号を類似の構成要素に付けた。添付図面において、構造物の寸法は本発明の明確性のために実際より拡大して示すものである。第１、第２などの用語は多様な構成要素を説明するのに使うことができるが、前記構成要素は前記用語に限定されてはいけない。前記用語は一構成要素を他の構成要素と区別する目的のみで使われる。例えば、本発明の権利範囲を逸脱しない範疇内で第１構成要素は第２構成要素と名付けることができ、同様に第２構成要素も第１構成要素と名付けることができる。単数の表現は文脈上明らかに他に指示しない限り、複数の表現を含む。
【0034】
本明細書で、“含む”又は“有する”などの用語は明細書上に記載した特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品又はこれらを組み合わせたものが存在することを指定しようとするものであり、一つ又はそれ以上の他の特徴、数字、段階、動作、構成要素、部分品又はこれらを組み合わせたものなどの存在又は付加の可能性を予め排除しないものと理解されなければならない。また、層、膜、領域、板などの部分が他の部分“上に”あると言う場合、これは他の部分の“すぐ上に”ある場合だけではなく、その中間に他の部分がある場合も含む。反対に、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の“下に”あると言う場合、これは他の部分の“すぐ下に”ある場合だけではなく、その中間に他の部分がある場合も含む。
【0035】
他に明示しない限り、本明細書で使用した成分、反応条件、ポリマー組成物及び配合物の量を表現する全ての数字、値及び／又は表現は、このような数字が本質的に他のものの中でこのような値を得るのに発生する測定の多様な不確実性が反映された近似値であるので、全ての場合に“約”という用語で修飾されるものと理解されなければならない。また、以下の記載で数値範囲を開示する場合、このような範囲は連続的であり、他に指示しない限り、このような範囲の最小値から最大値が含まれた前記最大値までの全ての値を含む。さらに、このような範囲が整数を指示する場合、他に指示しない限り、最小値から最大値が含まれた前記最大値までを含む全ての整数が含まれる。
【0036】
図１は従来の陽イオン交換膜９３を含む金属二酸化炭素電池９０を備えた水素生成及び二酸化炭素貯蔵システム（以下、「従来のシステム」という）を示す図である。従来のシステムは、アノード９１とカソード９２との間に陽イオンを伝達する陽イオン交換膜９３が位置する。水酸化カリウム水溶液を含むアノード電解質が前記アノード９１に提供されると、下記のような反応が起こる。
Ｚｎ＋４Ｋ＋＋４ＯＨ－→４Ｋ＋＋Ｚｎ（ＯＨ）４ ２－＋２ｅ－
Ｚｎ（ＯＨ）４ ２－→ＺｎＯ＋Ｈ２Ｏ＋２ＯＨ－
Ｚｎ＋４Ｋ＋＋４ＯＨ－→４Ｋ＋＋Ｚｎ（ＯＨ）４ ２－＋２ｅ－
Ｚｎ（ＯＨ）４ ２－→ＺｎＯ＋Ｈ２Ｏ＋２ＯＨ－
【0037】
前記反応で、Ｚｎはアノードであり、前記反応によってアノード酸化物であるＺｎＯ及びカリウム陽イオン（Ｋ＋）が生成される。前記アノード酸化物は貯蔵タンク及びフィルターを介して回収することができる。前記カリウム陽イオン（Ｋ＋）は陽イオン交換膜９３を通してカソード９２に移動する。
【0038】
炭酸カリウム（Ｋ２ＣＯ３）水溶液、重炭酸カリウム（ＫＨＣＯ３）水溶液などのカソード電解質が前記カソード９２に提供されると、下記のような反応が起こる。
２Ｈ＋＋２ｅ－→Ｈ２
２Ｋ＋＋Ｋ２ＣＯ３＋３ＣＯ２＋３Ｈ２Ｏ→４Ｋ＋＋４ＨＣＯ３ －＋２Ｈ＋→４ＫＨＣＯ３＋２Ｈ＋
Ｋ＋＋ＨＣＯ３ －→ＫＨＣＯ３
２Ｈ＋＋２ｅ－→Ｈ２
