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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-06-11
(45)【発行日】2024-06-19
(54)【発明の名称】二酸化炭素還元装置及び有機化合物の製造方法
(51)【国際特許分類】
C25B 9/19 20210101AFI20240612BHJP
C25B 1/23 20210101ALI20240612BHJP
C25B 3/05 20210101ALI20240612BHJP
C25B 3/07 20210101ALI20240612BHJP
C25B 9/00 20210101ALI20240612BHJP
【ＦＩ】
C25B9/19
C25B1/23
C25B3/05
C25B3/07
C25B9/00 G
【請求項の数】
13
(21)【出願番号】P 2022179464
(22)【出願日】2022-11-09
(62)【分割の表示】P 2020548833の分割
【原出願日】2019-03-22
(65)【公開番号】P2023015238
(43)【公開日】2023-01-31
【審査請求日】2022-11-15
(31)【優先権主張番号】15/928,366
(32)【優先日】2018-03-22
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】000002174
【氏名又は名称】積水化学工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100207756
【弁理士】
【氏名又は名称】田口 昌浩
(74)【代理人】
【識別番号】100129746
【弁理士】
【氏名又は名称】虎山 滋郎
(72)【発明者】
【氏名】藤沼 尚洋
【審査官】瀧口 博史
(56)【参考文献】
【文献】特開平１１－２６９６８４（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１２／０７７１９８（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開平０６－０７３５８２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１１－２４１１９５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ２５Ｂ ９／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１電極が設けられる第１電解槽と、第２電極が設けられ、反応基質、又は反応基質と溶媒との混合液である電解液が充填される第２電解槽と、前記第１電解槽と前記第２電解槽とを区画するイオン輸送膜と、前記第１電解槽と前記第２電解槽を連結する第１連結路とを備え、前記第１電極が、二酸化炭素を還元物に還元する反応を促進する第１触媒を含み、
前記第２電極が、前記還元物と前記反応基質との反応を促進する第２触媒を含み、
前記第１連結路が、前記第１電解槽中の前記還元物を、前記電解液が充填される前記第２電解槽に流出させることができる連結路である、二酸化炭素還元装置。
【請求項2】
前記第１電解槽と前記第２電解槽とを連結する第２連結路をさらに備え、前記第２連結路は、前記第２電解槽中の二酸化炭素を、前記第１電解槽に流入させることができる連結路である、請求項１に記載の二酸化炭素還元装置。
【請求項3】
前記第２触媒が、第８～１２族の一種以上の元素を含むものである、請求項１又は２に記載の二酸化炭素還元装置。
【請求項4】
前記第２電解槽中に、前記還元物と前記反応基質との反応を促進する第３触媒を含む、請求項１～３のいずれか１項に記載の二酸化炭素還元装置。
【請求項5】
前記第３触媒が、レドックス触媒である、請求項４に記載の二酸化炭素還元装置。
【請求項6】
前記還元物が一酸化炭素であり、前記反応基質が、下記一般式（１）～（２）で表される少なくともいずれかの化合物を含む、請求項１～５のいずれか１項に記載の二酸化炭素還元装置。
Ｒ１ＯＨ （１）
（Ｒ１は、炭素数１～１５の有機基又は水素原子を示す。）
Ｒ２ＮＨ２ （２）
（Ｒ２は、炭素数１～１５の有機基又は水素原子を示す。）
【請求項7】
前記還元物と前記反応基質との反応により生成される有機化合物が、以下の一般式（４）及び（５）で表される化合物の少なくとも１つを含む請求項１～６のいずれか１項に記載の二酸化炭素還元装置。【化1】
【請求項8】
前記還元物と前記反応基質との反応により生成される有機化合物が、以下の一般式（６）で表される化合物の少なくとも１つを含む請求項１～７のいずれか１項に記載の二酸化炭素還元装置。【化2】
【請求項9】
前記反応基質が、アルコール化合物及びアミン化合物からなる群から選択される少なくとも１種である請求項１～８のいずれか１項に記載の二酸化炭素還元装置。
【請求項10】
前記第１電解槽に接続され、かつ前記二酸化炭素を前記第１電解槽に流入させる第１導入口を備える請求項１～９のいずれか１項に記載の二酸化炭素還元装置。
【請求項11】
前記第２電解槽に接続され、かつ前記反応基質、又は前記反応基質と溶媒との混合液を、前記第２電解槽に導入させる第２導入口を備える請求項１～１０のいずれか１項に記載の二酸化炭素還元装置。
【請求項12】
請求項１～１１のいずれか１項に記載の二酸化炭素還元装置を用いた、有機化合物の製造方法。
【請求項13】
前記第１電解槽に二酸化炭素を流入させ、流入された前記二酸化炭素を前記第１電極上で還元し還元物を生成し、その還元物が第１連結路を通って第１電解槽から前記電解液が充填される第２電解槽に流出し、かつ
前記第２電極上において、前記第２電解槽内の前記反応基質と、前記還元物とを反応させ、有機化合物を生成する
請求項１２に記載の有機化合物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、二酸化炭素還元装置及び有機化合物の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
二酸化炭素を電気的に還元して有価物を生成する二酸化炭素還元装置は、二酸化炭素排出量の削減及び自然エネルギーの貯蔵方法として注目され、研究開発が行われている（非特許文献１）。従来の二酸化炭素還元装置では、第１電極（カソード）側で二酸化炭素は還元され、この反応を効率よく進めるための触媒として、金属、合金、金属炭素化合物、炭素化合物等が報告されている（特許文献１～３）。これら各文献で報告されている二酸化炭素還元装置では、第１電極（カソード）の反応にのみ開発が注力されており、従来、同一装置における第２電極（アノード）に着目した開発例は少ない。
【0003】
一方で、有機化合物を酸化して有価物を生成する有機化合物酸化装置も、これまでにいくつか報告されている（例えば、特許文献４、非特許文献２～３）。これらに報告されている有機化合物酸化装置では、酸化反応が生じる第２電極に開発が注力されており、従来、第１電極（カソード）にはほとんど着目されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特許第５３７６３８１号公報
【文献】特開２００３－２１３４７２号公報
【文献】特許第５０１７４９９号公報
【文献】国際公開第２０１２／０７７１９８号
【非特許文献】
【0005】
【文献】Nano Energy 29 (2016) 439-456
【文献】Journal of the Electrochemical Society, 153(4),D68 (2006)
【文献】Catal. Sci. Technol. 2016, 6, 6002-6010
【発明の概要】
【0006】
上記のように、上記各装置では、従来、第１電極の反応と第２電極の反応のいずれか一方に着目したものが多く、他方の電極における反応が有効に活用されていないことが多い。例えば、二酸化炭素還元装置では、第２電極上では水の酸化反応が行われることが多いが、その生成物である酸素は工業上の価値が高くはなく、二酸化炭素還元装置の第２電極での反応に要する電力エネルギーが失われることになる。
【0007】
そこで、本発明の課題は、二酸化炭素還元装置において、第１電極（カソード）で生じる反応と、第２電極（アノード）で生じる反応とを組み合わせて、電力エネルギーを有効活用できる二酸化炭素還元装置、及び該二酸化炭素還元装置を用いる有機化合物の製造方法を提供することである。
【0008】
本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、特定の構成を有する二酸化炭素還元装置によって、上記課題を解決できることを見出し、以下の本発明を完成させた。すなわち、本発明は、以下の［１］～［２］を提供する。
［１］第１電極が設けられる第１電解槽と、第２電極が設けられる第２電解槽と、前記第１電解槽と前記第２電解槽とを区画するイオン輸送膜と、前記第１電解槽と前記第２電解槽を連結する第１連結路とを備え、
前記第１電極が、二酸化炭素を還元物に還元する反応を促進する第１触媒を含み、
前記第２電極が、前記還元物と反応基質との反応を促進する第２触媒を含み、
前記第１連結路が、前記第１電解槽中の前記還元物を、前記第２電解槽に流出させることができる連結路である、二酸化炭素還元装置。
［２］上記［１］に記載の二酸化炭素還元装置を用いた、有機化合物の製造方法。
［１］第１電極が設けられる第１電解槽と、第２電極が設けられる第２電解槽と、前記第１電解槽と前記第２電解槽とを区画するイオン輸送膜と、前記第１電解槽と前記第２電解槽を連結する第１連結路とを備え、
前記第１電極が、二酸化炭素を還元物に還元する反応を促進する第１触媒を含み、
前記第２電極が、前記還元物と反応基質との反応を促進する第２触媒を含み、
前記第１連結路が、前記第１電解槽中の前記還元物を、前記第２電解槽に流出させることができる連結路である、二酸化炭素還元装置。
［２］上記［１］に記載の二酸化炭素還元装置を用いた、有機化合物の製造方法。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明の二酸化炭素還元装置の一実施形態を示す模式図である。
【図2】本発明の二酸化炭素還元装置の別の実施形態を示す模式図である。
【図3】本発明の二酸化炭素還元装置の別の実施形態を示す模式図である。
【図4】本発明の二酸化炭素還元装置の別の実施形態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明の二酸化炭素還元装置についてより詳細に説明する。
本発明の二酸化炭素還元装置は、第１電極が設けられる第１電解槽と、第２電極が設けられる第２電解槽と、第１電解槽と第２電解槽とを区画するイオン輸送膜と、第１電解槽と第２電解槽を連結する第１連結路とを備える。
第１電極は、二酸化炭素を還元物に還元する反応を促進する第１触媒を含む。また、第２電極は、上記還元物と反応基質との反応を促進する第２触媒を含む。第１連結路は、第１電解槽中の還元物を第２電解槽に流出させることができる連結路である。
なお、本発明の二酸化炭素還元装置においては、第１電極がカソードであり、第２電極がアノードである。
本発明の二酸化炭素還元装置は、第１電極が設けられる第１電解槽と、第２電極が設けられる第２電解槽と、第１電解槽と第２電解槽とを区画するイオン輸送膜と、第１電解槽と第２電解槽を連結する第１連結路とを備える。
第１電極は、二酸化炭素を還元物に還元する反応を促進する第１触媒を含む。また、第２電極は、上記還元物と反応基質との反応を促進する第２触媒を含む。第１連結路は、第１電解槽中の還元物を第２電解槽に流出させることができる連結路である。
なお、本発明の二酸化炭素還元装置においては、第１電極がカソードであり、第２電極がアノードである。
【0011】
本発明の二酸化炭素還元装置においては、まず、第１電解槽に二酸化炭素が流入され、流入された二酸化炭素が、第１電極上で還元され（以下、「第１反応」ともいう）、二酸化炭素の還元物が生成される。この還元物は、第１連結路を通って、第１電解槽から第２電解槽に流出される。
一方、第２電解槽の第２電極上では、第２電解槽内の反応基質と、第１電解槽から流入された還元物とが反応（以下、「第２反応」ともいう）し、有機化合物等の有価物（以下、「最終生成物」ともいう）が合成される。また、第２電極上では、第２反応によりプロトン等のカチオンが発生し、カチオンは、イオン輸送膜、電解液、又はこれらの両方を介して第１電極に送られ、第１反応に供される。
このように、本発明の二酸化炭素還元装置によると、第１電極の反応と第２電極の反応とを組み合わせて、従来、有効に活用されてこなかった第２電極側の電力エネルギーを、工業的に有益な物質の合成に利用することができる。
また、本発明の二酸化炭素還元装置によると、従来の二酸化炭素還元装置で有益な物質を製造するために必要とされていた、カルボニル化反応などの後段の化学プロセスをなくすことができる。
一方、第２電解槽の第２電極上では、第２電解槽内の反応基質と、第１電解槽から流入された還元物とが反応（以下、「第２反応」ともいう）し、有機化合物等の有価物（以下、「最終生成物」ともいう）が合成される。また、第２電極上では、第２反応によりプロトン等のカチオンが発生し、カチオンは、イオン輸送膜、電解液、又はこれらの両方を介して第１電極に送られ、第１反応に供される。
このように、本発明の二酸化炭素還元装置によると、第１電極の反応と第２電極の反応とを組み合わせて、従来、有効に活用されてこなかった第２電極側の電力エネルギーを、工業的に有益な物質の合成に利用することができる。
また、本発明の二酸化炭素還元装置によると、従来の二酸化炭素還元装置で有益な物質を製造するために必要とされていた、カルボニル化反応などの後段の化学プロセスをなくすことができる。
【0012】
本発明の二酸化炭素還元装置のより好ましい態様では、第１電解槽と第２電解槽が、さらに第２連結路によって連結される。第２連結路は、第２電解槽中の二酸化炭素を、第１電解槽に流入させることができる連結路である。
つまり、本発明の二酸化炭素還元装置が第２連結路を備える場合、二酸化炭素は、第１電解槽、第１連結路、第２電解槽、第２連結路、第１電解槽という回路を循環し、その循環の過程で、第１反応に供されるため、二酸化炭素還元装置全体での二酸化炭素の転化率を高めることができる。
つまり、本発明の二酸化炭素還元装置が第２連結路を備える場合、二酸化炭素は、第１電解槽、第１連結路、第２電解槽、第２連結路、第１電解槽という回路を循環し、その循環の過程で、第１反応に供されるため、二酸化炭素還元装置全体での二酸化炭素の転化率を高めることができる。
【0013】
