特許 7644975 酸および／または塩基を含む化学反応用デバイス、ならびに関連システムおよび方法

(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】2025-03-05

(45)【発行日】2025-03-13

(54)【発明の名称】酸および／または塩基を含む化学反応用デバイス、ならびに関連システムおよび方法

(51)【国際特許分類】

   C04B 7/38 20060101AFI20250306BHJP

   C25B 9/00 20210101ALI20250306BHJP

   C25B 1/04 20210101ALI20250306BHJP

   C25B 15/031 20210101ALI20250306BHJP

   C25B 1/26 20060101ALI20250306BHJP

【ＦＩ】

C04B7/38 ZAB

C25B9/00 A

C25B1/04

C25B15/031

C25B1/26 A

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2021554694

(86)(22)【出願日】2020-03-13

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-05-12

(86)【国際出願番号】 US2020022672

(87)【国際公開番号】W WO2020186178

(87)【国際公開日】2020-09-17

【審査請求日】2023-03-10

(31)【優先権主張番号】62/962,061

(32)【優先日】2020-01-16

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】62/818,604

(32)【優先日】2019-03-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】62/887,143

(32)【優先日】2019-08-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】596060697

【氏名又は名称】マサチューセッツ インスティテュート オブ テクノロジー

(74)【代理人】

【識別番号】100078282

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 秀策

(74)【代理人】

【識別番号】100113413

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 夏樹

(72)【発明者】

【氏名】チャン， イェット－ミン

(72)【発明者】

【氏名】エリス， リア

(72)【発明者】

【氏名】バデル， アンドレス

(72)【発明者】

【氏名】メトカーフ， アイザック ダブリュー．

【審査官】長谷部 智寿

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－０２０２９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－０５８１７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１３／１５３６９２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００２－０１８３９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０１８３９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０９７１８７３１（ＵＳ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ２５Ｂ １／００－ １／５５

Ｃ２５Ｂ ９／００－ ９／７７

Ｃ２５Ｂ １５／００－１５／０８

Ｃ０４Ｂ ７／００－ ７／６０

Ｃ０４Ｂ ２／００－ ２／１２

Ｂ０９Ｂ １／００－ ５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電気分解により酸および塩基を生成するステップ、
６以下のｐＨを有する反応器の領域において、材料を前記酸に溶解して、カルシウムイオンを含む溶解した１つまたはこれより多くの元素を生成するステップであって、前記材料がカルシウムおよびシリケートを含む、ステップ、
１０以上のｐＨを有する反応器の領域において、前記溶解した１つまたはこれより多くの元素の１つまたはこれより多くから水酸化カルシウムを含む少なくとも１つの沈殿物および副生成物を形成するステップ、
前記副生成物を収集するステップ、および
前記少なくとも１つの沈殿物を反応性シリケートと混合して、セメントを形成するステップ
を含む、方法。

【請求項2】

前記酸および塩基が、溶解および／または沈殿反応に使用される前に貯蔵される、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記酸および塩基が反応器のシステムで生成され、一方で前記溶解および沈殿が別の反応器または反応器のシステムで起こる、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記材料を前記酸および塩基に溶解して、溶解した１つまたはこれより多くの元素を生成するステップが、前記酸中の炭酸塩の溶解からＣＯ_２を回収するステップを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記溶解した１つまたはこれより多くの元素の１つまたはこれより多くから少なくとも１つの沈殿物を形成するステップが、前記溶解した１つまたはこれより多くの元素の１つまたはこれより多くとの沈殿反応において前記塩基を使用するステップを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

前記酸および塩基を、少なくとも部分的に
第１の反応器において二ハロゲン化物を形成すること（好ましくは、前記二ハロゲン化物がＣｌ_２である）；および
第２の反応器において前記二ハロゲン化物を反応させること
によって生成するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。

【請求項7】

前記第１の反応器において前記二ハロゲン化物を形成することが、少なくとも部分的に、前記二ハロゲン化物および水素ガスを電気分解により形成することを含み、
前記第２の反応器において前記二ハロゲン化物を反応させることが、少なくとも部分的に、前記二ハロゲン化物を前記水素ガスと反応させてハロゲン化水素を形成することを含む、
請求項６に記載の方法。

【請求項8】

請求項１から７のいずれか一項に記載の方法を行うためのシステム。

【請求項9】

前記セメントを含む建築材料を形成するステップをさらに含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願
本出願は、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９（ｅ）の下、２０１９年３月１４日出願の米国仮特許出願第６２／８１８，６０４号、２０１９年８月１５日出願の米国仮特許出願第６２／８８７，１４３号および２０２０年１月１６日出願の米国仮特許出願第６２／９６２，０６１号への優先権を主張し、これらのすべてはその全体がすべての目的のために参照により本明細書に組み込まれる。

【0002】

技術分野
酸および／または塩基を含む化学反応用デバイス、ならびに関連システムおよび方法が概して記載される。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0003】

概要
酸および／または塩基を含む化学反応用デバイス、ならびに関連システムおよび方法が概して記載される。一部の実施形態では、方法は、第１の電極（例えば、カソード）の近傍に塩基を、および第１の電極に電気化学的に接続されている第２の電極（例えば、アノード）の近傍に酸を生成するステップを含む。ある特定の実施形態では、本方法は、酸および／または塩基を収集するステップを含む。一部の例では、本方法は、酸および／または塩基を貯蔵するステップを含む。一部の実施形態では、本方法は、酸および／または塩基を化学的溶解で反応させるステップ（例えば、酸をＣａＣＯ_３などの金属炭酸塩と反応させて、カルシウムイオンなどの金属イオン、および／または炭酸イオンを生成するステップ）を含む。ある特定の実施形態では、本方法は、酸および／または塩基を沈殿反応で反応させるステップ（例えば、塩基をカルシウムイオンなどの金属イオンと反応させて、Ｃａ（ＯＨ）_２などの金属水酸化物を生成するステップ）を含む。一部の実施形態では、金属水酸化物は、セメント製造プロセスに使用することができる。

【0004】

一部の場合、第２の電極の近傍における酸の生成および／または第１の電極の近傍における塩基の生成により、ガス（例えば、ＣＯ_２、Ｈ_２および／またはＯ_２）が生成する。ある特定の場合、ガスの１つまたはこれより多くを収集する、販売する、下流のプロセスにおいて使用する、および／または本システムに供給して戻すことができる。一部の例では、生成するガスのいずれも本システムによって使用される（例えば、両電極間でのｐＨ勾配を増大させる）ので、第２の電極の近傍における酸の生成および／または第１の電極における近傍の塩基の生成により、ガス量の減少がもたらされる、ガスが生成しない、および／または正味の量のガスが生成しない。ある特定の実施形態では、例えば、電気コストの低い期間には、第２の電極の近傍で生成する酸および／または第１の電極の近傍で生成する塩基は、例えば、電気コストの高い期間に、水素ガスおよび／または酸素ガスを生成するために使用することができる。

【0005】

空間的に変化する化学組成勾配（例えば、空間的に変化するｐＨ勾配）における、沈殿物の形成に関する本発明のシステムおよび方法もまた、記載される。空間的に変化する化学組成勾配（例えば、空間的に変化するｐＨ勾配）における沈殿物の形成は、例えば、空間的に変化する化学組成勾配（例えば、空間的に変化するｐＨ勾配）の第１の領域（例えば、酸性領域）に化学化合物（例えば、金属塩）を溶解し、空間的に変化する化学組成勾配（例えば、空間的に変化するｐＨ勾配）の第２の領域（例えば、アルカリ性領域）に化学化合物（例えば、金属塩）から１つまたはこれより多くの元素（例えば、金属）を含む沈殿物を収集することにより実現することができる。ある特定の実施形態では、空間的に変化する化学組成勾配（例えば、空間的に変化するｐＨ勾配）は、電気化学セル内に存在し、電気分解（例えば、水の電気分解）によって確立および／または維持される。一部の実施形態によれば、沈殿物が収集された後に、この沈殿物を窯内で加熱して、ポルトランドセメントなどのセメントを製造する。本発明の主題は、一部の場合、相互関連生成物、特定の課題に対する代替的解決法、ならびに／または１つもしくは１つより多くのシステムおよび／もしくは物品の複数の様々な使用を含む。

【0006】

ある特定の態様は方法に関する。一部の実施形態では、本方法は、反応器を第１のモードで稼働するステップを含み、第１のモードは、第１の電極から塩基を生成すること、反応器において第１の電極に電気化学的に接続されている第２の電極から酸を生成すること、ならびに酸および／または塩基を収集することを含む。

【0007】

ある特定の実施形態では、本方法は、反応器を第１のモードで稼働するステップを含み、第１のモードは、第１の電極から塩基を生成すること、反応器において第１の電極に電気化学的に接続されている第２の電極から酸を生成すること、酸および／または塩基を収集すること、ならびに収集した酸および／または塩基を化学的溶解および／または沈殿反応で反応させることを含む。

【0008】

一部の実施形態では、本方法は、反応器を第１のモードで稼働するステップを含み、第１のモードが、第１の電極から塩基および水素ガスを生成すること、反応器において第１の電極に電気化学的に接続されている第２の電極から酸および酸素ガスを生成すること、ならびに酸素ガスが第１の電極まで拡散すること、ならびに／もしくは輸送されることが可能となることおよび／または水素ガスが第２の電極まで拡散することおよび／もしくは輸送されることが可能となることを含むステップ、ならびに酸素ガスが第１の電極によって還元されることが可能となるステップおよび／または水素ガスが第２の電極によって酸化されることが可能となるステップを含む。

【0009】

一部の実施形態では、本方法は、第１の反応器において塩基および二ハロゲン化物（dihalide）を生成するステップ、第２の反応器において酸を生成するステップ、酸を収集するステップ、塩基を収集するステップ、酸および／または塩基を用いて化学的溶解を行うステップ、ならびに酸および／または塩基を用いて沈殿反応を行うステップを含む。

【0010】

ある特定の態様はシステムに関する。ある特定の実施形態では、本システムは、第１の電極；第１の電極に電気化学的に接続されている第２の電極；ならびに第２の電極の近傍の酸性産出物および／または第１の電極の近傍の塩基性産出物を収集するよう構成されている装置を備える。

【0011】

一部の実施形態では、本システムは、第１の電極、第１の電極に電気化学的に接続されている第２の電極、第２の電極の近傍の酸性産出物および／または第１の電極の近傍の塩基性産出物を収集するよう構成されている第１の装置、ならびに収集した酸性産出物および／もしくは収集した塩基性産出物を反応させるよう構成されている第２の装置を備える。

【0012】

ある特定の実施形態では、本システムは、塩基および水素ガスを生成するよう構成されている第１の電極、ならびに第１の電極に電気化学的に接続されている第２の電極であって、酸および酸素ガスを生成するよう構成されている第２の電極を備え、該システムは、酸素ガスが第１の電極まで拡散することおよび／もしくは輸送されることが可能となるよう、ならびに／または水素ガスが第２の電極まで拡散することおよび／もしくは輸送されることが可能となるよう構成されており、該システムは、酸素ガスが第１の電極によって還元されることが可能となるよう、および／または水素ガスが第２の電極によって酸化されることが可能となるよう構成されている。

【0013】

一部の実施形態では、本システムは、塩基、二ハロゲン化物および水素ガスを生成するよう構成されている第１の反応器、酸を生成するよう構成されている第２の反応器、第２の反応器の近傍の酸を収集し、酸を用いて化学的溶解および／または沈殿反応を行うよう構成されている第１の装置、ならびに第１の反応器の近傍の塩基を収集し、塩基を用いて化学的溶解および／または沈殿反応を行うよう構成されている第２の装置を備える。

【0014】

本発明の他の利点および新規な特徴は、添付図面と連携させて考慮すると、本発明の様々な非限定的な実施形態の以下の詳細説明から明白となろう。参照により組み込まれている本明細書および書類が、本開示との矛盾および／または不一致を含む場合、本明細書が優先するものとする。

【0015】

図面の簡単な説明
本発明の非限定的な実施形態は、例として、添付の図面を参照して記載されており、これらの図面は、概略図であり、縮尺通りに図示することを意図するものではない。図面において、例示されている同一またはほぼ同一の構成要素はそれぞれ、単一の数字によって通常、表されている。明確にするため、すべての構成要素がすべての図面で標識されているわけではなく、当業者が本発明を理解することができるために図示が必要ではない場合、本発明の各実施形態のすべての構成要素が示されているわけでもない。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1A】図１Ａは、ある特定の実施形態による、第１の電極、第２の電極および装置を備えるシステムの概略図である。

【0017】

【図1B】図１Ｂは、ある特定の実施形態による、第１の電極、第２の電極および２つの装置を備えるシステムの概略図である。

【0018】

【図1C】図１Ｃは、ある特定の実施形態による、第１の電極、第２の電極、装置およびセパレータを備えるシステムの概略図である。

【0019】

【図1D】図１Ｄは、ある特定の実施形態による、第１の電極、第２の電極および３つの装置を備えるシステムの概略図である。

【0020】

【図1E】図１Ｅは、ある特定の実施形態による、第１の電極、第２の電極および６つの装置を備えるシステムの概略図である。

【0021】

【図1F】図１Ｆは、ある特定の実施形態による、第１の電極、第２の電極、装置および窯を備えるシステムの概略図である。

【0022】

【図2A】図２Ａは、ある特定の実施形態による、第１の電極および第２の電極を備えており、水素ガスおよび酸素ガスを生成するシステムの断面概略図である。

【0023】

【図2B】図２Ｂは、ある特定の実施形態による、第１の電極、第２の電極およびセパレータを備えており、水素ガスおよび酸素ガスを生成するシステムの断面概略図である。

【0024】

【図2C】図２Ｃは、ある特定の実施形態による、第１の電極、第２の電極、セパレータおよび２つの装置を備えており、水素ガスおよび酸素ガスを生成するシステムの断面概略図である。

【0025】

【図2D】図２Ｄは、ある特定の実施形態による、第１の電極、第２の電極、セパレータ、２つの装置および窯を備えており、水素ガスおよび酸素ガスを生成するシステムの概略図である。

【0026】

【図3A】図３Ａは、ある特定の実施形態による、２つの反応器を備えるシステムの概略図である。

【0027】

【図3B】図３Ｂは、ある特定の実施形態による、２つの反応器を備えるシステムであって、第１の反応器が第１の電極および第２の電極を備える、システムの概略図である。

【0028】

【図4A】図４Ａは、ある特定の実施形態による、２つのチャンバを備えるシステムの概略図である。

【0029】

【図4B】図４Ｂは、ある特定の実施形態による、２つのチャンバを備えるシステムであって、ＣａＣＯ_３が１つのチャンバ内で溶解され、Ｃａ（ＯＨ）_２が、他のチャンバ内で沈殿する、システムの概略図である。

【0030】

【図5A】図５Ａは、ある特定の実施形態による、反応器の高電圧モードでの操作の概略図である。

【0031】

【図5B】図５Ｂは、高電圧モードを例示するプールベダイアグラムである。

【0032】

【図6A】図６Ａは、ある特定の実施形態による、反応器の低電圧モードでの操作の概略図である。

【0033】

【図6B】図６Ｂは、低電圧モードを例示するプールベダイアグラムである。

【0034】

【図7】図７は、１．２Ｖで操作した１ｋＷアルカリ電解槽の場合（実線）、および電気コストが＞０．０５＄／ｋＷｈである場合に２Ｖにおいて、および電気コストが＜０．０５＄／ｋＷｈである場合に０．４Ｖにおいて操作した同じ量の電流を消費する電解槽の場合（点線）の時間に対する電気コストのプロットである。

【0035】

【図8A】図８Ａは、ある特定の実施形態による、反応器の低電圧モードＡでの操作の概略図である。

【0036】

【図8B】図８Ｂは、低電圧モードＡを例示するプールベダイアグラムである。

【0037】

【図9A】図９Ａは、ある特定の実施形態による、反応器の低電圧モードＢでの操作の概略図である。

【0038】

【図9B】図９Ｂは、低電圧モードＢを例示するプールベダイアグラムである。

【0039】

【図10A】図１０Ａは、ある特定の実施形態による、反応器の燃料電池モードでの操作の概略図である。

【0040】

【図10B】図１０Ｂは、燃料電池モードを例示するプールベダイアグラムである。

【0041】

【図11】図１１は、ある特定の実施形態による、一部の実施形態に準拠して沈殿した水酸化物を製造するための酸／塩基を製造するための中性ｐＨの水の電気分解を示すフローチャートである。

【0042】

【図12】図１２は、ある特定の実施形態による、ある特定の実施形態に準拠して沈殿した水酸化物を製造するための酸／塩基を製造するためのアルカリハロゲン化物の電解質の電気分解を示すフローチャートである。

【0043】

【図13A】図１３Ａ～１３Ｂは、ある特定の実施形態による、ＯＨ^－が、隔膜または膜を通過する、電解質中の陽イオンによって電荷のバランスがとられることを示す図である。図１３Ａは、ある特定の実施形態による、反応器１の第１の電極（例えば、カソード）では、水が還元されて、ＯＨ^－（アルカリ性溶液）およびＨ_２（ｇ）をもたらすことを示す例示である。図１３Ｂは、ある特定の実施形態による、反応器１の第１の電極（例えば、カソード）では、Ｏ_２が還元されて、ＯＨ^－（アルカリ性溶液）をもたらすことを示す例示である。

【図13B】図１３Ａ～１３Ｂは、ある特定の実施形態による、ＯＨ^－が、隔膜または膜を通過する、電解質中の陽イオンによって電荷のバランスがとられることを示す図である。図１３Ａは、ある特定の実施形態による、反応器１の第１の電極（例えば、カソード）では、水が還元されて、ＯＨ^－（アルカリ性溶液）およびＨ_２（ｇ）をもたらすことを示す例示である。図１３Ｂは、ある特定の実施形態による、反応器１の第１の電極（例えば、カソード）では、Ｏ_２が還元されて、ＯＨ^－（アルカリ性溶液）をもたらすことを示す例示である。

【0044】

【図14A】図１４Ａ～１４Ｂは、ある特定の実施形態による、化学的溶解および沈殿反応を示す図である。図１４Ａは、ある特定の実施形態による、二ハロゲン化物が水素ガスと反応して、所望の酸を生成することを示す概略図である。図１４Ｂは、ある特定の実施形態による、二ハロゲン化物が水と反応して、所望の酸、および副生成物として酸素を生成することを示す概略図である。

【図14B】図１４Ａ～１４Ｂは、ある特定の実施形態による、化学的溶解および沈殿反応を示す図である。図１４Ａは、ある特定の実施形態による、二ハロゲン化物が水素ガスと反応して、所望の酸を生成することを示す概略図である。図１４Ｂは、ある特定の実施形態による、二ハロゲン化物が水と反応して、所望の酸、および副生成物として酸素を生成することを示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0045】

詳細な説明
酸および／または塩基を含む化学反応用デバイス、ならびに関連システムおよび方法が概して記載される。一部の実施形態では、方法は、第１の電極（例えば、カソード）の近傍に塩基を、および第１の電極に電気化学的に接続されている第２の電極（例えば、アノード）の近傍に酸を生成するステップを含む。ある特定の実施形態では、本方法は、酸および／または塩基を収集するステップを含む。一部の例では、本方法は、酸および／または塩基を貯蔵するステップを含む。一部の実施形態では、本方法は、酸および／または塩基を化学的溶解で反応させるステップ（例えば、酸をＣａＣＯ_３などの金属炭酸塩と反応させて、カルシウムイオンなどの金属イオン、および／または炭酸イオンを生成するステップ）を含む。ある特定の実施形態では、本方法は、酸および／または塩基を沈殿反応で反応させるステップ（例えば、塩基をカルシウムイオンなどの金属イオンと反応させて、Ｃａ（ＯＨ）_２などの金属水酸化物を生成するステップ）を含む。一部の実施形態では、金属水酸化物は、セメント製造プロセスに使用され得る。

【0046】

一部の場合、第２の電極の近傍における酸の生成および／または第１の電極の近傍における塩基の生成により、ガス（例えば、ＣＯ_２、Ｈ_２および／またはＯ_２）が生成する。ある特定の場合、１つまたはこれより多くのガスを収集する、販売する、下流のプロセスにおいて使用する、および／または本システムに供給して戻すことができる。一部の例では、生成するガスのいずれも本システムによって使用される（例えば、両電極間でのｐＨ勾配を増大させる）ので、第２の電極の近傍における酸の生成および／または第１の電極の近傍における塩基の生成は、減少したガス量を生成する、ガスを生成しない、および／または正味の量のガスを生成しない。ある特定の実施形態では、例えば、電気コストの低い期間には、第２の電極の近傍で生成する酸および／または第１の電極の近傍で生成する塩基は、例えば、電気コストの高い期間に、水素ガスおよび／または酸素ガスを生成するために使用することができる。

【0047】

空間的に変化する化学組成勾配（例えば、空間的に変化するｐＨ勾配）を含む反応器、ならびに関連するシステムおよび方法もまた記載される。一部の実施形態では、電気化学反応器は、空間的に変化する化学組成勾配（例えば、空間的に変化するｐＨ勾配）を含む。ある特定の実施形態では、沈殿物は、空間的に変化する化学組成勾配（例えば、空間的に変化するｐＨ勾配）を使用して形成される。一部の実施形態では、化学化合物（例えば、金属塩）は、空間的に変化する化学組成勾配（例えば、空間的に変化するｐＨ勾配）の第１の領域（例えば、酸性領域）に溶解し、化学化合物（例えば、金属塩）に由来する１つまたはこれより多くの元素（例えば、金属）を含む沈殿物が、空間的に変化する化学組成勾配（例えば、空間的に変化するｐＨ勾配）の第２の領域（例えば、アルカリ性領域）に形成する。

【0048】

一部の実施形態は、電解反応を使用して、電気化学セルの正極と負極との間に化学組成勾配が生じる、組成、方法および反応器設計に関する。一部の実施形態では、次に、前記電気分解により生じた組成勾配を使用し、一方の電極の近傍の化学環境に反応物を供給し、電気分解により生じる化学勾配を使用して、反応物またはその構成成分がもう一方の電極の方に拡散するにつれて、前記反応物からの生成物を生成することによって所望の化学反応を行う。一部の実施形態では、所望の化学反応は、電気分解により生成する様々な組成からなる溶液または懸濁液を収集して前記溶液または懸濁液を使用して、反応器の一部または個々の装置において前記反応剤から生成物を生成することによって行われる。一実施形態では、このような反応器は、電気化学的手段および化学的手段による、分解した無機塩または金属塩の生成を対象とする。一実施形態では、無機塩または金属塩を加熱してこれらを分解することを含む、従来的な熱焼成の代わりにこのような反応器を使用することにより、熱エネルギーの生成のための化石燃料の使用、ならびにそれに伴う温室効果ガスまたは大気汚染物質であるガスの生成が、低減または回避される。一部の実施形態では、無機塩または金属塩は、金属炭酸塩を含み、生成した温室効果ガスは、少なくとも一部が、二酸化炭素である。別の実施形態では、電気分解により推進される化学反応器は、光起電力または風力エネルギーなどの再生可能な資源からの電気によって電力供給され、それにより、焼成または分解反応を行う際に、温室効果ガスを生成するエネルギー源の使用が低減される。

【0049】

一部の実施形態は、ポルトランドセメントなどのセメントの生産方法に関連する。コンクリートは、現在では、世界中で最も広範囲に使用されている人工材料である。セメント生産はまた、世界中でＣＯ_２の２番目に大きな工業的排出者であり、全ＣＯ_２排出量の約８％を占める。セメントの工業的生産の伝統的な方法は、熱的手段によるＣａＣＯ_３の焼成を含む。セメントの現在の製造では、ＣＯ_２排出量の約６０％が、ＣａＣＯ_３の焼成に起因しており、ＣＯ_２排出量の約４０％が、焼成および焼結過程を実施するための化石燃料の燃焼に起因している。したがって、ＣＯ_２排出量がより少ないセメント生産プロセスが非常に必要とされている。一部の実施形態は、生産されるセメントの量あたりのＣＯ_２が現在の製造法よりも少なく生成する、本明細書において記載されている電気化学的プロセスにより熱焼成を置き換えた、セメント生産プロセスに関連する。

【0050】

電気化学反応器および関連する方法を含む、セメント生産システムも記載される。ある特定の実施形態は、電気化学反応器および窯を備える、セメントを生産するための本発明のシステムに関する。ある特定の実施形態では、電気化学反応器は、ＣａＣＯ_３を受け入れるよう構成されている。一部の実施形態では、電気化学反応器は、Ｃａ（ＯＨ）_２および／または石灰（ＣａＯ）を取り出すよう構成されている第１の出口を備える。ある特定の場合、電気化学反応器は、ＣＯ_２、Ｏ_２および／またはＨ_２ガスを取り出すよう構成されている第２の出口を備える。ある特定の実施形態によれば、窯は、セメント製造プロセスの一部として、Ｃａ（ＯＨ）_２および／または石灰（および／またはその反応生成物）を加熱するよう構成されている。

【0051】

一部の実施形態では、本システムは、再生可能電気（例えば、太陽エネルギーおよび／または風力エネルギー）によって、少なくとも一部（例えば、少なくとも１０％、少なくとも２５％、少なくとも５０％、少なくとも７５％、少なくとも９０％または１００％）が電力供給される。ある特定の場合、本システムは、電気化学反応器の代わりとなる、伝統的な熱焼成を使用する実質的に類似のシステムよりも、正味の炭素排出量はより少ない（例えば、少なくとも１０％少ない、少なくとも２５％少ない、少なくとも５０％少ない、少なくとも７５％少ないまたは少なくとも９０％少ない）。一部の例では、本システムは、正味ゼロの炭素排出量を有する。