２Ｋ＋＋Ｋ２ＣＯ３＋３ＣＯ２＋３Ｈ２Ｏ→４Ｋ＋＋４ＨＣＯ３ －＋２Ｈ＋→４ＫＨＣＯ３＋２Ｈ＋
Ｋ＋＋ＨＣＯ３ －→ＫＨＣＯ３
【0039】
前記反応で、水素イオンはカソード電解質に提供される二酸化炭素の溶解反応によって発生したものであり得る。前記カソード９２で水素気体及び重炭酸カリウム（ＫＨＣＯ３）が生成される。前記水素気体は気液分離器によって分離及び回収することができる。前記重炭酸カリウム（ＫＨＣＯ３）はフィルターなどを介して分離及び回収することができる。
【0040】
従来のシステムは、カソード９２で重炭酸塩が析出するので、水素気体の発生反応を阻害することがある。また、前記重炭酸塩がカソード電解質の流れを阻むことにより、金属二酸化炭素電池９０が作動しないこともある。
【0041】
また、従来のシステムは、アノード酸化物（ＺｎＯ）及び重炭酸カリウム（ＫＨＣＯ３）を回収するためのフィルターなどの濾過装置をアノード９１及びカソード９２側にそれぞれ備えなければならないので、その体積が非常に大きい。
【0042】
図２は本発明による陰イオン交換膜１３を含む金属二酸化炭素電池を示す図である。
【0043】
前記金属二酸化炭素電池は、アノード１１、カソード１２、及び前記アノード１１とカソード１２との間に位置する陰イオン交換膜１３を含む反応部１０と、前記アノード１１に第１電解質を提供する第１供給部２０と、前記カソード１２に第２電解質を提供する第２供給部３０と、前記アノード１１から排出される第１生成物Ａからアノードの酸化物を分離及び回収する第１濾過部４０と、前記第１濾過部４０から排出される第２生成物Ｂからアルカリ重炭酸塩を分離及び回収する第２濾過部５０と、前記カソード１２から排出される第３生成物Ｃから水素気体を分離する分離部６０とを含むことができる。
【0044】
前記カソード１２は、炭素ペーパー、炭素繊維、炭素フェルト、炭素布地、金属フォーム、金属薄膜及びこれらの組合せからなる群から選択される少なくとも１種を含むことができる。前記カソード１２は、前記炭素ペーパーなどに担持された活性金属をさらに含むことができる。前記活性金属は、特に限定されないが、白金（Ｐｔ）などの貴金属及び／またはニッケル（Ｎｉ）、モリブデン（Ｍｏ）などの遷移金属を含むことができる。
【0045】
前記第２供給部３０は、前記第２電解質を収容する第２貯蔵タンク３１、前記第２貯蔵タンク３１に連結され、前記第２貯蔵タンク３１に二酸化炭素を提供する第１二酸化炭素供給部３２、及び前記第２貯蔵タンク３１と前記カソード１２とを連結し、前記第２電解質を前記カソード１２に提供する第２連結管３３を含むことができる。
【0046】
前記第２電解質は、水素イオン（Ｈ＋）及び重炭酸イオン（ＨＣＯ３
－）を含むことができる。
【0047】
前記金属二酸化炭素電池の駆動前、前記第２貯蔵タンク３１は水（Ｈ２Ｏ）を貯蔵していることができる。前記第２貯蔵タンク３１に二酸化炭素を提供すると、下記のような二酸化炭素の溶解反応が起こることで、水素イオン（Ｈ＋）及び重炭酸イオン（ＨＣＯ３
－）を含む第２電解質が形成される。
ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ→Ｈ＋＋ＨＣＯ３ －
ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ→Ｈ＋＋ＨＣＯ３ －
【0048】
前記カソード１２に第２電解質が提供されると、下記の式１によって水素気体が発生することができる。
［反応式１］
２Ｈ＋（ａｑ）＋２ｅ－→Ｈ２（ｇ）
［反応式１］
２Ｈ＋（ａｑ）＋２ｅ－→Ｈ２（ｇ）
【0049】