本発明の二酸化炭素還元装置の第１電極上で生成する二酸化炭素の還元物としては、ＣＯ（一酸化炭素）、ＨＣＯ３
－、ＯＨ－、ＨＣＯ－、Ｈ２ＣＯ、（ＨＣＯ２）－、Ｈ２ＣＯ２、ＣＨ３ＯＨ、ＣＨ４、Ｃ２Ｈ４、ＣＨ３ＣＨ２ＯＨ、ＣＨ３ＣＯＯ－、ＣＨ３ＣＯＯＨ、Ｃ２Ｈ６、Ｏ２、（ＣＯＯＨ）２、（ＣＯＯ－）２等が挙げられるが、一酸化炭素であることが好ましい。なお、一酸化炭素が生成する場合の第１反応は、下記式（i）で表される。
ＣＯ２＋２Ｈ＋＋２ｅ－→ＣＯ＋Ｈ２Ｏ （i）
ＣＯ２＋２Ｈ＋＋２ｅ－→ＣＯ＋Ｈ２Ｏ （i）
【0014】
次に、図面を参照しながら、本発明の二酸化炭素還元装置の実施形態についてより詳細に説明する。なお、以下の本発明の二酸化炭素還元装置の実施形態の説明においては、還元物として一酸化炭素を利用する場合の例について説明するが、本発明の二酸化炭素還元装置は、当該構成に限定されるものではない。
【0015】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る二酸化炭素還元装置１０Ａの模式図である。なお、各図において、各矢印は、二酸化炭素還元装置１０Ａにおける原料及び生成物の進行方向を示すものである。
二酸化炭素還元装置１０Ａには、セル内部に、第１電極１１、第２電極１２及びイオン輸送膜１３が設けられる。第１電極１１及び第２電極１２は、イオン輸送膜１３の両面それぞれに配置され、かつ接合されて膜－電極接合体１４が形成される。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る二酸化炭素還元装置１０Ａの模式図である。なお、各図において、各矢印は、二酸化炭素還元装置１０Ａにおける原料及び生成物の進行方向を示すものである。
二酸化炭素還元装置１０Ａには、セル内部に、第１電極１１、第２電極１２及びイオン輸送膜１３が設けられる。第１電極１１及び第２電極１２は、イオン輸送膜１３の両面それぞれに配置され、かつ接合されて膜－電極接合体１４が形成される。
【0016】
二酸化炭素還元装置１０Ａは、セルが膜－電極接合体１４により区画され、第１電解槽１５と第２電解槽１６が形成されている。これにより、二酸化炭素還元装置１０Ａは、膜－電極接合体１４によって二室に隔てられた二室型隔膜式セル構造を有し、かつ、第１電解槽１５の内面に、第１電極１１が、第２電解槽１６の内面に第２電極１２が設けられることになる。第１電極１１及び第２電極１２には、電源１９が接続され、電源１９により第１電極１１及び第２電極１２間に電圧が印加される。
【0017】
＜第１電解槽＞
第１電解槽１５には、第１導入口１７Ａが接続され、第１導入口１７Ａを介して二酸化炭素が流入される。二酸化炭素は、気体として流入される。第１導入口１７Ａは、図示しない二酸化炭素供給器などに接続され、その二酸化炭素供給器などから二酸化炭素が流入される。
第１導入口１７Ａには、流量調整機構等の任意の機構を有し、流入される二酸化炭素の流量などが調整されてもよい。二酸化炭素は、第１電解槽１５に継続的に流入される。
本実施形態において、第１電解槽１５には、水、電解液等の溶媒が充填されず、気体の二酸化炭素が第１電極１１と接触される。但し、気体の二酸化炭素は、水分を含むものであってもよい。
なお、二酸化炭素は、二酸化炭素単体で第１電解槽１５に流入されてもよく、ヘリウム等の不活性気体をキャリアガスとして第１電解槽１５に流入されてもよいが、二酸化炭素単体で流入されることが好ましい。
第１電解槽１５には、第１導入口１７Ａが接続され、第１導入口１７Ａを介して二酸化炭素が流入される。二酸化炭素は、気体として流入される。第１導入口１７Ａは、図示しない二酸化炭素供給器などに接続され、その二酸化炭素供給器などから二酸化炭素が流入される。
第１導入口１７Ａには、流量調整機構等の任意の機構を有し、流入される二酸化炭素の流量などが調整されてもよい。二酸化炭素は、第１電解槽１５に継続的に流入される。
本実施形態において、第１電解槽１５には、水、電解液等の溶媒が充填されず、気体の二酸化炭素が第１電極１１と接触される。但し、気体の二酸化炭素は、水分を含むものであってもよい。
なお、二酸化炭素は、二酸化炭素単体で第１電解槽１５に流入されてもよく、ヘリウム等の不活性気体をキャリアガスとして第１電解槽１５に流入されてもよいが、二酸化炭素単体で流入されることが好ましい。
【0018】
（第１電極）
第１電解槽１５に流入された二酸化炭素は、第１電極１１上にて一酸化炭素に還元される。
第１電極１１は、二酸化炭素を還元物に還元する第１触媒（以下、「還元触媒」ともいう）を含む。還元触媒としては、例えば、各種金属又は金属化合物、ヘテロ元素もしくは金属の少なくともいずれかを含有するカーボン化合物を使用することができる。
上記金属としては、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｕ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｌａ、Ｃｅ、及びＮｄ等が挙げられる。これらの中でも金属元素の好ましい具体例としては、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｃｕ、Ａｇが挙げられ、これらの中では、Ｂｉ，Ｓｂ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｒｕ，Ａｇがより好ましい。
上記金属化合物としては、これら金属の無機金属化合物及び有機金属化合物等の金属化合物を使用することができ、具体的には、金属ハロゲン化物、金属酸化物、金属水酸化物、金属硝酸塩、金属硫酸塩、金属酢酸塩、金属リン酸塩、金属カルボニル、及び金属アセチルアセトナト等が挙げられる。
上記ヘテロ元素もしくは金属の少なくともいずれかを含有するカーボン化合物としては、窒素含有グラファイト、窒素含有カーボンナノチューブ、窒素含有グラフェン、Ni及び窒素含有グラファイト、Ni及び窒素含有カーボンナノチューブ、Ni及び窒素含有グラフェン、Cu及び窒素含有グラファイト、Cu及び窒素含有カーボンナノチューブ、Cu及び窒素含有グラフェン、Co及び窒素含有グラファイト、Co及び窒素含有カーボンナノチューブ、Co及び窒素含有グラフェン等が挙げられる
第１電解槽１５に流入された二酸化炭素は、第１電極１１上にて一酸化炭素に還元される。
第１電極１１は、二酸化炭素を還元物に還元する第１触媒（以下、「還元触媒」ともいう）を含む。還元触媒としては、例えば、各種金属又は金属化合物、ヘテロ元素もしくは金属の少なくともいずれかを含有するカーボン化合物を使用することができる。
上記金属としては、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｕ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｌａ、Ｃｅ、及びＮｄ等が挙げられる。これらの中でも金属元素の好ましい具体例としては、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｃｕ、Ａｇが挙げられ、これらの中では、Ｂｉ，Ｓｂ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｒｕ，Ａｇがより好ましい。
上記金属化合物としては、これら金属の無機金属化合物及び有機金属化合物等の金属化合物を使用することができ、具体的には、金属ハロゲン化物、金属酸化物、金属水酸化物、金属硝酸塩、金属硫酸塩、金属酢酸塩、金属リン酸塩、金属カルボニル、及び金属アセチルアセトナト等が挙げられる。
上記ヘテロ元素もしくは金属の少なくともいずれかを含有するカーボン化合物としては、窒素含有グラファイト、窒素含有カーボンナノチューブ、窒素含有グラフェン、Ni及び窒素含有グラファイト、Ni及び窒素含有カーボンナノチューブ、Ni及び窒素含有グラフェン、Cu及び窒素含有グラファイト、Cu及び窒素含有カーボンナノチューブ、Cu及び窒素含有グラフェン、Co及び窒素含有グラファイト、Co及び窒素含有カーボンナノチューブ、Co及び窒素含有グラフェン等が挙げられる
【0019】
第１電極は、上記還元触媒の他に、導電性を付与するための導電性炭素材料を含むことが好ましい。但し、還元触媒として上記カーボン化合物を使用する場合、該カーボン化合物は導電性炭素材料としても機能する。導電性炭素材料としては、電気伝導性を有する種々の炭素材料を使用することができ、例えば、活性炭、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等のカーボンブラック、グラファイト、カーボンファイバー、カーボンペーパー、及びカーボンウィスカー等が挙げられる。
【0020】
第１電極は、好ましくは、上記金属及び金属化合物の少なくともいずれかを、カーボンペーパー等の導電性炭素材料に担持させたものが好ましい。担持方法は限定されないが、例えば、金属又は金属化合物を溶媒中に分散してカーボンペーパー等の導電性炭素材料に塗布して加熱すればよい。
【0021】
第１電極には、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレンオリゴマー（ＴＦＥＯ）、フッ化黒鉛（（ＣＦ）ｎ）、及びフッ化ピッチ（ＦＰ）、パーフロオロエチレンスルホン酸樹脂等の含フッ素化合物を混合させてもよい。これらは、撥水剤として使用されるものであり、電気化学反応効率を向上させる。上記含フッ素化合物は、第１電極を形成する際の結着剤としても使用できる。この場合、上記還元触媒及び上記フッ素化合物を溶媒中に分散して、カーボンペーパー等の導電性炭素材料に塗布して加熱することで、第１電極を作製すればよい。
【0022】
＜第１連結路＞
第１連結路３０は、第１電解槽１５と第２電解槽１６とを連結し、第１電解槽１５において生成した一酸化炭素を第２電解槽１６に流出させる。第１連結路３０は、例えば、第１電解槽１５と第２電解槽１６とを接続する導管等であり、流量調整機構等が設けられ、流量などが調整されてもよい。また、導管には、逆止弁などが取り付けられ、第１連結路３０を通って、第１電解槽１５から第２電解槽１６には気体が送られるが、逆方向には気体が送られないようにしてもよい。
第１電解槽１５において生成した一酸化炭素は、例えば、第１電解槽１５で未反応であった二酸化炭素と共に、気体として第１連結路３０を通って第２電解槽１６に流入される。
第１連結路３０は、第１電解槽１５と第２電解槽１６とを連結し、第１電解槽１５において生成した一酸化炭素を第２電解槽１６に流出させる。第１連結路３０は、例えば、第１電解槽１５と第２電解槽１６とを接続する導管等であり、流量調整機構等が設けられ、流量などが調整されてもよい。また、導管には、逆止弁などが取り付けられ、第１連結路３０を通って、第１電解槽１５から第２電解槽１６には気体が送られるが、逆方向には気体が送られないようにしてもよい。
第１電解槽１５において生成した一酸化炭素は、例えば、第１電解槽１５で未反応であった二酸化炭素と共に、気体として第１連結路３０を通って第２電解槽１６に流入される。
【0023】
なお、電解液等の液体が充填されていない第１電解槽１５では、生成した一酸化炭素は順次、未反応であった二酸化炭素と気相で混合され、そのまま、第１連結路３０を通って、第２電解槽１６に流出される。また、副生成物として生成する水は、電解槽中にとどまり、一定量となったところで排出される。第１電解槽１５には、副生成物である水を排出するための排出口が設けられていてもよい。
【0024】
＜第２電解槽＞
第２電解槽１６の内部には、反応基質が充填される。反応気質は、例えば、第２電解槽１６に接続される第２導入口１７Ｂより、内部に予め導入させておくとよい。反応基質は、固体状、液体状又は気体状のいずれであってもよいが、気体又は液体状であることが好ましい。反応基質は、固体状又は気体状である場合や、後述する第３触媒等の溶解性を向上させる必要がある場合には、溶媒との混合液（以下、単に「混合液」ともいう）として第２電解槽１６に充填されるとよい。なお、第２電解槽１６の内部は、反応基質又は混合液によって満たされてもよいし、一部空間があってもよい。
第２電解槽１６の内部には、反応基質が充填される。反応気質は、例えば、第２電解槽１６に接続される第２導入口１７Ｂより、内部に予め導入させておくとよい。反応基質は、固体状、液体状又は気体状のいずれであってもよいが、気体又は液体状であることが好ましい。反応基質は、固体状又は気体状である場合や、後述する第３触媒等の溶解性を向上させる必要がある場合には、溶媒との混合液（以下、単に「混合液」ともいう）として第２電解槽１６に充填されるとよい。なお、第２電解槽１６の内部は、反応基質又は混合液によって満たされてもよいし、一部空間があってもよい。
【0025】
反応基質と共に用いてもよい溶媒としては、電気化学反応に通常用いられる溶媒を選択することができ、例えば、アセトニトリル等のニトリル系溶媒、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート等の炭酸エステル系溶媒、γ－ブチロラクトン等のラクトン系溶媒、１，２－ジメトキシエタン、１－エトキシ－２－メトキシエタン、１，２－ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、２－メチルテトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒、リン酸エステル溶媒、リン酸類、スルフォラン系溶媒、ピロリドン類等が挙げられる。これらの溶媒は１種を単独で用いても、２種以上を併用してもよい。
【0026】
なお、液体状の反応基質又は混合液には、電気化学反応効率を向上させる観点から、電解質塩が添加されていることが好ましい。この場合、反応基質又は混合液自体が、電解液として機能する。
電解質塩としては、アルカリ金属塩、アルカリ金属の過酸化物、アンモニウム塩等が挙げられる。
具体的には、アルカリ金属塩としては、例えば、水酸化リチウム、塩化リチウム、臭化リチウム、ヨウ化リチウム、炭酸水素リチウム、硫酸リチウム、硫酸水素リチウム、リン酸リチウム、リン酸水素リチウム等のリチウム塩；水酸化ナトリウム、塩化ナトリウム、臭化ナトリウム、ヨウ化ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、硫酸ナトリウム、硫酸水素ナトリウム、リン酸ナトリウム、リン酸水素ナトリウム等のナトリウム塩；水酸化カリウム、塩化カリウム、臭化カリウム、ヨウ化カリウム、炭酸水素カリウム、硫酸カリウム、硫酸水素カリウム、リン酸カリウム、リン酸水素カリウム等のカリウム塩等が挙げられる。
アルカリ金属の過酸化物としては、例えば、過酸化リチウム、過酸化ナトリウム等が挙げられる。