【0052】

ある特定の実施形態は、Ｃａ（ＯＨ）_２および／または石灰（ＣａＯ）が電気化学反応器において生産される、本発明の方法に関する。一部の実施形態では、電気化学反応器に由来するＣａ（ＯＨ）_２および／または石灰は、次に、窯に輸送され、この窯は、セメント製造プロセスの一部として、Ｃａ（ＯＨ）_２および／または石灰（および／またはそれらの反応生成物）を加熱する。一部の実施形態では、電気化学反応器はまた、ＣＯ_２、Ｏ_２および／またはＨ_２ガスを生成する。ある特定の実施形態によれば、ＣＯ_２は隔離される、液体燃料で使用される、オキシ燃料で使用される、原油増進回収に使用される、ドライアイスを生産するために使用される、および／または飲料における成分として使用される。一部の場合、Ｏ_２は、隔離され得る、オキシ燃料に使用され得る、ＣＣＳ用途に使用され得る、および／または原油増進回収に使用され得る。ある特定の例では、Ｈ_２は、隔離され得る、および／または燃料（例えば、燃料電池においておよび／またはシステムを加熱するため）として使用され得る。一部の実施形態では、本システムから取り出される少なくとも一部分（例えば、少なくとも１０％、少なくとも２５％、少なくとも５０％、少なくとも７５％、少なくとも９０％またはすべて）のＣＯ_２、Ｏ_２および／またはＨ_２が窯に供給される。

【0053】

上記の通り、ある特定の態様は、システムに関する。そのようなシステムの非限定例は、図１Ａ～３Ｂに示されている。

【0054】

一部の実施形態では、本システムは、第１の電極を備える。一部の実施形態では、第１の電極は、カソードを含む。例えば、図１Ａを参照すると、一部の実施形態では、システム１００は、第１の電極１０４（例えば、カソード）を備える。同様に、図２Ａを参照すると、一部の実施形態では、システム２００は、第１の電極１０４（例えば、カソード）を備える。ある特定の実施形態では、第１の電極は、比較的アルカリ性の条件（例えば、本明細書に記載されているアルカリ性領域および／または塩基中）下で安定な電子伝導体となるよう選択される。

【0055】

ある特定の実施形態では、第１の電極は、金属製電極（白金、金、ニッケル、イリジウム、銅、鉄、鋼、ステンレス鋼、マンガンおよび／または亜鉛など）、炭素（グラファイトまたは不規則炭素など）、または金属炭化物（炭化ケイ素、炭化チタンおよび／または炭化タングステンなど）を含む。ある特定の実施形態では、第１の電極は、金属合金（例えば、ニッケル－クロム－鉄合金、ニッケル－モリブデン－カドミウム合金）、金属酸化物（例えば、酸化イリジウム、ニッケル鉄コバルト酸化物、ニッケルコバルト酸化物、リチウムコバルト酸化物、ランタンストロンチウムコバルト酸化物、バリウムストロンチウム酸化鉄、マンガンモリブデン酸化物、二酸化ルテニウム、イリジウムルテニウムタンタル酸化物）、金属有機フレームワークまたは金属硫化物（例えば、硫化モリブデン）を含む。ある特定の実施形態では、電極触媒または電極材料は分散されて、導電性支持体表面にコーティングされる。

【0056】

一部の実施形態では、本システムは、第２の電極を備える。一部の実施形態では、第２の電極は、アノードを含む。例えば、図１Ａに戻って参照すると、一部の実施形態では、システム１００は、第２の電極１０５（例えば、アノード）を備える。同様に、図２Ａに戻って参照すると、一部の実施形態では、システム２００は、第２の電極１０５（例えば、アノード）を備える。一部の実施形態では、第２の電極は、第１の電極に電気化学的に接続されている。すなわち、電極は、電気化学プロセスに関与することが可能となるよう構成され得る。電気化学カップリングは、例えば、第１および第２の電極をこの２本の電極間でのイオンの輸送を促進する電解質に曝露することによって実現することができる。図１Ａを参照すると、一部の実施形態では、第１の電極１０４は、第２の電極１０５に電気化学的に接続されている。同様に、図２Ａを参照すると、一部の実施形態では、第１の電極１０４は、第２の電極１０５に電気化学的に接続されている。

【0057】

ある特定の実施形態では、第２の電極には、相対的に酸性な条件下（例えば、本明細書において記載されている酸性領域および／または酸中）で安定な、電子伝導体が選択される。ある特定の実施形態では、第２の電極は、金属製電極（白金、パラジウム、鉛および／またはスズなど）、または金属酸化物（遷移金属酸化物など）を含む。

【0058】

ある特定の実施形態では、第１の電極および／または第２の電極は、触媒を含む。一部の実施形態では、カソード触媒は、アルカリ性条件下で安定となるように選択される。カソード触媒は、一部の実施形態では、ニッケル、鉄、遷移金属スルフィド（硫化モリブデンなど）、および／または遷移金属酸化物（ＭｎＯ_２、Ｍｎ_２Ｏ_３、Ｍｎ_３Ｏ_４、ニッケル酸化物、水酸化ニッケル、酸化鉄、水酸化鉄、酸化コバルトなど）、複合遷移金属スピネル酸化物（ＭｎＣｏ_２Ｏ_４、ＣｏＭｎ_２Ｏ_４、ＭｎＦｅ_２Ｏ_４、ＺｎＣｏＭｎＯ_４など）を含んでもよい。一部の実施形態では、アノード触媒は、酸性条件下で安定となるよう選択される。一部の実施形態では、アノード触媒は、白金、イリジウムまたはそれらの酸化物を含む。

【0059】

一部の実施形態では、本システムは、反応器（例えば、電気化学用反応器）を備える。例えば、図１Ａを参照すると、一部の実施形態では、システム１００は反応器を備える。同様に、図２Ａを参照すると、ある特定の場合、システム２００は反応器を備える。一部の実施形態では、反応器は、第１の電極および第２の電極を備える。例えば、一部の実施形態では、第１の電極は、反応器において第２の電極に電気化学的に接続されている。例えば、図１Ａを参照すると、一部の実施形態では、第１の電極１０４は、反応器において第２の電極１０５に電気化学的に接続されている。同様に、図２Ａを参照すると、ある特定の場合、第１の電極１０４は、反応器において第２の電極１０５に電気化学的に接続されている。

【0060】

ある特定の態様は、図１Ａ～３Ｂに関して理解され得る方法に関する。一部の実施形態では、本方法は、反応器（例えば、本明細書に記載されている任意の反応器）を稼働するステップを含む。ある特定の場合、反応器を稼働するステップは、反応器の電極に電流を印加するステップを含む。一部の実施形態では、反応器を稼働するステップは、反応器内で起こる少なくとも１つの化学反応をもたらす。

【0061】

ある特定の実施形態では、本方法は、反応器を第１のモードで稼働するステップを含む。一部の実施形態では、第１のモードは、第１の電極の近傍に塩基を生成するステップを含む（例えば、塩基は、第１の電極における、電気化学反応の結果として生成する）。例えば、図１Ａを参照すると、一部の実施形態では、第１のモードは、第１の電極１０４の近傍に塩基を生成するステップを含む。同様に、図２Ａを参照すると、ある特定の場合、第１のモードは、第１の電極１０４の近傍に塩基を生成するステップを含む。

【0062】

ある特定の実施形態では、第１の電極（例えば、第１のモードにある）は、塩基性産出物（例えば、本明細書に記載されている塩基のいずれか）を生成するよう構成されている。一部の実施形態では、塩基性産出物は、第１の電極における電気化学反応の結果として生成する。例えば、図１Ａを参照すると、一部の実施形態では、第１の電極１０４は、塩基を生成するよう構成されている。同様に、図２Ａを参照すると、一部の例では、第１の電極１０４は、塩基を生成するよう構成されている。

【0063】

塩基は、様々な好適な濃度のいずれかを有することができる。一部の実施形態では、塩基は、０．０００００１Ｍより高いもしくはこれに等しい、０．００００１Ｍより高いもしくはこれに等しい、０．０００１Ｍより高いもしくはこれに等しい、０．００１Ｍより高いもしくはこれに等しい、０．０１Ｍより高いもしくはこれに等しい、０．１Ｍより高いもしくはこれに等しい、０．５Ｍより高いもしくはこれに等しい、１Ｍより高いもしくはこれに等しい、３Ｍより高いもしくはこれに等しい、５Ｍより高いもしくはこれに等しい、７Ｍより高いもしくはこれに等しい、１０Ｍより高いもしくはこれに等しい、１５Ｍより高いもしくはこれに等しい、または２０Ｍより高いもしくはこれに等しい濃度を有する。ある特定の実施形態では、塩基は、２５Ｍより低いもしくはこれに等しい、２０Ｍより低いもしくはこれに等しい、１５Ｍより低いもしくはこれに等しい、１０Ｍより低いもしくはこれに等しい、７Ｍより低いもしくはこれに等しい、５Ｍより低いもしくはこれに等しい、または３Ｍより低いもしくはこれに等しい濃度を有する。これらの範囲の組合せもまた考えられる（例えば、０．１Ｍより高いもしくはこれに等しく、２５Ｍより低いもしくはこれに等しい、または０．１Ｍより高いもしくはこれに等しく、１０Ｍより低いもしくはこれに等しい）。

【0064】

一部の実施形態によれば、第１の電極による塩基の生成は、第１の電極の近傍（例えば、第１の電極に最も近い反応器のコンパートメントの半分以内）にアルカリ性領域（例えば、本明細書に記載されているアルカリ性領域のいずれか）をもたらす。例えば、一部の例では、第１の電極に隣接する（例えば、アルカリ性領域）流体は、第１の電極からさらに離れた液体よりも高いｐＨを有する。一例として、図２Ａを参照すると、一部の場合、本システムは、第１の電極１０４の近傍にアルカリ性領域１０６を含む。同様に、図１Ａを参照すると、ある特定の例では、本システムは、第１の電極１０４の近傍にアルカリ性領域を含む。

【0065】

一部の実施形態では、第１の電極の近傍（例えば、隣接）のｐＨは、８より高いもしくはこれに等しい、９より高いもしくはこれに等しい、１０より高いもしくはこれに等しい、１１より高いもしくはこれに等しい、１２より高いもしくはこれに等しい、または１３より高いもしくはこれに等しい。一部の実施形態によれば、第１の電極の近傍のｐＨは、１４より低いもしくはこれに等しい、１３より低いもしくはこれに等しい、１２より低いもしくはこれに等しい、１１より低いもしくはこれに等しい、または１０より低いもしくはこれに等しい。これらの範囲の組合せもまた考えられる（例えば、８より高いまたはこれに等しく、１４より低いまたはこれに等しい）。

【0066】

一部の実施形態では、第２の電極は、酸性産出物（例えば、本明細書に記載されている酸のいずれか）を生成するよう構成されている。ある特定の実施形態では、酸性産出物は、第２の電極における電気化学反応の結果として生成する。例えば、図１Ａを参照すると、一部の実施形態では、第２の電極１０５は、酸を生成するよう構成されている。同様に、図２Ａを参照すると、ある特定の場合、第２の電極１０５は、酸を生成するよう構成されている。一部の実施形態では、反応器の第１のモードは、第２の電極の近傍に酸を生成するステップを含む（例えば、酸は、第２の電極における、電気化学反応の結果として生成する）。例えば、図１Ａを参照すると、一部の実施形態では、第１のモードは、第２の電極１０５の近傍に酸を生成するステップを含む。同様に、図２Ａを参照すると、ある特定の実施形態では、第１のモードは、第２の電極１０５の近傍に酸を生成するステップを含む。

【0067】

酸は、様々な好適な濃度のいずれかを有することができる。一部の実施形態では、酸は、０．０００００１Ｍより高いもしくはこれに等しい、０．００００１Ｍより高いもしくはこれに等しい、０．０００１Ｍより高いもしくはこれに等しい、０．００１Ｍより高いもしくはこれに等しい、０．０１Ｍより高いもしくはこれに等しい、０．１Ｍより高いもしくはこれに等しい、０．５Ｍより高いもしくはこれに等しい、１Ｍより高いもしくはこれに等しい、３Ｍより高いもしくはこれに等しい、５Ｍより高いもしくはこれに等しい、７Ｍより高いもしくはこれに等しい、または１０Ｍより高いもしくはこれに等しい濃度を有する。ある特定の実施形態では、酸は、１２Ｍより低いもしくはこれに等しい、１０Ｍより低いもしくはこれに等しい、７Ｍより低いもしくはこれに等しい、５Ｍより低いもしくはこれに等しい、３Ｍより低いもしくはこれに等しい、または１Ｍより低いもしくはこれに等しい濃度を有する。これらの範囲の組合せもまた考えられる（例えば、０．０００００１Ｍより高いまたはこれに等しく、１２Ｍより低いまたはこれに等しい、または０．１Ｍより高いまたはこれに等しく、１０Ｍより低いまたはこれに等しい）。

【0068】

一部の実施形態によれば、第２の電極による酸の生成は、第２の電極の近傍（例えば、第２の電極に最も近い反応器のコンパートメントの半分以内）に、酸性領域（例えば、本明細書に記載されているいずれかの酸性領域）をもたらす。例えば、一部の例では、第２の電極に隣接（例えば、酸性領域）する流体は、第２の電極からさらに離れた液体よりも低いｐＨを有する。一例として、図２Ａを参照すると、一部の場合、本システムは、第２の電極１０５の近傍に酸性領域１０７を含む。同様に、図１Ａを参照すると、ある特定の例では、本システムは、第２の電極１０５の近傍に酸性領域１０７を含む。

【0069】

ある特定の実施形態によれば、第２の電極の近傍（例えば、これに隣接）のｐＨは、６より低いもしくはこれに等しい、５より低いもしくはこれに等しい、４より低いもしくはこれに等しい、３より低いもしくはこれに等しい、２より低いもしくはこれに等しい、または１より低いもしくはこれに等しいｐＨを有する。一部の実施形態では、第２の電極の近傍のｐＨは、０より高いもしくはこれに等しい、１より高いもしくはこれに等しい、２より高いもしくはこれに等しい、３より高いもしくはこれに等しい、４より高いもしくはこれに等しい、または５より高いもしくはこれに等しいｐＨを有する。これらの範囲の組合せもまた考えられる（例えば、０より高いまたはこれに等しく、６より低いまたはこれに等しい）。

【0070】

ある特定の実施形態では、第１の電極（例えば、カソード）は、水素ガスが第１の電極の近傍で生成することができるように、水素ガスを生成するよう構成されている（例えば、水素ガスは、第１の電極における電気化学反応の結果として生成する）。例えば、図２Ａを参照すると、一部の実施形態では、第１の電極１０４は、水素ガス１０８を生成するよう構成されている。同様に、図１Ａを参照すると、ある特定の例では、第１の電極１０４は、水素ガスを生成するよう構成されている。一部の例では、反応器を第１のモードで稼働するステップは、第１の電極の近傍で水素ガス（例えば、水素ガスおよび塩基）を生成するステップを含む（例えば、水素ガスは、第１の電極における、電気化学反応の結果として生成する）。一部の例では、水素ガスおよび／または塩基は、第１の電極の近傍に、第１の電極の近傍における水の還元によって生成する。

【0071】

ある特定の実施形態では、第２の電極（例えば、アノード）は、酸素ガスが第２の電極の近傍で生成することができるように、酸素を生成するよう構成されている（例えば、酸素ガスは、第２の電極における電気化学反応の結果として生成する）。例えば、図２Ａを参照すると、一部の実施形態では、第２の電極１０５は、酸素ガス１０９を生成するよう構成されている。同様に、図１Ａを参照すると、ある特定の実施形態では、第２の電極１０５は、酸素ガスを生成するよう構成されている。ある特定の場合、反応器を第１のモードで稼働するステップは、第２の電極の近傍で酸素ガス（例えば、酸素ガスおよび酸）を生成するステップを含む（例えば、酸素ガスは、第２の電極における、電気化学反応の結果として生成する）。一部の例では、酸素ガスおよび／または酸は、第２の電極の近傍で、第２の電極の近傍における水の酸化によって生成する。

【0072】

一部の実施形態では、本システムは、酸素ガスが、第１の電極の近傍の位置まで（例えば、第２の電極の近傍の位置から）拡散することおよび／または輸送されることが可能となるよう構成されている。例えば、一部の場合、酸素ガスが第２の電極において電気化学反応の結果として生成した後に、第２の電極の近傍の流体に由来する酸素ガスが第１の電極における電気化学反応に関与することができるよう、本システムは、酸素ガスが、第１の電極の近傍の流体まで拡散することおよび／または輸送されることが可能となるよう構成されている。例えば、図２Ａを参照すると、一部の実施形態では、システム２００は、酸素ガス１０９が、第２の電極１０５から第１の電極１０４まで、拡散することおよび／または輸送されることが可能となるよう構成されている。同様に、図１Ａを参照すると、ある特定の実施形態では、システム１００は、酸素ガスが、第２の電極１０５から第１の電極１０４まで、拡散することおよび／または輸送されることが可能となるよう構成されている。

【0073】

ある特定の実施形態によれば、本システムは、酸素ガスが、第１の電極の近傍で還元されることが可能となるよう構成されている（例えば、酸素ガスは、第１の電極において、電気化学反応の結果として還元される）。例えば、図２Ａを参照すると、ある特定の実施形態では、システム２００は、酸素ガス１０９が、第１の電極１０４の近傍で還元されることが可能となるよう構成されている。同様に、図１Ａを参照すると、一部の例では、システム１００は、酸素ガスが、第１の電極１０４の近傍で還元されることが可能となるよう構成されている。一部の実施形態では、第１の電極の近傍で酸素ガスを還元するステップは、塩基の生成を含む。ある特定の実施形態では、塩基の生成は、第１の電極において生成した塩基の総量を増加させるので、利点がある。

【0074】

一部の実施形態では、本システムは、水素ガスが、第２の電極の近傍の位置まで（例えば、第１の電極の近傍の位置から）拡散することおよび／または輸送されることが可能となるよう構成されている。例えば、一部の場合、水素ガスが第１の電極において電気化学反応の結果として生成した後に、第１の電極の近傍の流体に由来する水素ガスが第２の電極における電気化学反応に関与され得るように、本システムは、水素ガスが第２の電極の近傍の流体まで拡散することおよび／または輸送されることが可能となるよう構成されている。例えば、図２Ａを参照すると、ある特定の場合、システム２００は、水素ガス１０８が、第１の電極１０４から第２の電極１０５まで、拡散することおよび／または輸送されることが可能となるよう構成されている。同様に、図１Ａを参照すると、一部の例では、システム１００は、水素ガスが、第１の電極１０４から第２の電極１０５まで拡散することおよび／または輸送されることが可能となるよう構成されている。

【0075】

ある特定の実施形態によれば、本システムは、水素ガスが、第２の電極の近傍で酸化されることが可能となるよう構成されている（例えば、水素ガスは、第２の電極において、電気化学反応の結果として酸化される）。例えば、図２Ａを参照すると、一部の実施形態では、システム２００は、水素ガス１０８が、第２の電極１０５の近傍で酸化されることが可能となるよう構成されている。同様に、図１Ａを参照すると、ある特定の実施形態では、システム１００は、水素ガスが、第２の電極の近傍で酸化されることが可能となるよう構成されている。一部の実施形態では、第２の電極の近傍で水素ガスを酸化するステップは、酸の生成を含む。ある特定の実施形態では、酸の生成は、第２の電極において生成した酸の総量を増加させるので、利点がある。

【0076】

一部の実施形態では、本システムは、セパレータを備える。例えば、図１Ｃを参照すると、一部の実施形態では、システム１００は、セパレータ１２４を備える。同様に、図２Ｂを参照すると、ある特定の実施形態では、システム２００は、セパレータ１２４を備える。ある特定の実施形態では、セパレータは、第２の電極において生成した酸素ガスが第１の電極まで拡散することが可能となるよう、および／または第１の電極において生成した水素ガスが第２の電極まで拡散することが可能となるよう構成されている。例えば、一部の実施形態では、セパレータは、酸素ガスおよび／または水素ガスに対して透過性がある。例えば、図１Ｃを参照すると、一部の実施形態では、セパレータ１２４は、第２の電極において生成した酸素ガスが第１の電極まで拡散することが可能となるよう、および／または第１の電極において生成した水素ガスが第２の電極まで拡散することが可能となるよう構成されている。同様に、図２Ｂを参照すると、ある特定の実施形態では、セパレータ１２４は、第２の電極において生成した酸素ガスが第１の電極まで拡散することが可能となるよう、および／または第１の電極において生成した水素ガスが第２の電極まで拡散することが可能となるよう構成されている。

【0077】

水素ガスおよび／または酸素ガスを電極の一方から他方に輸送する多数の好適な方法が存在し得る。例えば、一部の実施形態では、水素ガスおよび／または酸素ガスは、シリンジを用いて輸送され得る（例えば、反応器が、電極の一方の近傍に、シリンジ用の入口、および他方の電極の近傍にシリンジ用の出口を有する場合、ガスは、一方の電極からもう一方の電極まで、シリンジにより輸送され得る）。ある特定の実施形態では、水素ガスおよび／または酸素ガスは、導管（例えば、パイプ、チャネル、ニードルまたは管）を介して輸送され得る。一部の場合、水素ガスおよび／または酸素ガスは、一方の電極から別の電極に直接輸送され得るか、または水素ガスおよび／または酸素ガスは、反応器から取り出した後に、反応器に添加して戻されるまで貯蔵され得る。一部の実施形態では、水素ガスおよび／または酸素ガスは、連続的にまたは回分で輸送される。ある特定の実施形態では、水素ガスおよび／または酸素ガスは、自動的にまたは手作業で輸送される。

【0078】

一部の実施形態では、加水分解によって生成した水素ガスは、１つの水素分子が反応して、２個のプロトンおよび２個の電子を形成する、水素酸化反応（ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｒｅａｃｔｉｏｎ：ＨＯＲ）を使用して電気化学的に酸化され得る。他の実施形態では、加水分解によって生成した酸素ガスは、１つの酸素分子が２つの水分子および４個の電子と反応して、４つのヒドロキシルイオンを形成する酸素還元反応（ｏｘｙｇｅｎ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｒｅａｃｔｉｏｎ：ＯＲＲ）において、電気化学的に還元され得る。一部の実施形態では、ＨＯＲ反応を使用して、反応器により生じる酸性溶液のｐＨを低下させるか、またはそのプロトン濃度を向上させる。一部の実施形態では、ＯＲＲ反応を使用して、反応器により生じる塩基性溶液のｐＨを向上させるか、またはそのヒドロキシル濃度を向上させる。本明細書において記載されているＨＯＲおよびＯＲＲ反応は、一部の場合、反応器の電気分解反応に使用されるものに由来する個別の電極を使用して行うことができる。ある特定の実施形態では、これらの電極は、例えば、水素と酸素の燃焼反応が反応器内に留まる水を生成する燃焼電極として、電気分解用反応内に置かれてもよい。燃焼、またはＨＯＲもしくはＯＲＲに使用される電極は、一部の例では、個別の容器または反応器にも置かれてもよく、これらの容器または反応器に水素ガスまたは酸素ガスがそれぞれ、送り込まれる。一部の実施形態では、電気分解用反応器のカソードにおいて生成した水素は、反応器のアノード側に接続されているＨＯＲ電極に送られ、ここで、ＨＯＲが行われて、それによって生成したプロトンは、反応器によって生成した酸性溶液の酸濃度を向上させる（ｐＨが低下する）。ある特定の実施形態では、電気分解用反応器のアノードにおいて生成した酸素は、反応器のカソード側に接続されているＯＲＲ電極に送られ、ここで、ＯＲＲが行われて、それによって生成したヒドロキシルイオンは、反応器によって生成したアルカリ性溶液のヒドロキシル濃度を向上させる（ｐＨが向上する）。一部の例では、ＨＯＲ反応は、外部環境に対して反応性がより低い酸素に比べると、ＯＲＲ反応よりも優先的に行われて、水素の放出量が低下する。水素－酸素燃焼またはＨＯＲまたはＯＲＲに使用される電極は、一部の場合、電気触媒として機能する化合物を含んでもよい。水素－酸素燃焼触媒は、例えば、参照により組み込まれている、M Haruta and H Sanoによる"Catalytic Combustion of Hydrogen - Its Role in Hydrogen Utilization," International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 6, No. 6, pp. 601-608, 1981に記載されている。ＨＯＲおよびＯＲＲのための電気触媒の例には、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｈ、ＯｓおよびＩｒなどの白金族金属、個々にまたは合金もしくは混合物として使用されるＭｏ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｗ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ａｇ、ＡｕおよびＲｅなどの非白金族金属、必要に応じてコーティングされているか、もしくは他の触媒がドープされているラネーニッケルとして知られている高表面積ニッケル－アルミニウム合金が含まれる。ＯＲＲに選択的な電気触媒の例には、金属鉄、酸化鉄、鉄スルフィドおよび水酸化鉄、銀合金、酸化銀および硝酸銀、ならびにカーボン紙、炭素フェルト、グラファイト、カーボンブラックおよびナノスケールカーボンを含めた様々な形態の炭素が含まれる。

【0079】

本明細書に記載されているある特定の実施形態では、電気分解により生成するガス状副生成物（例えば、ＣＯ_２、Ｈ_２および／またはＯ_２）は、価値があることがあり、電力を含めたエネルギーおよび力を発生させる目的のため、燃料電池またはガスタービンまたは内燃エンジンにおける燃焼を含めた、他の用途およびプロセスに使用するために販売されてもよい。しかし、一部の例では、このようなガスの生成を低減するか、またはなくすことが望ましいことがある。したがって、一部の実施形態では、反応器によって生成するガスの１つまたはこれより多くが再度一緒にされる。本明細書で使用する場合、再度一緒にすることとは、生成したガスの１つまたはこれより多くを消費する化学反応または電気化学反応を指す。