前記第２電解質に含まれた重炭酸イオン（ＨＣＯ３
－）は前記陰イオン交換膜１３を通してアノード１１に移動することができる。
【0050】
前記カソード１２から排出される第３生成物Ｃは分離部６０に提供される。前記第３生成物Ｃは、第２電解質の未反応物、水素気体などを含むことができる。前記第２電解質の未反応物は、水、二酸化炭素、水素イオン（Ｈ＋）及び重炭酸イオン（ＨＣＯ３
－）を含むことができる。
【0051】
前記分離部６０は前記カソード１２側に位置し、前記第３生成物Ｃから水素気体を分離することができる。ここで、カソード１２側に位置するというのは前記分離部６０がカソード１２の付近に位置するという意味に限定されず、前記分離部６０が前記カソード１２と導管を介して連結されることで、前記カソード１２から排出される第３生成物Ｃを受ける関係にあることを意味することができる。
【0052】
前記分離部６０は、前記第３生成物Ｃから水素気体を分離及び回収することができる気液分離器などを含むことができる。
【0053】
前記分離部６０は前記第２供給部３０に連結されることができる。具体的には、前記分離部６０は前記第２貯蔵タンク３１に導管などを介して連結されることができる。前記分離部６０から排出される未反応物Ｄは前記第２供給部３０に提供されることで、第２電解質として循環することができる。
【0054】
前記陰イオン交換膜１３は、前記カソード１２に提供される第２電解質に含まれた重炭酸イオン（ＨＣＯ３
－）をアノード１１に伝達することができる。
【0055】
前記陰イオン交換膜１３は、陰イオン伝導性を有する素材を含むことができる。前記陰イオン交換膜１３は、ポリ（テルフェニレン）［Ｐｏｌｙ（ｔｅｒｐｈｅｎｙｌｅｎｅ）］、１，４－ジアザビシクロ［２，２，２］オクタン－ポリ（エーテルスルホン）｛１，４－ｄｉａｚａｂｉｃｙｃｌｏ［２，２，２］ｏｃｔａｎｅ－Ｐｏｌｙ（ｅｔｈｅｒ ｓｕｌｆｏｎｅ）｝、ポリ（アリールピペリジニウム）［Ｐｏｌｙ（ａｒｙｌ ｐｉｐｅｒｉｄｉｎｉｕｍ）］、ポリ（フェニレンオキサイド）－ブロック－ポリ（ビニルベンジルトリメチルアンモニウム）［Ｐｏｌｙ（ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ ｏｘｉｄｅ）－ｂｌｏｃｋ－ｐｏｌｙ（ｖｉｎｙｌ ｂｅｎｚｙｌ ｔｒｉｍｅｔｈｙｌ ａｍｍｏｎｉｕｍ）］及びこれらの組合せからなる群から選択される少なくとも１種を含むことができる。
【0056】
前記陰イオン交換膜１３は、前述した高分子素材にアミン基などの陽イオンを帯びる陰イオン伝導性基が主鎖または測鎖に置換されたものを含むことができる。
【0057】
前記陰イオン交換膜１３は陽イオンを帯びる陰イオン伝導性基を含むので、他の陽イオンと反発し、よって後述するアノード１１のアルカリ金属の陽イオンは前記カソード１２に移動することができない。
【0058】
また、前記陰イオン交換膜１３は陰イオンを伝導するが、第１電解質及び第２電解質は通過させないので、前記第１電解質と第２電解質とが混合することを防止することができる。
【0059】
前記アノード１１は、アルミニウム、亜鉛及びこれらの組合せからなる群から選択される少なくとも１種を含むことができる。
【0060】
前記第１供給部２０は、前記第１電解質を収容する第１貯蔵タンク２１、前記第１貯蔵タンク２１に連結され、前記第１貯蔵タンク２１に前記第１電解質を提供する第１電解質補充部２２、及び前記第１貯蔵タンク２１と前記アノード１１とを連結して前記第１電解質を前記アノード１１に提供する第１連結管２３を含むことができる。
【0061】