アンモニウム塩としては、例えば、塩化アンモニウム、臭化アンモニウム、ヨウ化アンモニウム、過塩素酸アンモニウム、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレート等が挙げられる。
これらの電解質塩は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
溶液中の電解質塩の濃度は、例えば、０．００１～２ｍｏｌ／Ｌ、好ましくは０．０１～１ｍｏｌ／Ｌの範囲である。
電解質塩としては、アルカリ金属塩、アルカリ金属の過酸化物、アンモニウム塩等が挙げられる。
具体的には、アルカリ金属塩としては、例えば、水酸化リチウム、塩化リチウム、臭化リチウム、ヨウ化リチウム、炭酸水素リチウム、硫酸リチウム、硫酸水素リチウム、リン酸リチウム、リン酸水素リチウム等のリチウム塩；水酸化ナトリウム、塩化ナトリウム、臭化ナトリウム、ヨウ化ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、硫酸ナトリウム、硫酸水素ナトリウム、リン酸ナトリウム、リン酸水素ナトリウム等のナトリウム塩；水酸化カリウム、塩化カリウム、臭化カリウム、ヨウ化カリウム、炭酸水素カリウム、硫酸カリウム、硫酸水素カリウム、リン酸カリウム、リン酸水素カリウム等のカリウム塩等が挙げられる。
アルカリ金属の過酸化物としては、例えば、過酸化リチウム、過酸化ナトリウム等が挙げられる。
アンモニウム塩としては、例えば、塩化アンモニウム、臭化アンモニウム、ヨウ化アンモニウム、過塩素酸アンモニウム、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレート等が挙げられる。
これらの電解質塩は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
溶液中の電解質塩の濃度は、例えば、０．００１～２ｍｏｌ／Ｌ、好ましくは０．０１～１ｍｏｌ／Ｌの範囲である。
【0027】
第２電解槽１６には、第１電解槽１５において生成した一酸化炭素が第１連結路３０を介して流入される。一酸化炭素は、バブリング等の方法により、第２電解槽１６に流入されることが好ましい。バブリングされた一酸化炭素は、反応基質との第２反応に供される。ここで、一酸化炭素は、第２電解槽１６に充填されている反応基質又は混合液に少なくとも一部が溶解したうえで、第２電極１２上などにおいて反応基質と反応される。
【0028】
（反応基質）
本発明における反応基質とは、第２電解槽１６中で一酸化炭素と反応して、有機化合物等の有価物を生成するものである。反応基質は、目的とする最終生成物に応じて適宜選択すればよいが、一酸化炭素との反応性等の観点から、アルコール化合物、アミン化合物等が好ましい。アルコール化合物としては、モノアルコール化合物、グリコール化合物等が挙げられ、アミン化合物としては、モノアミン化合物、ジアミン化合物等が挙げられる。反応基質は、より具体的には、下記一般式（１）～（２）で表される少なくともいずれかの化合物を含むものが好ましい。
Ｒ１ＯＨ （１）
（Ｒ１は、炭素数１～１５の有機基又は水素原子を示す。）
Ｒ２ＮＨ２ （２）
（Ｒ２は、炭素数１～１５の有機基又は水素原子を示す。）
本発明における反応基質とは、第２電解槽１６中で一酸化炭素と反応して、有機化合物等の有価物を生成するものである。反応基質は、目的とする最終生成物に応じて適宜選択すればよいが、一酸化炭素との反応性等の観点から、アルコール化合物、アミン化合物等が好ましい。アルコール化合物としては、モノアルコール化合物、グリコール化合物等が挙げられ、アミン化合物としては、モノアミン化合物、ジアミン化合物等が挙げられる。反応基質は、より具体的には、下記一般式（１）～（２）で表される少なくともいずれかの化合物を含むものが好ましい。
Ｒ１ＯＨ （１）
（Ｒ１は、炭素数１～１５の有機基又は水素原子を示す。）
Ｒ２ＮＨ２ （２）
（Ｒ２は、炭素数１～１５の有機基又は水素原子を示す。）
【0029】
なお、上記還元物が一酸化炭素であり、上記反応基質が一般式（１）で表される化合物である場合、第２電極１２上では、好ましくは、下記式（ii）のようにカルボニル化反応が生じる。
ＣＯ＋２Ｒ１ＯＨ→（Ｒ１Ｏ）２ＣＯ＋２Ｈ＋＋２ｅ－ （ii）
また、上記還元物が一酸化炭素であり、上記反応基質が一般式（２）で表される化合物である場合、第２電極１２上では、好ましくは、下記式（iii）のように尿素化反応が生じる。
ＣＯ＋２Ｒ２ＮＨ２→（Ｒ２ＮＨ）２ＣＯ＋２Ｈ＋＋２ｅ－ （iii）
ＣＯ＋２Ｒ１ＯＨ→（Ｒ１Ｏ）２ＣＯ＋２Ｈ＋＋２ｅ－ （ii）
また、上記還元物が一酸化炭素であり、上記反応基質が一般式（２）で表される化合物である場合、第２電極１２上では、好ましくは、下記式（iii）のように尿素化反応が生じる。
ＣＯ＋２Ｒ２ＮＨ２→（Ｒ２ＮＨ）２ＣＯ＋２Ｈ＋＋２ｅ－ （iii）
【0030】
上記一般式（１）中のＲ１が表す炭素数１～１５の有機基としては、炭素数１～１５の炭化水素基が挙げられる。炭化水素基としては、炭素数１～１５のアルキル基又はアルケニル基、炭素数６～１５のアリール基が好ましい。
炭素数１～１５のアルキル基としては、メチル基、エチル基、各種プロピル基、各種ブチル基、各種ペンチル基、各種ヘキシル基、各種ヘプチル基、各種オクチル基、各種ノニル基、各種デシル基、各種ドデシル基、各種ペンタデシル基等が挙げられる。
炭素数１～１５のアルケニル基としては、ビニル基、各種プロピニル基、各種ブチニル基、各種ペンチニル基、各種ヘキセニル基、各種ヘプテニル基、各種オクテニル基、各種ノネニル基、各種デセニル基、各種ドデセニル基、各種ペンタデセニル基等が挙げられる。
なお、「各種」とは、ｎ－、ｓｅｃ－、ｔｅｒｔ－、ｉｓｏ－を含む各種異性体を意味する。また、アルキル基又はアルケニル基は、直鎖状、分岐鎖状又は環状のいずれであってもよい。
炭素数６～１５のアリール基としては、フェニル基、ナフチル基等が挙げられる。
なお、上記した炭化水素基は、置換基を有していてもよく、その場合は、置換基も含めた炭素数が１～１５である。
炭素数１～１５のアルキル基としては、メチル基、エチル基、各種プロピル基、各種ブチル基、各種ペンチル基、各種ヘキシル基、各種ヘプチル基、各種オクチル基、各種ノニル基、各種デシル基、各種ドデシル基、各種ペンタデシル基等が挙げられる。
炭素数１～１５のアルケニル基としては、ビニル基、各種プロピニル基、各種ブチニル基、各種ペンチニル基、各種ヘキセニル基、各種ヘプテニル基、各種オクテニル基、各種ノネニル基、各種デセニル基、各種ドデセニル基、各種ペンタデセニル基等が挙げられる。
なお、「各種」とは、ｎ－、ｓｅｃ－、ｔｅｒｔ－、ｉｓｏ－を含む各種異性体を意味する。また、アルキル基又はアルケニル基は、直鎖状、分岐鎖状又は環状のいずれであってもよい。
炭素数６～１５のアリール基としては、フェニル基、ナフチル基等が挙げられる。
なお、上記した炭化水素基は、置換基を有していてもよく、その場合は、置換基も含めた炭素数が１～１５である。
【0031】
また、一般式（１）における炭素数１～１５の有機基は、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、ハロゲン原子、リン原子等のヘテロ原子を含有してもよい。
これらの中では、酸素原子が好ましい。酸素原子を有する場合、その酸素原子は、アルコール基（水酸基）、及びエーテル結合のいずれかの酸素原子であることが好ましい。したがって、Ｒ１はアルコール基、及びエーテル結合の少なくともいずれかを有する炭化水素基であることが好ましい。また、アルコール基（水酸基）は、Ｒ１において１つであることが好ましい。
また、ヘテロ原子としてはハロゲン原子も好ましい。例えば、上記したアルキル基、アルケニル基、又はアリール基は1又は２以上のハロゲン原子で置換されたたものでもよい。ハロゲン原子は、塩素原子、フッ素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
これらの中では、酸素原子が好ましい。酸素原子を有する場合、その酸素原子は、アルコール基（水酸基）、及びエーテル結合のいずれかの酸素原子であることが好ましい。したがって、Ｒ１はアルコール基、及びエーテル結合の少なくともいずれかを有する炭化水素基であることが好ましい。また、アルコール基（水酸基）は、Ｒ１において１つであることが好ましい。
また、ヘテロ原子としてはハロゲン原子も好ましい。例えば、上記したアルキル基、アルケニル基、又はアリール基は1又は２以上のハロゲン原子で置換されたたものでもよい。ハロゲン原子は、塩素原子、フッ素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
【0032】
上記Ｒ１が水酸基を含有する場合、Ｒ１ＯＨはＨＯＲ１1ＯＨで表され、以下の式（iv）のカルボニル化反応が起こるとよく、第２電解槽中で環状カーボネート化合物が生成されるとよい。
ただし、Ｒ１1は、炭素数１～１５の有機基である。有機基としては炭素数１～１５の炭化水素基が挙げられる。炭化水素基としては、脂肪族炭化水素基であってもよいし、芳香族炭化水素基であってもよい。また、脂肪族炭化水素基は、飽和、不飽和のいずれでもよいが、飽和脂肪族炭化水素基が好ましい。Ｒ１1における炭素数１～１５の有機基は、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、ハロゲン原子、リン原子等のヘテロ原子を含有してもよい。これらのなかでは、酸素原子が好ましい。また、ハロゲン原子も好ましい。有機基が酸素原子を有する場合、その酸素原子は、エーテル結合の酸素原子であることが好ましい。
また、水酸基を有するＲ１（すなわち、Ｒ１がＲ１1ＯＨである）としては、より具体的には、炭素数２～１５のヒドロキシアルキル基、以下の式（３）で表される基であることが好ましい。これらのなかでは、炭素数２～１５のヒドロキシアルキル基がより好ましい。
Ｈ－（ＯＲ）ｍ－ （３）
なお、式（３）において、Ｒは炭素数２～４の２価の飽和炭化水素基、ｍは２～７の整数である。式（３）においてＯＲとしては、オキシエチレン基、オキシプロピレン基、オキシブチレン基などが挙げられる。
また、Ｒ１としてのヒドロキシアルキル基は、アルキル基の水素原子の少なくとも１つがハロゲン原子で置換されていてもよい。
【化1】
また、水酸基を有するＲ１（すなわち、Ｒ１がＲ１1ＯＨである）としては、より具体的には、炭素数２～１５のヒドロキシアルキル基、以下の式（３）で表される基であることが好ましい。これらのなかでは、炭素数２～１５のヒドロキシアルキル基がより好ましい。
Ｈ－（ＯＲ）ｍ－ （３）
なお、式（３）において、Ｒは炭素数２～４の２価の飽和炭化水素基、ｍは２～７の整数である。式（３）においてＯＲとしては、オキシエチレン基、オキシプロピレン基、オキシブチレン基などが挙げられる。
また、Ｒ１としてのヒドロキシアルキル基は、アルキル基の水素原子の少なくとも１つがハロゲン原子で置換されていてもよい。
【0033】
上記一般式（２）中のＲ2が表す炭素数１～１５の有機基としては、炭素数１～１５の炭化水素基が挙げられ、その具体的な説明は、上記Ｒ1における炭化水素基と同様である。
また、一般式（２）における炭素数１～１５の有機基は、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、リン原子等のヘテロ原子を含有していてもよい。これらの中では、窒素原子が好ましく、窒素原子はアミノ基の窒素原子であることが好ましい。したがって、Ｒ１はアミノ基を有する炭化水素基であることが好ましい。より具体的には、炭素数１～１５のアミノアルキル基が好ましい。
また、一般式（２）における炭素数１～１５の有機基は、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、リン原子等のヘテロ原子を含有していてもよい。これらの中では、窒素原子が好ましく、窒素原子はアミノ基の窒素原子であることが好ましい。したがって、Ｒ１はアミノ基を有する炭化水素基であることが好ましい。より具体的には、炭素数１～１５のアミノアルキル基が好ましい。
【0034】
上記一般式（１）で表される化合物としては、上記した中でも、Ｒ1が炭素数１～８のアルキル基又はアルケニル基、炭素数６～８のアリール基、炭素数２～８のヒドロキシアルキル基である化合物がより好ましく、具体的には、メタノール、エタノール、フェノール、１－プロパノール、１－ブタノール、１－ペンタノール、１－ヘキサノール、１－オクタノール、２－プロパノール、２－ブタノール、２－ペンタノール、２－ヘキサノール、２－オクタノール、ｔｅｒｔ－ブチルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール（１，２－プロパンジオール）、１，３－プロパンジオール、１，２－ブタンジオール、エテン－１，２－ジオール、２－ブテン－２，３－ジオール、グリセロール等が好ましい。また、炭素数１～８のアルキル基又はアルケニル基、炭素数６～８のアリール基、炭素数２～８のヒドロキシアルキル基が塩素原子などの１又は２以上のハロゲン原子で置換されたものも好ましく、例えば２－クロロエタノール、トリクロロメタノール、２，２，２－トリフロオロエタノール、４－クロロフェノール、１－クロロエタン－１，２－ジオール、１－フルオロエタン－１，２－ジオールなども好ましい。これらの中では、Ｒ1がアルキル基又はアリール基である化合物が特に好ましい。
上記一般式（２）で表される化合物としては、上記した中でも、炭素数１～８のアルキル基又はアルケニル基、炭素数６～８のアリール基である化合物がより好ましく、具体的には、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、イソプロピルアミン、ブチルアミン、ペンチルアミン、アニリン、シクロペンチルアミン、シクロヘキシルアミン、ベンジルアミン等が好ましい。また、炭素数１～８のアルキル基又はアルケニル基、炭素数６～８のアリール基、炭素数２～８のヒドロキシアルキル基が塩素原子などの１又は２以上のハロゲン原子で置換されたものも好ましく、例えば４－クロロアニリンなども好ましい。これらの中では、Ｒ2がアルキル基又はアリール基である化合物が特に好ましい。
上記一般式（２）で表される化合物としては、上記した中でも、炭素数１～８のアルキル基又はアルケニル基、炭素数６～８のアリール基である化合物がより好ましく、具体的には、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、イソプロピルアミン、ブチルアミン、ペンチルアミン、アニリン、シクロペンチルアミン、シクロヘキシルアミン、ベンジルアミン等が好ましい。また、炭素数１～８のアルキル基又はアルケニル基、炭素数６～８のアリール基、炭素数２～８のヒドロキシアルキル基が塩素原子などの１又は２以上のハロゲン原子で置換されたものも好ましく、例えば４－クロロアニリンなども好ましい。これらの中では、Ｒ2がアルキル基又はアリール基である化合物が特に好ましい。