【0080】

一部の実施形態では、加水分解によって生成した水素および酸を再度一緒にし、水素－酸素燃焼を使用して水を形成する。例えば、図２Ａを参照すると、一部の実施形態では、第１の電極１０４によって生成した水素ガス１０８は、図６Ａに示されている通り、酸素ガス１０９と再度一緒にされて、水を形成することができる。同様に、図１Ａを参照すると、ある特定の実施形態では、第１の電極１０４によって生成した水素ガスは、酸素ガスと再度一緒にされて、水を形成することができる。ある特定の実施形態によれば、水素－酸素を再度一緒にすることは、反応器内部または外部で行われてもよく、一部の場合、当業者に周知の電極材料、および設計、および必要に応じて触媒を使用してもよい。ある特定の実施形態では、本方法は、水素ガスを正味生成しない（または、生成する水素ガスの正味の量は、反応器に供給される電流の５％未満（例えば、２％未満、または１％未満）である）。例えば、一部の実施形態では、生成した水素ガスが酸素と再度一緒にされて水を形成するので、本方法は、水素ガスを何ら放出しない（または、放出される水素ガスの量は、反応器に供給される電流の５％未満（例えば、２％未満、または１％未満）である）。同様に、一部の場合、本方法は、酸素ガスを正味生成しない（または、生成する酸素ガスの正味の量は、反応器に供給される電流の５％未満（例えば、２％未満、または１％未満）である）。例えば、ある特定の例では、生成した酸素ガスが水素と再度一緒にされて水を形成するので、本方法は、酸素ガスを何ら放出しない（または、放出される酸素ガスの正味の量は、反応器に供給される電流の５％未満（例えば、２％未満、または１％未満）である）。

【0081】

一部の実施形態では、加水分解は、それぞれ、水素ガスまたは酸素ガスを遊離することなく（または、遊離する水素ガスまたは酸素ガスの量が、５％未満（例えば、２％未満または１％未満）である）、第１の電極（例えば、カソード）の近傍で塩基性ｐＨを生じ、第２の電極（例えば、アノード）の近傍で酸性ｐＨを生じる条件下で行われる。例えば、一部の実施形態では、Ｏ_２は、酸およびＯ_２が生成する第２の電極（例えば、アノード）から、塩基が生成して、Ｏ_２が還元されてＯＨ^－を形成する（１／２Ｏ_２＋Ｈ_２Ｏ＋２ｅ^－→２ＯＨ^－）第１の電極（例えば、カソード）まで拡散する（例えば、図２Ａの電解質２３５を通る、および／または電解質の上の空気中を通る）ことができる。ある特定の実施形態では、この反応は、ｐＨ＞７、および標準水素電極に対して０．８Ｖ未満の電極電位において起こり得る。同様に、一部の場合、Ｈ_２は、塩基が生成する第１の電極（例えば、カソード）から、酸が生成し、Ｈ_２が酸化されてＨ^＋を形成する（Ｈ_２→２Ｈ^＋＋２ｅ^－）第２の電極（例えば、アノード）まで拡散することができる。ある特定の例では、これは、ｐＨが＜７であり、電極電位が、標準水素電極に対して－０．４１Ｖより高い場合に起こり得る。アルカリ電解槽などの他の電解槽では、この反応は、２本の電極間のガスの交差を防止するセパレータによって妨害される。しかし、本明細書に開示されている一部の実施形態では、反応器は、Ｈ_２および／またはＯ_２が消費されて、ｐＨ勾配を増大することができるよう、それらの交差を可能にするおよび／または促進するセパレータを備える。

【0082】

一部の実施形態では、酸性溶液（ｐＨ７未満）は、標準水素電極に対して０．８Ｖより高い電極電位において、中性ｐＨの電解質から生じる。例えば、ある特定の実施形態では、ｐＨ０の酸性溶液を作製するための電極の最低電位は、標準水素電極に対して１．２３Ｖとなると思われる。一部の場合、塩基性溶液（ｐＨ７より高い）は、標準水素電極に対して－０．４Ｖより低い電極電位において、中性ｐＨの電解質から生成する。例えば、ｐＨ１４のアルカリ性溶液を作製するための電極の最大電位は、標準水素電極に対して－０．８３Ｖとなる。

【0083】

第２の電極におけるネルンスト電位（例えば、第２の電極に最も近い流体におけるネルンスト電位）は、様々な好適な値のいずれかとすることができる。一部の実施形態では、第２の電極（例えば、アノード）におけるネルンスト電位は、標準水素電極に対して、－０．４Ｖより高いもしくはこれに等しい、－０．２Ｖより高いもしくはこれに等しい、０Ｖより高いもしくはこれに等しい、０．５Ｖより高いもしくはこれに等しい、０．８Ｖより高いもしくはこれに等しい、０．９Ｖより高いもしくはこれに等しい、１Ｖより高いもしくはこれに等しい、１．１Ｖより高いもしくはこれに等しい、１．２Ｖより高いもしくはこれに等しい、１．４Ｖより高いもしくはこれに等しい、または１．６Ｖより高いもしくはこれに等しい。ある特定の実施形態では、第２の電極におけるネルンスト電位は、標準水素電極に対して、２Ｖより低いもしくはこれに等しい、１．７Ｖより低いもしくはこれに等しい、１．５Ｖより低いもしくはこれに等しい、１．４Ｖより低いもしくはこれに等しい、１．３Ｖより低いもしくはこれに等しい、１．２Ｖより低いもしくはこれに等しい、１．１Ｖより低いもしくはこれに等しい、１Ｖより低いもしくはこれに等しい、０．９Ｖより低いもしくはこれに等しい、０．８Ｖより低いもしくはこれに等しい、０．５Ｖより低いもしくはこれに等しい、０Ｖより低いもしくはこれに等しい、または－０．２Ｖより低いもしくはこれに等しい。これらの範囲の組合せもまた考えられる（例えば、０．８Ｖより高いもしくはこれに等しく、２Ｖより低いもしくはこれに等しい、１．２Ｖより高いもしくはこれに等しく、２Ｖより低いもしくはこれに等しい、－０．４Ｖより高いもしくはこれに等しく、０．５Ｖより低いもしくはこれに等しい、または０Ｖより高いもしくはこれに等しく、０．５Ｖより低いもしくはこれに等しい）。

【0084】

ある特定の実施形態では、第２の電極における好適なネルンスト電位は、電極における反応のタイプに依存する。例えば、一部の場合、水素ガスが酸に酸化される際の第２の電極におけるネルンスト電位は、標準水素電極に対して、－０．４Ｖより高いまたはこれに等しい（例えば、－０．４Ｖより高いもしくはこれに等しく、０．５Ｖより低いもしくはこれに等しい、または０Ｖより高いもしくはこれに等しく、０．５Ｖより低いもしくはこれに等しい）。別の例として、ある特定の例では、水が酸および酸素ガスに酸化される際の第２の電極におけるネルンスト電位は、標準水素電極に対して、０．８Ｖより高いまたはこれに等しい（例えば、０．８Ｖより高いもしくはこれに等しく、２Ｖより低いもしくはこれに等しい、または１．２Ｖより高いもしくはこれに等しく、２Ｖより低いもしくはこれに等しい）。

【0085】

第１の電極におけるネルンスト電位（例えば、第１の電極に最も近い流体におけるネルンスト電位）は、様々な好適な値のいずれかとすることができる。ある特定の実施形態では、第１の電極（例えば、カソード）におけるネルンスト電位は、標準水素電極に対して、０．８Ｖより低いもしくはこれに等しい、０．６Ｖより低いもしくはこれに等しい、０．４Ｖより低いもしくはこれに等しい、０Ｖより低いもしくはこれに等しい、－０．４Ｖより低いもしくはこれに等しい、－０．５Ｖより低いもしくはこれに等しい、－０．６Ｖより低いもしくはこれに等しい、－０．７Ｖより低いもしくはこれに等しい、－０．８Ｖより低いもしくはこれに等しい、－０．９Ｖより低いもしくはこれに等しい、－１Ｖより低いもしくはこれに等しい、－１．２Ｖより低いもしくはこれに等しい、または－１．４Ｖより低いもしくはこれに等しい。一部の実施形態では、第１の電極におけるネルンスト電位は、標準水素電極に対して、－２Ｖより高いもしくはこれに等しい、－１．７Ｖより高いもしくはこれに等しい、－１．５Ｖより高いもしくはこれに等しい、－１．２Ｖより高いもしくはこれに等しい、－１Ｖより高いもしくはこれに等しい、－０．９Ｖより高いもしくはこれに等しい、－０．８Ｖより高いもしくはこれに等しい、－０．７Ｖより高いもしくはこれに等しい、－０．６Ｖより高いもしくはこれに等しい、－０．５Ｖより高いもしくはこれに等しい、－０．４Ｖより高いもしくはこれに等しい、０Ｖより高いもしくはこれに等しい、０．４Ｖより高いもしくはこれに等しい、または０．６Ｖより高いもしくはこれに等しい。これらの範囲の組合せもまた考えられる（例えば、－１．５Ｖより高いもしくはこれに等しく、－０．４Ｖより低いまたはこれに等しい、－１．５Ｖより高いもしくはこれに等しく、－０．８Ｖより低いもしくはこれに等しい、－０．４Ｖより高いもしくはこれに等しく、０．８Ｖより低いもしくはこれに等しい、または－０．４Ｖより高いもしくはこれに等しく、０．４Ｖより低いまたはこれに等しい）。

【0086】

ある特定の実施形態では、第１の電極における好適なネルンスト電位は、電極における反応のタイプに依存する。例えば、一部の場合、酸素ガスが塩基に還元される際の第１の電極におけるネルンスト電位は、標準水素電極に対して、０．８Ｖより低いまたはこれに等しい（例えば、０．８Ｖより低いもしくはこれに等しく、－０．４Ｖより高いもしくはこれに等しい、または０．４Ｖより低いもしくはこれに等しく、－０．４Ｖより高いもしくはこれに等しい）。別の例として、ある特定の例では、水が塩基および水素ガスに還元される際の第１の電極におけるネルンスト電位は、標準水素電極に対して、－０．４Ｖより低いまたはこれに等しい（例えば、－０．４Ｖより低いもしくはこれに等しく、－１．５Ｖより高いもしくはこれに等しい、または－０．８Ｖより低いもしくはこれに等しく、－１．５Ｖより高いもしくはこれに等しい）。

【0087】

ある特定の実施形態では、セル電圧（例えばセルに印加される電圧、例えば酸および／または塩基の生成中に）は、標準水素電極に対して、０Ｖより高いもしくはこれに等しい、０．５Ｖより高いもしくはこれに等しい、１Ｖより高いもしくはこれに等しい、１．２３Ｖより高いもしくはこれに等しい、１．５Ｖより高いもしくはこれに等しい、２Ｖより高いもしくはこれに等しい、２．０６Ｖより高いもしくはこれに等しい、または２．５Ｖより高いもしくはこれに等しい。一部の実施形態では、セル電圧は、標準水素電極に対して、５Ｖより低いもしくはこれに等しい、４Ｖより低いもしくはこれに等しい、３Ｖより低いもしくはこれに等しい、２．５Ｖより低いもしくはこれに等しい、２．２５Ｖより低いもしくはこれに等しい、２Ｖより低いもしくはこれに等しい、１．５Ｖより低いもしくはこれに等しい、１Ｖより低いもしくはこれに等しい、または０．５Ｖより低いもしくはこれに等しい。これらの範囲の組合せもまた考えられる（例えば、０～５Ｖまたは０～２．５Ｖ）。

【0088】

一部の実施形態では、本システムは、濃酸および濃塩基を生産するための反応器システムを備える。一部の実施形態によれば、本システムは、第１の反応器（例えば、本明細書に記載されている任意の反応器）を備える。例えば、図３Ａを参照すると、一部の実施形態では、システム３００は、第１の反応器３２０を備える。一部の実施形態によれば、本システムは、第２の反応器（例えば、本明細書に記載されている任意の反応器）を備える。例えば、図３Ａを参照すると、一部の実施形態では、システム３００は、第２の反応器３０１を備える。ある特定の場合、第１の反応器および第２の反応器は、流体連結している。例えば、図３Ａを参照すると、一部の実施形態によれば、第１の反応器３２０は、導管３３０を介して第２の反応器３０１に流体連結されている。例えば、一部の場合、第１の反応器において生成した流体（例えば、液体またはガス）は第２の反応器に、拡散することができる、および／またはここに輸送され得る。非限定例として、ある特定の実施形態では、本方法は、第１の反応器から第２の反応器まで、水素ガスおよび／または二ハロゲン化物を拡散することおよび／または輸送することを含む。

【0089】

一部の実施形態では、第１の反応器は、電気化学用反応器を備える。ある特定の場合、第１の反応器は、第１の電極（例えば、本明細書に記載されている任意の第１の電極）を備える。例えば、図３Ｂを参照すると、一部の場合、第１の反応器３２０は、第１の電極１０４を備える。一部の例では、第１の反応器は、第２の電極（例えば、本明細書に記載されている任意の第２の電極）を備える。例えば、図３Ｂを参照すると、一部の場合、第１の反応器３２０は、第２の電極１０５を備える。一部の実施形態では、第２の電極は、第１の電極に電気化学的に接続されている（例えば、電極は、電流が一方の電極からもう一方の電極に流れることができるよう構成されている）。すなわち、電極は、電気化学プロセスに関与することが可能となるよう構成され得る。電気化学カップリングは、例えば、第１および第２の電極を２本の電極間でのイオンの輸送を促進する電解質に曝露することによって実現することができる。例えば、図３Ａを参照すると、一部の実施形態では、第１の電極１０４は、第２の電極１０５に電気化学的に接続されている。

【0090】

ある特定の例では、第２の反応器は、燃料電池（例えば、Ｈ_２／Ｃｌ_２燃料電池）を備える。一部の実施形態では、本方法は、第２の反応器において酸を生成するステップを含む。例えば、ある特定の場合、図３Ａにおける第２の反応器３０１は、酸を生成するよう構成されている（例えば、本明細書に記載されている任意の酸）。

【0091】

ある特定の実施形態では、本方法は、第１の反応器において、塩基（例えば、本明細書に記載されている任意の塩基）、二ハロゲン化物および／または水素ガスを生成するステップを含む。例えば、図３Ａを参照すると、一部の場合、第１の反応器３２０は、塩基、二ハロゲン化物および／または水素ガスを生成するよう構成されている。一部の例では、二ハロゲン化物は、第１の反応器の第２の電極の近傍で生成する（例えば、二ハロゲン化物は、第１の反応器の第２の電極において、電気化学反応の結果として生成する）。例えば、図３Ｂを参照すると、ある特定の場合、二ハロゲン化物は、第１の反応器３２０の第２の電極１０５の近傍で生成する。一部の実施形態では、塩基および／または水素ガスは、第１の電極の近傍で生成する（例えば、塩基および／または水素ガスは、第１の電極における、電気化学反応の結果として生成する）。例えば、図３Ｂを参照すると、ある特定の場合、塩基は、第１の電極１０４の近傍で生成する。

【0092】

第１の反応器の第２の電極におけるネルンスト電位（例えば、第２の電極に最も近い流体におけるネルンスト電位）は、様々な好適な値のいずれかとすることができる。一部の実施形態では、第１の反応器の第２の電極（例えば、アノード）におけるネルンスト電位は、標準水素電極に対して、１．３Ｖより高いもしくはこれに等しい、１．５Ｖより高いもしくはこれに等しい、１．７Ｖより高いもしくはこれに等しい、１．９Ｖより高いもしくはこれに等しい、２．１Ｖより高いもしくはこれに等しい、または２．３Ｖより高いもしくはこれに等しい。ある特定の実施形態では、第１の反応器の第２の電極におけるネルンスト電位は、標準水素電極に対して、２．５Ｖより低いもしくはこれに等しい、２．３Ｖより低いもしくはこれに等しい、２．１Ｖより低いもしくはこれに等しい、１．９Ｖより低いもしくはこれに等しい、１．７Ｖより低いもしくはこれに等しい、または１．５Ｖより低いもしくはこれに等しい。これらの範囲の組合せもまた考えられる（例えば、１．３Ｖより高いまたはこれに等しく、２．５Ｖより低いまたはこれに等しい）。

【0093】

ある特定の実施形態では、第１の反応器の第２の電極における好適なネルンスト電位は、電極における反応のタイプに依存する。例えば、一部の場合、二ハロゲン化物が生成する際（例えば、塩化物イオンは酸化されて、Ｃｌ_２を形成する）の第２の電極におけるネルンスト電位は、標準水素電極に対して１．３Ｖより高いまたはこれに等しい（例えば、１．３Ｖより高いまたはこれに等しく、２．５Ｖより低いまたはこれに等しい）。

【0094】

一部の実施形態では、Ｃｌ_２は、標準水素電極に対して、１．３６Ｖより高いネルンスト電位（例えば、標準水素電極に対して、１．４Ｖより高いもしくはこれに等しい、１．５Ｖより高いもしくはこれに等しい、１．７Ｖより高いもしくはこれに等しい、または２Ｖより高いもしくはこれに等しい；５Ｖより低いもしくはこれに等しい、３Ｖより低いもしくはこれに等しい、２Ｖより低いもしくはこれに等しい、または１．５Ｖより低いもしくはこれに等しい；組合せもまた考えられる）において、Ｃｌ－から生成する。

【0095】

ある特定の実施形態では、Ｂｒ_２は、標準水素電極に対して、１．０６Ｖより高いネルンスト電位（例えば、１．１Ｖより高いもしくはこれに等しい、１．２Ｖより高いもしくはこれに等しい、１．３Ｖより高いもしくはこれに等しい、１．５Ｖより高いもしくはこれに等しい、または１．８Ｖより高いもしくはこれに等しい；４Ｖより低いもしくはこれに等しい、３Ｖより低いもしくはこれに等しい、２Ｖより低いもしくはこれに等しい、または１．５Ｖより低いもしくはこれに等しい；組合せも考えられる）において、Ｂｒ－から生成する。

【0096】

一部の場合、Ｉ_２は、標準水素電極に対して、０．５４Ｖより高いネルンスト電位（例えば、０．６Ｖより高いもしくはこれに等しい、０．７Ｖより高いもしくはこれに等しい、０．８Ｖより高いもしくはこれに等しい、０．９Ｖより高いもしくはこれに等しい、１Ｖより高いもしくはこれに等しい、または１．２Ｖより高いもしくはこれに等しい；３Ｖより低いもしくはこれに等しい、２Ｖより低いもしくはこれに等しい、１．５Ｖより低いもしくはこれに等しい、１．３Ｖより低いもしくはこれに等しい、または１Ｖより低いもしくはこれに等しい；組合せもまた考えられる）において、Ｉ－から生成する。

【0097】

第１の反応器の第１の電極におけるネルンスト電位（例えば、第１の電極に最も近い流体におけるネルンスト電位）は、様々な好適な値のいずれかとすることができる。一部の実施形態では、第１の反応器の第１の電極（例えば、カソード）におけるネルンスト電位は、標準水素電極に対して、－２Ｖより高いもしくはこれに等しい、－１．８Ｖより高いもしくはこれに等しい、－１．６Ｖより高いもしくはこれに等しい、－１．４Ｖより高いもしくはこれに等しい、－１．２Ｖより高いもしくはこれに等しい、－１．０Ｖより高いもしくはこれに等しい、－０．８Ｖより高いもしくはこれに等しい、－０．６Ｖより高いもしくはこれに等しい、－０．４Ｖより高いもしくはこれに等しい、－０．２Ｖより高いもしくはこれに等しい、０Ｖより高いもしくはこれに等しい、０．２Ｖより高いもしくはこれに等しい、０．４Ｖより高いもしくはこれに等しい、または０．６Ｖより高いもしくはこれに等しい。ある特定の実施形態では、第１の反応器の第１の電極におけるネルンスト電位は、標準水素電極に対して、０．８Ｖより低いもしくはこれに等しい、０．６Ｖより低いもしくはこれに等しい、０．４Ｖより低いもしくはこれに等しい、０．２Ｖより低いもしくはこれに等しい、０Ｖより低いもしくはこれに等しい、－０．２Ｖより低いもしくはこれに等しい、－０．４Ｖより低いもしくはこれに等しい、－０．６Ｖより低いもしくはこれに等しい、－０．８Ｖより低いもしくはこれに等しい、－１．０Ｖより低いもしくはこれに等しい、－１．２Ｖより低いもしくはこれに等しい、－１．４Ｖより低いもしくはこれに等しい、または－１．６Ｖより低いもしくはこれに等しい。これらの範囲の組合せもまた考えられる（例えば、－２Ｖより高いもしくはこれに等しく、０．８Ｖより低いもしくはこれに等しい、－１．４Ｖより高いもしくはこれに等しく、０．４Ｖより低いもしくはこれに等しい、－２Ｖより高いもしくはこれに等しく、－０．４Ｖより低いもしくはこれに等しい、または－２Ｖより高いもしくはこれに等しく、－０．８Ｖより低いもしくはこれに等しい）。

【0098】

ある特定の実施形態では、第１の反応器の第１の電極における好適なネルンスト電位は、電極における反応のタイプに依存する。例えば、一部の場合、酸素が還元されて塩基を形成する際の第１の電極におけるネルンスト電位は、標準水素電極に対して、０．８Ｖより低いまたはこれに等しい（例えば、－２Ｖより高いもしくはこれに等しく、０．８Ｖより低いもしくはこれに等しい、または－１．４Ｖより高いもしくはこれに等しく、０．４Ｖより低いもしくはこれに等しい）。別の例として、ある特定の例では、水が水素ガスに還元される際の第１の電極におけるネルンスト電位は、標準水素電極に対して、－０．４Ｖより低いまたはこれに等しい（例えば、－２Ｖより高いもしくはこれに等しく、－０．４Ｖより低いもしくはこれに等しい、または－２Ｖより高いもしくはこれに等しく、－０．８Ｖより低いもしくはこれに等しい）。

【0099】

ある特定の実施形態では、第１の反応器は、ハロゲン化物の塩を含有する電解質から、塩基／アルカリ性溶液、二ハロゲン化物および水素ガスを生成する。図１１は、ある特定の実施形態による、本明細書において開示されている中性の水の電解槽をベースとする反応器を示しており、これにより、電気分解または加水分解は、酸性溶液およびアルカリ性溶液を生成し、次に、酸性溶液を使用して、出発金属炭酸塩を脱炭酸し、次に、アルカリ性溶液を使用して、出発金属炭酸塩の溶解している金属イオンから金属水酸化物を沈殿させる。一部の実施形態では、このような反応器が動作する反応剤の体積濃度は、電解槽により生じるｐＨの値によって決定される。

【0100】

ある特定の実施形態による、代替反応器の概念が、図１２に示されている。一部の実施形態によれば、この反応器は、図１１における反応器よりも、高い濃度の酸および塩基を生成することが可能である。一部の実施形態では、本システムは、溶解している金属塩のほぼ中性の溶液を電気分解により酸化して、アルカリ性溶液、水素および金属塩の陰イオンに富む化合物を生成する、第１の反応器を備える。一部の実施形態では、金属塩は、アルカリハロゲン化物の塩またはアルカリ土類ハロゲン化物の塩であり、生成する前記化合物は二ハロゲン化物である。第２の反応器は、ある特定の実施形態によれば、前記化合物および水素を水と反応させることによって、酸性溶液を生成する。一部の実施形態では、次に、第２の反応器によって生成する前記酸性溶液、および第１の反応器によって生成する前記アルカリ性溶液をそれぞれ使用して、ＣＯ_２を放出する前記金属炭酸塩を溶解して、前記金属水酸化物を沈殿させる。ある特定の実施形態では、図１１の反応器とは異なり、約１モル濃度より高いＨ^＋およびＯＨ^－絶対濃度に到達することが困難となり得る場合、図１２の反応器は３モル濃度、５モル濃度、またはさらに高い濃度に到達することができる。

【0101】

ある特定の実施形態では、第１の反応器は、第２の電極（例えば、アノード）、第１の電極（例えば、カソード）、２本の電極の間に半透明膜、電解質用の入口および電気分解の生成物（Ｈ_２、二ハロゲン化物およびアルカリ性溶液）のための出口を備える。一部の実施形態では、第１の電極の近傍における追加の入口は、Ｏ_２を導入する。一部の場合、電解質は、金属塩が溶解する、ほぼ中性の水溶液である。ある特定の場合、水溶液は、ハロゲン化物の陰イオン（例えば、Ｆ^－、Ｃｌ^－、Ｂｒ^－ _、Ｉ^－）、およびその対応する陽イオン（例えば、Ｌｉ^＋、Ｎａ^＋、Ｋ^＋、ＮＨ_４ ^＋、Ｍｇ^２＋、Ｃａ^２＋）を含む。ある特定の実施形態では、電解質中のハロゲン化物の塩の濃度は、０．０１～５０重量％のいずれかとすることができる。一部の実施形態では、電解質は、入口によって第２の電極（例えば、アノード）に導入される。ある特定の場合、第２の電極の表面の活性材料は、白金、グラファイト、白金化チタン、混合金属酸化物、混合金属酸化物被覆チタン、白金化金属酸化物（例えば、白金化酸化鉛、二酸化マンガン）、白金化フェロシリコン、白金－イリジウム合金、酸化ルテニウム、酸化チタン、ルテニウムおよび／またはチタン混合金属酸化物を含むことができる。

【0102】

一部の場合、反応器１における第２の電極において、ハロゲン化物陰イオンは酸化されて、二ハロゲン化物（例えば、Ｃｌ_２、Ｂｒ_２、Ｉ_２）を生成する。例えば、ある特定の例では、溶解したＣｌ^－の酸化により、Ｃｌ_２ガスが得られる。