前記第１電解質は、アルカリ金属水酸化物を含むことができる。前記アルカリ金属水酸化物は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム及びこれらの組合せからなる群から選択される少なくとも１種を含むことができる。
【0062】
前記アノード１１に第１電解質が提供されると、下記の式２及び式３のようなアノードの酸化反応及び式４のような重炭酸塩生成反応が起こることができる。
［反応式２］
Ｍ１（ｓ）＋４Ｍ２ＯＨ（ｌ）→Ｍ１（ＯＨ）４ ２－（ａｑ）＋２ｅ－＋４Ｍ２＋（ａｑ）
［反応式３］
Ｍ１（ＯＨ）４ ２－（ａｑ）＋４Ｍ２＋（ａｑ）＋２ＨＣＯ３ －（ａｑ）→Ｍ１Ｏ（ｓ）＋３Ｈ２Ｏ（ｌ）＋２Ｍ２２ＣＯ３（ａｑ）
［反応式４］
２Ｍ２２ＣＯ３（ａｑ）＋２ＣＯ２（ｇ）＋２Ｈ２Ｏ（ｌ）→４Ｍ２ＨＣＯ３（ａｑ）
［反応式２］
Ｍ１（ｓ）＋４Ｍ２ＯＨ（ｌ）→Ｍ１（ＯＨ）４ ２－（ａｑ）＋２ｅ－＋４Ｍ２＋（ａｑ）
［反応式３］
Ｍ１（ＯＨ）４ ２－（ａｑ）＋４Ｍ２＋（ａｑ）＋２ＨＣＯ３ －（ａｑ）→Ｍ１Ｏ（ｓ）＋３Ｈ２Ｏ（ｌ）＋２Ｍ２２ＣＯ３（ａｑ）
［反応式４］
２Ｍ２２ＣＯ３（ａｑ）＋２ＣＯ２（ｇ）＋２Ｈ２Ｏ（ｌ）→４Ｍ２ＨＣＯ３（ａｑ）
【0063】
前記式２～式４で、Ｍ１はアルミニウム（Ａｌ）または亜鉛（Ｚｎ）を含むことができ、Ｍ２はナトリウム（Ｎａ）またはカリウム（Ｋ）を含むことができる。
【0064】
前記式４で、二酸化炭素は、後述する第２二酸化炭素供給部４２及び第３二酸化炭素供給部５２から提供された二酸化炭素の未反応物が第１電解質と一緒に循環してアノード１１に提供されたものであり得る。
【0065】
前記アノード１１から排出される第１生成物Ａは第１濾過部４０に提供される。前記第１生成物Ａは、アノードの酸化物（Ｍ１Ｏ）、水、アルカリ重炭酸塩などを含むことができる。前記アルカリ重炭酸塩は、重炭酸ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）または重炭酸カリウム（ＫＨＣＯ３）を含むことができる。
【0066】
前記第１濾過部４０は前記アノード１１側に位置し、前記第１生成物Ａからアノードの酸化物（Ｍ１Ｏ）を分離及び回収することができる。ここで、アノード１１側に位置するというのは前記第１濾過部４０がアノード１１の付近に位置するという意味に限定されず、前記第１濾過部４０が前記アノード１１と導管などを介して連結され、前記アノード１１から排出される第１生成物Ａを受ける関係にあることを意味することができる。
【0067】
前記第１濾過部４０は、前記アノード１１から排出される第１生成物Ａを収容する第３貯蔵タンク４１、前記第３貯蔵タンクに二酸化炭素を提供する第２二酸化炭素供給部４２、及び析出したアノードの酸化物を前記第１生成物Ａから分離する第１フィルター部４３を含むことができる。
【0068】
前記第２二酸化炭素供給部４２が前記第３貯蔵タンク４１に二酸化炭素を供給することにより、前記第１生成物ＡのｐＨが低くなって前記第１生成物Ａからアノードの酸化物（Ｍ１Ｏ）が析出することができる。前記第１生成物ＡのｐＨは、前記アノードの酸化物（Ｍ１Ｏ）のプールベダイアグラム（ｐｏｕｒｂａｉｘ ｄｉａｇｒａｍ）によって、前記アノードの酸化物（Ｍ１Ｏ）が固体として析出するｐＨまで調節することができる。例えば、前記アノードの酸化物がＺｎＯであるとき、前記第２二酸化炭素供給部４２は、前記第１生成物ＡのｐＨがｐＨ１２以下になるように調節することができる。前記第１生成物ＡのｐＨの下限は、特に限定されないが、ｐＨ１０以上であり得る。前記第１生成物ＡのｐＨが１０未満であれば、アルカリ重炭酸塩が析出しないので、前記アルカリ重炭酸塩を分離及び回収することができないことがある。