【0035】
反応基質は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。２種以上を併用する場合、以下の式（ｖ）で示されるカルボニル化反応、又は式（ｖｉ）で示される尿素化反応が起こるとよい。
ＣＯ＋Ｒ１ＯＨ＋Ｒ３ＯＨ→（Ｒ１Ｏ）ＣＯ（ＯＲ３）＋２Ｈ＋＋２ｅ－ (v)
ＣＯ＋Ｒ２ＮＨ２＋Ｒ４ＮＨ２→（Ｒ２ＮＨ）ＣＯ（Ｒ４ＮＨ）＋２Ｈ＋＋２ｅ－ (vi)
なお、Ｒ１は上記のＲ１と同じであり、また、Ｒ３はＲ１と同義であるが、Ｒ１とＲ３は互いに異なる。すなわち、Ｒ１及びＲ３はいずれも炭素数１～１５の有機基又は水素原子を示すが、Ｒ１及びＲ３は互いに異なる基である。Ｒ３の詳細な説明は、上記したＲ１と同じである。
また、Ｒ２は上記のＲ２と同じであり、また、Ｒ４はＲ２と同義であるが、Ｒ２とＲ４は互いに異なる。すなわち、Ｒ２及びＲ４はいずれも炭素数１～１５の有機基又は水素原子を示すが、Ｒ２及びＲ４は互いに異なる基である。Ｒ４の詳細な説明は、上記したＲ２と同じである。
ＣＯ＋Ｒ１ＯＨ＋Ｒ３ＯＨ→（Ｒ１Ｏ）ＣＯ（ＯＲ３）＋２Ｈ＋＋２ｅ－ (v)
ＣＯ＋Ｒ２ＮＨ２＋Ｒ４ＮＨ２→（Ｒ２ＮＨ）ＣＯ（Ｒ４ＮＨ）＋２Ｈ＋＋２ｅ－ (vi)
なお、Ｒ１は上記のＲ１と同じであり、また、Ｒ３はＲ１と同義であるが、Ｒ１とＲ３は互いに異なる。すなわち、Ｒ１及びＲ３はいずれも炭素数１～１５の有機基又は水素原子を示すが、Ｒ１及びＲ３は互いに異なる基である。Ｒ３の詳細な説明は、上記したＲ１と同じである。
また、Ｒ２は上記のＲ２と同じであり、また、Ｒ４はＲ２と同義であるが、Ｒ２とＲ４は互いに異なる。すなわち、Ｒ２及びＲ４はいずれも炭素数１～１５の有機基又は水素原子を示すが、Ｒ２及びＲ４は互いに異なる基である。Ｒ４の詳細な説明は、上記したＲ２と同じである。
【0036】
上記のとおり、式（１）で示される化合物が使用され、カルボニル化反応が起きるとき、最終生成物は、以下の一般式（４）及び（５）によって示される少なくとも１つの化合物を含むとよい。
（ただし、Ｒ１及びＲ１１は上記で定義したとおりである。）
【化2】
【0037】
より具体的には、カルボニル化反応による最終生成物の例としては、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、ジブチルカーボネート、ジペンチルカーボネート、ジヘキシルカーボネート、ジオクチルカーボネート、ジフェニルカーボネート、トリホスゲン、ビス（２－クロロエチル）カーボネート、ビス（４－クロロフェニル）カーボネート、ビス（２，２，２－トリフルオロエチル）カーボネート、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、トリメチレンカーボネート、１，２－ブチレンカーボネート、４，５－ジメチル－１，３－ジオキソール－２－オン、ビニレンカーボネート、４－クロロ－１,３－ジオキソラン－２－オン、４－フルオロ－１,３－ジオキソラン－２－オン、グリセロール－１，２－カーボネートのうちの１又は２以上が挙げられる。
【0038】
式（ｖ）で述べられる反応が起こる場合、最終生成物は、以下の一般式（６）で示される少なくとも１つの化合物を含むとよい。
（ただし、Ｒ１及びＲ３は上記で定義したとおりである。）
また、式（ｖ）で示される反応による最終生成物の例としては、エチルメチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、クロロメチルイソプロピルカーボネート、メチルフェニルカーボネート、エチルフェニルカーボネート、エチルプロピルカーボネート、ブチルメチルカーボネートのうちの１又は２以上が挙げられる。
【化3】
また、式（ｖ）で示される反応による最終生成物の例としては、エチルメチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、クロロメチルイソプロピルカーボネート、メチルフェニルカーボネート、エチルフェニルカーボネート、エチルプロピルカーボネート、ブチルメチルカーボネートのうちの１又は２以上が挙げられる。
【0039】
さらに、式（２）で表される化合物が使用され、かつ尿素化反応が起こる場合、最終生成物は、以下の一般式（７）で表される少なくとも１つの化合物を含むとよい。
（ただし、Ｒ２は上記で定義したとおりである。）
より具体的には、尿素化反応による最終生成物の例は、Ｎ，Ｎ’－ジメチル尿素、Ｎ，Ｎ’－ジエチル尿素、Ｎ，Ｎ’－ジプロピル尿素、Ｎ，Ｎ’－ジイソプロピル尿素、Ｎ，Ｎ’－ジブチル尿素、Ｎ，Ｎ’－ジフェニル尿素、Ｎ，Ｎ’－ペンチル尿素、Ｎ,Ｎ’－ジベンジル尿素、１，３-ビス（４－クロロフェニル）尿素が挙げられる。
式（ｖｉ）で述べられる反応が起こる場合、最終生成物は、以下の一般式（８）で表される少なくとも１つの化合物を含むとよい。
（ただし、Ｒ２、Ｒ４は上記で定義したとおりである。）
【化4】
より具体的には、尿素化反応による最終生成物の例は、Ｎ，Ｎ’－ジメチル尿素、Ｎ，Ｎ’－ジエチル尿素、Ｎ，Ｎ’－ジプロピル尿素、Ｎ，Ｎ’－ジイソプロピル尿素、Ｎ，Ｎ’－ジブチル尿素、Ｎ，Ｎ’－ジフェニル尿素、Ｎ，Ｎ’－ペンチル尿素、Ｎ,Ｎ’－ジベンジル尿素、１，３-ビス（４－クロロフェニル）尿素が挙げられる。
式（ｖｉ）で述べられる反応が起こる場合、最終生成物は、以下の一般式（８）で表される少なくとも１つの化合物を含むとよい。
【化5】
【0040】
（第２電極）
第２電極１２は、一酸化炭素と反応基質との反応を電気的に促進させる第２触媒を含む。第２触媒としては、例えば、各種金属、金属化合物、及び導電性炭素材料からなる群から選択される１種又は２種以上を含む材料を使用することができる。
第２触媒は、金属として、第８～１２族の一種以上の元素を含むことが好ましく、例えば、鉄、金、銅、ニッケル、白金、パラジウム、ルテニウム、オスミウム、コバルト、ロジウム、イリジウム等が挙げられる。金属化合物としては、これら金属の無機金属化合物及び有機金属化合物等の金属化合物を使用することができ、具体的には、金属ハロゲン化物、金属酸化物、金属水酸化物、金属硝酸塩、金属硫酸塩、金属酢酸塩、金属リン酸塩、金属カルボニル、及び金属アセチルアセトナト等が挙げられ、金属ハロゲン化物が好ましい。
第２電極１２は、一酸化炭素と反応基質との反応を電気的に促進させる第２触媒を含む。第２触媒としては、例えば、各種金属、金属化合物、及び導電性炭素材料からなる群から選択される１種又は２種以上を含む材料を使用することができる。
第２触媒は、金属として、第８～１２族の一種以上の元素を含むことが好ましく、例えば、鉄、金、銅、ニッケル、白金、パラジウム、ルテニウム、オスミウム、コバルト、ロジウム、イリジウム等が挙げられる。金属化合物としては、これら金属の無機金属化合物及び有機金属化合物等の金属化合物を使用することができ、具体的には、金属ハロゲン化物、金属酸化物、金属水酸化物、金属硝酸塩、金属硫酸塩、金属酢酸塩、金属リン酸塩、金属カルボニル、及び金属アセチルアセトナト等が挙げられ、金属ハロゲン化物が好ましい。
【0041】
導電性炭素材料としては、電気伝導性を有する種々の炭素材料を使用することができ、例えば、メソポーラスカーボン、活性炭、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等のカーボンブラック、グラファイト、カーボンファイバー、カーボンペーパー、及びカーボンウィスカー等が挙げられる。
【0042】
第２電極１２は、金属及び金属化合物の少なくともいずれかと、導電性炭素材料とを混合して形成された複合体である。複合体としては複合膜が挙げられる。複合膜は、金属及び金属化合物の少なくともいずれかと、導電性炭素材料の混合物を溶媒中に分散して基材等に塗布して加熱することにより形成することができる。このとき、基材としては、カーボンペーパー等の導電性炭素材料を使用するとよい。
【0043】
第２電極１２には、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレンオリゴマー（ＴＦＥＯ）、フッ化黒鉛（（ＣＦ）ｎ）、及びフッ化ピッチ（ＦＰ）、パーフロオロエチレンスルホン酸樹脂の含フッ素化合物を混合させてもよい。これらは、撥水剤として使用されるものであり、電気化学反応効率を向上させる。
また、上記含フッ素化合物は、第２電極を形成する際の結着剤としても使用できる。したがって、上記した複合体を形成するとき、金属及び金属化合物の少なくともいずれかと、導電性炭素材料に、さらに含フッ素化合物を混合させるとよい。
また、上記含フッ素化合物は、第２電極を形成する際の結着剤としても使用できる。したがって、上記した複合体を形成するとき、金属及び金属化合物の少なくともいずれかと、導電性炭素材料に、さらに含フッ素化合物を混合させるとよい。
【0044】
（第３触媒）
本発明の二酸化炭素装置は、第２電解槽中に、二酸化炭素の還元物と反応基質との反応（第２反応）を促進する、第３触媒を含んでもよい。第３触媒は、第２電解槽中に充填された反応基質又は反応基質と溶媒との混合液中に含有させることが好ましい。また、第３触媒は、第２電極に担持などされることで、第２電解槽の第２電極に含有されていてもよい。
第３触媒は、レドックス触媒が好ましい。なお、本明細書におけるレドックス触媒は、酸化状態の可逆的な変化が可能な化合物であればよく、少なくとも１種の活性金属を含む金属化合物、有機化合物、ハロゲンなどが挙げられる。レドックス触媒は、酸化還元特性を示すことから、第２電極近傍以外の領域では一酸化炭素と反応基質との第２反応を促進すると共に、レドックス触媒自体は還元される。ここで還元されたレドックス触媒は、第２電極上の電気化学反応によって再び酸化されることで、再度一酸化炭素と反応基質との第２反応を促進できる。
本発明の二酸化炭素装置は、第２電解槽中に、二酸化炭素の還元物と反応基質との反応（第２反応）を促進する、第３触媒を含んでもよい。第３触媒は、第２電解槽中に充填された反応基質又は反応基質と溶媒との混合液中に含有させることが好ましい。また、第３触媒は、第２電極に担持などされることで、第２電解槽の第２電極に含有されていてもよい。
第３触媒は、レドックス触媒が好ましい。なお、本明細書におけるレドックス触媒は、酸化状態の可逆的な変化が可能な化合物であればよく、少なくとも１種の活性金属を含む金属化合物、有機化合物、ハロゲンなどが挙げられる。レドックス触媒は、酸化還元特性を示すことから、第２電極近傍以外の領域では一酸化炭素と反応基質との第２反応を促進すると共に、レドックス触媒自体は還元される。ここで還元されたレドックス触媒は、第２電極上の電気化学反応によって再び酸化されることで、再度一酸化炭素と反応基質との第２反応を促進できる。
【0045】
第２電解槽中に充填された反応基質は、一般的に、反応基質、又は反応基質と溶媒との混合液中に存在する一酸化炭素と第２電極上で反応する（第２反応）。ここで、第２反応は、通常反応基質の体積が大きい場合に、第２電極近傍の反応基質の拡散が第２反応の律速となり、全体の反応速度が遅くなる。しかし、レドックス触媒が含まれると、第２電極に拡散する物質はレドックス触媒のみになるため、第２電解槽１６における第２反応の反応速度を向上させることができる。また、反応基質の物性に関する制限が緩和されるため、様々な反応基質を使用することが可能になる。さらには、反応のバリエーションも広がり、第２電解槽１６における反応を、アミノカルボニル化反応、アルコキシカルボニル化反応、カルボニル化カップリング反応などにすることも可能になる。
【0046】
レドックス触媒に含まれる活性金属としては、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｕ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｌａ、Ｃｅ、及びＮｄ等が挙げられる。これらの中でも、Ｐｄ、Ｃｏ、Ｎｉが好ましい。
上記活性金属を含む金属化合物としては、これら金属の無機金属化合物及び有機金属化合物等の金属化合物を使用することができ、具体的には、金属ハロゲン化物、金属酸化物、金属水酸化物、金属硝酸塩、金属硫酸塩、金属酢酸塩、金属リン酸塩、金属カルボニル、及び金属アセチルアセトナト等の金属有機錯体等が挙げられる。
活性金属を含む金属化合物の具体例としては、パラジウムアセチルアセトナト（Ｐｄ（ＯＡｃ）２）、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（Ｐｄ（ＰＰｈ３）４錯体）、トリス（２，２’－ビピリジン）コバルト(Ｃｏ（ｂｐｙ）3錯体)、トリス［１，３－ビス（４‐ピリジル）プロパン）］コバルト（Ｃｏ（ｂｐｐ）３錯体）等が挙げられる。
レドックス触媒において使用される有機化合物としては、２，２，６，６－テトラメチルピペリジン １－オキシル（ＴＥＭＰＯ）等が挙げられる。
レドックス触媒において使用されるハロゲンとしては、臭素、ヨウ素等が挙げられる。
第３触媒は１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
第２電解槽中に充填される溶液中の第３触媒の濃度は、例えば、０．００１～２ｍｏｌ／Ｌ、好ましくは０．００１～１ｍｏｌ／Ｌの範囲である。
上記活性金属を含む金属化合物としては、これら金属の無機金属化合物及び有機金属化合物等の金属化合物を使用することができ、具体的には、金属ハロゲン化物、金属酸化物、金属水酸化物、金属硝酸塩、金属硫酸塩、金属酢酸塩、金属リン酸塩、金属カルボニル、及び金属アセチルアセトナト等の金属有機錯体等が挙げられる。
活性金属を含む金属化合物の具体例としては、パラジウムアセチルアセトナト（Ｐｄ（ＯＡｃ）２）、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（Ｐｄ（ＰＰｈ３）４錯体）、トリス（２，２’－ビピリジン）コバルト(Ｃｏ（ｂｐｙ）3錯体)、トリス［１，３－ビス（４‐ピリジル）プロパン）］コバルト（Ｃｏ（ｂｐｐ）３錯体）等が挙げられる。
レドックス触媒において使用される有機化合物としては、２，２，６，６－テトラメチルピペリジン １－オキシル（ＴＥＭＰＯ）等が挙げられる。
レドックス触媒において使用されるハロゲンとしては、臭素、ヨウ素等が挙げられる。
第３触媒は１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