【0103】

２Ｃｌ^－ _（ａｑ）→Ｃｌ_２（ｇ）＋２ｅ^－

【0104】

ある特定の実施形態では、室温において、Ｂｒ^－の酸化により発煙液体であるＢｒ_２が得られ、Ｉ^－の酸化により、固体のＩ_２が得られる。二ハロゲン化物を、一部の場合、出口を介して電解槽から収集し、これを以下に記載されている後のステップにおいて使用して酸を製造する。ある特定の例では、陽イオン（例えば、Ｌｉ^＋、Ｎａ^＋、Ｋ^＋ _、ＮＨ_４ ^＋）を含有する電解質は、半透性膜（隔膜またはイオン－交換膜）を通り、第１の電極（例えば、カソード）まで移動する。一部の場合、隔膜または膜は、第１の電極において生成したアルカリ性溶液が、第２の電極においてｐＨを向上するのを防止する。ある特定の実施形態では、第１の電極の表面は、電気触媒化合物を含んでもよい。電気触媒化合物の例には、白金、白金化チタン、混合金属酸化物被覆チタン、白金化金属酸化物（例えば、白金化酸化鉛、二酸化マンガン）、白金化フェロシリコン、白金－イリジウム合金、ステンレス鋼、グラファイト、非合金チタン、ステンレス鋼、ニッケル、酸化ニッケルが含まれる。ある特定の実施形態では、第２の電極は、白金、金、ニッケル、イリジウム、銅、鉄、鋼、ステンレス鋼、マンガンおよび亜鉛などの金属製電極、またはグラファイトもしくは不規則炭素などの炭素、または炭化ケイ素、炭化チタンもしくは炭化タングステンなどの金属炭化物を含む。ある特定の実施形態では、第２の電極は、金属合金（例えば、ニッケル－クロム－鉄合金、ニッケル－モリブデン－カドミウム合金）、金属酸化物（例えば、酸化イリジウム、ニッケル鉄コバルト酸化物、コバルト酸ニッケル、コバルト酸リチウム、ランタンストロンチウムコバルト酸化物、バリウムストロンチウム鉄酸化物、モリブデン酸マンガン、二酸化ルテニウム、イリジウムルテニウムタンタル酸化物）、金属有機フレームワークまたは金属スルフィド（例えば、硫化モリブデン）を含む。ある特定の実施形態では、電気触媒または電極材料は、導電性支持体表面に分散またはコーティングされている。一部の実施形態では、図１３Ａに示されている通り、反応器１の第１の電極（例えば、カソード）では、水が還元されて、ＯＨ^－（アルカリ性溶液）およびＨ_２（ｇ）をもたらす。

【0105】

Ｈ_２Ｏ＋２ｅ^－→Ｈ_２＋２ＯＨ^－

【0106】

別の実施形態では、反応器１の第１の電極（例えば、カソード）では、Ｏ_２が還元されて、ＯＨ^－（アルカリ性溶液）が得られる。図１３Ａを参照されたい。

【0107】

１／２Ｏ_２＋Ｈ_２Ｏ＋２ｅ^－→２ＯＨ^－

【0108】

一部の実施形態では、ＯＨ^－が、例えば、図１３に示されている通り、隔膜または膜を通過する、電解質中の陽イオンによって電荷のバランスをとる。ある特定の場合、０．０１ｍｏｌ／Ｌまたはそれより高いアルカリ濃度を有する、７より高いｐＨを有するアルカリ水酸化物溶液（例えば、ＮａＯＨ、ＫＯＨ）を反応器の出口から収集する。ある特定の例では、Ｈ_２は、反応器の異なる出口から収集される。一部の場合、反応器１は、１つの電極において、アルカリ性溶液を、および他の電極において、水素および二ハロゲン化物（金属塩が金属ハロゲン化物である場合）を生成する。

【0109】

一部の実施形態によれば、図１２において、反応器２は、反応器１のアノードにおいて生成する水素ガスおよび二ハロゲン化物を反応させることによってまたは二ハロゲン化物を水と反応させることによって、酸を生成する反応器である。以下の例によって限定されないが、この反応器の２つの実施形態が、図１４Ａ～１４Ｂに示されている。ある特定の実施形態によれば、図１４Ａでは、反応器は、第１のチャンバ、Ｈ_２を第１のチャンバに導入する入口、二ハロゲン化物を第１のチャンバに導入する第２の入口、およびハロゲン化水素（例えば、ＨＣｌ、ＨＢｒ、ＨＩ）を第１のチャンバから取り出す出口、ハロゲン化水素を第２のチャンバに導入する入口、水を第２のチャンバに導入する入口、およびハロゲン化水素の酸性水溶液を第２のチャンバから取り出す出口を備える。一部の実施形態では、第１のチャンバでは、二ハロゲン化物は、Ｈ_２と反応して、ハロゲン化水素を形成する。ある特定の実施形態では、Ｈ_２と二ハロゲン化物との間の反応は、加熱によって、または電磁波による照射によって支援されてもよい。例えば、一部の実施形態では、二ハロゲン化物がＣｌ_２である場合、反応器２において、以下の反応が起こる：
Ｃｌ_２＋Ｈ_２→２ＨＣｌ

【0110】

一部の場合、第２のチャンバでは、ハロゲン化水素を水に溶解して、酸性溶液を作製する。例えば、ＨＣｌを水に溶解して、プロトンを作製することができる。

【0111】

ある特定の実施形態によれば、図１４Ｂでは、二ハロゲン化物が水を反応して、所望の酸、および副生成物として酸素を生成する。一部の場合、例示的な反応器は、第１のチャンバ、Ｈ_２Ｏを第１のチャンバに導入する入口、および二ハロゲン化物を第１のチャンバに導入する第２の入口を備える。ある特定の例では、反応器はまた、ハロゲン化水素（例えば、ＨＣｌ、ＨＢｒ、ＨＩ）を第１のチャンバから取り出す出口、およびＯ_２を第１のチャンバから取り出す出口を備える。一部の場合、例示的な二ハロゲン化物としての塩素と水との反応は、以下である：

【0112】

Ｃｌ_２＋Ｈ_２Ｏ→２ＨＣｌ＋１／２Ｏ_２．

【0113】

一部の実施形態では、二ハロゲン化物および水の相対量により、純粋なハロゲン化水素、または例えばハロゲン化水素の水溶液を含めたハロゲン化水素と水との混合物が生成されるかどうかが決まる。必要に応じて、ある特定の実施形態では、図１４Ｂに示されている通り、反応器は、ハロゲン化水素を水に溶解して酸性溶液を作製する第２のチャンバであって、ハロゲン化水素を導入する入口、水を第２のチャンバに導入する入口およびハロゲン化水素の酸性水溶液を反応器から取り出す出口を有する、上記の第２のチャンバを備えてもよい。

【0114】

一部の実施形態では、本システムは、装置を備える。例えば、図１Ａを参照すると、一部の実施形態では、本システムは、第１の装置１１８を備える。同様に、図２Ｃを参照すると、ある特定の場合、本システムは、第１の装置１１８を備える。同様に、図３Ａを参照すると、一部の例では、本システムは、第１の装置１１８を備える。ある特定の例では、装置は、容器（例えば、大気に開放されていない容器）である。ある特定の実施形態によれば、装置は、反応器の１つもしくはこれより多くの生成物または副生成物（例えば、酸、塩基、水素ガス、酸素ガスおよび／または二酸化炭素ガスなど）を収集し、１つもしくはこれより多くの生成物または副生成物のうちの１つまたはこれより多くを貯蔵し、および／あるいは１つまたはこれより多くの生成物もしくは副生成物（例えば、化学的溶解および／または沈殿反応で）のうちの１つまたはこれより多くを反応させるよう構成されている。

【0115】

ある特定の実施形態では、本システムは、複数の装置を備える。一部の実施形態では、本システムは、１つより多いもしくはこれと等しい数の、２つより多いもしくはこれと等しい数の、３つより多いもしくはこれと等しい数の、４つより多いもしくはこれと等しい数の、または５つより多いもしくはこれと等しい数の装置を備える。一部の場合、本システムは、６つより少ないもしくはこれと等しい数の、５つより少ないもしくはこれと等しい数の、４つより少ないもしくはこれと等しい数の、３つより少ないもしくはこれと等しい数の、または２つより少ないもしくはこれと等しい数の装置を備える。これらの範囲の組合せもまた考えられる（例えば、１～６つの装置）。一部の実施形態では、本システムは、第１の装置および第２の装置を備える。例えば、図１Ｂでは、一部の実施形態では、本システムは、第１の装置１１８および第２の装置１１９を備える。同様に、図２Ｃを参照すると、ある特定の実施形態では、本システムは、第１の装置１１８および第２の装置１１９を備える。同様に、図３Ａを参照すると、一部の場合、本システムは、第１の装置１１８および第２の装置１１９を備える。各装置は、１つまたはこれより多くの機能を独立して有することができる。本明細書において開示されている任意の装置または装置の立体構成を本明細書において開示されている任意のシステムと使用されてもよい。

【0116】

ある特定の実施形態では、装置は、反応器に流体連結している。例えば、一部の例では、装置は、流体が流れることができる、導管（例えば、パイプ、チャネル、ニードルまたは管）によって反応器に連結されている。例えば、図１Ａを参照すると、一部の実施形態では、装置１１８は、導管によって反応器に流体連結している。同様に、図２Ｃを参照すると、ある特定の実施形態では、装置１１８は、導管によって反応器に流体連結している。同様に、図３Ａを参照すると、一部の例では、装置１１８は、導管によって反応器に流体連結している。

【0117】

ある特定の場合、装置は、１つまたはこれより多くの他の装置（例えば、パイプ、チャネル、ニードルまたは管などの導管による）に流体連結している。例えば、図１Ｄを参照すると、第１の装置１１８は、導管によって第３の装置１２０に流体連結している。同様に、図２Ｃを参照すると、一部の実施形態では、第１の装置１１８は、第３の装置に流体連結され得る（例えば、導管によって）。同様に、図３Ａを参照すると、一部の場合、第１の装置１１８は、第３の装置に流体連結され得る（例えば、導管によって）。別の例として、図１Ｅを参照すると、一部の実施形態では、第１の装置１１８は、第３の装置１２０に流体連結しており（例えば、導管によって）、この装置は、第５の装置１２２に流体連結している（例えば、導管によって）一方、第２の装置１１９は、第４の装置１２１に流体連結しており（例えば、導管によって）、この装置は、第６の装置１２３に流体連結している（例えば、導管によって）。

【0118】

一部の実施形態によれば、本方法は、酸および／または塩基を収集するステップを含む。例えば、一部の実施形態では、本方法は、酸および／または塩基が生成する容器（例えば、反応器）からそれらを取り出すステップを含む。酸および／または塩基を収集する好適な方法の非限定例は、個別の容器への導管（例えば、パイプ、チャネル、ニードルまたは管）を通って、酸および／または塩基を移動させるステップを含む。酸および／または塩基を収集する他の好適な例には、酸および／または塩基を個別の容器（例えば、流体の拡散を遮断または可能にするよう移動されることができるパネルによって、反応器に連結されている容器）に直接、移動させることを含む。一部の実施形態では、酸および／または塩基は、連続的にまたは回分で収集される。ある特定の実施形態では、酸および／または塩基は、自動的にまたは手作業により収集される。

【0119】

一部の実施形態では、装置は、第２の電極（および／または第２の反応器）の近傍の酸、および／または第１の電極（および／または第１の反応器）の近傍の塩基を収集する（例えば、酸性領域から酸を収集し、および／またはアルカリ性領域から塩基を収集する）よう構成されている。例えば、図１Ａを参照すると、一部の実施形態では、本システムは、第１の装置１１８を備え、この装置は、第１の電極１０４の近傍の塩基を収集するよう構成されている。同様に、図２Ｃを参照すると、ある特定の実施形態では、本システムは、第１の装置１１８を備え、この装置は、第１の電極１０４の近傍の塩基を収集するよう構成されている。同様に、図３Ａを参照すると、システム３００は、第１の装置１１８を備え、この装置は、第１の反応器３２０の近傍（例えば、第１の反応器３２０の第１の電極１０４の近傍）の塩基を収集するよう構成されている。一部の実施形態では、第１の装置１１８は、第１の電極（および／または第１の反応器）の近傍の塩基を収集することに加え、またはこの代わりに、第２の電極（および／または第２の反応器）の近傍の酸を収集するよう構成され得る。

【0120】

ある特定の実施形態では、第２の装置は、第２の電極（および／または第２の反応器）の近傍の酸、および／または第１の電極（および／または第１の反応器）の近傍の塩基を収集するよう構成されている。第１の装置が第１の電極の近傍の塩基を収集する一部の実施形態では、第２の装置は、第２の電極の近傍の酸を収集するよう構成されている。例えば、図１Ｂを参照すると、一部の実施形態では、本システムは、第１の装置１１８および第２の装置１１９を備え、ある特定の場合、第１の装置１１８は、第１の電極１０４の近傍の塩基を収集するよう構成されており、第２の装置１１９は、第２の電極１０５の近傍の酸を収集するよう構成されている。同様に、図２Ｃを参照すると、ある特定の実施形態では、本システムは、第１の装置１１８および第２の装置１１９を備え、ある特定の場合、第１の装置１１８は、第１の電極１０４の近傍の塩基を収集するよう構成されており、第２の装置１１９は、第２の電極１０５の近傍の酸を収集するよう構成されている。同様に、図３Ａでは、一部の例では、システム３００は、第１の装置１１８および第２の装置１１９を備え、ある特定の場合、第１の装置１１８は、第１の反応器３２０（例えば、第１の電極１０４）の近傍の塩基を収集するよう構成されており、装置１１９は、第２の反応器３０１の近傍の酸を収集するよう構成されている。代替的に、第１の装置が第２の電極（および／または第２の反応器）の近傍の酸を収集するよう構成されている実施形態では、第２の装置は、第１の電極（および／または第１の反応器）の近傍の塩基を収集するよう構成され得る。

【0121】

ある特定の実施形態では、酸を収集するステップは、酸がかなり希釈されていないおよび／または反応していない電極に十分に近い近傍（例えば、収集した酸のｐＨは、反応器中の最低のｐＨを有する酸の１ｐＨ単位の範囲内にある）から、電極によって生成した酸を収集するステップを含む。同様に、一部の実施形態では、塩基を収集するステップは、塩がかなり希釈されていないおよび／または反応していない電極に十分に近い近傍（例えば、収集した塩基のｐＨは、反応器中の最高のｐＨを有する塩基の１ｐＨ単位の範囲内にある）から、電極によって生成した塩基を収集するステップを含む。

【0122】

一部の実施形態によれば、本方法は、酸および／または塩基を貯蔵するステップを含む。例えば、ある特定の実施形態では、酸および／または塩基が、個別の容器に一旦、収集されると、本方法は、少なくともある程度の期間、個別の容器中で酸および／または塩基を維持するステップを含む。一部の実施形態では、本方法は、５分間より長いもしくはこれに等しい間、１５分間より長いもしくはこれに等しい間、３０分間より長いもしくはこれに等しい間、１時間より長いもしくはこれに等しい間、５時間より長いもしくはこれに等しい間、１２時間より長いもしくはこれに等しい間、１日間より長いもしくはこれに等しい間、２日間より長いもしくはこれに等しい間、３日間より長いもしくはこれに等しい間、１週間より長いもしくはこれに等しい間、２週間より長いもしくはこれに等しい間、または１か月間より長いもしくはこれに等しい間、酸および／または塩基を貯蔵するステップを含む。ある特定の実施形態では、本方法は、１年間より短いもしくはこれに等しい間、６か月より短いもしくはこれに等しい間、３か月より短いもしくはこれに等しい間、２か月より短いもしくはこれに等しい間、１か月より短いもしくはこれに等しい間、２週間より短いもしくはこれに等しい間、１週間より短いもしくはこれに等しい間、３日間より短いもしくはこれに等しい間、２日間より短いもしくはこれに等しい間、１日間より短いもしくはこれに等しい間、または１２時間より短いもしくはこれに等しい間、酸および／または塩基を貯蔵するステップを含む。これらの範囲の組合せも考えられる（例えば、５分間より長いもしくはこれに等しい間であり１年間より短いもしくはこれに等しい間、５時間より長いもしくはこれに等しい間であり１日間より短いもしくはこれに等しい間であるか、または１週間より長いもしくはこれに等しい間であり１年間より短いまたはこれに等しい間）。

【0123】

ある特定の実施形態では、装置（例えば、第１の装置および／または第２の装置）は、酸および／または塩基を貯蔵するよう構成されている。例えば、図１Ａを参照すると、一部の実施形態では、第１の装置１１８は、塩基を貯蔵するよう構成されている。同様に、図２Ｃを参照すると、ある特定の実施形態では、第１の装置１１８は、塩基を貯蔵するよう構成されている。同様に、図３Ａを参照すると、一部の場合、第１の装置１１８は、塩基を貯蔵するよう構成されている。

【0124】

別の例として、図１Ｂを参照すると、一部の実施形態では、第２の装置１１９は、塩基を貯蔵するよう構成されている。同様に、図２Ｃを参照すると、ある特定の場合、第２の装置１１９は、酸を貯蔵するよう構成されている。同様に、図３Ａを参照すると、一部の例では、第２の装置１１９は、酸を貯蔵するよう構成されている。

【0125】

一部の実施形態では、第１の装置が塩基を貯蔵するよう構成されている場合、第２の装置は酸を貯蔵するよう構成されている。例えば、図１Ｂを参照すると、一部の実施形態では、本システムは、第１の装置１１８および第２の装置１１９を備え、ある特定の場合、第１の装置１１８は塩基を貯蔵するよう構成されており、第２の装置１１９は酸を貯蔵するよう構成されている。同様に、図２Ｃを参照すると、一部の例では、本システムは、第１の装置１１８および第２の装置１１９を備え、ある特定の場合、第１の装置１１８は塩基を貯蔵するよう構成されており、第２の装置１１９は酸を貯蔵するよう構成されている。同様に、図３Ａを参照すると、ある特定の実施形態によれば、本システムは、第１の装置１１８および第２の装置１１９を備え、ある特定の場合、第１の装置１１８は塩基を貯蔵するよう構成されており、第２の装置１１９は酸を貯蔵するよう構成されている。代替的に、第１の装置が酸を貯蔵するよう構成されている実施形態では、第２の装置は塩基を貯蔵するよう構成され得る。

【0126】

一部の実施形態によれば、本方法は、酸および／または塩基を化学的溶解および／または沈殿反応で反応させるステップを含む。ある特定の実施形態では、化学的溶解は、沈殿反応の前である（例えば、化学的溶解の生成物は、沈殿反応に使用される）。一部の場合、沈殿反応は、化学的溶解の前である（例えば、沈殿反応の生成物は、化学的溶解に使用される）。ある特定の例では、化学的溶解および沈殿反応は同時であり、および／または無関係である（例えば、１つの生成物は他に使用されず、その反対でもある）。

【0127】

一部の実施形態では、装置（例えば、第１の装置および／または第２の装置）は、酸を化学的溶解および／または沈殿反応で反応させるよう構成されている。例えば、図１Ｂを参照すると、一部の実施形態では、第２の装置１１９は、酸を反応させるよう構成されている（例えば、化学的溶解および／または沈殿反応で）。同様に、図２Ｃを参照すると、ある特定の実施形態では、第２の装置１１９は、酸を反応させるよう構成されている（例えば、化学的溶解および／または沈殿反応で）。同様に、図３Ａを参照すると、ある特定の実施形態によれば、第２の装置１１９は、酸を反応させるよう構成されている（例えば、化学的溶解および／または沈殿反応で）。

【0128】

ある特定の実施形態では、装置（例えば、第１の装置および／または第２の装置）は、塩基を化学的溶解および／または沈殿反応で反応させるよう構成されている。別の例として、図１Ａを参照すると、ある特定の実施形態では、第１の装置１１８は、塩基を反応させるよう構成されている（例えば、化学的溶解および／または沈殿反応で）。同様に、図２Ｃを参照すると、一部の実施形態では、第１の装置１１８は、塩基を反応させるよう構成されている（例えば、化学的溶解および／または沈殿反応で）。同様に、図３Ａを参照すると、一部の実施形態によれば、第１の装置１１８は、塩基を反応させるよう構成されている（例えば、化学的溶解および／または沈殿反応で）。

【0129】

一部の実施形態では、第１の装置が塩基を反応させるよう構成されている場合（例えば、化学的溶解および／または沈殿反応で）、第２の装置は、酸を反応させるよう構成されている（例えば、化学的溶解および／または沈殿反応で）。例えば、図１Ｂを参照すると、一部の実施形態では、本システムは、第１の装置１１８および第２の装置１１９を備え、ある特定の場合、第１の装置１１８は、塩基を反応させるよう構成されており（例えば、化学的溶解および／または沈殿反応で）、第２の装置１１９は、酸を反応させるよう構成されている（例えば、化学的溶解および／または沈殿反応で）。同様に、図２Ｃを参照すると、ある特定の実施形態では、本システムは、第１の装置１１８および第２の装置１１９を備え、ある特定の場合、第１の装置１１８は、塩基を反応させるよう構成されており（例えば、化学的溶解および／または沈殿反応で）、第２の装置１１９は、酸を反応させるよう構成されている（例えば、化学的溶解および／または沈殿反応で）。同様に、図３Ａを参照すると、ある特定の実施形態によれば、本システムは、第１の装置１１８および第２の装置１１９を備え、ある特定の場合、第１の装置１１８は、塩基を反応させるよう構成されており（例えば、化学的溶解および／または沈殿反応で）、第２の装置１１９は、酸を反応させるよう構成されている（例えば、化学的溶解および／または沈殿反応で）。代替的に、第１の装置が酸を反応させるよう構成されている実施形態では、第２の装置は塩基を反応させるよう構成され得る。

【0130】

ある特定の実施形態によれば、装置（例えば、第１の装置および／または第２の装置）は、（ｉ）第２の電極の近傍の酸および／もしくは第１の電極の近傍の塩基を収集するよう、（ｉｉ）酸および／もしくは塩基を貯蔵するよう、ならびに／または酸および／もしくは塩基を反応させる（例えば、化学的溶解および／または沈殿反応で）よう構成され得る。例えば、図１Ａを参照すると、一部の実施形態では、第１の装置１１８は、（ｉ）第１の電極の近傍の塩基を収集するよう、（ｉｉ）塩基を貯蔵するよう、および（ｉｉｉ）塩基を反応させる（例えば、化学的溶解および／または沈殿反応で）よう構成されている。同様に、図２Ｃを参照すると、ある特定の実施形態では、第１の装置１１８は、（ｉ）第１の電極の近傍の塩基を収集するよう、（ｉｉ）塩基を貯蔵するよう、および（ｉｉｉ）塩基を反応させる（例えば、化学的溶解および／または沈殿反応で）よう構成されている。同様に、図３Ａを参照すると、一部の場合、第１の装置１１８は、（ｉ）第１の電極の近傍の塩基を収集するよう、（ｉｉ）塩基を貯蔵するよう、および（ｉｉｉ）塩基を反応させる（例えば、化学的溶解および／または沈殿反応で）よう構成されている。

【0131】

別の例として、図１Ｂを参照すると、一部の実施形態では、第２の装置１１９は、（ｉ）第２の電極の近傍の酸を収集するよう、（ｉｉ）酸を貯蔵するよう、および（ｉｉｉ）酸を反応させる（例えば、化学的溶解および／または沈殿反応で）よう構成されている。同様に、図２Ｃを参照すると、ある特定の実施形態では、第２の装置１１９は、（ｉ）第２の電極の近傍の酸を収集するよう、（ｉｉ）酸を貯蔵するよう、および（ｉｉｉ）酸を反応させる（例えば、化学的溶解および／または沈殿反応で）よう構成されている。同様に、図３Ａを参照すると、第２の装置１１９は、（ｉ）第２の電極の近傍の酸を収集するよう、（ｉｉ）酸を貯蔵するよう、および（ｉｉｉ）酸を反応させる（例えば、化学的溶解および／または沈殿反応で）よう構成されている。

【0132】

一部の実施形態によれば、各装置は、１つの機能しか有していなくてもよい。例えば、ある特定の実施形態では、第１の装置は、第１の電極の近傍の塩基を収集するよう構成されており、第２の装置は、第２の電極の近傍の酸を収集するよう構成されており、第３の装置は、塩基および／または酸を反応させる（例えば、化学的溶解および／または沈殿反応で）よう構成されている。例えば、図１Ｄでは、ある特定の実施形態では、第１の装置１１８は、第１の電極１０４の近傍の塩基を収集するよう構成されており、第２の装置１１９は、第２の電極１０５の近傍の酸を収集するよう構成されており、第３の装置１２０は、塩基を反応させる（例えば、化学的溶解および／または沈殿反応で）よう構成されている。別の非限定例として、一部の実施形態では、第１の装置は、第１の電極の近傍の塩基を収集して該塩基を貯蔵するよう構成されており、第２の装置は、第２の電極の近傍の酸を収集して該酸を貯蔵し、該酸を反応させる（例えば、化学的溶解および／または沈殿反応で）よう構成されており、第３の装置は、塩基を反応させる（例えば、化学的溶解および／または沈殿反応で）よう構成されている。例えば、図１Ｄでは、一部の実施形態では、第１の装置１１８は、第１の電極１０４の近傍の塩基を収集して該塩基を貯蔵するよう構成されており、第２の装置１１９は、第２の電極１０５の近傍の酸を収集して該酸を貯蔵し、該酸を反応させる（例えば、化学的溶解および／または沈殿反応で）よう構成されており、第３の装置１２０は、塩基を反応させる（例えば、化学的溶解および／または沈殿反応で）よう構成されている。

【0133】

さらに別の例において、一部の実施形態では、第１の装置は、第１の電極の近傍の塩基を収集するよう構成されており、第２の装置は、第２の電極の近傍の酸を収集するよう構成されており、第３の装置は、塩基を貯蔵するよう構成されており、第４の装置は、酸を貯蔵するよう構成されており、第５の装置は、塩基を反応させる（例えば、化学的溶解および／または沈殿反応で）よう構成されており、第６の装置は、酸を反応させる（例えば、化学的溶解および／または沈殿反応で）よう構成されている。例えば、図１Ｅでは、一部の例では、第１の装置１１８は、第１の電極１０４の近傍の塩基を収集するよう構成されており、第２の装置１１９は、第２の電極１０５の近傍の酸を収集するよう構成されており、第３の装置１２０は、塩基を貯蔵するよう構成されており、第４の装置１２１は、酸を貯蔵するよう構成されており、第５の装置１２２は、塩基を反応させる（例えば、化学的溶解および／または沈殿反応で）よう構成されており、第６の装置１２３は、酸を反応させる（例えば、化学的溶解および／または沈殿反応で）よう構成されている。

【0134】

一部の実施形態では、本明細書に記載されている酸および／または塩基は、化学的溶解および／または沈殿反応で反応させる。ある特定の場合、酸および／または塩基は、化学的溶解で反応させる。一部の実施形態では、化学的溶解は、固体を溶解して、２つの安定なイオンを形成することを含む。一部の実施形態では、固体は、金属、金属合金、メタロイド、金属塩、金属酸化物、金属水酸化物および／またはシリケートを含む。ある特定の実施形態では、固体は、結晶、アモルファス、ナノ結晶および／またはそれらの混合物である。一部の実施形態では、固体は、Ａｇ、Ａｌ、Ａｓ、Ａｕ、Ｂａ、Ｃａ、Ｃｄ、Ｃｌ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｈｇ、Ｋ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｎａ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｂ、Ｓ、Ｓｂ、Ｓｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｔｌ、Ｖ、Ｗおよび／またはＺｎ（例えば、元素形態で、または塩として）を含む。