【0069】
前記第１フィルター部４３は、析出したアノードの酸化物（Ｍ１Ｏ）を前記第１生成物Ａから分離することができれば、本発明が属する技術分野で通常使用するどのフィルターも含むことができる。
【0070】
前記第１濾過部４０は、第１生成物Ａからアノードの酸化物を分離して得た第２生成物Ｂを第２濾過部５０に提供することができる。前記第２生成物Ｂは、水、アルカリ重炭酸塩、未反応二酸化炭素などを含むことができる。
【0071】
前記第２濾過部５０は前記第１濾過部４０の後段に位置し、前記第２生成物Ｂからアルカリ重炭酸塩（Ｍ２ＨＣＯ３）を分離及び回収することができる。ここで、第１濾過部４０の後段に位置するというのは前記第２生成物Ｂが流れる方向を基準としたものであり、前記第１濾過部４０及び第２濾過部５０の位置が上下左右などの方位に限定されるものではない。
【0072】
前記第２濾過部５０は、前記第１濾過部４０から排出される第２生成物Ｂを収容する第４貯蔵タンク５１、前記第４貯蔵タンク５１に二酸化炭素を提供する第３二酸化炭素供給部５２、及び析出したアルカリ重炭酸塩（Ｍ２ＨＣＯ３）を分離する第２フィルター部５３を含むことができる。
【0073】
前記第３二酸化炭素供給部５２が前記第４貯蔵タンク５１に二酸化炭素を供給することにより、前記第２生成物ＢのｐＨが低くなって前記第２生成物Ｂからアルカリ重炭酸塩（Ｍ２ＨＣＯ３）が析出することができる。前記第２生成物ＢのｐＨは、前記アルカリ重炭酸塩（Ｍ２ＨＣＯ３）のプールベダイアグラム（ｐｏｕｒｂａｉｘ ｄｉａｇｒａｍ）によって、前記アルカリ重炭酸塩（Ｍ２ＨＣＯ３）が固体として析出するｐＨまで調節することができる。例えば、前記アルカリ重炭酸塩（Ｍ２ＨＣＯ３）がＫＨＣＯ３であるとき、前記第３二酸化炭素供給部５２は前記第２生成物ＢのｐＨをｐＨ７～ｐＨ９に調節することができる。前記第２生成物ＢのｐＨがｐＨ７未満であるかまたはｐＨ９を超えると、電解質内のアルカリ重炭酸塩（Ｍ２ＨＣＯ３）の比が減少して前記アルカリ重炭酸塩（Ｍ２ＨＣＯ３）の析出及び回収が難しくなることがある。
【0074】
前記第２フィルター部５３は、析出したアルカリ重炭酸塩（Ｍ２ＨＣＯ３）を前記第２生成物Ｂから分離することができれば、本発明が属する技術分野で通常使用するどのフィルターも含むことができる。
【0075】
前記第２濾過部５０は前記第１供給部２０と連結されており、前記第２濾過部５０から排出される未反応物Ｅは前記第１供給部２０に提供されることができる。前記未反応物Ｅは、第２二酸化炭素供給部４２及び第３二酸化炭素供給部５２から提供された二酸化炭素、水、反応しなかった第１電解質などを含むことができる。
【0076】
前記未反応物Ｅは第１供給部２０の第１電解質と一緒に前記アノード１１に循環することができる。前述した式２～式４によって第１電解質が枯渇するので、前記第１電解質補充部２２は適量の第１電解質を前記未反応物Ｅに新しく補充して前記アノード１１に提供することができる。
【0077】
本発明による金属二酸化炭素電池は陰イオン交換膜１３を備えることで、従来のシステムとは違い、アノード１１で二酸化炭素をアルカリ重炭酸塩として貯蔵及び回収することを特徴とする。カソード１２でアルカリ重炭酸塩が生成されないので、カソード１２の水素気体発生反応が妨げられなく、第２電解質の流れが阻まれて電池の作動が中断されることがない。
【0078】
前記金属二酸化炭素電池は、重炭酸イオンが陰イオン交換膜１３を通してカソード１２からアノード１１に移動するので、第２電解質のｐＨが変わらずに維持される。