第２電解槽中に充填される溶液中の第３触媒の濃度は、例えば、０．００１～２ｍｏｌ／Ｌ、好ましくは０．００１～１ｍｏｌ／Ｌの範囲である。
【0047】
上記第２反応によって生成された最終生成物は、排出口１８から排出させるとよい。排出口１８からは、通常、最終生成物とともに、未反応の反応基質、溶媒なども排出される。排出口１８からの最終生成物の排出は、特に限定されないが、例えば、第２電解槽１６内部に最終生成物が一定量生成されてから行うとよい。また、排出口１８から排出された最終生成物は、適宜精製するとよく、二酸化炭素還元装置は、そのための精製機構を有していてもよい。また、最終生成物とともに排出された未反応の反応基質、溶媒等は、再び第２導入口１７Ｂより導入してもよく、本実施形態の二酸化炭素還元装置は、そのための反応基質分離機構、反応基質循環機構等を有していてもよい。
【0048】
＜イオン輸送膜＞
イオン輸送膜１３としては、固体膜が使用され、プロトン等のカチオンを輸送できるカチオン輸送膜、アニオンを輸送できるアニオン輸送膜が挙げられる。本実施形態では、上記のように第２電極１２でプロトン等のカチオンが発生し、カチオンはイオン輸送膜１３を介して、第１電極１１側に送られる。
カチオン輸送膜としては、ポリエチレンスルホン酸、フラーレン架橋ポリスルホン酸、ポリアクリル酸のような炭化水素樹脂系のポリスルホン酸類やカルボン酸類、パーフルオロエチレンスルホン酸のようなフッ素樹脂系のスルホン酸類やカルボン酸類等が好ましく挙げられる。また、ＳｉＯ２－Ｐ２Ｏ５のようなリン酸ガラス類、ケイタングステン酸やリンタングステン酸のようなヘテロポリ酸類、ペロブスカイト型酸化物等のセラミックス類等も用いることができる。
また、アニオン輸送膜としては、ポリ（スチリルメチルトリメチルアンモニウムクロリド）のような４級アンモニウム塩を有する樹脂やポリエーテル類等が好ましく挙げられる。
上記した中では、カチオン輸送膜の中でもパーフルオロエチレンスルホン酸樹脂が好ましい。パーフルオロエチレンスルホン酸樹脂の市販品としてはナフィオン（デュポン社の商標）が挙げられる。
イオン輸送膜１３としては、固体膜が使用され、プロトン等のカチオンを輸送できるカチオン輸送膜、アニオンを輸送できるアニオン輸送膜が挙げられる。本実施形態では、上記のように第２電極１２でプロトン等のカチオンが発生し、カチオンはイオン輸送膜１３を介して、第１電極１１側に送られる。
カチオン輸送膜としては、ポリエチレンスルホン酸、フラーレン架橋ポリスルホン酸、ポリアクリル酸のような炭化水素樹脂系のポリスルホン酸類やカルボン酸類、パーフルオロエチレンスルホン酸のようなフッ素樹脂系のスルホン酸類やカルボン酸類等が好ましく挙げられる。また、ＳｉＯ２－Ｐ２Ｏ５のようなリン酸ガラス類、ケイタングステン酸やリンタングステン酸のようなヘテロポリ酸類、ペロブスカイト型酸化物等のセラミックス類等も用いることができる。
また、アニオン輸送膜としては、ポリ（スチリルメチルトリメチルアンモニウムクロリド）のような４級アンモニウム塩を有する樹脂やポリエーテル類等が好ましく挙げられる。
上記した中では、カチオン輸送膜の中でもパーフルオロエチレンスルホン酸樹脂が好ましい。パーフルオロエチレンスルホン酸樹脂の市販品としてはナフィオン（デュポン社の商標）が挙げられる。
【0049】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態に係る二酸化炭素還元装置を説明する。第２の実施形態の二酸化炭素還元装置は、第２連結路を備えるものである。図２は、本発明の第２の実施形態の二酸化炭素還元装置１０Ｂの模式図を示す。
二酸化炭素還元装置１０Ｂは、第１電解槽１５と第２電解槽１６とを連結する第２連結路４０をさらに備える以外は、第１の実施形態の二酸化炭素還元装置１０Ａと同様の構成を有する。なお、本実施形態の二酸化炭素還元装置１０Ｂが有する各構成のうち、第１の実施形態の二酸化炭素還元装置１０Ａと同じ番号が付されている部材は、特に説明しない限り、二酸化炭素還元装置１０Ａと同様の構成を有する。
次に、本発明の第２の実施形態に係る二酸化炭素還元装置を説明する。第２の実施形態の二酸化炭素還元装置は、第２連結路を備えるものである。図２は、本発明の第２の実施形態の二酸化炭素還元装置１０Ｂの模式図を示す。
二酸化炭素還元装置１０Ｂは、第１電解槽１５と第２電解槽１６とを連結する第２連結路４０をさらに備える以外は、第１の実施形態の二酸化炭素還元装置１０Ａと同様の構成を有する。なお、本実施形態の二酸化炭素還元装置１０Ｂが有する各構成のうち、第１の実施形態の二酸化炭素還元装置１０Ａと同じ番号が付されている部材は、特に説明しない限り、二酸化炭素還元装置１０Ａと同様の構成を有する。
【0050】
＜第２連結路＞
第２連結路４０は、第１電解槽１５と第２電解槽１６とを連結する。第２連結路４０は、例えば、第１電解槽１５と第２電解槽１６とを接続する導管等であり、流量調整機構等が設けられ、流量などが調整されてもよい。また、導管には、逆止弁などが取り付けられ、第２電解槽１６から第１電解槽１５には気体が送られるが、逆方向には気体が送られないようにしてもよい。
第２連結路４０は、図２に示すように、第１導入口１７Ａの中途に接続され、第１導入口１７Ａを介して、第１電解槽１５に接続されるが、第２連結路４０は直接第１電解槽１５に接続されてもよい。
第２連結路４０は、第１電解槽１５と第２電解槽１６とを連結する。第２連結路４０は、例えば、第１電解槽１５と第２電解槽１６とを接続する導管等であり、流量調整機構等が設けられ、流量などが調整されてもよい。また、導管には、逆止弁などが取り付けられ、第２電解槽１６から第１電解槽１５には気体が送られるが、逆方向には気体が送られないようにしてもよい。
第２連結路４０は、図２に示すように、第１導入口１７Ａの中途に接続され、第１導入口１７Ａを介して、第１電解槽１５に接続されるが、第２連結路４０は直接第１電解槽１５に接続されてもよい。
【0051】
第２連結路４０が設けられることで、第１電解槽１５及び第１連結路３０を通過して第２電解槽１６に流出された未反応の二酸化炭素は、さらに第２電解槽１６及び第２連結路４０を通過し、気体として第１電解槽１５に再び流入することが可能になる。このように、二酸化炭素は、第１電解槽１５、第１連結路３０、第２電解槽１６、第２連結路４０、第１電解槽１５という回路を循環し、その循環の過程で、第１反応に供されるため、二酸化炭素還元装置全体での二酸化炭素の転化率を高めることができる。
【0052】
なお、第２連結路４０を通過して、第１電解槽１５に流入される成分は、上記した未反応の二酸化炭素の他、第１電解槽１５で生成して第２電解槽１６に流出された一酸化炭素のうち、第２反応に供されなかった未反応の一酸化炭素等も含んでいてもよい。一酸化炭素は、二酸化炭素と同様に、第２電解槽１６、第２連結路４０、第１電解槽１５、第１連結路３０、及び第２電解槽１６の順に循環して、その循環の過程で、第２反応に供されるとよい。これにより、一酸化炭素から最終生成物の変換率が上昇する。
【0053】
［第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態に係る二酸化炭素還元装置を説明する。第３の実施形態は、第１電解槽１５に電解液が充填された二酸化炭素還元装置である。図３は、本発明の第３の実施形態に係る二酸化炭素還元装置２０Ａの模式図を示す。なお、本実施形態の二酸化炭素還元装置２０Ａが有する各構成のうち、第１の実施形態の二酸化炭素還元装置１０Ａと同じ番号が付されている部材は、特に説明しない限り、二酸化炭素還元装置１０Ａと同様の構成を有する。
次に、本発明の第３の実施形態に係る二酸化炭素還元装置を説明する。第３の実施形態は、第１電解槽１５に電解液が充填された二酸化炭素還元装置である。図３は、本発明の第３の実施形態に係る二酸化炭素還元装置２０Ａの模式図を示す。なお、本実施形態の二酸化炭素還元装置２０Ａが有する各構成のうち、第１の実施形態の二酸化炭素還元装置１０Ａと同じ番号が付されている部材は、特に説明しない限り、二酸化炭素還元装置１０Ａと同様の構成を有する。
【0054】
二酸化炭素還元装置２０Ａは、電解槽２１内部に、電解液２２が満たされ、その電解液２２の内部に、第１電極１１及び第２電極１２が配置される。ただし、第１電極１１及び第２電極１２は、電解液２２に接していればよく、電解液２２の内部に配置される必要は必ずしもない。また、二酸化炭素還元装置２０Ａには、第１電極１１側の領域において電解液２２中に配置された参照電極（図示せず）等が設けられてもよい。
電解槽２１の内部には、イオン輸送膜１３が配置され、電解液２２が、イオン輸送膜１３によって、第１電極１１側の領域と、第２電極１２側の領域に区画され、第１電解槽１５と第２電解槽１６が形成される。第２電解槽１６中の電解液２２は、上記した通り反応基質が含まれるものである。また、第１電解槽１５中の電解液２２は、第２電解槽１６中の電解液２２と同一のものであっても、異なるものであってもよい。
電解槽２１の内部には、イオン輸送膜１３が配置され、電解液２２が、イオン輸送膜１３によって、第１電極１１側の領域と、第２電極１２側の領域に区画され、第１電解槽１５と第２電解槽１６が形成される。第２電解槽１６中の電解液２２は、上記した通り反応基質が含まれるものである。また、第１電解槽１５中の電解液２２は、第２電解槽１６中の電解液２２と同一のものであっても、異なるものであってもよい。
【0055】
二酸化炭素還元装置２０Ａにおいては、第１導入口１７Ａの一端は、第１電解槽１５内部において電解液２２の内部に配置され、気体状の二酸化炭素が、バブリング等の方法で電解液中に流入される。流入された二酸化炭素は、少なくとも一部が電解液２２に溶解し、第１電極１１と接触して還元され、一酸化炭素が生成される。
【0056】
第１電極１１上で生成した一酸化炭素は、電解液２２上方の空間２３に送り出された後、第１連結路３０を通過して、第２電解槽１６に流出される。このとき、一酸化炭素とともに、未反応の二酸化炭素等も、第１連結路３０を通過して、第２電解槽１６に流出されてもよい。第２電解槽１６では、電解液２２として、反応基質又は混合液が充填されているため、上記各実施形態と同様に、第２反応が進行する。
【0057】
＜電解液＞
電解液２２は、アニオン、カチオンを移動できるものである。第２電解槽１６における電解液は、電解質塩が添加された反応基質又は混合液が使用される。また、第１電解槽１５における電解液は、第２電解槽１６における電解質と同じものが使用されてもよいし、異なるものが使用されてもよい。第１電解槽１５における電解質としては、電解質塩が添加された反応基質又は混合液以外にも、炭酸水素ナトリウム水溶液、硫酸ナトリウム水溶液、塩化カリウム水溶液、塩化ナトリウム水溶液、水酸化ナトリウム水溶液等が使用できる。
電解液２２は、アニオン、カチオンを移動できるものである。第２電解槽１６における電解液は、電解質塩が添加された反応基質又は混合液が使用される。また、第１電解槽１５における電解液は、第２電解槽１６における電解質と同じものが使用されてもよいし、異なるものが使用されてもよい。第１電解槽１５における電解質としては、電解質塩が添加された反応基質又は混合液以外にも、炭酸水素ナトリウム水溶液、硫酸ナトリウム水溶液、塩化カリウム水溶液、塩化ナトリウム水溶液、水酸化ナトリウム水溶液等が使用できる。
【0058】
［第４の実施形態］
第４の実施形態は、第１電解槽１５に電解液が充填され、かつ第２連結路が設けられた二酸化炭素還元装置である。図４は、本発明の第４の実施形態に係る二酸化炭素還元装置２０Ｂの模式図を示す。
本実施形態の二酸化炭素還元装置２０Ｂが有する各構成のうち、上記第３の実施形態の二酸化炭素還元装置２０Ａと同じ番号が付されている部材は、二酸化炭素還元装置２０Ａと同様の構成を有する。また、第２連結路４０の構成は、第２の実施形態の二酸化炭素還元装置１０Ｂにおいて説明した通りである。
本実施形態でも、第２の実施形態と同様に、二酸化炭素、一酸化炭素などが二酸化炭素還元装置２０Ｂ内を循環するので、二酸化炭素還元装置全体での二酸化炭素の転化率、及び最終生成物の生成率を高めることができる。
第４の実施形態は、第１電解槽１５に電解液が充填され、かつ第２連結路が設けられた二酸化炭素還元装置である。図４は、本発明の第４の実施形態に係る二酸化炭素還元装置２０Ｂの模式図を示す。
本実施形態の二酸化炭素還元装置２０Ｂが有する各構成のうち、上記第３の実施形態の二酸化炭素還元装置２０Ａと同じ番号が付されている部材は、二酸化炭素還元装置２０Ａと同様の構成を有する。また、第２連結路４０の構成は、第２の実施形態の二酸化炭素還元装置１０Ｂにおいて説明した通りである。
本実施形態でも、第２の実施形態と同様に、二酸化炭素、一酸化炭素などが二酸化炭素還元装置２０Ｂ内を循環するので、二酸化炭素還元装置全体での二酸化炭素の転化率、及び最終生成物の生成率を高めることができる。
【0059】
［その他の実施形態］
なお、上記で示した二酸化炭素還元装置は、本発明の二酸化炭素還元装置の一例を示すものであって、本発明の二酸化炭素還元装置は、上記構成に限定されるものではない。
二酸化炭素還元装置は、例えば、光による起電力により電圧を印加する二酸化炭素還元装置であってもよい。
また、一酸化炭素以外の二酸化炭素の還元物を、第１連結路を介して、第２電解槽に流入させて、その還元物を第２反応に供する二酸化炭素還元装置であってもよい。なお、還元物が液体又は液体に溶解している場合、還元物は、液状のまま、第１連結路を通過させて、第２電解槽に流入させてもよい。
なお、上記で示した二酸化炭素還元装置は、本発明の二酸化炭素還元装置の一例を示すものであって、本発明の二酸化炭素還元装置は、上記構成に限定されるものではない。
二酸化炭素還元装置は、例えば、光による起電力により電圧を印加する二酸化炭素還元装置であってもよい。
また、一酸化炭素以外の二酸化炭素の還元物を、第１連結路を介して、第２電解槽に流入させて、その還元物を第２反応に供する二酸化炭素還元装置であってもよい。なお、還元物が液体又は液体に溶解している場合、還元物は、液状のまま、第１連結路を通過させて、第２電解槽に流入させてもよい。
【0060】
［有機化合物の製造方法］
本発明の有機化合物の製造方法は、本発明の二酸化炭素還元装置を用いた製造方法であり、その具体的な方法は、本発明の二酸化炭素還元装置で説明した通りである。
本発明の製造方法で得られる有機化合物とは、二酸化炭素の還元物と反応基質との反応物である。具体的には、本実施形態の二酸化炭素還元装置の説明において記載した通り、上記式（ii）における（Ｒ１Ｏ）２ＣＯ、上記式（iii）における（Ｒ２ＮＨ）２ＣＯ等が挙げられるが、これらの化合物に限定されるものではない。