【0135】

一部の実施形態では、金属および／または金属合金は、鉄、鉄合金、ステンレス鋼、非鉄金属、非鉄合金、アルミニウム、黄銅、青銅、銅、亜鉛、スズおよび／またはコイン合金を含む。

【0136】

金属塩、金属酸化物および金属水酸化物の例には、カルシウム、マグネシウム、バリウム、ストロンチウム、マンガン、鉄、コバルト、亜鉛、カドミウム、鉛および／またはニッケルの塩、酸化物および水酸化物を含む。例えば、一部の実施形態では、金属塩は金属炭酸塩を含む。好適な金属炭酸塩の例には、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、炭酸ストロンチウム、炭酸マンガン、炭酸鉄、炭酸コバルト、炭酸亜鉛、炭酸カドミウム、炭酸鉛および／または炭酸ニッケルが含まれる。

【0137】

好適な金属酸化物の例には、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化ストロンチウム、酸化マンガン、酸化鉄、酸化コバルト、酸化ニッケル、酸化亜鉛、酸化カドミウム、酸化鉛、二酸化ケイ素および／または酸化アルミニウムが含まれる。

【0138】

好適な金属水酸化物の例には、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化ストロンチウム、水酸化マンガン、酸化鉄、水酸化コバルト、水酸化ニッケル、水酸化亜鉛、水酸化カドミウム、水酸化鉛、水酸化ケイ素および／または水酸化アルミニウムが含まれる。

【0139】

一部の実施形態では、酸は、金属、金属合金、メタロイド、金属塩、金属酸化物および／または金属水酸化物の化学的溶解で反応させる。ある特定の実施形態では、塩基は、金属酸化物（例えば、二酸化ケイ素および／または酸化アルミニウム）および／または金属水酸化物（例えば、水酸化ケイ素および／または水酸化アルミニウム）の化学的溶解で反応させる。

【0140】

一部の例では、酸および／または塩基は、沈殿反応で反応させる。ある特定の実施形態では、沈殿反応は、２つの安定したイオンが一緒になって、固体沈殿物を形成することを含む。一部の実施形態では、固体沈殿物は、金属水酸化物を含む。好適な金属水酸化物の例には、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化バリウム、水酸化ストロンチウム、水酸化マンガン、水酸化鉄、水酸化コバルト、水酸化亜鉛、水酸化カドミウム、水酸化鉛および／または水酸化ニッケルが含まれる。

【0141】

一部の実施形態によれば、塩基を沈殿反応で反応させて、金属水酸化物を形成する。ある特定の実施形態では、酸を沈殿反応で反応させて、金属水酸化物を形成する。

【0142】

ある特定の実施形態では、反応器は、第１のモード（例えば、上記の通り）にある場合に、断続的に稼働される。一部の場合、反応器は、第１のモードで連続的に稼働される。ある特定の例では、収集された酸およびまたは塩基との反応（例えば、化学的溶解および／または沈殿反応）が連続的に実施されると同時に、反応器が第１のモードで断続的に稼働される。例えば、一部の実施形態では、反応器は、反応（例えば、化学的溶解および／または沈殿反応）を連続的に行うのに十分な酸および／または塩基を生成するよう断続的に稼働させる必要がある場合だけ第１のモードで稼働した場合に、十分な酸および／または塩基を生成する。

【0143】

一部の実施形態では、所望の化学反応は、電気分解により生成する様々な組成からなる溶液または懸濁液を収集して前記溶液（単数または複数）を使用して、反応器の一部または個々の装置において前記反応剤から生成物を生成することによって行われる。例えば、図４Ａ～４Ｂは、ある特定の実施形態によれば、反応器であって、電解槽が、反応器の個々の区域を隔離するよう、または反応器を隔離するように指向されている低ｐＨおよび高ｐＨの溶液を生成する、反応器を示している。一部の実施形態によれば、このプロセスでは、第１のチャンバにおいて、酸性溶液が、ＣａＣＯ_３を溶解してＣＯ_２ガスを放出するために使用される（図４Ｂを参照されたい）。第２のチャンバでは、一部の実施形態では、溶解した溶液は、電解槽によって生成したアルカリ性溶液と反応して、Ｃａ（ＯＨ）_２を生成する（図４Ｂを参照されたい）。一部の実施形態では、２つのチャンバは、酸性溶液用およびアルカリ性溶液用の貯蔵槽となる。ある特定の実施形態では、酸用貯蔵槽は、ポリマー物質またはガラスの内張りを含む。ある特定の実施形態では、アルカリ用貯蔵槽は、ポリマー物質または金属を含む。一部の実施形態では、金属槽は、鉄または鋼を含む。

【0144】

ある特定の場合、沈殿反応の副生成物は、システムに供給して戻される（例えば、第１の反応器）。一部の例では、本システムは、システムに沈殿反応に由来する副生成物を供給するよう構成されている（例えば、第１の反応器）。一部の実施形態では、副生成物は、中性ｐＨを有する。例えば、ある特定の場合、副生成物は、６より高い、６．２５より高いもしくはこれに等しい、６．５より高いもしくはこれに等しい、６．７５より高いもしくはこれに等しい、または６．９より高いもしくはこれに等しいｐＨを有する。一部の例では、副生成物は、８未満、７．７５より低いもしくはこれに等しい、７．５より低いもしくはこれに等しい、７．２５より低いもしくはこれに等しい、または７．１より低いもしくはこれに等しいｐＨを有する。これらの範囲の組合せもまた考えられる（例えば、６より高く８未満である、または６．９より高いもしくはこれに等しく、７．１より低いもしくはこれに等しい）。一部の実施形態では、副生成物はｐＨ７を有する。

【0145】

一部の例では、副生成物は、アルカリハロゲン化物（例えば、アルカリ水酸化物の沈殿中の副生成物）（例えば、ＮａＣｌ）を含む。ある特定の場合、副生成物は、アルカリ塩（例えば、ＮａＣｌＯ_４、ＮａＮＯ_３、トリフルオロメタンスルホン酸ナトリウムおよび／または酢酸ナトリウム）を含む。

【0146】

一部の実施形態では、本方法は、反応器を第２のモードで稼働するステップを含む。ある特定の場合、反応器の極性は、第１のモードにおける反応器の極性に比べて、第２のモードでは反対になっている。一部の実施形態によれば、反応器を第１のモードで稼働することは、反応器を第２のモードで稼働するよりも多くの電気を使用する。例えば、ある特定の実施形態では、反応器を第１のモードで稼働することは、反応器を第２のモードで稼働するよりも、少なくとも１０％、少なくとも２０％、少なくとも３０％または少なくとも４０％多くの電気を使用する。一部の場合、反応器を第１のモードで稼働することは、反応器を第２のモードで稼働するよりも、５０％より低いもしくはこれに等しい分、４０％より低いもしくはこれに等しい分、３０％より低いもしくはこれに等しい分、または２０％より低いもしくはこれに等しい分、多くの電気を使用する。これらの範囲の組合せもまた考えられる（例えば少なくとも（at elast）１０％であり５０％より低いまたはこれに等しい）。第２のモードに関連する任意の実施形態を本明細書に記載されているシステムのいずれかに適用することができる。

【0147】

一部の実施形態では、反応器を第２のモードで稼働することは、第２の電極の近傍の反応器に塩基を添加することを含む。例えば、ある特定の実施形態では、反応器を第２のモードで稼働することは、塩基を第２の電極において電気化学反応に使用することができるように、反応器に塩基を添加することを含む。例えば、図１Ａを参照すると、一部の実施形態では、反応器を第２のモードで稼働することは、第２の電極１０５の近傍に塩基を添加することを含む。同様に、図２Ａを参照すると、ある特定の実施形態では、反応器を第２のモードで稼働することは、第２の電極１０５の近傍に塩基を添加することを含む。一部の実施形態によれば、反応器が第１のモードで稼働された場合、反応器に添加される塩基は第１の電極の近傍から収集されて、反応器が第２のモードで稼働されるまで貯蔵された。ある特定の実施形態では、反応器を第２のモードで稼働することは、第２の電極の近傍に添加された塩基（例えば、貯蔵されていた塩基）を酸化して、酸素ガスを生成することを含む。例えば、一部の場合、反応器を第２のモードで稼働することは、添加された塩基を、第２の電極によって酸素ガスに酸化することを含む。

【0148】

ある特定の実施形態では、反応器を第２のモードで稼働することは、第１の電極の近傍の反応器に酸を添加することを含む。例えば、ある特定の実施形態では、反応器を第２のモードで稼働することは、酸を第１の電極において電気化学反応に使用することができるように、反応器に酸を添加することを含む。例えば、図１Ａを参照すると、一部の実施形態では、反応器を第２のモードで稼働することは、第１の電極１０４の近傍に酸を添加することを含む。同様に、図２Ａを参照すると、ある特定の実施形態では、反応器を第２のモードで稼働することは、第１の電極１０４の近傍に酸を添加することを含む。一部の実施形態によれば、反応器に添加される酸は、反応器が第１のモードで稼働された場合、第２の電極の近傍から収集され、反応器が第２のモードで稼働されるまで貯蔵した。ある特定の実施形態では、反応器を第２のモードで稼働することは、第１の電極の近傍に添加された酸（例えば、貯蔵されていた酸）を還元して、水素ガスを生成することを含む。例えば、一部の場合、反応器を第２のモードで稼働することは、添加された酸を、第１の電極によって水素ガスに還元することを含む。

【0149】

対照的に、一部の実施形態では、反応器を第１のモードで稼働することは、反応器にほぼ中性の投入溶液を添加することを含む。ある特定の場合、ほぼ中性の投入溶液は、６より高い、６．２５より高いもしくはこれに等しい、６．５より高いもしくはこれに等しい、６．７５より高いもしくはこれに等しい、または６．９より高いもしくはこれに等しいｐＨを有する。一部の例では、ほぼ中性の投入溶液は、８未満、７．７５より低いもしくはこれに等しい、７．５より低いもしくはこれに等しい、７．２５より低いもしくはこれに等しい、または７．１より低いもしくはこれに等しいｐＨを有する。これらの範囲の組合せもまた考えられる（例えば、６より高く８未満である、または６．９より高いもしくはこれに等しく、７．１より低いもしくはこれに等しい）。一部の実施形態では、ほぼ中性の投入溶液は、ｐＨ７を有する。ある特定の実施形態では、ほぼ中性の投入溶液は塩を含む。好適な塩の例には、アルカリ硫酸塩、アルカリ塩素酸塩、アルカリハロゲン化物、アルカリ硝酸塩、アルカリ過塩素酸塩、アルカリ酢酸塩、アルカリ亜硝酸塩および／またはアルカリトリフルオロメタンスルホン酸塩が含まれる。

【0150】

一部の実施形態では、電気コストが高い場合、および／または電気が不足している場合、反応器を、第１のモードよりもむしろ第２のモードで稼働することが有利となり得る。例えば、ある特定の実施形態では、電気が電力供給業者から購入されている場合、電力供給業者からの電気のコストおよび／または利用可能度に変動があることがあり、電気コストが低い場合、および／または電気の利用可能度が高い場合、反応器を第１のモードで稼働することが有利となり得、次に、電気コストが高い、および／または電気の利用可能度が低い場合、反応器を第２のモードで稼働することが有利となり得る。別の例として、電気が太陽エネルギーまたは風力エネルギーなどの再生可能源に由来する場合、ある特定の実施形態では、電気の利用可能度に変動がある恐れがあり、こうして、電気の利用可能度が高い場合（例えば、太陽エネルギーの場合、日中および／もしくは夏季の間、または風力エネルギーの場合、風の強い期間）、反応器を第１のモードで稼働することが有利となり得、電気の利用可能度が低い場合（例えば、太陽エネルギーの場合、夜間および／もしくは冬季、または大きな風のない期間）、反応器を第２のモードで稼働するのが有利となり得る。一部の場合、電気コストが第１のコストであり、電気の利用可能度が第１の利用可能度である場合、反応器は第１のモードで稼働され、電気コストが第２のコストであり、電気の利用可能度が第２の利用可能度である場合、反応器は第２のモードで稼働され、この場合、第２のコストは第１のコストより高い（例えば、少なくとも、１０％、２５％、５０％または１００％高い）、および／または第１の利用可能度は第２の利用可能度より高い（例えば、少なくとも、１０％、２５％、５０％または１００％高い）。

【0151】

一部の実施形態では、電気利用可能度が高い期間および／もしくは電気コストが低い間、電気分解反応器によって生成する酸性溶液および／または塩基性溶液は少なくとも一部が収集される、および／または貯蔵され、酸中で化学的溶解反応によりＣＯ_２を生成させて、電解槽操作もしくは電気利用可能度が少ないまたは低い期間、および／あるいは電気コストが高い期間に、塩基中で起こる化学沈殿反応を行わせる。一部の実施形態では、酸性溶液および塩基性溶液の貯蔵は化学的貯蔵として機能し、一般に固体、液体または気体であってもよい化学的に反応した生成物の産出を、電解槽の産出物の速度に比べて、それほど変動しないようにまたは円滑にすることを可能にする。一部の実施形態では、貯蔵された酸性溶液または塩基性溶液は、電解槽の操作もしくは電気利用可能度が少ないまたは低い期間の間、および／あるいは電気コストが高い期間の間、貯蔵された酸性溶液または塩基性溶液を完全に枯渇させない速度で、化学的に反応した生成物を生成することが可能なサイズまたは体積のものである。一部の実施形態では、システムは、可変電気源、前記電解槽および前記化学的貯蔵用槽および化学反応器を備える。一部の実施形態では、方法は、さらに可変性のまたは断続的な電気源からの化学反応生成物の、それほど変動しない、または一定のまたは比較的一定の流れが生じるよう、このようなシステムを操作することを含む。

【0152】

ある特定の実施形態では、本方法は、低電圧モード（例えば、本明細書に記載されている高電圧モードよりも低い電圧）で酸および塩基を生成するステップを含む。低電圧モードに関連するいずれの実施形態も、本明細書に開示されている任意のシステムの場合に使用することができる。一部の実施形態では、本方法は、酸素ガスおよび／または水素ガスを生成しない。例えば、ある特定の実施形態では、低電圧モードで行われる電解反応は、第２の電極における水素の酸化（Ｈ_２→２Ｈ^＋＋２ｅ^－）、および第１の電極における水の還元（２Ｈ_２Ｏ＋２ｅ^－→Ｈ_２＋２ＯＨ^－）とすることができ、こうして酸素ガスが生成しない。別の例において、ある特定の実施形態では、低電圧モードで行われる電解反応は、第１の電極における水の酸化（２Ｈ_２Ｏ→Ｏ_２＋４Ｈ^＋＋４ｅ^－）、および第２の電極における酸素の還元（Ｏ_２＋２Ｈ_２Ｏ＋４ｅ^－→４ＯＨ^－）とすることができ、こうして水素ガスが生成しない。

【0153】

例示するため、いくつかの例示的なシステムを以下に記載する。
システム１：断続的な再生可能エネルギーを使用した、一定速度での低コストＨ_２を生成するための例示的なシステム

【0154】

一部の実施形態によれば、本システムは、空間的に変化する化学組成勾配（例えば、空間的に変化するｐＨ勾配）を含む領域を含む反応器を備えることができる。一部の実施形態では、反応器は、第１の電極および第２の電極、電解反応（単数または複数）を受ける液体および／もしくはガスを供給する１つまたはこれより多くの入口、ならびに電解反応を受けた後に溶液を貯蔵する反応器の一部分または個々の装置を備えることができる。

【0155】

ある特定の実施形態では、本方法は、第１のモード（例えば、図５Ａ～５Ｂに示されている高電圧モード）で反応器を稼働するステップを含み、第１のモードは、第１の電極の近傍に塩基を生成するステップ、反応器において第１の電極に電気化学的に接続されている第２の電極の近傍に酸を生成するステップ、酸および／または塩基を収集するステップ、ならびに収集した酸および／または塩基を化学的溶解および／または沈殿反応で反応させるステップを含む。

【0156】

ある特定の実施形態では、電解反応により、Ｈ_２、Ｏ_２、酸性溶液および塩基性溶液を生成することができる。これは、低電圧モードよりも高い電圧を必要とする、高電圧モードの例である。高電圧モードで行われる電解反応の非限定例は、第２の電極における水の酸化（２Ｈ_２Ｏ→Ｏ_２＋４Ｈ^＋＋４ｅ^－）および第１の電極における水の還元（２Ｈ_２Ｏ＋２ｅ^－→Ｈ_２＋２ＯＨ^－）である。この反応は、第２の電極におけるｐＨが０であり、第１の電極におけるｐＨが１４である場合、２Ｖとなる最小電圧を必要とする（図５Ａ～５Ｂを参照されたい）。ある特定の実施形態では、電極において生成した酸性溶液および塩基性溶液を個別に収集して貯蔵することができる。

【0157】

ある特定の実施形態では、本方法は、反応器を第２のモードで稼働するステップを含む（例えば、図６Ａ～６Ｂに示されている、低電圧モード）。一部の実施形態では、反応器の極性は、第１のモードにおける反応器の極性に比べて、第２のモードでは反対になっている。一部の実施形態では、第２のモードは、収集したおよび／または貯蔵した塩基を第２の電極の近傍の反応器に添加することを含む。ある特定の実施形態では、第２のモードは、第２の電極の近傍に添加した塩基を酸化して、酸素ガスを生成することを含む。一部の実施形態では、第２のモードは、収集したおよび／または貯蔵した酸を、第１の電極の近傍の反応器に添加することを含む。ある特定の実施形態では、第２のモードは、第１の電極の近傍に添加した酸を還元して、水素ガスを生成することを含む。

【0158】

ある特定の実施形態では、電解反応は、Ｈ_２およびＯ_２の生成と同時に、酸性溶液および塩基性溶液を中和してもよい。これは、上述の高電圧モードよりも低い電圧を必要とする、低電圧モードの例である。低電圧モードで行われる電解反応の非限定例は、第２の電極（例えば、アノード）における水酸化物イオンの酸化（４ＯＨ^－→Ｏ_２＋２Ｈ_２Ｏ＋４ｅ^－）および第１の電極（例えば、カソード）におけるプロトンの還元（２Ｈ^＋＋２ｅ^－→Ｈ_２）である。この反応は、第２の電極におけるｐＨが１４であり、第１の電極におけるｐＨが０である場合、０．４Ｖとなる最小電圧を必要とする（図６Ａ～６Ｂを参照されたい）。ある特定の実施形態では、反応器の入口は、第２の電極に８を超えるｐＨの溶液を供給し、第１の電極に６未満のｐＨの溶液を供給することができる。

【0159】

ある特定の実施形態では、異なる反応器が、高電圧モードおよび低電圧モードで操作されてもよい。別の実施形態では、単一反応器は、高電圧モードまたは低電圧モードで操作することができるよう構成されてもよい。一部の実施形態では、反応器は、電極の方向に流れる液体のｐＨを変えることによって、高電圧モードから低電圧モードに切り替えることができる。例えば、高電圧モードから低電圧モードに切り替えるために、酸性溶液を第１の電極に導入することができると同時に、アルカリ性溶液を第２の電極に導入することができる。

【0160】

一部の実施形態では、高電圧モード（例えば、酸／塩基を生成しながら、Ｈ_２／Ｏ_２を生成する）と低電圧モード（例えば、酸／塩基を中和しながらＨ_２／Ｏ_２を生成する）との間の切り替えの判断は、１日間、１か月間または１年間全体にわたり変動する可能性のある、電気コストまたは電気の利用可能度に基づくことができる。ある特定の実施形態では、電気コストがある特定の値未満となる場合、反応器は、高電圧モードで稼働され得る（例えば、Ｈ_２、Ｏ_２、酸および塩基を生成しながら、より多くの電力を消費する）。電気コストがある特定の値を超える場合、反応器は、低電圧モードで稼働され得る（例えば、酸性溶液および塩基性溶液を使用してＨ_２およびＯ_２を生成しながら、より少ない電力しか消費しない）。一部の実施形態では、本システムは、Ｈ_２を生成する電気コストを効果的に裁定取引することができる：電気が安価である場合、本システムは、安価な電気エネルギーの一部が物理的に貯蔵可能（例えば、酸性溶液および塩基性溶液の形態で）な化学エネルギーへと変換される、高電圧モードで操作することによって電気をより多量に使用する。電気が高価な場合、本システムは、貯蔵された化学エネルギー（例えば、酸性溶液および塩基性溶液）を使用して、Ｈ_２およびＯ_２を生成するためのエネルギー要求量を低下させることができる低電圧モードで操作することによって、より少ない電気しか使用しないことができる。一部の実施形態では、本システムは、Ｈ_２およびＯ_２を生成する電気コストを削減するように働き得る。一部の実施形態では、本システムは、価格または利用可能度が変動する電気を使用して、一定速度で水素および酸素を生成するよう働くことができる。

【0161】

図７は、断続的な再生可能電気を２０％まで使用して、システムが、Ｈ_２を生成するエネルギーコスト削減する非限定例を例示している。この例では、再生可能エネルギーのコストは、０．０２＄／ｋＷｈ～０．０７＄／ｋＷｈの間で変動する（典型的な日における、典型的なウインドタービンのエネルギー生産率に準拠する）。固定電圧（１．２Ｖ、３２ｋＷｈ／ｋｇ Ｈ_２）で操作した１ｋＷのアルカリまたはＰＥＭ電解槽の場合の電気コスト対時間が、図７に示されている。図７はまた、一部の実施形態による、電気コストが平均未満（０．０５＄／ｋＷｈ）である場合、高電圧モード（２Ｖ、５４ｋＷｈ／ｋｇ Ｈ_２）で、および電気コストが平均を超える場合、低電圧モード（０．４Ｖ、１０ｋＷｈ／ｋｇ Ｈ_２）で操作する、可変電圧式電解槽のエネルギーコストを示している。この例では、どちらの電解槽も、同じ速度でＨ_２を生成し、平均で同じ量のエネルギー（３２ｋＷｈ／ｋｇ Ｈ_２）を使用するが、２つのセルを稼働するエネルギーコストは異なる。この例では、可変電圧式電解槽は、高価な電気をより少なく使用し（低電圧モードでの操作による）、安価な電気をより多く使用する（高電圧モードでの操作による）。この例では、固定電圧式電解槽の平均エネルギーコストは、０．０５＄／ｋＷｈであり、可変電圧式電解槽の平均エネルギーコストは、０．０４＄／ｋＷｈ（２０％少ない）である。一部の実施形態によれば、可変電圧式電解槽の場合に可能なコスト削減量は、コストの変動の大きさに比例することが留意される：電気コストの変動が大きいほど、コスト削減量が大きくなる。
システム２：断続的な再生可能電気を使用する、低コストの水素および酸性溶液／塩基性溶液を同時生成するための例示的なシステム

【0162】

一部の実施形態によれば、本システムは、空間的に変化する化学組成勾配（例えば、空間的に変化するｐＨ勾配）を含む領域を含む反応器を備えることができる。一部の実施形態では、反応器は、第１の電極および第２の電極、電解反応（単数または複数）を受ける液体および／もしくはガスを供給する１つまたはこれより多くの入口、ならびに電解反応を受けた後に溶液を貯蔵する反応器の一部分または個々の装置を備えることができる。一部の実施形態では、この電解反応は、第２の電極の近傍に約６未満のｐＨを生じ、第１の電極の近傍に約８より高いｐＨを生じることができる。高ｐＨおよび低ｐＨの溶液を収集し、個別に貯蔵することができる。一部の実施形態では、電極は、電解反応の１つまたはこれより多くを行い、高ｐＨ溶液または低ｐＨ溶液を生成するよう構成されてもよい。

【0163】

ある特定の実施形態では、電解反応により、Ｈ_２、Ｏ_２、酸性溶液および塩基性溶液を生成することができる。これは、低電圧モードよりも高い電圧を必要とする、高電圧モードの例である。高電圧モードで行われる電解反応の非限定例は、第２の電極（例えば、アノード）における水の酸化（２Ｈ_２Ｏ→Ｏ_２＋４Ｈ^＋＋４ｅ^－）および第１の電極（例えば、カソード）における水の還元（２Ｈ_２Ｏ＋２ｅ^－→Ｈ_２＋２ＯＨ^－）である。この反応は、第２の電極におけるｐＨが０であり、第１の電極におけるｐＨが１４である場合、２Ｖとなる最小電圧を必要とする（図５Ａ～５Ｂを参照されたい）。ある特定の実施形態では、電極において生成した酸性溶液および塩基性溶液を個別に収集して貯蔵することができる。

【0164】

ある特定の実施形態では、反応器は、時として、高電圧モードよりも低い電圧を必要とする低電圧モードで酸性溶液および塩基性溶液を生成することができる。低電圧モードで酸性溶液および塩基性溶液を生成する電解反応の非限定例は、以下を含む。

【0165】

ある特定の実施形態では、低電圧モードで行われる電解反応は、第２の電極（例えば、アノード）における水素の酸化（Ｈ_２→２Ｈ^＋＋２ｅ^－）および第１の電極（例えば、カソード）における水の還元（２Ｈ_２Ｏ＋２ｅ^－→Ｈ_２＋２ＯＨ^－）とすることができる（例えば、ＨＲＲ／ＨＥＲ反応）。この反応は、第２の電極におけるｐＨが０であり、第１の電極におけるｐＨが１４である場合、０．８Ｖとなる最小電圧を必要とする（図８Ａ～８Ｂを参照されたい）。

【0166】

ある特定の実施形態では、低電圧モードで行われる電解反応は、第２の電極（例えば、アノード）における水の酸化（２Ｈ_２Ｏ→Ｏ_２＋４Ｈ^＋＋４ｅ^－）および第１の電極（例えば、カソード）における酸素の還元（Ｏ_２＋２Ｈ_２Ｏ＋４ｅ^－→４ＯＨ^－）とすることができる（例えば、ＯＥＲ／ＯＲＲ反応）。この反応は、第２の電極におけるｐＨが０であり、第１の電極におけるｐＨが１４である場合、０．８Ｖとなる最小電圧を必要とする（図９Ａ～９Ｂを参照されたい）。