【0079】
前記金属二酸化炭素電池は、カソード１２側の第１二酸化炭素供給部３２、アノード１１側の第２二酸化炭素供給部４２、及び第３二酸化炭素供給部５２から二酸化炭素を受けてアルカリ重炭酸塩の形態として貯蔵するので、従来のシステムに比べて二酸化炭素処理量が多い。
【0080】
前記金属二酸化炭素電池は、アノード１１側にのみ濾過装置を備えれば良いので、従来のシステムに比べて簡素化した装置で水素を生成することができ、二酸化炭素を貯蔵することができる。
【0081】
以下、実施例に基づいて本発明の他の形態をより具体的には説明する。下記の実施例は本発明の理解を手伝うための例示に過ぎなく、本発明の範囲がこれに限定されるものではない。
【実施例0082】
実施例
図２のような金属二酸化炭素電池を構築した。アノードとしては亜鉛ホイルを使い、カソードとしては支持体に担持されたニッケル－モリブデンを使った。前記アノードとカソードとの間に陰イオン交換膜を介在して反応部を準備した。前記陰イオン交換膜としてはＦｕＭＡ－Ｔｅｃｈ社のＦｕｍａｃｅｐ ＦＡＡＭ－４０を使った。
図２のような金属二酸化炭素電池を構築した。アノードとしては亜鉛ホイルを使い、カソードとしては支持体に担持されたニッケル－モリブデンを使った。前記アノードとカソードとの間に陰イオン交換膜を介在して反応部を準備した。前記陰イオン交換膜としてはＦｕＭＡ－Ｔｅｃｈ社のＦｕｍａｃｅｐ ＦＡＡＭ－４０を使った。
【0083】
前記アノードに第１電解質として水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液を提供した。第２貯蔵タンクに収容された水に二酸化炭素を提供することで、水素イオン及び重炭酸イオンを含む第２電解質を形成し、前記第２電解質をアノードに提供した。
【0084】
前記反応部を駆動して金属二酸化炭素電池を作動させた。
【0085】
前記反応部内で起こる反応は次の通りである。
Ｚｎ（Ｓ）＋４ＫＯＨ（ｌ）→Ｚｎ（ＯＨ）４ ２－（ａｑ）＋２ｅ－＋４Ｋ＋（ａｑ）
Ｚｎ（ＯＨ）４ ２－（ａｑ）＋４Ｋ＋（ａｑ）＋２ＨＣＯ３ －（ａｑ）→ＺｎＯ（ｓ）＋３Ｈ２Ｏ（ｌ）＋２Ｋ２ＣＯ３（ａｑ）
２Ｋ２ＣＯ３（ａｑ）＋２ＣＯ２（ｇ）＋２Ｈ２Ｏ（ｌ）→４ＫＨＣＯ３（ａｑ）
Ｚｎ（Ｓ）＋４ＫＯＨ（ｌ）→Ｚｎ（ＯＨ）４ ２－（ａｑ）＋２ｅ－＋４Ｋ＋（ａｑ）
Ｚｎ（ＯＨ）４ ２－（ａｑ）＋４Ｋ＋（ａｑ）＋２ＨＣＯ３ －（ａｑ）→ＺｎＯ（ｓ）＋３Ｈ２Ｏ（ｌ）＋２Ｋ２ＣＯ３（ａｑ）
２Ｋ２ＣＯ３（ａｑ）＋２ＣＯ２（ｇ）＋２Ｈ２Ｏ（ｌ）→４ＫＨＣＯ３（ａｑ）
【0086】
前記カソードから排出される第３生成物を気液分離器に供給することにより、前記第３生成物から水素気体を分離した。その残りをまた第２供給部に循環させた。
【0087】
前記アノードから排出される第１生成物を第３貯蔵タンクに供給した。前記第１生成物のｐＨが約ｐＨ１２になるように二酸化炭素を供給して酸化亜鉛（ＺｎＯ）を析出させた後、前記酸化亜鉛（ＺｎＯ）を第１フィルター部から分離した。図３は第１フィルター部から回収した粉末を肉眼で観察した図である。図４は第１フィルター部から回収した粉末をＸ線回折分析（Ｘ－ｒａｙ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ、ＸＲＤ）した結果を示す図である。これから、前記粉末が酸化亜鉛（ＺｎＯ）であることを確認した。
【0088】