本発明の有機化合物の製造方法は、本発明の二酸化炭素還元装置を用いた製造方法であり、その具体的な方法は、本発明の二酸化炭素還元装置で説明した通りである。
本発明の製造方法で得られる有機化合物とは、二酸化炭素の還元物と反応基質との反応物である。具体的には、本実施形態の二酸化炭素還元装置の説明において記載した通り、上記式（ii）における（Ｒ１Ｏ）２ＣＯ、上記式（iii）における（Ｒ２ＮＨ）２ＣＯ等が挙げられるが、これらの化合物に限定されるものではない。
【0061】
以上説明したように、本発明によると、二酸化炭素還元装置において、第１電極（カソード）で生じる反応と、第２電極（アノード）で生じる反応とを組み合わせた、電力エネルギーを有効活用できる新たな二酸化炭素還元装置、及び該二酸化炭素還元装置を用いる有機化合物の製造方法を提供することができる。
【0062】
上述したように、本発明は、次の［１］～［４７］を提供する。
［１］第１電極が設けられる第１電解槽と、第２電極が設けられる第２電解槽と、前記第１電解槽と前記第２電解槽とを区画するイオン輸送膜と、前記第１電解槽と前記第２電解槽を連結する第１連結路とを備え、
前記第１電極が、二酸化炭素を還元物に還元する反応を促進する第１触媒を含み、
前記第２電極が、前記還元物と反応基質との反応を促進する第２触媒を含み、
前記第１連結路が、前記第１電解槽中の前記還元物を、前記第２電解槽に流出させることができる連結路である、二酸化炭素還元装置。
［２］前記第１連結路が、前記第１電解槽と前記第２電解槽とを接続する導管であり、
前記導管が流量調整機構又は逆止弁を有する、上記［１］に記載の二酸化炭素還元装置。
［３］前記第１電解槽と前記第２電解槽とを連結する第２連結路をさらに備え、
前記第２連結路は、前記第２電解槽中の二酸化炭素を、前記第１電解槽に流入させることができる連結路である、上記［１］又は［２］に記載の二酸化炭素還元装置。
［４］前記第２連結路が、前記第１電解槽と前記第２電解槽とを接続する導管であり、
前記導管が流量調整機構又は逆止弁を有する、上記［３］に記載の二酸化炭素還元装置。
［５］前記第１の電解槽に接続された第１導入口をさらに備え、
二酸化炭素が前記第１導入口を介して前記第１電解槽に流入される、上記［１］～［４］のいずれか１つに記載の二酸化炭素還元装置。
［６］前記第１電極は気体の二酸化炭素と接触する、上記［１］～［５］のいずれか１つに記載の二酸化炭素還元装置。
［７］前記イオン輸送膜は、カチオンを輸送できるカチオン輸送膜又はアニオンを輸送できるアニオン輸送膜である、上記［１］～［６］のいずれか１つに記載の二酸化炭素還元装置。
［８］前記イオン輸送膜がカチオン輸送膜である、上記［７］に記載の二酸化炭素還元装置。
［９］前記カチオン輸送膜がパーフルオロエチレンスルホン酸樹脂の膜である、上記［８］に記載の二酸化炭素還元装置。
［１０］前記第１触媒が、金属、金属化合物、ヘテロ元素を含有するカーボン化合物及び金属を含有するカーボン化合物からなる群から選択される少なくとも１種の物質を含む、上記［１］～［９］のいずれか１つに記載の二酸化炭素還元装置。
［１１］前記金属及び前記金属化合物の金属が、Ｂｉ、Ｓｂ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｒｕ及びＡｇからなる群から選択される少なくとも１種の金属である、上記［１０］に記載の二酸化炭素還元装置。
［１２］前記金属がＡｇである、上記［１０］又は［１１］に記載の二酸化炭素還元装置。
［１３］前記１電極は、前記金属及び前記金属化合物からなる群から選択される少なくとも１種の物質と、前記金属及び前記金属化合物からなる群から選択される少なくとも１種の物質を担持した導電性炭素材料とを含有する、上記［１０］～［１２］のいずれか１つに記載の二酸化炭素還元装置。
［１４］前記第１電極は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレンオリゴマー（ＴＦＥＯ）、フッ化黒鉛（（ＣＦ）ｎ）、フッ化ピッチ（ＦＰ）、及びパーフロオロエチレンスルホン酸樹脂からなる群から選択される少なくとも１種の含フッ素化合物をさらに含有する、上記［１］～［１３］のいずれか１つに記載の二酸化炭素還元装置。
［１５］前記第２触媒が、金属、金属化合物及び導電性炭素材料からなる群から選択される少なくとも１種の物質を含む、上記［１］～［１４］のいずれか１つに記載の二酸化炭素還元装置。
［１６］前記第２触媒が、第８～１２族の一種以上の元素を含むものである、上記［１］～［１５］のいずれか１つに記載の二酸化炭素還元装置。
［１７］前記第２触媒が、鉄、金、銅、ニッケル、白金、パラジウム、ルテニウム、オスミウム、コバルト、ロジウム、及びイリジウムからなる群から選択される少なくとも１種の元素を含むものである、上記［１６］に記載の二酸化炭素還元装置。
［１８］前記第２触媒がパラジウムを含むものである、上記［１６］又は［１７］に記載の二酸化炭素還元装置。
［１９］前記第２触媒が金を含むものである、上記［１６］又は［１７］に記載の二酸化炭素還元装置。
［２０］前記物質が金属ハロゲン化物である、上記［１５］～［１８］のいずれか１つに記載の二酸化炭素還元装置。
［２１］前記第２電極は、前記金属及び前記金属化合物からなる群から選択される少なくとも１種の物質と導電性炭素材料とを混合して形成された複合体である、上記［１５］～［２０］のいずれか１つに記載の二酸化炭素還元装置。
［２２］前記第２電極は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレンオリゴマー（ＴＦＥＯ）、フッ化黒鉛（（ＣＦ）ｎ）、フッ化ピッチ（ＦＰ）、及びパーフロオロエチレンスルホン酸樹脂からなる群から選択される少なくとも１種の含フッ素化合物をさらに含有する、上記［１］～［２１］のいずれか１つに記載の二酸化炭素還元装置。
［２３］前記反応基質が、溶媒との混合液として前記第２電解槽の内部に充填される、上記［１］～［２２］のいずれか１つに記載の二酸化炭素還元装置。
［２４］前記溶媒が、ニトリル系溶媒、炭酸エステル系溶媒、ラクトン系溶媒、エーテル系溶媒、リン酸エステル系溶媒、リン酸類、スルフォラン系溶媒及びピロリドン類からなる群から選択される少なくとの１種の溶媒である、上記［２３］に記載の二酸化炭素還元装置。
［２５］前記反応基質又は前記混合液が電解質塩をさらに含有する、上記［２４］に記載の二酸化炭素還元装置。
［２６］前記電解質塩が、アルカリ金属塩、アルカリ金属の過酸化物及びアンモニウム塩からなる群から選択される少なくとも１種の塩である、上記［２５］に記載の二酸化炭素還元装置。
［２７］前記第２電解槽が、前記還元物と反応基質との反応を促進する第３触媒を含む、上記［１］～［２６］のいずれか１つに記載の二酸化炭素還元装置。
［２８］前記第３触媒が、レドックス触媒である、上記［２７］に記載の二酸化炭素還元装置。
［２９］前記レドックス触媒に含まれる活性金属は、Ｐｄ、Ｃｏ及びＮｉからなる群から選択される少なくとも１種の金属である、上記［２８］に記載の二酸化炭素還元装置。
［３０］前記レドックス触媒は、パラジウムアセチルアセトナト（Ｐｄ（ＯＡｃ）２）、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（Ｐｄ（ＰＰｈ３）４錯体）、トリス（２，２’－ビピリジン）コバルト(Ｃｏ（ｂｐｙ）3錯体)、及びトリス［１，３－ビス（４‐ピリジル）プロパン）］コバルト（Ｃｏ（ｂｐｐ）３錯体）からなる群から選択される少なくとも１種の金属化合物である、上記［２８］又は［２９］に記載の二酸化炭素還元装置。
［３１］前記レドックス触媒に含まれる活性金属はＰｄである、上記［２８］又は［２９］に記載の二酸化炭素還元装置。
［３２］前記レドックス触媒は、パラジウムアセチルアセトナト（Ｐｄ（ＯＡｃ）２）及びテトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（Ｐｄ（ＰＰｈ３）４錯体）からなる群から選択される少なくとも１種の金属化合物である、上記［２９］～［３１］のいずれか１つに記載の二酸化炭素還元装置。
［３３］前記還元物が一酸化炭素であり、
前記反応基質が、下記一般式（１）～（２）で表される少なくともいずれかの化合物を含む、上記［１］～［３２］のいずれか１つに記載の二酸化炭素還元装置。
Ｒ１ＯＨ （１）
（Ｒ１は、炭素数１～１５の有機基又は水素原子を示す。）
Ｒ２ＮＨ２ （２）
（Ｒ２は、炭素数１～１５の有機基又は水素原子を示す。）
［３４］前記一般式（１）で表される化合物が、Ｒ1が１又は２以上のハロゲン原子で置換してもよい炭素数１～８のアルキル基である化合物、Ｒ1が１又は２以上のハロゲン原子で置換してもよい炭素数２～８のアルケニル基である化合物、Ｒ1が１又は２以上のハロゲン原子で置換してもよい炭素数６～８のアリール基である化合物、及びＲ1が１又は２以上のハロゲン原子で置換してもよい炭素数２～８のヒドロキシアルキル基である化合物からなる群から選択される少なくとも１種の化合物である、上記［３３］に記載の二酸化炭素還元装置。
［３５］前記一般式（１）で表される化合物が、メタノール、エタノール、フェノール、１－プロパノール、１－ブタノール、１－ペンタノール、１－ヘキサノール、１－オクタノール、２－プロパノール、２－ブタノール、２－ペンタノール、２－ヘキサノール、２－オクタノール、ｔｅｒｔ－ブチルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール（１，２－プロパンジオール）、１，３－プロパンジオール、１，２－ブタンジオール、エテン－１，２－ジオール、２－ブテン－２，３－ジオール、グリセロール、２－クロロエタノール、トリクロロメタノール、２，２，２－トリフロオロエタノール、４－クロロフェノール、１－クロロエタン－１，２－ジオール、及び１－フルオロエタン－１，２－ジオールからなる群から選択される少なくとも１種の化合物である、上記［３４］に記載の二酸化炭素還元装置。
［３６］前記一般式（２）で表される化合物が、Ｒ2が１又は２以上のハロゲン原子で置換してもよい炭素数１～８のアルキル基である化合物、Ｒ2が１又は２以上のハロゲン原子で置換してもよい炭素数２～８のアルケニル基である化合物、及びＲ2が１又は２以上のハロゲン原子で置換してもよい炭素数６～８のアリール基である化合物からなる群から選択される少なくとも１種の化合物である、上記［３３］に記載の二酸化炭素還元装置。
［３７］前記一般式（２）で表される化合物が、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、イソプロピルアミン、ブチルアミン、ペンチルアミン、アニリン、シクロペンチルアミン、シクロヘキシルアミン、ベンジルアミン、及び４－クロロアニリンからなる群から選択される少なくとも１種の化合物である、上記［３６］に記載の二酸化炭素還元装置。
［３８］前記還元物と反応基質との反応により生成される有機化合物が、以下の一般式（４）及び（５）で表される化合物の少なくとも１つを含む上記［１］～［３７］のいずれか１つに記載の二酸化炭素還元装置。
（ただし、Ｒ１はそれぞれ独立に炭素数１～１５の有機基又は水素原子を示し、Ｒ11は炭素数１～１５の有機基を示す。）
［３９］前記一般式（４）及び（５）で表される化合物が、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、ジブチルカーボネート、ジペンチルカーボネート、ジヘキシルカーボネート、ジオクチルカーボネート、ジフェニルカーボネート、トリホスゲン、ビス（２－クロロエチル）カーボネート、ビス（４－クロロフェニル）カーボネート、ビス（２，２，２－トリフルオロエチル）カーボネート、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、トリメチレンカーボネート、１，２－ブチレンカーボネート、４，５－ジメチル－１，３－ジオキソール－２－オン、ビニレンカーボネート、４－クロロ－１,３－ジオキソラン－２－オン、４－フルオロ－１,３－ジオキソラン－２－オン、及びグリセロール－１，２－カーボネートなる群から選択される少なくとも１種の化合物である上記［３８］に記載の二酸化炭素還元装置。
［４０］前記還元物と反応基質との反応により生成される有機化合物が、以下の一般式（６）で表される化合物の少なくとも１つを含む上記［１］～［３９］のいずれか１つに記載の二酸化炭素還元装置。
（ただし、Ｒ１、Ｒ3はそれぞれ独立に炭素数１～１５の有機基又は水素原子を示し、Ｒ１及びＲ3は互いに異なる。）
［４１］前記還元物と反応基質との反応により生成される有機化合物が、エチルメチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、クロロメチルイソプロピルカーボネート、メチルフェニルカーボネート、エチルフェニルカーボネート、エチルプロピルカーボネート、及びブチルメチルカーボネートからなる群から選択される少なくとも１種の化合物である、上記［４０］に記載の二酸化炭素還元装置。
［４２］前記還元物と反応基質との反応により生成される有機化合物が、以下の一般式（７）で表される化合物を含む上記［１］～［３７］のいずれか１つに記載の二酸化炭素還元装置。
（ただし、Ｒ２はそれぞれ独立に１又は２以上のハロゲン原子で置換してもよい炭素数１～８のアルキル基、１又は２以上のハロゲン原子で置換してもよい炭素数２～８のアルケニル基、又は、１又は２以上のハロゲン原子で置換してもよい炭素数６～８のアリール基である。）
［４３］前記一般式（７）で表される化合物が、Ｎ，Ｎ’－ジメチル尿素、Ｎ，Ｎ’－ジエチル尿素、Ｎ，Ｎ’－ジプロピル尿素、Ｎ，Ｎ’－ジイソプロピル尿素、Ｎ，Ｎ’－ジブチル尿素、Ｎ，Ｎ’－ジフェニル尿素、Ｎ，Ｎ’－ペンチル尿素、Ｎ,Ｎ’－ジベンジル尿素、及び１，３-ビス（４－クロロフェニル）尿素からなる群から選択される少なくとも１種の化合物である上記［４２］に記載の二酸化炭素還元装置。
［４４］前記還元物と反応基質との反応により生成される有機化合物が、以下の一般式（８）で表される化合物を含む上記［１］～［３７］のいずれか１つに記載の二酸化炭素還元装置。
（ただし、Ｒ２及びＲ４はそれぞれ独立に１又は２以上のハロゲン原子で置換してもよい炭素数１～８のアルキル基、１又は２以上のハロゲン原子で置換してもよい炭素数２～８のアルケニル基、又は、１又は２以上のハロゲン原子で置換してもよい炭素数６～８のアリール基であり、Ｒ２及びＲ４は互いに異なる。）
［４５］上記［１］～［４４］のいずれか１つに記載の二酸化炭素還元装置を用いた、有機化合物の製造方法。
［４６］前記第１電解槽に二酸化炭素を流入させ、