【0167】

一部の実施形態では、高電圧モード（例えば、Ｈ_２／Ｏ_２の同時生成を伴う酸／塩基の生成）または低電圧モード（例えば、正味の量のガスの生成を伴わない酸／塩基の生成）の間を切り替える判断は、１日間、１か月間または１年間全体にわたり変動する可能性のある、電気コストまたは電気の利用可能度に基づくことができる。ある特定の実施形態では、電気コストがある特定の値未満である場合、反応器は、高電圧モードで稼働され得る（例えば、Ｈ_２、Ｏ_２、酸および塩基を生成しながら、より多くの電力を消費する）。ある特定の実施形態では、電気コストがある特定の値を超える場合、反応器は、低電圧モードで稼働され得る（例えば、酸および塩基だけを生成する、より少ない電力しか消費しない）。

【0168】

一部の実施形態では、本システムは、酸性溶液および塩基性溶液と共に、Ｈ_２およびＯ_２を同時生成することによって安い電気価格と言う利点をとることができる：電気が安価な場合、本システムは、酸、塩基、Ｈ_２およびＯ_２を生成する高電圧モードで操作することによって、より多くの電気を使用することができる。電気が高価な場合、本システムは、酸および塩基を生成するが、正味の量のＨ_２またはＯ_２を生成しない低電圧モードで操作することによってより少ない電気しか使用しないことができる。一部の実施形態では、本システムは、Ｈ_２およびＯ_２を生成する電気コストを低減するように働く。
システム３：断続的な再生可能エネルギーを使用した、一定速度での低コストで酸／塩基を生成するための例示的なシステム

【0169】

一部の実施形態によれば、本システムは、空間的に変化する化学組成勾配（例えば、空間的に変化するｐＨ勾配）を含む領域を含む反応器を備えることができる。一部の実施形態では、反応器は、第１の電極および第２の電極、電解反応（単数または複数）を受ける液体および／もしくはガスを供給する１つまたはこれより多くの入口、ならびに電解反応を受けた後に溶液を貯蔵する反応器の一部分または個々の装置を備えることができる。一部の実施形態では、この電解反応は、第２の電極の近傍に約６未満のｐＨを生じ、第１の電極の近傍に約８より高いｐＨを生じることができる。高ｐＨおよび低ｐＨの溶液を収集し、個別に貯蔵することができる。一部の実施形態では、電極は、電解反応の１つまたはこれより多くを行い、高ｐＨ溶液または低ｐＨ溶液を生成するよう構成されてもよい。

【0170】

ある特定の実施形態では、電解反応により、Ｈ_２、Ｏ_２、酸性溶液および塩基性溶液を生成することができる。この電解モードは、後で記載する燃料電池モードよりも高い電圧を必要とするので、電解モードの一例となる。電解モードで行われる電解反応の非限定例は、第２の電極（例えば、アノード）における水の酸化（２Ｈ_２Ｏ→Ｏ_２＋４Ｈ^＋＋４ｅ^－）および第１の電極（例えば、カソード）における水の還元（２Ｈ_２Ｏ＋２ｅ^－→Ｈ_２＋２ＯＨ^－）である。この反応は、第２の電極におけるｐＨが０であり、第１の電極におけるｐＨが１４である場合、２Ｖとなる最小電圧を必要とする（図５Ａ～５Ｂを参照されたい）。ある特定の実施形態では、電極において生成した酸性溶液および塩基性溶液を個別に収集して貯蔵することができる。

【0171】

ある特定の実施形態では、燃料電池モードで行われる反応は、第２の電極（例えば、アノード）における水素の酸化（Ｈ_２→２Ｈ^＋＋２ｅ^－）および第１の電極（例えば、カソード）における酸素の還元（Ｏ_２＋２Ｈ_２Ｏ＋４ｅ^－→４ＯＨ^－）とすることができる（例えば、ＨＲＲ／ＯＲＲ反応）。この反応は、エネルギーを生成する自発的な反応をもたらす（図１０Ａ～１０Ｂを参照されたい）。

【0172】

一部の実施形態では、本システムは、酸性溶液および塩基性溶液を生成する電気コストを効果的に裁定取引することができる：電気が安価である場合、本システムは、安価な電気エネルギーの一部を、物理的に貯蔵可能（Ｈ_２およびＯ_２ガスの形態で）な化学エネルギーへと変換される、電解モードで操作することによって電気をより多量に使用する。電気が高価な場合、本システムは、貯蔵した化学エネルギー（Ｈ_２およびＯ_２ガス）が、酸、塩基および電気を生成するために使用することができる燃料電池モードで操作することによって、より少ない電気しか使用しないことができる。一部の実施形態では、本システムは、酸および塩基の溶液を生成する電気コストを低減するように働く。一部の実施形態では、本システムは、価格または利用可能度の変動する電気を使用して、一定速度で酸性溶液および塩基性溶液を生成するよう働く。

【0173】

一部の実施形態では、化学的溶解および／または沈殿反応は、反応器内部で行われる。

【0174】

ある特定の実施形態によれば、反応器は、第１の電極と第２の電極との間に空間的に変化する化学組成勾配を含む。一部の実施形態では、空間的に変化する化学組成勾配は、空間的に変化するｐＨ勾配を含む。例えば、図２Ｂを参照すると、一部の場合、システム２００は、第１の電極１０４の近傍にアルカリ性領域１０６および第２の電極１０５の近傍に酸性領域１０７を含む。したがって、システム２００は、第１の電極と第２の電極との間に空間的に変化する化学組成勾配（例えば、空間的に変化するｐＨ勾配）を含む。一部の実施形態では、第１の領域は酸性領域を含む。ある特定の実施形態では、第２の領域はアルカリ性領域を含む。他の実施形態では、第１の領域はアルカリ性領域を含み、第２の領域は酸性領域を含む。

【0175】

一部の実施形態では、反応器は、空間的に変化する化学組成勾配（例えば、空間的に変化するｐＨ勾配）が、電気分解によって、少なくとも一部が確立および／または維持されるよう構成されている。例えば、図２Ｂを参照すると、ある特定の例では、システム２００は、アルカリ性領域１０６および酸性領域１０７を備える空間的に変化する化学組成勾配（例えば、空間的に変化するｐＨ勾配）を含む。一部のこのような実施形態では、この空間的に変化する化学組成勾配（例えば、空間的に変化するｐＨ勾配）は、電気分解によって確立および／または維持される。一部の実施形態によれば、中性電解質の電気分解は、第１の電極１０４および第２の電極１０５などの電極間に空間的に変化する化学組成勾配（例えば、空間的に変化するｐＨ勾配）を生じることができる。一部の実施形態では、電気分解反応を使用して、電気化学セルの正極と負極の間に、化学組成勾配を生じさせる。

【0176】

ある特定の実施形態によれば、電気分解により生じた化学組成勾配を使用して、一方の電極の近傍の化学環境に反応物を供給し、電気分解により生じる化学組成勾配を使用して、反応物またはその構成成分がもう一方の電極の方に拡散するにつれて、前記反応物からの生成物を生成することによって、所望の化学反応を行うことができる。

【0177】

一部の実施形態では、電気分解は加水分解を含む。本明細書で使用する場合、加水分解とは、水の電気分解を指す。例えば、一部の実施形態では、カソードにおいて起こる反応は、２つのＨ_２Ｏ分子および２個の電子をＨ_２および２つのＯＨ^－に変換する一方、アノードで起こる反応は、２つのＨ_２Ｏ分子を４個の電子、Ｏ_２および４つのプロトンに変換する。一部の実施形態では、第１の電極１０４の近傍での水酸化物イオンの生成は、第１の電極１０４の近傍で、アルカリ性ｐＨを確立および／または維持して、アルカリ性領域１０６を確立および／または維持する一方、第２の電極１０５の近傍でのプロトンの生成は、第２の電極１０５の近傍において、酸性ｐＨを確立し、酸性領域１０７を確立および／または維持する。したがって、ある特定の実施形態では、反応器は、空間的に変化する化学組成勾配（例えば、空間的に変化するｐＨ勾配）が、加水分解によって、少なくとも一部が確立および／または維持されるよう構成されている。

【0178】

ある特定の実施形態によれば、反応器は、空間的に変化する化学組成勾配（例えば、空間的に変化するｐＨ勾配）の第１の領域（例えば、酸性領域）に連結された入口を備える。ある特定の実施形態では、電気化学用反応器および／または入口は、固体（例えば、ＣａＣＯ_３）を受け入れるよう構成されている。

【0179】

一部の実施形態では、反応器は、反応器の出口を備える。一部の実施形態では、反応器の出口は、Ｃａ（ＯＨ）_２（例えば、固体水酸化カルシウム）および／または石灰（ＣａＯ）を取り出すよう構成されている。一部の実施形態では、反応器は、空間的に変化する化学組成勾配（例えば、空間的に変化するｐＨ勾配）の第２の領域（例えば、アルカリ性領域）に連結された出口を備える。ある特定の実施形態では、出口は、固体を反応器から抜き出すことができるよう構成されている。一部の実施形態では、反応器は、出口と連携されており、および反応器から固体を取り除くよう構成されている、固体取り扱い装置を備える。例えば、一部の実施形態では、固体取り扱い装置は、反応器から固体（固体の水酸化ニッケル、固体の水酸化カルシウムまたは固体の水酸化マグネシウムなどの固体の金属水酸化物）を除去するよう構成されている。固体取り扱い装置の例には、以下に限定されないが、コンベヤーベルト、オーガ、ポンプ、シュート、または反応器から固体を取り出して輸送することが可能な任意の他のデバイスが含まれる。一部の実施形態では、固体取り扱い装置は、流体流、濾過、沈殿、遠心力、電気泳動、誘電泳動または磁気分離のうちの１つまたは組合せを使用して、固体と液体とを分離する。

【0180】

一部の実施形態では、反応器は、１つより多い反応器出口（例えば、少なくとも１つ、少なくとも２つ、少なくとも３つ、少なくとも４つ、５つ未満もしくは５つに等しい、４つ未満もしくは４つに等しい、３つ未満もしくは３つに等しい、または２つ未満もしくは２つに等しい；これらの範囲の組合せもまた可能である）を備える。ある特定の実施形態では、反応器は、第２の出口を備える。

【0181】

ある特定の実施形態では、第２の出口は、気体（ＣＯ_２、Ｏ_２および／またはＨ_２など）を取り出すよう構成されている。一部の例では、ＣＯ_２は隔離されることになる、液体燃料で使用されることになる、オキシ燃料で使用されることになる、原油増進回収に使用されることになる、ドライアイスを生産するために使用されることになる、および／または飲料における成分として使用されることになる。一部の実施形態では、Ｏ_２は、隔離されることになる、オキシ燃料として使用されることになる、ＣＣＳ用途に使用されることになる、および／または原油増進回収に使用されることになる。ある特定の場合、Ｈ_２は、隔離されることになる、および／または燃料（例えば、燃料電池においておよび／またはシステムを加熱するため）として使用されることになる。一部の実施形態では、本システムから取り出される少なくとも一部（例えば、少なくとも１０％、少なくとも２５％、少なくとも５０％、少なくとも７５％、少なくとも９０％またはすべて）のＣＯ_２、Ｏ_２および／またはＨ_２が、窯に供給される。

【0182】

一部の実施形態では、反応器は、第３の出口および／または第４の出口を備える。一部の場合、第２の出口、第３の出口および／または第４の出口は、ＣＯ_２、Ｏ_２および／またはＨ_２を取り出すよう構成されている。例えば、一部の場合、第２の出口は、ＣＯ_２およびＯ_２を取り出すよう構成されている一方、第３の出口は、Ｈ_２を取り出すよう構成されている。ある特定の例では、第２の出口は、ＣＯ_２を取り出すよう構成されており、第３の出口は、Ｏ_２を取り出すよう構成されており、第４の出口は、Ｈ_２を取り出すよう構成されている。

【0183】

一部の実施形態によれば、反応器は、第１の電極と第２の電極との間に、イオンに対して選択的透過性の１つまたはこれより多くの膜をさらに備える。ある特定の実施形態では、イオンに対して選択的透過性である１つまたはこれより多くの膜は、イオンに対して選択的透過性の２つの膜を含む。ある特定の実施形態では、イオンに対して選択的透過性の２つの膜は、互いに異なる。

【0184】

一部の実施形態では、イオンに対して選択的透過性の１つまたはこれより多くの膜は、第１の電極上に固体が析出するのを防止するよう、固体が第１の電極を不動態化するのを防止するよう、および／または異なる２種の固体が互いに混入するのを防止するよう構成されている。ある特定の実施形態によれば、イオンに対して選択的透過性の膜により、固体の通過を制限する（またはなくす）と同時に、イオンの通過が可能になる。例えば、一部の実施形態では、金属イオン（例えば、Ｃａ^２＋）は通過することができる一方、固体の金属塩（例えば、固体ＣａＣＯ_３などの固体の金属炭酸塩）または沈殿物（例えば、固体Ｃａ（ＯＨ）_２などの固体金属水酸化物）は、制限される（または、全く通過しない）。

【0185】

一部の実施形態では、イオンに対して選択的透過性の膜により、イオンの通過が可能になるが、非イオン性化合物の通過を制限する（またはなくす）。ある特定の実施形態では、イオンに対して選択的透過性の膜により、イオンは、第１の速度で通過することが可能になり、非イオン性化合物は、第１の速度よりも遅い第２の速度で通過することが可能になる。一部の実施形態では、イオンに対して選択的透過性の膜により、あるイオンの通過が可能になるが、他のイオンの通過が制限される（またはなくなる）。ある特定の実施形態では、イオンに対して選択的透過性の膜により、あるイオンは、第１の速度で通過することが可能になり、他のイオンは、第１の速度よりも遅い第２の速度で通過することが可能になる。一部の実施形態では、イオンに対して選択的透過性の膜により、ある金属イオンの通過が可能になり得るが、他の通過が制限される（またはなくなる）（または、ある金属イオンは、他よりも速く通過することが可能となる）、Ｈ^＋の通過が可能になり得るが、ＯＨ^－の通過が制限される（またはなくなる）（または、Ｈ^＋は、ＯＨ^－よりも速く通過することが可能となる）、ＯＨ^－の通過が可能になり得るが、Ｈ^＋の通過が制限される（またはなくなる）（または、ＯＨ^－は、Ｈ^＋よりも速く通過することが可能となる）、金属イオンの通過が可能になり得るが、Ｈ^＋および／またはＯＨ^－の通過が制限される（またはなくなる）（または、金属イオンは、Ｈ^＋および／またはＯＨ^－よりも速く通過することが可能となる）、および／またはＨ^＋および／またはＯＨ^－イオンの通過が可能になり得るが、金属イオンの通過が制限される（またはなくなる）（または、Ｈ^＋および／またはＯＨ^－イオンは、金属イオンよりも速く通過することが可能である）。

【0186】

例えば、一部の実施形態では、イオンに対して選択的透過性である膜は、ＯＨ^－イオンに対して透過性であるが、Ｃａ^２＋イオンに対する透過性は相対的に低い。一方、イオンに対して選択的透過性である膜は、Ｃａ^２＋イオンに対して透過性であるが、ＯＨ^－イオンに対して透過性は相対的に低い。この例では、第１の領域（例えば、酸性領域）からのＣａ^２＋は、イオンに対して選択的透過性である膜を通って分離チャンバへ拡散することができるが、イオンに対して選択的透過性である膜を通って第２の領域（例えば、アルカリ性領域）へ拡散することができない。さらに、この例では、第２の領域（例えば、アルカリ性領域）からのＯＨ^－イオンは、イオンに対して選択的透過性である膜を通って分離チャンバへ拡散することができるが、イオンに対して選択的透過性である膜を通って拡散することができない。したがって、この例では、Ｃａ^２＋およびＯＨ^－は、分離チャンバにおいて、反応して固体のＣａ（ＯＨ）_２を形成し、固体のＣａ（ＯＨ）_２がカソードまたはアノードの表面に形成するのを防止することしかできないと思われる。したがって、一部の実施形態では、イオンに対して選択的透過性の１つまたはこれより多くの膜は、固体（例えば、固体のＣａ（ＯＨ）_２などの固体の金属水酸化物）が、第１の電極（例えば、カソード）に析出するのを防止することができる、固体（例えば、固体のＣａ（ＯＨ）_２などの固体の金属水酸化物）が、第１の電極（例えば、カソード）を不動態化するのを防止することができる、および／または２種の異なる固体、すなわち化学化合物（例えば、固体の炭酸カルシウムなどの固体の金属炭酸塩などの金属塩）および沈殿物（例えば、固体のＣａ（ＯＨ）_２などの固体の金属水酸化物などの固体の水酸化物）が互いに混入するのを防止することができる。

【0187】

ある特定の実施形態では、反応器は、電気化学的手段および化学的手段により、焼成もしくは分解した無機塩または金属塩（例えば、金属炭酸塩）の生産を対象とする。一部の実施形態では、無機塩または金属塩を加熱してこれらを分解することを含む、従来的な熱焼成の代わりにこのような反応器を使用することにより、熱エネルギーの生成のための化石燃料の使用、ならびにそれに伴う温室効果ガス（例えば、ＣＯ_２）または大気汚染物質であるガスの生成が、低減または回避される。

【0188】

ある特定の態様は、セメントを生産するためのシステムに関する。一部の実施形態では、本システムは、反応器を備える。ある特定の実施形態では、反応器は、上もしくは本明細書のいずれかで開示されている反応器の実施形態のいずれか、またはそれらの組合せを含む。

【0189】

ある特定の実施形態では、本システム（例えば、本明細書に記載されている任意のシステム）は窯を備える。例えば、図１Ｆを参照すると、一部の実施形態では、本システムは、電気化学用反応器および窯１５０を備える。同様に、図２Ｄを参照すると、ある特定の実施形態では、本システムは、電気化学用反応器および窯１５０を備える。一部の実施形態では、窯は、窯の入口を備える。一部の実施形態によれば、窯は、反応器および／または装置（例えば、酸および／または塩基を沈殿反応で反応させるよう構成されている装置）に直接、取り付けられている。窯（例えば、本明細書に記載されている任意の窯）が、本明細書に記載されている任意のシステムに使用され得る。

【0190】

一部の実施形態によれば、窯は、反応器、反応器の出口および／または１つもしくはこれより多くの装置より下流に存在する。ある特定の実施形態によれば、本システムは、反応器、反応器の出口および／または１つもしくはこれより多くの装置、および窯の入口の間にヒータをさらに備える。ヒータの例には、その内部に置かれた物質を加熱する、または脱水するデバイスを含む。一部の実施形態では、反応器の出口は、窯の入口に直接、取り付けられている。

【0191】

本明細書で使用する場合、第１のユニットおよび第２のユニットが、互いに連結されており、第１の単位から第２の単位に輸送された時に、両ユニット間で移送される材料の組成物が、実質的に変化しない場合（すなわち、構成成分の相対存在量が、５％を超えて変化しない）、それらのユニット間に直接的な取り付けが存在する（および、２つのユニットが、互いに「直接、取り付けられている」と述べられる）。例示的な例として、第１のユニットおよび第２のユニットを連結している導管であって、導管の内容物の圧力および温度が調節されるが、その内容物の組成は変わらない導管は、第１のユニットおよび第２のユニットを直接、取り付けていると言う。一方、分離工程が行われる、および／または第１のユニットから第２のユニットへの流れる間に導管の内容物の組成を実質的に変化させる化学反応が行われる場合、この導管は、第１のユニットと第２のユニットを直接、連結しているとは言わない。一部の実施形態では、互いに直接取り付けられている２つのユニットは、第１のユニットから第２のユニットまで輸送されると、物質の相変化が存在しないよう構成されている。

【0192】

ある特定の実施形態では、窯の入口は、固体の水酸化カルシウムおよび／または固体の水酸化カルシウムの少なくとも一部に由来する固体の酸化カルシウムの少なくとも一部を受け入れるよう構成されている。例えば、一部の実施形態では、水酸化カルシウムは、反応器、反応器出口および／またはより多くの装置から収集され、反応器、反応器出口および／またはより多くの装置は、窯の入口に直接、取り付けられており、こうして、窯の入口は、固体の水酸化カルシウムの少なくとも一部を受け入れるよう構成されている。ある特定の実施形態では、水酸化カルシウムは、反応器、反応器出口および／またはより多くの装置から収集され、ヒータに輸送される。一部の実施形態では、ヒータ１０３は、水酸化カルシウムを、完全にまたは一部、酸化カルシウムに変換する。一部の実施形態では、窯の入口は、ヒータから、固体の水酸化カルシウムおよび／または固体の水酸化カルシウムの少なくとも一部に由来する固体の酸化カルシウムの少なくとも一部を受け入れるよう構成されている。

【0193】

一部の実施形態によれば、セメント製造プロセスの一部として、窯は、Ｃａ（ＯＨ）_２（例えば、固体の水酸化カルシウム）および／もしくは石灰（例えば、固体の酸化カルシウム）ならびに／またはそれらの反応生成物を加熱するよう構成されている。一部の実施形態では、セメント製造プロセスの一部としての、Ｃａ（ＯＨ）_２および／または石灰を加熱するステップは、窯中でのＣａ（ＯＨ）_２および／または石灰と他の化合物とを加熱するステップを含む。例えば、Ｃａ（ＯＨ）_２および／または石灰は、窯中で、ＳｉＯ_２または他の鉱物と共に加熱され得る。

【0194】

ある特定の場合、本システムは、電気化学反応器の代わりとなる、従来的な熱焼成を使用する実質的に類似のシステムよりも、正味の炭素排出量はより少ない（例えば、少なくとも１０％少ない、少なくとも２５％少ない、少なくとも５０％少ない、少なくとも７５％少ない、または少なくとも９０％少ない）。一部の例では、本システムは、正味ゼロの炭素排出量を有する。

【0195】

ある特定の態様は、空間的に変化する化学組成勾配（例えば、空間的に変化するｐＨ勾配）において、沈殿物を形成する方法に関する。一部の実施形態によれば、本方法は、上もしくは本明細書のいずれかで開示されている実施形態のいずれかと関係付けて記載されている反応器および／またはシステム、またはそれらの組合せにおいて行われる。

【0196】

一部の実施形態によれば、本方法は、化学化合物（例えば、金属塩）を、空間的に変化する化学組成勾配（例えば、空間的に変化するｐＨ勾配）の第１の領域（例えば、酸性領域）に輸送するステップを含む。ある特定の実施形態では、金属塩は、金属炭酸塩を含む。一部の実施形態によれば、金属炭酸塩は、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウムおよび／または炭酸ニッケルを含む。例えば、一部の実施形態によれば、本方法は、炭酸カルシウムを、空間的に変化するｐＨ勾配の第１の領域（例えば、酸性領域）に輸送するステップを含む。

【0197】

ある特定の実施形態によれば、化学化合物（例えば、金属塩）は、空間的に変化する化学組成勾配（例えば、空間的に変化するｐＨ勾配）内の液体に溶解する、および／またはこの中で反応する。液体の非限定例としては、非水溶液または水溶液が含まれる。非水溶液の例には、非水性溶媒および電解質塩を含む溶液、および／またはイオン性液体を含む溶液を含む。水溶液の例は、水および電解質塩を含む溶液を含む。電解質塩の例には、ＮａＳＯ_４およびＮａＣｌＯ_４が含まれる。一部の実施形態では、化学化合物（例えば、金属塩）は、空間的に変化する化学組成勾配（例えば、空間的に変化するｐＨ勾配）内の液体に溶解して反応する。例えば、一部の実施形態では、炭酸カルシウムは、空間的に変化する化学組成勾配（例えば、空間的に変化するｐＨ勾配）内の液体に溶解する、および／またはこの中で反応する。一部の実施形態では、炭酸カルシウムは、空間的に変化する化学組成勾配（例えば、空間的に変化するｐＨ勾配）内の液体に溶解して反応する。例えば、化学化合物（例えば、金属塩）（例えば、炭酸カルシウム）は、第１の領域（例えば、酸性領域）に添加され、化学化合物（例えば、金属塩）（例えば、炭酸カルシウム）は、化学化合物（例えば、金属塩）（例えば、炭酸カルシウム）が溶解して、金属などの１つまたはこれより多くの元素を形成する（例えば、Ｃａ^２＋およびＨＣＯ_３ ^－またはＣａ^２＋およびＨ_２ＣＯ_３を形成する）よう、第１の領域（例えば、酸性領域）におけるプロトンと反応する。一部の実施形態では、１つまたはこれより多くの元素（例えば、Ｃａ^２＋などの金属）は、第２の領域（例えば、アルカリ性領域）に移動し、ここで、この元素は、第２の領域（例えば、アルカリ性領域）における水酸化物イオンと反応して、沈殿物（例えば、Ｃａ（ＯＨ）_２などの金属沈殿物）を形成する。

【0198】

一部の実施形態では、第１の領域は、酸性領域を含む。ある特定の実施形態では、第２の領域はアルカリ性領域を含む。一部の実施形態によれば、化学化合物（例えば、金属塩）は、酸性領域に溶解し、１つまたはこれより多くの元素（例えば、Ｃａ^２＋などの金属）は、アルカリ性領域で反応する。他の実施形態では、第１の領域は、アルカリ性領域を含む。一部の実施形態では、第２の領域は、酸性領域を含む。ある特定の実施形態によれば、化学化合物（例えば、金属塩）は、アルカリ性領域に溶解し、１つまたはこれより多くの元素（例えば、Ｃａ^２＋などの金属）は、酸性領域で反応する。