酸化亜鉛を分離した後、第２生成物を第４貯蔵タンクに供給した。前記第２生成物のｐＨが約ｐＨ８になるように二酸化炭素を供給して重炭酸カリウム（ＫＨＣＯ３）を析出させた後、前記重炭酸カリウム（ＫＨＣＯ３）を第２フィルター部から分離した。図５は第２フィルター部から回収した粉末を肉眼で観察した図である。図６は第２フィルター部から回収した粉末をＸ線回折分析（ＸＲＤ）した結果を示す図である。これから、前記粉末が重炭酸カリウム（ＫＨＣＯ３）であることを確認した。
【0089】
重炭酸カリウムを分離した後、その残りを第１供給部に提供して循環させた。
【0090】
比較例
図１のような金属二酸化炭素電池を構築した。アノードとしては亜鉛ホイルを使い、カソードとしては支持体に担持されたニッケル－モリブデンを使った。前記アノードとカソードとの間にナフィオン（Ｎａｆｉｏｎ）を含む陽イオン交換膜を介在して反応部を準備した。
図１のような金属二酸化炭素電池を構築した。アノードとしては亜鉛ホイルを使い、カソードとしては支持体に担持されたニッケル－モリブデンを使った。前記アノードとカソードとの間にナフィオン（Ｎａｆｉｏｎ）を含む陽イオン交換膜を介在して反応部を準備した。
【0091】
前記アノードにアノード電解質として水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液を提供した。前記カソードにカソード電解質として水素イオン及び重炭酸イオンを含む電解質を提供した。
【0092】
前記反応部を駆動して金属二酸化炭素電池を作動させた。
【0093】
図７は実施例及び比較例による金属二酸化炭素電池を駆動してセル電位を測定した結果を示す図である。これを参照すると、各電池のセル抵抗が減少するのに伴い、セル電位（Ｅｃｅｌｌ）が０になる地点での電流密度がほぼ同じであるという点で本発明による新規の金属二酸化炭素電池は従来の電池と同等またはそれ以上の活性を現すことが分かる。
【0094】
一方、実施例及び比較例による金属二酸化炭素電池の活性がほぼ同じであるといっても、前記実施例は比較例より多量の二酸化炭素を捕集及び貯蔵することができ、カソードに提供される電解質のｐＨが変化しないという利点がある。
【0095】
以上で、本発明の実験例及び実施例について詳細に説明したが、本発明の権利範囲は上述した実験例及び実施例に限定されず、次の特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を用いた当業者の多くの変形及び改良形態も本発明の権利範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0096】
１０ 反応部
１１ アノード
１２ カソード
１３ 陰イオン交換膜
２０ 第１供給部
２１ 第１貯蔵タンク
２２ 第１電解質補充部
２３ 第１連結管
３０ 第２供給部
３１ 第２貯蔵タンク
３２ 第１二酸化炭素供給部
３３ 第２連結管
４０ 第１濾過部
４１ 第３貯蔵タンク
４２ 第２二酸化炭素供給部
４３ 第１フィルター部
５０ 第２濾過部
５１ 第４貯蔵タンク
５２ 第３二酸化炭素供給部
５３ 第２フィルター部
６０ 分離部
１１ アノード
１２ カソード
１３ 陰イオン交換膜
２０ 第１供給部
２１ 第１貯蔵タンク
２２ 第１電解質補充部
２３ 第１連結管
３０ 第２供給部
３１ 第２貯蔵タンク
３２ 第１二酸化炭素供給部
３３ 第２連結管
４０ 第１濾過部
４１ 第３貯蔵タンク
４２ 第２二酸化炭素供給部
４３ 第１フィルター部
５０ 第２濾過部
５１ 第４貯蔵タンク
５２ 第３二酸化炭素供給部
５３ 第２フィルター部
６０ 分離部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