流入された前記二酸化炭素を前記第１電極上で還元し還元物を生成し、その還元物が第１連結路を通って第１電解槽から第２電解槽に流出し、かつ
前記第２電極上において、前記第２電解槽内の反応基質と、前記還元物とを反応させ、有機化合物を生成する
上記[４５]に記載の有機化合物の製造方法。
［４７］前記二酸化炭素還元装置は前記第１電解槽と前記第２電解槽とを連結する第２連結路をさらに備え、
二酸化炭素は、前記第１電解槽、前記第１連結路、前記第２電解槽、前記第２連結路及び前記第１電解槽という回路を循環し、二酸化炭素はその循環の過程で前記還元物に還元する反応に供される
上記[４５]又は［４６］に記載の有機化合物の製造方法。
［１］第１電極が設けられる第１電解槽と、第２電極が設けられる第２電解槽と、前記第１電解槽と前記第２電解槽とを区画するイオン輸送膜と、前記第１電解槽と前記第２電解槽を連結する第１連結路とを備え、
前記第１電極が、二酸化炭素を還元物に還元する反応を促進する第１触媒を含み、
前記第２電極が、前記還元物と反応基質との反応を促進する第２触媒を含み、
前記第１連結路が、前記第１電解槽中の前記還元物を、前記第２電解槽に流出させることができる連結路である、二酸化炭素還元装置。
［２］前記第１連結路が、前記第１電解槽と前記第２電解槽とを接続する導管であり、
前記導管が流量調整機構又は逆止弁を有する、上記［１］に記載の二酸化炭素還元装置。
［３］前記第１電解槽と前記第２電解槽とを連結する第２連結路をさらに備え、
前記第２連結路は、前記第２電解槽中の二酸化炭素を、前記第１電解槽に流入させることができる連結路である、上記［１］又は［２］に記載の二酸化炭素還元装置。
［４］前記第２連結路が、前記第１電解槽と前記第２電解槽とを接続する導管であり、
前記導管が流量調整機構又は逆止弁を有する、上記［３］に記載の二酸化炭素還元装置。
［５］前記第１の電解槽に接続された第１導入口をさらに備え、
二酸化炭素が前記第１導入口を介して前記第１電解槽に流入される、上記［１］～［４］のいずれか１つに記載の二酸化炭素還元装置。
［６］前記第１電極は気体の二酸化炭素と接触する、上記［１］～［５］のいずれか１つに記載の二酸化炭素還元装置。
［７］前記イオン輸送膜は、カチオンを輸送できるカチオン輸送膜又はアニオンを輸送できるアニオン輸送膜である、上記［１］～［６］のいずれか１つに記載の二酸化炭素還元装置。
［８］前記イオン輸送膜がカチオン輸送膜である、上記［７］に記載の二酸化炭素還元装置。
［９］前記カチオン輸送膜がパーフルオロエチレンスルホン酸樹脂の膜である、上記［８］に記載の二酸化炭素還元装置。
［１０］前記第１触媒が、金属、金属化合物、ヘテロ元素を含有するカーボン化合物及び金属を含有するカーボン化合物からなる群から選択される少なくとも１種の物質を含む、上記［１］～［９］のいずれか１つに記載の二酸化炭素還元装置。
［１１］前記金属及び前記金属化合物の金属が、Ｂｉ、Ｓｂ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｒｕ及びＡｇからなる群から選択される少なくとも１種の金属である、上記［１０］に記載の二酸化炭素還元装置。
［１２］前記金属がＡｇである、上記［１０］又は［１１］に記載の二酸化炭素還元装置。
［１３］前記１電極は、前記金属及び前記金属化合物からなる群から選択される少なくとも１種の物質と、前記金属及び前記金属化合物からなる群から選択される少なくとも１種の物質を担持した導電性炭素材料とを含有する、上記［１０］～［１２］のいずれか１つに記載の二酸化炭素還元装置。
［１４］前記第１電極は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレンオリゴマー（ＴＦＥＯ）、フッ化黒鉛（（ＣＦ）ｎ）、フッ化ピッチ（ＦＰ）、及びパーフロオロエチレンスルホン酸樹脂からなる群から選択される少なくとも１種の含フッ素化合物をさらに含有する、上記［１］～［１３］のいずれか１つに記載の二酸化炭素還元装置。
［１５］前記第２触媒が、金属、金属化合物及び導電性炭素材料からなる群から選択される少なくとも１種の物質を含む、上記［１］～［１４］のいずれか１つに記載の二酸化炭素還元装置。
［１６］前記第２触媒が、第８～１２族の一種以上の元素を含むものである、上記［１］～［１５］のいずれか１つに記載の二酸化炭素還元装置。
［１７］前記第２触媒が、鉄、金、銅、ニッケル、白金、パラジウム、ルテニウム、オスミウム、コバルト、ロジウム、及びイリジウムからなる群から選択される少なくとも１種の元素を含むものである、上記［１６］に記載の二酸化炭素還元装置。
［１８］前記第２触媒がパラジウムを含むものである、上記［１６］又は［１７］に記載の二酸化炭素還元装置。
［１９］前記第２触媒が金を含むものである、上記［１６］又は［１７］に記載の二酸化炭素還元装置。
［２０］前記物質が金属ハロゲン化物である、上記［１５］～［１８］のいずれか１つに記載の二酸化炭素還元装置。
［２１］前記第２電極は、前記金属及び前記金属化合物からなる群から選択される少なくとも１種の物質と導電性炭素材料とを混合して形成された複合体である、上記［１５］～［２０］のいずれか１つに記載の二酸化炭素還元装置。
［２２］前記第２電極は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレンオリゴマー（ＴＦＥＯ）、フッ化黒鉛（（ＣＦ）ｎ）、フッ化ピッチ（ＦＰ）、及びパーフロオロエチレンスルホン酸樹脂からなる群から選択される少なくとも１種の含フッ素化合物をさらに含有する、上記［１］～［２１］のいずれか１つに記載の二酸化炭素還元装置。
［２３］前記反応基質が、溶媒との混合液として前記第２電解槽の内部に充填される、上記［１］～［２２］のいずれか１つに記載の二酸化炭素還元装置。
［２４］前記溶媒が、ニトリル系溶媒、炭酸エステル系溶媒、ラクトン系溶媒、エーテル系溶媒、リン酸エステル系溶媒、リン酸類、スルフォラン系溶媒及びピロリドン類からなる群から選択される少なくとの１種の溶媒である、上記［２３］に記載の二酸化炭素還元装置。
［２５］前記反応基質又は前記混合液が電解質塩をさらに含有する、上記［２４］に記載の二酸化炭素還元装置。
［２６］前記電解質塩が、アルカリ金属塩、アルカリ金属の過酸化物及びアンモニウム塩からなる群から選択される少なくとも１種の塩である、上記［２５］に記載の二酸化炭素還元装置。
［２７］前記第２電解槽が、前記還元物と反応基質との反応を促進する第３触媒を含む、上記［１］～［２６］のいずれか１つに記載の二酸化炭素還元装置。
［２８］前記第３触媒が、レドックス触媒である、上記［２７］に記載の二酸化炭素還元装置。
［２９］前記レドックス触媒に含まれる活性金属は、Ｐｄ、Ｃｏ及びＮｉからなる群から選択される少なくとも１種の金属である、上記［２８］に記載の二酸化炭素還元装置。
［３０］前記レドックス触媒は、パラジウムアセチルアセトナト（Ｐｄ（ＯＡｃ）２）、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（Ｐｄ（ＰＰｈ３）４錯体）、トリス（２，２’－ビピリジン）コバルト(Ｃｏ（ｂｐｙ）3錯体)、及びトリス［１，３－ビス（４‐ピリジル）プロパン）］コバルト（Ｃｏ（ｂｐｐ）３錯体）からなる群から選択される少なくとも１種の金属化合物である、上記［２８］又は［２９］に記載の二酸化炭素還元装置。
［３１］前記レドックス触媒に含まれる活性金属はＰｄである、上記［２８］又は［２９］に記載の二酸化炭素還元装置。
［３２］前記レドックス触媒は、パラジウムアセチルアセトナト（Ｐｄ（ＯＡｃ）２）及びテトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（Ｐｄ（ＰＰｈ３）４錯体）からなる群から選択される少なくとも１種の金属化合物である、上記［２９］～［３１］のいずれか１つに記載の二酸化炭素還元装置。
［３３］前記還元物が一酸化炭素であり、
前記反応基質が、下記一般式（１）～（２）で表される少なくともいずれかの化合物を含む、上記［１］～［３２］のいずれか１つに記載の二酸化炭素還元装置。
Ｒ１ＯＨ （１）
（Ｒ１は、炭素数１～１５の有機基又は水素原子を示す。）
Ｒ２ＮＨ２ （２）
（Ｒ２は、炭素数１～１５の有機基又は水素原子を示す。）
［３４］前記一般式（１）で表される化合物が、Ｒ1が１又は２以上のハロゲン原子で置換してもよい炭素数１～８のアルキル基である化合物、Ｒ1が１又は２以上のハロゲン原子で置換してもよい炭素数２～８のアルケニル基である化合物、Ｒ1が１又は２以上のハロゲン原子で置換してもよい炭素数６～８のアリール基である化合物、及びＲ1が１又は２以上のハロゲン原子で置換してもよい炭素数２～８のヒドロキシアルキル基である化合物からなる群から選択される少なくとも１種の化合物である、上記［３３］に記載の二酸化炭素還元装置。
［３５］前記一般式（１）で表される化合物が、メタノール、エタノール、フェノール、１－プロパノール、１－ブタノール、１－ペンタノール、１－ヘキサノール、１－オクタノール、２－プロパノール、２－ブタノール、２－ペンタノール、２－ヘキサノール、２－オクタノール、ｔｅｒｔ－ブチルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール（１，２－プロパンジオール）、１，３－プロパンジオール、１，２－ブタンジオール、エテン－１，２－ジオール、２－ブテン－２，３－ジオール、グリセロール、２－クロロエタノール、トリクロロメタノール、２，２，２－トリフロオロエタノール、４－クロロフェノール、１－クロロエタン－１，２－ジオール、及び１－フルオロエタン－１，２－ジオールからなる群から選択される少なくとも１種の化合物である、上記［３４］に記載の二酸化炭素還元装置。
［３６］前記一般式（２）で表される化合物が、Ｒ2が１又は２以上のハロゲン原子で置換してもよい炭素数１～８のアルキル基である化合物、Ｒ2が１又は２以上のハロゲン原子で置換してもよい炭素数２～８のアルケニル基である化合物、及びＲ2が１又は２以上のハロゲン原子で置換してもよい炭素数６～８のアリール基である化合物からなる群から選択される少なくとも１種の化合物である、上記［３３］に記載の二酸化炭素還元装置。
［３７］前記一般式（２）で表される化合物が、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、イソプロピルアミン、ブチルアミン、ペンチルアミン、アニリン、シクロペンチルアミン、シクロヘキシルアミン、ベンジルアミン、及び４－クロロアニリンからなる群から選択される少なくとも１種の化合物である、上記［３６］に記載の二酸化炭素還元装置。
［３８］前記還元物と反応基質との反応により生成される有機化合物が、以下の一般式（４）及び（５）で表される化合物の少なくとも１つを含む上記［１］～［３７］のいずれか１つに記載の二酸化炭素還元装置。
【化6】
［３９］前記一般式（４）及び（５）で表される化合物が、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、ジブチルカーボネート、ジペンチルカーボネート、ジヘキシルカーボネート、ジオクチルカーボネート、ジフェニルカーボネート、トリホスゲン、ビス（２－クロロエチル）カーボネート、ビス（４－クロロフェニル）カーボネート、ビス（２，２，２－トリフルオロエチル）カーボネート、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、トリメチレンカーボネート、１，２－ブチレンカーボネート、４，５－ジメチル－１，３－ジオキソール－２－オン、ビニレンカーボネート、４－クロロ－１,３－ジオキソラン－２－オン、４－フルオロ－１,３－ジオキソラン－２－オン、及びグリセロール－１，２－カーボネートなる群から選択される少なくとも１種の化合物である上記［３８］に記載の二酸化炭素還元装置。
［４０］前記還元物と反応基質との反応により生成される有機化合物が、以下の一般式（６）で表される化合物の少なくとも１つを含む上記［１］～［３９］のいずれか１つに記載の二酸化炭素還元装置。
【化7】
［４１］前記還元物と反応基質との反応により生成される有機化合物が、エチルメチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、クロロメチルイソプロピルカーボネート、メチルフェニルカーボネート、エチルフェニルカーボネート、エチルプロピルカーボネート、及びブチルメチルカーボネートからなる群から選択される少なくとも１種の化合物である、上記［４０］に記載の二酸化炭素還元装置。
［４２］前記還元物と反応基質との反応により生成される有機化合物が、以下の一般式（７）で表される化合物を含む上記［１］～［３７］のいずれか１つに記載の二酸化炭素還元装置。
【化8】
［４３］前記一般式（７）で表される化合物が、Ｎ，Ｎ’－ジメチル尿素、Ｎ，Ｎ’－ジエチル尿素、Ｎ，Ｎ’－ジプロピル尿素、Ｎ，Ｎ’－ジイソプロピル尿素、Ｎ，Ｎ’－ジブチル尿素、Ｎ，Ｎ’－ジフェニル尿素、Ｎ，Ｎ’－ペンチル尿素、Ｎ,Ｎ’－ジベンジル尿素、及び１，３-ビス（４－クロロフェニル）尿素からなる群から選択される少なくとも１種の化合物である上記［４２］に記載の二酸化炭素還元装置。
［４４］前記還元物と反応基質との反応により生成される有機化合物が、以下の一般式（８）で表される化合物を含む上記［１］～［３７］のいずれか１つに記載の二酸化炭素還元装置。
【化9】
（ただし、Ｒ２及びＲ４はそれぞれ独立に１又は２以上のハロゲン原子で置換してもよい炭素数１～８のアルキル基、１又は２以上のハロゲン原子で置換してもよい炭素数２～８のアルケニル基、又は、１又は２以上のハロゲン原子で置換してもよい炭素数６～８のアリール基であり、Ｒ２及びＲ４は互いに異なる。）
［４５］上記［１］～［４４］のいずれか１つに記載の二酸化炭素還元装置を用いた、有機化合物の製造方法。
［４６］前記第１電解槽に二酸化炭素を流入させ、
流入された前記二酸化炭素を前記第１電極上で還元し還元物を生成し、その還元物が第１連結路を通って第１電解槽から第２電解槽に流出し、かつ
前記第２電極上において、前記第２電解槽内の反応基質と、前記還元物とを反応させ、有機化合物を生成する
上記[４５]に記載の有機化合物の製造方法。
［４７］前記二酸化炭素還元装置は前記第１電解槽と前記第２電解槽とを連結する第２連結路をさらに備え、
二酸化炭素は、前記第１電解槽、前記第１連結路、前記第２電解槽、前記第２連結路及び前記第１電解槽という回路を循環し、二酸化炭素はその循環の過程で前記還元物に還元する反応に供される
上記[４５]又は［４６］に記載の有機化合物の製造方法。
【実施例】
【0063】
本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。
【0064】