【0199】

一部の実施形態によれば、本方法は、空間的に変化する化学組成勾配（例えば、空間的に変化するｐＨ勾配）の第２の領域（例えば、アルカリ性領域）から沈殿物を収集するステップを含む。ある特定の実施形態では、沈殿物は、金属水酸化物などの金属沈殿物を含む。金属水酸化物の非限定例には、水酸化ニッケル、水酸化カルシウムおよび水酸化マグネシウムが含まれる。例えば、上で示されている例では、１つまたはこれより多くの元素（例えば、Ｃａ^２＋などの金属）は、第２の領域（例えば、アルカリ性領域）に移動し、ここで、この元素は、第２の領域（例えば、アルカリ性領域）において水酸化物イオンと反応して、沈殿物（例えば、Ｃａ（ＯＨ）_２などの金属沈殿物）を形成する。したがって、一部の実施形態では、本方法は、空間的に変化する化学組成勾配（例えば、空間的に変化するｐＨ勾配）のアルカリ性領域から固体の水酸化カルシウムを収集するステップを含む。１つまたはこれより多くの元素（例えば、金属）が第２の領域（例えば、アルカリ性領域）に移動することができる方法の非限定例は、拡散、対流による輸送、および／または流れによる輸送を含む。

【0200】

ある特定の実施形態によれば、沈殿物は、空間的に変化する化学組成勾配（例えば、空間的に変化するｐＨ勾配）内に溶解および／またはこの中で反応した化学化合物（例えば、金属塩）に由来する１つまたはこれより多くの元素（例えば、金属）を含む。一部の実施形態では、１つまたはこれより多くの元素は、金属元素を含む。金属は、本明細書で使用される場合、金属それ自体（metallic metal）または金属イオンを指す。一部の実施形態では、沈殿物は、空間的に変化する化学組成勾配（例えば、空間的に変化するｐＨ勾配）内で溶解したおよび／またはここで反応した金属塩に由来する金属カチオンを含み、この金属カチオンが沈殿物内のアニオンにイオン結合する。例えば、ある特定の実施形態では、固体の水酸化カルシウムは、空間的に変化する化学組成勾配（例えば、空間的に変化するｐＨ勾配）内で溶解した、および／または反応した炭酸カルシウムに由来するカルシウムを含む。

【0201】

ある特定の実施形態によれば、本方法はセメントを製造する方法である。

【0202】

ある特定の実施形態によれば、本方法は、Ｃａ（ＯＨ）_２（例えば、固体の水酸化カルシウム）および／もしくは石灰（例えば、固体の酸化カルシウム）ならびに／またはそれらの反応物生成物を窯内で加熱してセメントを製造するステップを含む。一部の実施形態では、これは、反応器から水酸化カルシウムを取り出し、窯に直接入れるステップを含む。代替的に、ある特定の実施形態では、水酸化カルシウムを収集するステップと窯内で加熱するステップとの間にステップが存在する。一部の実施形態では、ヒータは、水酸化カルシウムをその酸化カルシウムへと変換し、次に、水酸化カルシウムおよび／または酸化物である酸化カルシウムが、窯内で加熱される。一部の実施形態では、ヒータは、水酸化カルシウムをその酸化カルシウムへと１００％（重量基準）変換し、酸化カルシウムだけが、窯内で加熱される。他の実施形態では、ヒータは、水酸化カルシウムから酸化カルシウムへと、１０％もしくは１０％より高く、２０％もしくは２０％より高く、３０％もしくは３０％より高く、４０％もしくは４０％より高く、５０％もしくは５０％より高く、最大で９０％まで、最大で９５％まで、または最大で９９％まで変換する。これらの範囲の組合せもまた可能である（例えば、１０％～１００％（重量基準）（端点を含む））。一部の実施形態では、水酸化カルシウムと酸化カルシウムの両方が、窯内で加熱される。ヒータの例は、その内部に置かれた物質を加熱または脱水するデバイスを含む。

【0203】

一部の実施形態では、窯内でＣａ（ＯＨ）_２（例えば、固体の水酸化カルシウム）および／もしくは石灰（例えば、固体の酸化カルシウム）ならびに／またはそれらの反応物生成物を加熱してセメントを製造するステップは、窯内でＣａ（ＯＨ）_２（例えば、固体の水酸化カルシウム）および／もしくは石灰（例えば、固体の酸化カルシウム）ならびに／またはそれらの反応物生成物を他の化合物と加熱するステップを含む。例えば、Ｃａ（ＯＨ）_２（例えば、固体の水酸化カルシウム）および／もしくは石灰（例えば、固体の酸化カルシウム）ならびに／またはそれらの反応物生成物は、窯中で、ＳｉＯ_２または他の鉱物と共に加熱され得る。

【0204】

ある特定の実施形態では、セメントを製造する前に、Ｃａ（ＯＨ）_２（例えば、固体の水酸化カルシウム）および／もしくは石灰（例えば、固体の酸化カルシウム）ならびに／またはそれらの反応物生成物を窯内で加熱するステップの後に次のステップが存在する。例えば、ある特定の実施形態では、窯の後に冷却ステップが存在する。

【0205】

一部の実施形態によれば、本方法は、バッチプロセスの部分である。ある特定の実施形態では、沈殿物（例えば、Ｃａ（ＯＨ）_２などの金属水酸化物）は、反応器から定期的に収集される。ある特定の実施形態によれば、この方法は連続的に行われる。一部の実施形態では、化学化合物（例えば、ＣａＣＯ_３などの金属炭酸塩などの金属塩）は、アノードおよび／または第１の領域（例えば、酸性領域）において、連続的にまたは定期的に添加される。ある特定の実施形態では、沈殿物（例えば、Ｃａ（ＯＨ）_２などの金属水酸化物）は、連続的にまたは定期的に収集される。沈殿物（例えば、Ｃａ（ＯＨ）_２などの金属水酸化物）を収集するステップの非限定例は、沈殿物を流れストリームにより収集するステップ、および／または沈殿物が連続的にまたは定期的に収集される表面への堆積を可能にするステップを含む。

【0206】

一部の実施形態によれば、本方法は、沈殿物とは異なる副生成物を生成する。例えば、一部の実施形態では、本方法は、固体の水酸化カルシウムおよび／または固体の酸化カルシウムとは異なる副生成物を生成する。一部の実施形態では、副生成物は、ＣＯ_２、Ｏ_２および／またはＨ_２を含む。例えば、一部の実施形態では、加水分解は反応器において行われ、カソードにおいて起こる反応は、２つのＨ_２Ｏ分子および２個の電子をＨ_２（ｇ）および２つのＯＨ^－に変換する一方、アノードで起こる反応は、２つのＨ_２Ｏ分子をＯ_２（ｇ）、４個の電子および４つのプロトンに変換する。ある特定の実施形態では、化学化合物（例えば、金属塩）（例えば、炭酸カルシウムなどの金属炭酸塩）は、第１の領域（例えば、酸性領域）に加えられ、化学化合物（例えば、金属塩）（例えば、炭酸カルシウムなどの金属炭酸塩）は、第１の領域（例えば、酸性領域）におけるプロトンと反応し、こうして化学化合物（例えば、金属塩）（例えば、炭酸カルシウムなどの金属炭酸塩）が溶解して、１つまたはこれより多くの元素（例えば、金属）が形成する。一部の実施形態では、ＣａＣＯ_３と２つのプロトンとの間の正味の反応は、Ｈ_２Ｏ、Ｃａ^２＋およびＣＯ_２（ｇ）の形成をもたらす。

【0207】

ある特定の実施形態によれば、本方法は、副生成物を収集するステップをさらに含む。例えば、一部の実施形態では、副生成物は、ＣＯ_２、Ｏ_２およびＨ_２を含む。ある特定の実施形態では、副生成物を収集するステップは、ＣＯ_２、Ｏ_２およびＨ_２のそれぞれを収集するステップ：ＣＯ_２だけを収集するステップ；Ｏ_２だけを収集するステップ；Ｈ_２だけを収集するステップ；ＣＯ_２およびＯ_２を収集するステップ；ＣＯ_２およびＨ_２を収集するステップ；またはＯ_２およびＨ_２を収集するステップを含む。例えば、ある特定の実施形態では、副生成物はＣＯ_２を含み、副生成物を回収するステップは、ＣＯ_２を隔離するステップを含む。

【0208】

一部の実施形態によれば、副生成物は燃料として使用される。一部の実施形態では、Ｈ_２は燃料として使用することができる。非限定例には、Ｈ_２を直接、燃焼させること、またはＨ_２を天然ガスなどの燃料と共に使用することを含む。一部の実施形態では、Ｏ_２およびＣＯ_２を使用して、化石燃料などの燃料の燃焼を支持する。一部の実施形態では、副生成物は、窯用の燃料として使用される。例えば、一部の実施形態では、Ｏ_２およびＣＯ_２は窯に供給されて、化石燃料などの燃料の燃焼を支持する。ある特定の実施形態では、Ｈ_２、Ｏ_２およびＣＯ_２は、固体酸化物の燃料電池などの燃料電池中で反応させる。ある特定の実施形態では、Ｈ_２およびＯ_２は、燃料電池中で反応させて、電力を発生させる。

【0209】

一部の実施形態によれば、本明細書に記載されている反応器、システムおよび方法は、１つまたはこれより多くの有益な特性を示し、１つまたはこれより多くの用途を有する。例えば、本明細書に記載されている反応器、システムおよび方法の一部の実施形態は、セメント（例えば、ポルトランドセメント）を生産するために使用することができる。例えば、一部の実施形態では、反応器は、従来のセメント製造プロセスにおける焼成の代わりに使用される。

【0210】

さらに、本明細書に記載されている反応器、システムおよび方法のある特定の実施形態は、大気汚染物質またはＣＯ_２などの温室効果ガスの生成が従来のセメント生産プロセスよりも少ない、セメント生産に使用することができる。従来のセメント生産プロセスは、熱的手段によるＣａＣＯ_３の焼成を含んでおり、これは、ＣＯ_２排出量の約６０％を占める一方、ＣＯ_２排出量の約４０％は、焼成プロセスおよび焼結プロセスを行うために化石燃料を燃焼することに起因する。

【0211】

一部の実施形態では、本明細書に記載されている方法、反応器および／またはシステムにより生産されるＣａ（ＯＨ）_２は、ＣａＣＯ_３からＣａＯへの従来の焼成の代わりに、セメント製造のためのＣａＯを生産するために使用することができる。Ｃａ（ＯＨ）_２のＣａＯへの熱的脱水は、ＣａＣＯ_３のＣａＯへの熱焼成（９７．０ｋＪ／ｍｏｌ）よりも、２５％低い最低エネルギーの必要量（７１．２ｋＪ／ｍｏｌ）を有する。

【0212】

ある特定の実施形態によれば、反応器および／またはシステムは、再生可能電気（例えば、太陽エネルギー、風力エネルギーおよび／または水力発電）によって、一部または全体が、電力供給される。

【0213】

ある特定の実施形態によれば、オキシ燃焼、窯効率の改善、ＮＯ_ｘ排出量の低減、および／または炭素回収および隔離（ＣＣＳ）に好適な煙道ガスを含めた、多数の使用可能性を有する、ＣＯ_２、Ｈ_２および／またはＯ_２などの副生成物が生成する。したがって、一部の実施形態では、副生成物は、販売または使用され得る。

【0214】

一実施形態では、電気分解により推進される化学反応器は、水の電気分解のための電気分解セルを備える。一部の実施形態では、このようなセルは、電気分解を行うと、カソードにおいて高いｐＨを生じ、ここで水素発生反応（ＨＥＲ）が起こり、ＯＨ^－が生成し、アノードにおいて低いｐＨを生じ、ここで酸素発生反応（ＯＥＲ）が起こり、Ｈ^＋を生成する。したがって、ある特定の実施形態によれば、ｐＨの勾配が、カソードとアノードとの間に発生する。このような他の電気分解用セルにおいて、他の化学種の勾配が、電気分解反応の性質に応じて発生し得る。

【0215】

一実施形態では、前記ｐＨ勾配を使用して、アノードの近傍の低いｐＨで金属炭酸塩を溶解し、カソードにおけるより高いｐＨ環境の方向に金属イオンが拡散するにつれて、金属水酸化物が沈殿する。一部のこのような実施形態では、金属炭酸塩がアノード近傍で溶解するにつれて、ＣＯ_２ガスが生成して、炭酸塩の金属カチオンが溶液中で生成する。次に、一部のこのような実施形態によれば、これらは拡散するか、または対流もしくは流れによって、カソードにおけるＨＥＲによって発生した高いｐＨ環境の方向に、必要に応じて輸送される。一部の実施形態によれば、金属イオンとカソードにおいて生成したＯＨ^－イオンとの反応は、金属水酸化物の沈殿をもたらす。一部の実施形態によれば、各電極において起こる電気化学反応および化学反応、ならびに総合的な反応。大部分の任意の金属炭酸塩または金属炭酸塩の混合物は、このようなプロセスにより、その水酸化物（単数または複数）に変換され得、金属炭酸塩の非限定例は、ＣａＣＯ_３、ＭｇＣＯ_３およびＮｉＣＯ_３を含む。一部のこのような実施形態では、開始金属炭酸塩からの金属水酸化物の生成と同時に、水素ガスがカソードにおいて遊離し、酸素ガスと二酸化炭素ガスとの混合物が、アノードで遊離する。

【0216】

１つまたはこれより多くの実施形態では、反応器は、バッチで稼働され、これにより、生成物である金属水酸化物が定期的に収集される。１つまたはこれより多くの実施形態では、反応器は、追加の金属炭酸塩が、アノードにおいて連続的にまたは定期的に添加され、沈殿した金属水酸化物が、この反応ゾーンから連続的にまたは定期的に取り除かれるような連続法で稼働される。例えば、沈殿した金属水酸化物は、流れストリームを使用して反応ゾーンから取り除かれて、収集されてもよく、または沈殿物は、反応器が連続的に稼働している間に連続的にまたは定期的に取り除かれる表面に堆積することが可能となり得る。

【0217】

一部の実施形態では、電気化学反応器によって生成する水素ガスおよび／または酸素ガスは、有利なことに、使用または販売される。一部の実施形態では、水素および酸素は、燃料電池中で反応させて、電力を発生させる。一部の実施形態では、水素は、反応器または窯または炉を加熱する目的で、燃料としてまたは燃料の構成成分として燃焼される。

【0218】

一部の実施形態では、前記電気分解により推進される化学反応器を実施するための電力は、以下に限定されないが、太陽エネルギー、風力エネルギーまたは水力発電を含めた、再生可能資源から発生される。

【0219】

一実施形態では、前記電気化学により推進される化学反応器を使用して、ＣａＣＯ_３を脱炭酸化し、ポルトランドセメントを含めた、セメント生産の前駆体としてＣａ（ＯＨ）_２を生成する。両者の総エネルギー消費量を比較し、消費されるエネルギーおよびその炭素強度の形態を考慮することが有用である。単純にするため、ＣａＯをアルミノシリケートおよび他の構成成分と反応させて、ポルトランドセメントを形成させる高温での加熱処理は、２つのプロセスで同一であると仮定する。ＣａＣＯ_３の熱焼成により生成するＣａＯを導くためのエネルギー消費量、および電気化学による脱炭酸とその後の９００Ｃという同じ開始温度までのＣａ（ＯＨ）_２の熱的脱水によるエネルギー消費量を考察する。反応物または生成物を所与の温度まで加熱するために投入されるモルあたりのエネルギーは、その熱容量から算出する。分解反応を行うためのモルあたりのエネルギーは、反応の標準自由エネルギーとして与えられる（すなわち、ガス分圧は、１ａｔｍである）。

【0220】

この例では、ＣａＣＯ_３の熱焼成の場合の１モルあたりのエネルギーと、Ｃａ（ＯＨ）_２の熱的脱水の場合の１モルあたりのエネルギーとを比較すると、後者は、９７．０ｋＪ／モルに対して７２．１ｋＪ／モルという２５％少ない最小エネルギー必要量を有する。この例では、電気化学的プロセスは、７４．３ｋＪ／モルという標準自由エネルギーで、ＣａＣＯ_３がＣａ（ＯＨ）_２に変換される脱炭酸反応をやはり含む。これは、電気化学的プロセスの場合、追加的なエネルギー消費となる。しかし、この例示的なプロセスおよび電気分解反応は、ほぼゼロとなる電気の限界コストで、低炭素またはゼロ炭素再生可能資源に由来する電気によって電力供給され得る。

【0221】

この例示的なプロセスでは、反応器を稼働させるために必要な電気分解反応は、２３７．１ｋＪ／モルを必要とする。しかし、このエネルギーは、やはり低炭素源によって最初に発生されて、次に付加価値製品として離れて使用することができるか、または例えば、燃料電池を使用して電源を供給することによって、セメント生産プロセスに電力供給するために使用することができるか、または燃焼プロセスにより反応熱を供給する水素および酸素を生じる。発生したエネルギーを使用して、電解槽を稼働するか、または高温窯を加熱することができる。

【0222】

一部の実施形態では、本明細書で（例えば、沈殿反応から）生成される、消石灰としても知られている水酸化カルシウム、および／または水と反応して消石灰を生成する酸化カルシウムは、以下に限定されないが、製紙、煙道ガス処理炭素回収、しっくいミックスと石工（ポゾランセメントを含む）、土壌安定化、ｐＨ調節、水処理、廃棄物処理および製糖を含めた、用途に使用され得る。以下は、水酸化カルシウム（消石灰としても知られている）および／または酸化カルシウム（石灰としても知られている）の使用の非限定例である。

【0223】

１．冶金用途

【0224】

ａ）鉄系金属
一部の実施形態では、本明細書において開示されている反応器、システムおよび／または方法によって生産される消石灰および／または石灰は、鉄および／または鋼の製造に使用される。例えば、鉄および／または鋼の製造では、石灰をフラックスとして使用し、鉄および／または鋼が酸化するのを防止するスラグを形成し、シリカ、ホスフェート、マンガンおよび硫黄などの不純物を除去することができる。一部の場合、消石灰（乾燥体、またはスラリーとして）は、鉄および／または鋼の製造時にダイからワイヤまたはロッドを引き抜くための潤滑体として、付着を防止するためのキャスト成形用金型へのコーティング剤として、および／または腐食を防止するための鋼製品へのコーティング剤として使用される。一部の例では、石灰または消石灰は、酸性廃棄物を中和するためにも使用される。

【0225】

ｂ）非鉄金属
一部の実施形態では、本明細書において開示されている反応器、システムおよび／または方法によって生産される消石灰および／または石灰は、以下に限定されないが、銅、水銀、銀、金、亜鉛、ニッケル、鉛、アルミニウム、ウラン、マグネシウムおよび／またはカルシウムを含めた、非鉄金属の製造に使用される。石灰は、一部の場合、融剤として使用されて、鉱石に由来する不純物（シリカ、アルミナ、ホスフェート、カーボネート、硫黄、サルフェート）を除去することができる。例えば、石灰および消石灰は、非鉄鉱石の浮選または回収に使用することができる。ある特定の場合、石灰は、沈殿助剤として作用し、適切なアルカリ性を維持し、および／または不純物（硫黄および／またはケイ素など）を除去する。一部の例では、銅、亜鉛、鉛および／または他の非鉄鉱石の溶練および精錬では、硫黄ガスを中和するため、および／または硫酸の形成を予防するために消石灰が使用される。ある特定の例では、石灰および／または消石灰はまた、金属表面へのコーティング剤として、硫黄化学種との反応を防止するために使用される。ある特定の場合、アルミニウムの生産では、石灰および／または消石灰は、ボーキサイト鉱石から不純物（シリカおよび／またはカーボネートなど）を除去するために使用される、および／またはｐＨを調節するために使用される。一部の例では、石灰は、シアン化物の抽出において、金、銀および／またはニッケルを溶出するためのアルカリ性ｐＨを維持するために使用される。亜鉛の生産では、石灰は、ある特定の場合、還元剤として使用される。一部の場合、カルシウム金属および／またはマグネシウム金属の生産では、酸化マグネシウムおよび／または酸化カルシウムは、高温で還元されて、マグネシウム金属および／またはカルシウム金属を形成する。

【0226】

２．建築

【0227】

ａ）石工（ポルトランドセメント以外）
一部の実施形態では、本明細書において開示されている反応器、システムおよび／または方法によって生産される消石灰および／または石灰は、石工モルタル、しっくい、スタッコ、水しっくい、グラウト、レンガ、ボードおよび／または非ポルトランドセメントの製造に使用される。これらの用途では、ある特定の実施形態では、石灰および／または消石灰は、他の添加物と混合されて、二酸化炭素に曝露され、炭酸カルシウムを生産することができ、石灰および／または消石灰は、他の添加物（アルミノシリケートなど）と反応させて、セメント系材料を形成することができる、ならびに／または石灰および／もしくは消石灰はカルシウム源として使用することができる。モルタル、しっくい、スタッコおよび水しっくいの例では、一部の場合、石灰および／または消石灰は、添加物および／または凝集物（砂など）と混合されて、水が蒸発すると、ならびに石灰および／または消石灰が大気の二酸化炭素と反応して炭酸カルシウムを形成すると硬化するペースト／スラリーを形成する。水硬性ポゾランセメントの場合、ある特定の場合、石灰および／または消石灰は、アルミネート、シリケートおよび／または他のポゾラン系材料（例えば、粉燃料灰、火山灰、高炉スラグおよび／または焼成粘土）と反応させて、不溶性カルシウムアルミノシリケートが形成されると硬化する水をベースとするペースト／スラリーを形成する。他の水硬性セメントの場合、一部の例では、石灰および／または消石灰は、ケイ酸二カルシウム、アルミン酸カルシウム、ケイ酸三カルシウムおよび／またはケイ酸一カルシウムを含めた、セメント系化合物が形成されるよう、シリカ源、アルミナ源および／または他の添加物と高温で反応させる。一部の場合、灰砂レンガは、消石灰をシリカ源（例えば、砂、粉砕珪質石および／またはフリント）および／または他の添加物を、ケイ酸カルシウムおよび／またはケイ酸カルシウム水和物を形成するために必要な温度で反応させることによって製造される。一部の場合、軽量コンクリート（例えば、エアクリート）は、石灰および／または消石灰を、反応性シリカ、アルミニウム粉末、水および／または他の添加物と反応させることにより製造される。消石灰とシリケート／アルミネートとの間の反応は、ケイ酸カルシウム／アルミン酸カルシウムおよび／またはケイ酸カルシウム水和物の形成を引き起こす一方、水、消石灰およびアルミニウムとの間の反応は、硬化ペースト内に水素気泡を形成させる。水しっくいは、消石灰の懸濁液から製造される白色コーティング剤であり、これは、消石灰が大気からの二酸化炭素と反応するにつれて、硬化して固まる。一部の場合、ケイ酸カルシウム形成材料（例えば、石灰、消石灰、シリカおよび／またはセメント）および添加物（例えば、セルロース繊維および／または難燃剤）および水が一緒に混合されて、形状にキャストまたは圧縮されると、ケイ酸カルシウム板、コンクリートおよび他のキャストしたケイ酸カルシウム製品が形成される。一部の場合、高温を使用して、石灰、消石灰および／もしくはシリカを反応させる、ならびに／またはセメントを水和させる。

【0228】

ｂ）土壌安定化
一部の実施形態では、本明細書において開示されている反応器、システムおよび／または方法によって生産される消石灰および／または石灰は、土壌を安定化するため、硬化するためおよび／または乾燥するために使用される。例えば、石灰および／または消石灰は、道路、滑走路および／または線路の建設前に、緩いまたは微粉砕した土壌に適用されてもよく、および／または土手および／もしくは斜面を安定化するために適用されてもよい。一部の場合、石灰が粘土土壌に適用される場合、ポゾラン反応が粘土と石灰との間に起こり、ケイ酸カルシウム水和物、および／またはアルミン酸カルシウム水和物を生産することができ、これらは、土壌を強化および／または硬化する。ある特定の例では、土壌に施用される石灰および／または消石灰はまた、二酸化炭素と反応して、固体の炭酸カルシウムを生成し、これはまた、土壌を強化および／または硬化することができる。一部の場合、石灰は水と容易に反応して、消石灰を形成するので、石灰はまた、建設現場における湿った土壌を乾燥するためにも使用することができる。

【0229】

ｃ）アスファルト添加物およびアスファルトの再利用
一部の実施形態では、本明細書において開示されている反応器、システムおよび／または方法によって生産される消石灰および／または石灰は、アスファルトを製造するため、および／または再利用するために使用される。例えば、一部の場合、消石灰は、無機充填剤および／または抗酸化剤として、および／または水のストリッピングに対する耐性を向上させるためにホットミックスアスファルトに添加される。ある特定の場合、消石灰は、アルミノシリケートおよび／または二酸化炭素と反応して、アスファルトにおける結合剤と凝集物との間の結合を改善する固体生成物を作製することができる。無機充填剤として、一部の例では、石灰は、結合剤の粘度、アスファルトの剛性、アスファルトの引張強度および／またはアスファルトの圧縮強度を向上することができる。ある特定の例では、道路の水硬性結合剤として、石灰は、水分感度および／またはストリッピングを低下させて結合剤を硬化し、その結果、石灰は、ラッティング（rutting）に耐性を示す、ならびに／または低温での破壊に対する靭性および／もしくは耐性を改善することができる。一部の例では、再利用アスファルトに添加される石灰および／または消石灰は、一層大きな早期強度および／または水分損傷に対する耐性をもたらす。

【0230】

３．廃棄物処理、水処理、ガス処理

【0231】

ａ）ガス処理
一部の実施形態では、本明細書において開示されている反応器、システムおよび／または方法によって生産される消石灰および／または石灰は、酸性ガス（塩化水素、二酸化硫黄、三酸化硫黄および／またはフッ化水素など）の除去、および／またはガス混合物（例えば、煙道ガス、大気、保管室の空気、および／または潜水艦などの密閉呼吸環境中の空気）からの二酸化炭素の除去に使用される。例えば、一部の場合、石灰および／または消石灰は、煙道ガスに曝露され、石灰および／または消石灰と煙道ガス（塩化水素、二酸化硫黄および／または二酸化炭素を含む酸性ガスなど）の構成成分との反応を引き起こし、非ガス状カルシウム化合物（塩化カルシウム、亜硫酸カルシウムおよび／または炭酸カルシウムなど）の形成をもたらす。ある特定の実施形態では、ガスの消石灰への曝露は、消石灰の溶液および／またはスラリーをガスに噴霧することによって、および／またはガスストリームを乾燥石灰および／または消石灰と反応させることによって行われる。ある特定の実施形態では、酸性ガス（単数または複数）を含有するガスストリームは、最初に、アルカリ金属水酸化物（例えば、水酸化ナトリウムおよび／または水酸化カリウム）の溶液と反応させて、可溶性中間化学種（炭酸カリウムなど）を形成し、この化学種は、続いて、石灰および／または消石灰と反応させて、固体のカルシウム種（炭酸カルシウムなど）を生成して元のアルカリ金属水酸化物溶液を再生する。一部の実施形態では、石灰および／または消石灰と二酸化炭素またはアルカリ炭酸塩との反応から形成される炭酸カルシウムは、本明細書において開示されている反応器、システムおよび／または方法に戻され、その結果、石灰および／または消石灰は再生成することができる、および／または二酸化炭素は隔離され得る。