（実施例１）
３０ｍｇの銀ナノ粒子（アルドリッチ社製）と、３ｍｇのＰＴＦＥを０．３ｍＬのイソプロパノールに分散させ、カーボンペーパー上に塗布した。これを８０℃で１時間加熱乾燥させて第１電極を得た。
続いて、３０ｍｇのＰｄＣｌ２（アルドリッチ社製）と１０ｍｇのメソポーラスカーボン（アルドリッチ社製）、３ｍｇのＰＴＦＥを、０．５ｍｌのイソプロパノールに分散させ、カーボンペーパー上に塗布し、３００℃で１時間加熱することで第２電極を得た。
得られた第１電極と第２電極を、ナフィオン（商標名）からなるイオン輸送膜に積層し、５９ＭＰａ、４１３Ｋで熱プレスすることで膜－電極接合体を作製した。第１電解槽と第２電解槽の空間を有する二室型隔膜式セル中央に膜－電極接合体をセットし、二酸化炭素還元装置とした。
第１電解槽にＣＯ２（１ａｔｍ）を流通させ、第２電解槽には、電解質塩としてＬｉＢｒ（アルドリッチ社製）を０．２ｍｏｌ／Ｌ含有するメタノール（反応基質）を満たした。さらに、第１電解槽と第２電解槽とをテフロンチューブで連結させて連結路を形成し、第１電解槽で生じた生成物を第２電解槽でバブリングさせた。
２７３Ｋで第１電極－第２電極間に２．５Ｖの電圧を印加させ、第１電解槽及び第２電解槽での生成物をガスクロマトグラフィー（ＧＣ）にて分析した。各電解槽における主生成物が表１に示される。
３０ｍｇの銀ナノ粒子（アルドリッチ社製）と、３ｍｇのＰＴＦＥを０．３ｍＬのイソプロパノールに分散させ、カーボンペーパー上に塗布した。これを８０℃で１時間加熱乾燥させて第１電極を得た。
続いて、３０ｍｇのＰｄＣｌ２（アルドリッチ社製）と１０ｍｇのメソポーラスカーボン（アルドリッチ社製）、３ｍｇのＰＴＦＥを、０．５ｍｌのイソプロパノールに分散させ、カーボンペーパー上に塗布し、３００℃で１時間加熱することで第２電極を得た。
得られた第１電極と第２電極を、ナフィオン（商標名）からなるイオン輸送膜に積層し、５９ＭＰａ、４１３Ｋで熱プレスすることで膜－電極接合体を作製した。第１電解槽と第２電解槽の空間を有する二室型隔膜式セル中央に膜－電極接合体をセットし、二酸化炭素還元装置とした。
第１電解槽にＣＯ２（１ａｔｍ）を流通させ、第２電解槽には、電解質塩としてＬｉＢｒ（アルドリッチ社製）を０．２ｍｏｌ／Ｌ含有するメタノール（反応基質）を満たした。さらに、第１電解槽と第２電解槽とをテフロンチューブで連結させて連結路を形成し、第１電解槽で生じた生成物を第２電解槽でバブリングさせた。
２７３Ｋで第１電極－第２電極間に２．５Ｖの電圧を印加させ、第１電解槽及び第２電解槽での生成物をガスクロマトグラフィー（ＧＣ）にて分析した。各電解槽における主生成物が表１に示される。
【0065】
（実施例２）
実施例１において、反応基質を、メタノールからエタノールに変更したこと以外は、実施例１と同様にして二酸化炭素還元装置を作製し、生成物を評価した。
実施例１において、反応基質を、メタノールからエタノールに変更したこと以外は、実施例１と同様にして二酸化炭素還元装置を作製し、生成物を評価した。
【0066】
（実施例３）
実施例１において、ＰｄＣｌ２に代えて金ナノ粒子（アルドリッチ社製）を使用し、第２電解槽における反応基質を、メタノールからフェノールに変更したこと以外は、実施例１と同様にして二酸化炭素還元装置を作製し、生成物を評価した。
実施例１において、ＰｄＣｌ２に代えて金ナノ粒子（アルドリッチ社製）を使用し、第２電解槽における反応基質を、メタノールからフェノールに変更したこと以外は、実施例１と同様にして二酸化炭素還元装置を作製し、生成物を評価した。
【0067】
（実施例４）
実施例１において、第２電解槽を、ＬｉＢｒを含有するメタノールに代えて、第３触媒としてパラジウムアセチルアセトナト（Ｐｄ（ＯＡｃ）２）（アルドリッチ社製）を０．００２ｍｏｌ／Ｌ、電解質塩としてテトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレート（アルドリッチ社製）０．２ｍｏｌ／Ｌ、反応基質としてブチルアミン（ＢｕＮＨ２）（アルドリッチ社製）を０．０２ｍｏｌ／Ｌ含有するアセトニトリルで満たしたこと以外は、実施例１と同様にして二酸化炭素還元装置を作製し、生成物を評価した。
実施例１において、第２電解槽を、ＬｉＢｒを含有するメタノールに代えて、第３触媒としてパラジウムアセチルアセトナト（Ｐｄ（ＯＡｃ）２）（アルドリッチ社製）を０．００２ｍｏｌ／Ｌ、電解質塩としてテトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレート（アルドリッチ社製）０．２ｍｏｌ／Ｌ、反応基質としてブチルアミン（ＢｕＮＨ２）（アルドリッチ社製）を０．０２ｍｏｌ／Ｌ含有するアセトニトリルで満たしたこと以外は、実施例１と同様にして二酸化炭素還元装置を作製し、生成物を評価した。
【0068】
（実施例５）
実施例１において、第２電解槽を、ＬｉＢｒを含有するメタノールに代えて、第３触媒としてパラジウムアセチルアセトナト（Ｐｄ（ＯＡｃ）２）（アルドリッチ社製）を０．００２ｍｏｌ／Ｌ、電解質塩としてテトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレート（アルドリッチ社製）０．２ｍｏｌ／Ｌ、反応基質としてアニリン（ＰｈＮＨ２）（アルドリッチ社製）を０．０２ｍｏｌ／Ｌ含有するアセトニトリルで満たしたこと以外は、実施例１と同様にして二酸化炭素還元装置を作製し、生成物を評価した。
実施例１において、第２電解槽を、ＬｉＢｒを含有するメタノールに代えて、第３触媒としてパラジウムアセチルアセトナト（Ｐｄ（ＯＡｃ）２）（アルドリッチ社製）を０．００２ｍｏｌ／Ｌ、電解質塩としてテトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレート（アルドリッチ社製）０．２ｍｏｌ／Ｌ、反応基質としてアニリン（ＰｈＮＨ２）（アルドリッチ社製）を０．０２ｍｏｌ／Ｌ含有するアセトニトリルで満たしたこと以外は、実施例１と同様にして二酸化炭素還元装置を作製し、生成物を評価した。
【0069】
（実施例６）
反応基質をメタノールから１－プロパノールに変更した以外は、実施例１と同様にして二酸化炭素還元装置を作製し、生成物を評価した。
反応基質をメタノールから１－プロパノールに変更した以外は、実施例１と同様にして二酸化炭素還元装置を作製し、生成物を評価した。
【0070】
（実施例７）
反応基質をメタノールから１－ブタノールに変更した以外は、実施例１と同様にして二酸化炭素還元装置を作製し、生成物を評価した。
反応基質をメタノールから１－ブタノールに変更した以外は、実施例１と同様にして二酸化炭素還元装置を作製し、生成物を評価した。
【0071】
（実施例８）
反応基質をメタノールからエチレングリコールに変更した以外は、実施例１と同様にして二酸化炭素還元装置を作製し、生成物を評価した。
反応基質をメタノールからエチレングリコールに変更した以外は、実施例１と同様にして二酸化炭素還元装置を作製し、生成物を評価した。
【0072】
（実施例９）
反応基質をメタノールから１，２－プロパンジオールに変更した以外は、実施例１と同様にして二酸化炭素還元装置を作製し、生成物を評価した。
反応基質をメタノールから１，２－プロパンジオールに変更した以外は、実施例１と同様にして二酸化炭素還元装置を作製し、生成物を評価した。
【0073】
（実施例１０）
反応基質をメタノールから１，２－ブタンジオールに変更した以外は、実施例１と同様にして二酸化炭素還元装置を作製し、生成物を評価した。
反応基質をメタノールから１，２－ブタンジオールに変更した以外は、実施例１と同様にして二酸化炭素還元装置を作製し、生成物を評価した。
【0074】
（実施例１１）
反応基質をメタノールから１，３－プロパンジオールに変更した以外は、実施例１と同様にして二酸化炭素還元装置を作製し、生成物を評価した。
反応基質をメタノールから１，３－プロパンジオールに変更した以外は、実施例１と同様にして二酸化炭素還元装置を作製し、生成物を評価した。
【0075】
（実施例１２）
反応基質をメタノールから質量比１：１のメタノールとエタノールの混合物に変更した以外は、実施例１と同様にして二酸化炭素還元装置を作製し、生成物を評価した。
反応基質をメタノールから質量比１：１のメタノールとエタノールの混合物に変更した以外は、実施例１と同様にして二酸化炭素還元装置を作製し、生成物を評価した。
【0076】
（実施例１３）
反応基質をメタノールから質量比１：１のメタノールとフェノールの混合物に変更した以外は、実施例１と同様にして二酸化炭素還元装置を作製し、生成物を評価した。
反応基質をメタノールから質量比１：１のメタノールとフェノールの混合物に変更した以外は、実施例１と同様にして二酸化炭素還元装置を作製し、生成物を評価した。
【0077】
（実施例１４）
反応基質をメタノールから質量比１：１のメタノールと１－ブタノールの混合物に変更した以外は、実施例１と同様にして二酸化炭素還元装置を作製し、生成物を評価した。
反応基質をメタノールから質量比１：１のメタノールと１－ブタノールの混合物に変更した以外は、実施例１と同様にして二酸化炭素還元装置を作製し、生成物を評価した。
【0078】
（実施例１５）
反応基質をメタノールから２－クロロエタノールに変更した以外は、実施例１と同様にして二酸化炭素還元装置を作製し、生成物を評価した。
反応基質をメタノールから２－クロロエタノールに変更した以外は、実施例１と同様にして二酸化炭素還元装置を作製し、生成物を評価した。
【0079】
（実施例１６）
反応基質をブチルアミンからペンチルアミンに変更した以外は、実施例４と同様にして二酸化炭素還元装置を作製し、生成物を評価した。
反応基質をブチルアミンからペンチルアミンに変更した以外は、実施例４と同様にして二酸化炭素還元装置を作製し、生成物を評価した。
【0080】
（実施例１７）
反応基質をブチルアミンからベンジルアミンに変更した以外は、実施例４と同様にして二酸化炭素還元装置を作製し、生成物を評価した。
反応基質をブチルアミンからベンジルアミンに変更した以外は、実施例４と同様にして二酸化炭素還元装置を作製し、生成物を評価した。
【0081】
（実施例１８）
反応基質をブチルアミンから４－クロロアニリンに変更した以外は、実施例４と同様にして二酸化炭素還元装置を作製し、生成物を評価した。
反応基質をブチルアミンから４－クロロアニリンに変更した以外は、実施例４と同様にして二酸化炭素還元装置を作製し、生成物を評価した。
【0082】
（実施例１９）
第１電解槽を第２電解槽に第２のテフロンチューブで連結させて、第２連結路を形成した以外は、実施例１と同様に二酸化炭素還元装置を用意した。第２のテフロンチューブから導入される気体も合わせたＣＯ２合計量が、実施例１において流入されるＣＯ２量と同じとなるように、第１電解槽に流入されるＣＯ２量を調整したところ、実施例１に比べると原料としてのＣＯ２消費量が減少した。
第１電解槽を第２電解槽に第２のテフロンチューブで連結させて、第２連結路を形成した以外は、実施例１と同様に二酸化炭素還元装置を用意した。第２のテフロンチューブから導入される気体も合わせたＣＯ２合計量が、実施例１において流入されるＣＯ２量と同じとなるように、第１電解槽に流入されるＣＯ２量を調整したところ、実施例１に比べると原料としてのＣＯ２消費量が減少した。
【0083】
（実施例２０）
第１電解槽を第２電解槽に第２のテフロンチューブで連結させて、第２連結路を形成した以外は、実施例２と同様に二酸化炭素還元装置を用意した。第２のテフロンチューブから導入される気体も合わせたＣＯ２合計量が、実施例２において流入されるＣＯ２量と同じとなるように、第１電解槽に流入されるＣＯ２量を調整したところ、実施例２に比べると原料としてのＣＯ２消費量が減少した。
第１電解槽を第２電解槽に第２のテフロンチューブで連結させて、第２連結路を形成した以外は、実施例２と同様に二酸化炭素還元装置を用意した。第２のテフロンチューブから導入される気体も合わせたＣＯ２合計量が、実施例２において流入されるＣＯ２量と同じとなるように、第１電解槽に流入されるＣＯ２量を調整したところ、実施例２に比べると原料としてのＣＯ２消費量が減少した。
【0084】
（比較例１）
実施例１において、第２電解槽を、ＬｉＢｒを含有するメタノールに代えて、電解質塩としてＬｉＢｒ（アルドリッチ社製）を０．２ｍｏｌ／Ｌ含有する水を満たし、第１電解槽と第２電解槽とを連結する連結路を設けなかったこと以外は、実施例１と同様にして二酸化炭素還元装置を作製し、生成物を評価した。
実施例１において、第２電解槽を、ＬｉＢｒを含有するメタノールに代えて、電解質塩としてＬｉＢｒ（アルドリッチ社製）を０．２ｍｏｌ／Ｌ含有する水を満たし、第１電解槽と第２電解槽とを連結する連結路を設けなかったこと以外は、実施例１と同様にして二酸化炭素還元装置を作製し、生成物を評価した。
【0085】
（比較例２）
実施例１において、第１電解槽と第２電解槽とを連結する連結路を設けなかったこと以外は、実施例１と同様にして二酸化炭素還元装置を作製し、生成物を評価した。
実施例１において、第１電解槽と第２電解槽とを連結する連結路を設けなかったこと以外は、実施例１と同様にして二酸化炭素還元装置を作製し、生成物を評価した。
【0086】
（比較例３）
実施例４において、第１電解槽と第２電解槽とを連結する連結路を設けなかったこと以外は、実施例４と同様にして二酸化炭素還元装置を作製し、生成物を評価した。
実施例４において、第１電解槽と第２電解槽とを連結する連結路を設けなかったこと以外は、実施例４と同様にして二酸化炭素還元装置を作製し、生成物を評価した。
【0087】
【表1】
【0088】
表１に示すとおり、各実施例の第１電解槽において、比較例では生じえなかった化合物が生成した。これにより、本発明の二酸化炭素還元装置は、第１電極における還元反応と、第２電極における酸化反応を同時に活用することで二酸化炭素を有益な化合物に変換できることが明らかである。
【符号の説明】
【0089】
１０Ａ、１０Ｂ、２０Ａ、２０Ｂ 二酸化炭素還元装置
１１ 第１電極
１２ 第２電極
１３ イオン輸送膜
１４ 膜－電極接合体
１５ 第１電解槽
１６ 第２電解槽
１７Ａ 第１導入口
１７Ｂ 第２導入口
１８ 排出口
１９ 電源
２１ 電解槽
２２ 電解液
２３ 空間
３０ 第１連結路
４０ 第２連結路
１１ 第１電極
１２ 第２電極
１３ イオン輸送膜
１４ 膜－電極接合体
１５ 第１電解槽
１６ 第２電解槽
１７Ａ 第１導入口
１７Ｂ 第２導入口
１８ 排出口
１９ 電源
２１ 電解槽
２２ 電解液
２３ 空間
３０ 第１連結路
４０ 第２連結路
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