【0232】

ｂ）非ガス状廃棄物処理
一部の実施形態では、本明細書において開示されている反応器、システムおよび／または方法によって生産される消石灰および／または石灰は、生物学的廃棄物、産業廃棄物、廃水および／またはスラッジなどの廃棄物を処理するために使用される。一部の場合、石灰および／または消石灰は廃棄物に適用されて、アルカリ性環境を造りだし、これは、酸性廃棄物を中和する、病原体を阻害する、ハエまたはげっ歯類を防ぐ、臭気を制御する、漏れを防止する、ならびに／または汚染物質（重金属、クロム、銅および／または懸濁固体／溶解固体など）および／もしくはスケーリングを引き起こす溶解イオン（カルシウムイオンおよび／またはマグネシウムイオン）を安定化するおよび／もしくは沈殿させるよう働く。ある特定の例では、石灰は、油性廃棄物を脱水するために使用されてもよい。一部の場合、消石灰は、ホスフェート、ニトレートおよび／または硫黄化合物などのある特定の化学種を沈殿させるため、ならびに／または漏出を予防するために使用されてもよい。ある特定の例では、石灰および／または消石灰は、加水分解に都合のよいアルカリ性条件を維持することによって、有機物質の分解を早めるために使用することができる。

【0233】

ｃ）水処理
一部の実施形態では、本明細書において開示されている反応器、システムおよび／または方法によって生産される消石灰および／または石灰は、水を処理するために使用される。例えば、石灰および／または消石灰は、一部の場合、アルカリ性環境を生成するために使用することができ、これは、殺菌するよう、懸濁材料および／またはコロイド状材料を除去するよう、硬度を低下させるよう、ｐＨを調節するよう、水硬度に寄与するイオンを沈殿させるよう、溶解金属（鉄、アルミニウム、マンガン、バリウム、カドミウム、クロム、鉛、銅および／またはニッケルなど）を沈殿させるよう、および／または他のイオン（フッ化物イオン、硫酸アニオン、亜硫酸アニオン、リン酸アニオンおよび／または硝酸アニオンなど）を沈殿させるよう働く。

【0234】

４．農業および食物

【0235】

－ 農業
一部の実施形態では、本明細書において開示されている反応器、システムおよび／または方法によって生産される消石灰および／または石灰は農業に使用される。例えば、石灰および／または消石灰は、一部の場合、単独で、または肥料中の添加物として使用されて、土壌および／または肥料混合物のｐＨを調節して最適生育条件をもたらす、および／または収穫量を改善することができる。

【0236】

－ 糖
一部の実施形態では、本明細書において開示されている反応器、システムおよび／または方法によって生産される消石灰および／または石灰は、糖を精製するために使用される。例えば、一部の場合、石灰および／または消石灰は、生砂糖ジュースのｐＨを向上するため、生砂糖ジュースの酵素を破壊するため、ならびに／または無機化学種および／もしくは有機化学種と反応させて沈殿物を形成するために使用される。過剰のカルシウムは、ある特定の例では、二酸化炭素を用いて沈殿させることができる。ある特定の場合、生じる沈降炭酸カルシウムは、本明細書において開示されている反応器、システムおよび／または方法に戻されて、消石灰を再生成することができる。

【0237】

－ 革
一部の実施形態では、本明細書において開示されている反応器、システムおよび／または方法によって生産される消石灰および／または石灰は、革および／またはパーチメントを製造するために使用される。革製造プロセスでは、一部の場合、石灰は、皮膚から毛髪および／またはケラチンを除去する、ファイバを裂く、および／または脂肪を除去するために使用される。

【0238】

－ 接着剤、ゼラチン
一部の実施形態では、本明細書において開示されている反応器、システムおよび／または方法によって生産される消石灰および／または石灰は、接着剤および／またはゼラチンを製造するために使用される。接着剤および／またはゼラチンの製造プロセスでは、一部の場合、動物の骨および／または皮膚は、消石灰に浸漬され、コラーゲンおよび他のタンパク質を加水分解し、様々な分子量のタンパク質断片の混合物を形成させる。

【0239】

－ 乳製品
一部の実施形態では、本明細書において開示されている反応器、システムおよび／または方法によって生産される消石灰および／または石灰は、乳製品を生産するために使用される。一部の場合、消石灰は、低温殺菌の前に、クリームの酸性を中和するために使用される。ある特定の場合、消石灰は、カゼインの酸性溶液からカゼインカルシウムを沈殿させるために使用される。一部の例では、消石灰は、発酵済み脱脂粉乳に添加されて、乳酸カルシウムを生産する。

【0240】

－ 果物産業
一部の実施形態では、本明細書において開示されている反応器、システムおよび／または方法によって生産される消石灰および／または石灰は、果物産業に使用される。例えば、消石灰および／または石灰は、一部の場合、果実の保管時に空気から二酸化炭素を除去するために使用される。一部の例では、消石灰は、廃棄物のクエン酸を中和するため、および果実液のｐＨを向上させるために使用される。

【0241】

－ 殺虫剤／殺真菌剤
一部の実施形態では、本明細書において開示されている反応器、システムおよび／または方法によって生産される消石灰および／または石灰は、殺真菌剤および／または殺虫剤における添加物として使用される。例えば、消石灰は、硫酸銅と混合されて、殺有害生物剤である四銅硫酸塩を形成することができる。一部の場合、石灰はまた、その炭酸塩として葉面にフィルムを形成して、葉面に殺虫剤を保持するので、他の種類の殺有害生物剤の担体として使用することもできる。一部の例では、消石灰は、カキ養殖場における、ヒトデの侵襲防除に使用される。

【0242】

－ 食品添加物
一部の実施形態では、本明細書において開示されている反応器、システムおよび／または方法によって生産される消石灰および／または石灰は、食品添加物として使用される。一部の場合、石灰および／または消石灰は、酸性度の調節剤として、酸洗剤として使用されて、セルロース（例えば、トウモロコシなどの穀粒から）を除去するため、および／またはブラインからある特定のアニオン（炭酸アニオンなど）を沈殿させることができる。

【0243】

５．化学品
一部の実施形態では、本明細書において開示されている反応器、システムおよび／または方法によって生産される消石灰および／または石灰は、化学品を製造するために使用される。例えば、石灰および／または消石灰は、数あるものの中でも、カルシウム源および／またはマグネシウム源、アルカリ、乾燥剤、苛性化剤、けん化剤、結合剤、凝集剤および／または沈殿剤、融剤、ガラス形成剤、有機物質の分解剤、滑沢剤、充填剤および／または加水分解剤として使用されてもよい。

【0244】

ａ）無機カルシウム化合物

【0245】

－ 沈降炭酸カルシウム
一部の実施形態では、本明細書において開示されている反応器、システムおよび／または方法によって生産される消石灰および／または石灰は、沈降炭酸カルシウムを製造するために使用される。一部の例では、消石灰の溶液および／もしくはスラリー、ならびに／またはカルシウムイオンの溶液を二酸化炭素および／またはアルカリ炭酸塩と反応させ、その結果、炭酸カルシウムおよび／および炭酸マグネシウムの沈殿物を形成させる。ある特定の例では、沈殿した炭酸アルカリ金属塩は、充填剤として使用され、収縮を軽減する、粘着性を改善する、密度を向上させる、レオロジーを改変する、および／またはプラスチック（ＰＶＣおよびラテックスなど）、ゴム、紙、ペンキ、インク、化粧品および／または他のコーティング剤を白くする／明るくすることができる。沈殿した炭酸塩は、一部の場合、難燃剤または粉剤として使用することができる。ある特定の場合、沈降炭酸カルシウムは、農業用アルカリ化剤として、防腐剤、小麦粉添加物、醸造添加物、消化補助剤、および／または瀝青製品用添加物、研磨剤（クリーナー、洗剤、磨き粉および／または歯磨き粉中）、殺有害生物剤中の分散剤、および／または乾燥剤として使用することができる。

【0246】

－ 次亜塩素酸カルシウム
一部の実施形態では、本明細書において開示されている反応器、システムおよび／または方法によって生産される消石灰および／または石灰は、塩素を石灰および／または消石灰と反応させることによって、次亜塩素酸カルシウム、漂白剤を製造するために使用される。

【0247】

－ 炭化カルシウム
一部の実施形態では、本明細書において開示されている反応器、システムおよび／または方法によって生産される消石灰および／または石灰は、高温で石灰を炭素物質（例えば、コークス）と反応させることによって、アセチレンの前駆体である炭化カルシウムを製造するために使用される。

【0248】

－ リン酸カルシウム
一部の実施形態では、本明細書において開示されている反応器、システムおよび／または方法によって生産される消石灰および／または石灰は、適切な比率でリン酸を消石灰および／または水性カルシウムイオンと反応させることによって、リン酸カルシウム（リン酸一カルシウム、リン酸二カルシウムおよび／またはリン酸三カルシウム）を製造するために使用される。一部の場合、リン酸一カルシウムは、セルフライジングフラワー、ミネラル強化食品中の添加物として、ミルク製品の安定剤として、および／または飼料添加物として使用されてもよい。一部の例では、リン酸二カルシウム二水和物は、歯磨き粉中で、軽度の研磨剤として、食料品のミネラル強化のため、ペレット化助剤として、および／または増粘剤として使用される。ある特定の例では、リン酸三カルシウムは、歯磨き粉中で、ならびに／または食料品および／もしくは肥料中の固結防止剤として使用される。

【0249】

－ 臭化カルシウム
一部の実施形態では、本明細書において開示されている反応器、システムおよび／または方法によって生産される消石灰および／または石灰は、臭化カルシウムを製造するために使用される。これは、一部の場合、石灰および／または消石灰を臭化水素酸および／または臭素、ならびに還元剤（例えば、ギ酸および／またはホルムアルデヒド）と反応させることによって行われる。

【0250】

－ ヘキサシアノ鉄酸カルシウム
一部の実施形態では、本明細書において開示されている反応器、システムおよび／または方法によって生産される消石灰および／または石灰は、塩化第一鉄の水溶液中、石灰および／または消石灰をシアン化水素と反応させることによって、ヘキサシアノ鉄酸カルシウムを製造するために使用される。次に、ヘキサシアノ鉄酸カルシウムは、アルカリ金属塩またはヘキサシアノ鉄酸塩に変換することができる。これらは、顔料および固結防止剤として使用される。

【0251】

－ カルシウムシリコン
一部の実施形態では、本明細書において開示されている反応器、システムおよび／または方法によって生産される消石灰および／または石灰は、高温で石灰、石英および／または炭素系材料を反応させることによって、カルシウムシリコンを製造するために使用される。一部の場合、カルシウムシリコンは、脱酸素剤として、脱硫黄剤として、および／または鉄系金属における非金属含有物を改変するために使用される。

【0252】

－ 二クロム酸カルシウム
一部の実施形態では、本明細書において開示されている反応器、システムおよび／または方法によって生産される消石灰および／または石灰は、クロム酸塩鉱石を石灰と共に焙焼することによって、二クロム酸カルシウムを製造するために使用される。

【0253】

－ タングステン酸カルシウム
一部の実施形態では、本明細書において開示されている反応器、システムおよび／または方法によって生産される消石灰および／または石灰は、石灰および／または消石灰をタングステン酸ナトリウムと反応させることによって、レーザー、蛍光灯および／もしくはオシロスコープなどの物品のためのフェロタングステンおよび／またはリン光体の生産に使用される、タングステン酸カルシウムを製造するために使用される。

【0254】

ｂ）有機カルシウム化合物

【0255】

－ クエン酸カルシウム
一部の実施形態では、本明細書において開示されている反応器、システムおよび／または方法によって生産される消石灰および／または石灰は、石灰および／または消石灰をクエン酸と反応させることによって、クエン酸カルシウムを製造するために使用される。一部の場合、クエン酸カルシウムは、硫酸と反応させて、純粋なクエン酸を再生成することができる。

【0256】

－ カルシウム石鹸
一部の実施形態では、本明細書において開示されている反応器、システムおよび／または方法によって生産される消石灰および／または石灰は、消石灰を脂肪族酸、ワックス酸、不飽和カルボン酸（例えば、オレイン酸、リノール酸、エチルヘキサン酸）、ナフテン酸および／または樹脂酸と反応させることによって、カルシウム石鹸を製造するために使用される。一部の場合、カルシウム石鹸は、滑沢剤、安定剤、離型剤、防水剤、コーティング剤および／または印刷インク中の添加物として使用される。

【0257】

－ 乳酸カルシウム
一部の実施形態では、本明細書において開示されている反応器、システムおよび／または方法によって生産される消石灰および／または石灰は、消石灰を乳酸と反応させることによって、乳酸カルシウムを製造するために使用される。ある特定の例では、乳酸は、第２のステップにおいて、硫酸と反応させて、純粋な乳酸を生産することができる。一部の例では、これらの化学品は、凝固剤および発泡剤として作用する。一部の場合、乳酸カルシウムは、医薬剤および／もしくは食料品におけるカルシウム源として、ならびに／または緩衝剤として使用される。

【0258】

－ 酒石酸カルシウム
一部の実施形態では、本明細書において開示されている反応器、システムおよび／または方法によって生産される消石灰および／または石灰は、消石灰をアルカリ酒石酸水素塩と反応させることによって、酒石酸カルシウムを製造するために使用される。一部の場合、酒石酸水素カルシウムは、第２のステップにおいて、硫酸と反応させて、純粋な酒石酸を生産することができる。ある特定の例では、酒石酸は、食料品、医薬調製物において、ならびに／またはしっくいおよび／もしくは金属研磨剤における添加物として使用される。

【0259】

ｃ）無機化学品

【0260】

－ 酸化アルミニウム
一部の実施形態では、本明細書において開示されている反応器、システムおよび／または方法によって生産される消石灰および／または石灰は、酸化アルミニウムを製造するために使用される。石灰は、酸化アルミニウムの調製における、加工したボーキサイト鉱石から、不純物（例えば、シリケート、カーボネートおよび／またはホスフェート）を沈殿させるために使用される。

【0261】

－ アルカリ炭酸塩および炭酸水素塩
一部の実施形態では、本明細書において開示されている反応器、システムおよび／または方法によって生産される消石灰および／または石灰は、アンモニア－ソーダ法における、アルカリ塩化物からアルカリ炭酸塩および／または炭酸水素塩を製造するために使用される。このプロセスでは、一部の場合、石灰および／または消石灰は、塩化アンモニウム（および／または塩化イソプロピルアンモニウムなどの塩化アンモニウム）と反応させて、アンモニア（および／またはアミン）とアルカリ塩化物との反応後に、アンモニア（および／またはイソプロピルアミンなどのアミン）を再生成させる。一部の場合、得られた塩化カルシウムは、本明細書において開示されている反応器、システムおよび／または方法からのアルカリ性ストリームと反応させて、消石灰を再生することができる。

【0262】

－ 炭酸ストロンチウム
一部の実施形態では、本明細書において開示されている反応器、システムおよび／または方法によって生産される消石灰および／または石灰は、炭酸ストロンチウムを製造するために使用される。一部の例では、石灰および／または消石灰は、アンモニアを炭酸化して、硫酸ストロンチウムと反応させた後に形成される硫酸アンモニウムからアンモニアを再生成するために使用される。

【0263】

－ ジルコン酸カルシウム
一部の実施形態では、本明細書において開示されている反応器、システムおよび／または方法によって生産される消石灰および／または石灰は、ジルコン酸カルシウムを製造するために使用される。一部の場合、石灰および／または消石灰は、ジルコンであるＺｒＳｉＯ_４と反応させて、ケイ酸カルシウムおよびジルコン酸カルシウムを生産し、ジルコン酸カルシウムをさらに精製する。

【0264】

－ アルカリ水酸化物
一部の実施形態では、本明細書において開示されている反応器、システムおよび／または方法によって生産される消石灰および／または石灰は、苛性化または再苛性化と多くの場合に呼ばれるプロセスにおいて、アルカリ炭酸塩からアルカリ水酸化物を製造するために使用される。一部の場合、消石灰はアルカリ炭酸塩と反応させて、アルカリ水酸化物および炭酸カルシウムを生産する。アルカリ炭酸塩を苛性化するプロセスは、一部の例では、ボーキサイト鉱石の精製、炭酸油の処理およびクラフト液サイクル（この場合、炭酸ナトリウムを含む「緑液」が消石灰と反応して水酸化ナトリウムを含む「白液」を形成する）を含めた、他のいくつかのプロセスの特徴的なものである。

【0265】

－ 水酸化マグネシウム
一部の実施形態では、本明細書において開示されている反応器、システムおよび／または方法によって生産される消石灰および／または石灰は、水酸化マグネシウムを製造するために使用される。一部の場合、マグネシウムイオン（例えば海水および／またはブライン溶液）を含む溶液に消石灰を添加すると、水酸化マグネシウムが溶液から沈殿する。

【0266】

ｄ）有機化学品

【0267】

－ アルケン酸化物
一部の実施形態では、本明細書において開示されている反応器、システムおよび／または方法によって生産される消石灰および／または石灰は、アルケン酸化物を作製するために使用される。一部の例では、石灰は、プロピレンクロロヒドリンおよび／またはブテンクロロヒドリンをけん化または脱塩化水素化し、対応する酸化物を生産するために使用される。次に、この酸化物は、一部の例では、酸加水分解によってグリコールに変換することができる。

【0268】

－ ジアセトンアルコール
一部の実施形態では、本明細書において開示されている反応器、システムおよび／または方法によって生産される消石灰および／または石灰は、ジアセトンアルコールを製造するために使用される。一部の場合、消石灰は、アルカリ触媒として使用され、アセトンの自己縮合を促進し、ジアセトンアルコールを形成し、これは、樹脂の溶媒として、および／またはメシチルオキシド、メチルイソブチルケトンおよび／またはヘキシレングリコールの生成における中間体におけるものとして使用される。

【0269】

－ ヒドロキシピバル酸ネオペンチルグリコールエステル、ペンタエリスリトール
一部の実施形態では、本明細書において開示されている反応器、システムおよび／または方法によって生産される消石灰および／または石灰は、塩基性触媒として、ヒドロキシピバル酸ネオペンチルグリコールエステルおよび／またはペンタエリスリトールを作製するために使用される。

【0270】

－ アントラキノン染料および中間体
一部の実施形態では、本明細書において開示されている反応器、システムおよび／または方法によって生産される消石灰および／または石灰は、アントラキノン染料および／または中間体の製造において、塩基性試薬として、スルホン酸基を水酸化物で置き換えるために使用される。

【0271】

－ トリクロロエチレン
一部の実施形態では、本明細書において開示されている反応器、システムおよび／または方法によって生産される消石灰および／または石灰は、テトラクロロエタンから塩素を除去して、トリクロロエチレンを形成するために使用される。

【0272】

６．多岐にわたる用途

【0273】

－ シリカ、炭化ケイ素およびジルコニア耐火物
一部の実施形態では、本明細書において開示されている反応器、システムおよび／または方法によって生産される消石灰および／または石灰は、シリカ、炭化ケイ素および／またはジルコニア耐火物の製造における、結合剤、接合剤および／または安定化剤として使用される。

【0274】

－ 石灰グラス
一部の実施形態では、本明細書において開示されている反応器、システムおよび／または方法によって生産される消石灰および／または石灰は、ソーダ石灰ガラスの製造における、石灰源として使用される。一部の例では、石灰および／または消石灰は、シリカ、炭酸ナトリウム、ならびに／またはアルミナおよび／もしくは酸化マグネシウムなどの添加物を含めた、他の原料と共に高温に加熱される。一部の例では、溶融混合物は、冷却時にガラスを形成する。

【0275】

－ 白陶器およびガラス質エナメル
一部の実施形態では、本明細書において開示されている反応器、システムおよび／または方法によって生産される消石灰および／または石灰は、白陶器および／またはガラス質エナメルを製造するために使用される。ある特定の場合、消石灰は粘土とブレンドされて、フラックス、ガラス形成体として作用する、物質を結合する一助となる、および／または最終製品の白さを増強する。

【0276】

－ キャスト成形および引き抜きのための潤滑剤
一部の実施形態では、本明細書において開示されている反応器、システムおよび／または方法によって生産される消石灰および／または石灰は、材料のキャスト成形および／または引き抜き（鉄、アルミニウム、銅、鋼および／または貴金属など）ための潤滑剤として使用される。一部の例では、カルシウムをベースとする潤滑剤は、高温で使用されて、金属が金型に付着するのを防止する。ある特定の場合、潤滑剤は、カルシウム石鹸、石灰のブレンドおよび他の物質とすることができる（ケイ酸、アルミナ、炭素、ならびに／または蛍石および／もしくはアルカリ酸化物などのフラックス剤を含む）。消石灰は、一部の場合、潤滑剤担体として使用される。ある特定の例では、消石灰は、ワイヤの表面に接合し、表面粗さを増大させる、および／または引き抜き化合物の粘着性を改善する。

【0277】

－ 掘削泥水
一部の実施形態では、本明細書において開示されている反応器、システムおよび／または方法によって生産される消石灰および／または石灰は、掘削泥水の配合物において、高いアルカリ性を維持する、および／または非プラスチック状態の粘土を維持するために使用される。掘削泥水は、一部の場合、石油およびガスを求めて岩を掘削する際に、中空のドリルチューブから汲み上げることができる。ある特定の例では、掘削泥水は、表面へのドリル用ビットによって生じた岩の断片を運ぶ。

【0278】

－ 油添加物および潤滑油
一部の実施形態では、本明細書において開示されている反応器、システムおよび／または方法によって生産される消石灰および／または石灰は、油添加物および／または潤滑油として使用される。一部の例では、石灰は、アルキルフェネートおよび／または有機スルホネートと反応させて、カルシウム石鹸を製造し、この石鹸は、他の添加物とブレンドして、油添加物および／または潤滑油を製造する。一部の場合、石灰をベースとする添加物は、スラッジの蓄積を防止し、とりわけ高温での燃焼生成物に起因する酸性度を低下させる。

【0279】

－ パルプおよび紙
一部の実施形態では、本明細書において開示されている反応器、システムおよび／または方法によって生産される消石灰および／または石灰は、パルプおよび／または製紙産業に使用される。例えば、消石灰は、クラフト法に使用されて、炭酸ナトリウムを水酸化ナトリウムに再苛性化される。一部の場合、この反応から形成する炭酸カルシウムは、本明細書において開示されている反応器、システムおよび／または方法に戻されて、消石灰を再生成することができる。ある特定の例では、消石灰はまた、パルプ化のスルファイトプロセスにおいてアルカリ源として使用されて、液を調製することができる。ある特定の場合、消石灰は、硫酸の溶液に添加されて、亜硫酸水素塩を形成する。一部の場合、硫酸およびビスルファイトの混合物を使用して、パルプを消化する。消石灰はまた、ある特定の例では、使用済みスルファイト液からリグノスルホン酸カルシウムを沈殿させるためにも使用することができる。

【0280】

－ アクアリウム
一部の実施形態では、本明細書において開示されている反応器、システムおよび／または方法によって生産される消石灰および／または石灰は、海のアクアリウムおよび／またはサンゴ礁の成長のための、カルシウム源および／アルカリ源として使用される。

【0281】

－ 蓄熱法
一部の実施形態では、本明細書において開示されている反応器、システムおよび／または方法によって生産される消石灰および／または石灰は、熱化学エネルギー貯蔵のため（例えば、自己発熱食品容器および／またはソーラー蓄熱のため）に使用される。

【0282】

－ 難燃剤
一部の実施形態では、本明細書において開示されている反応器、システムおよび／または方法によって生産される水酸化カルシウムおよび／または水酸化マグネシウムは、絶縁ケーブルおよび／またはプラスチックの絶縁体への添加物である難燃剤として使用される。

【0283】

－ 抗微生物剤
一部の実施形態では、本明細書において開示されている反応器、システムおよび／または方法によって生産される消石灰および／または石灰は、抗微生物剤として使用される。例えば、一部の例では、石灰および／または消石灰は、壁、床、寝わらおよび／または動物舎などの、疾患により汚染された区域を処置するために使用される。

【0284】

以下の実施例は、本発明のある特定の実施形態を例示することが意図されているが、本発明の全範囲を例示しているわけではない。

【実施例】

【0285】

（実施例１）
この実施例は、生成した酸および塩基を収集した第１のモードでのシステムの稼働を記載する。

【0286】

ほぼ中性の１Ｍ Ｎａ_２ＳＯ_４の溶液を１分あたり１０ｍＬの速度で、フローセルのアノード（炭素フェルトから作製）およびカソード（同じく炭素フェルト）に供給し、溶液をアノードおよびカソードから抜き取る。２．５Ｖの電圧をセルに印加すると、アノードに由来する溶液のｐＨは１．５となり、カソードに由来する溶液のｐＨは、１２．５となった。

【0287】

（実施例２）
この実施例は、生成した酸および塩基を収集して、反応させる、第１のモードでのシステムの稼働を記載する。

【0288】

塩基および水素ガスが第１の電極（カソード）において生成し、酸および酸素ガスが第２の電極（アノード）において生成するよう、加水分解反応を第１の電極および第２の電極を備える電気化学セルで稼働させる。反応器と流体連結している第１の装置への導管を介して反応器から塩基を収集し、この塩基を装置中で貯蔵する。反応器と流体連結している第２の装置への導管を介して反応器から酸を収集し、この酸をその装置中で貯蔵する。

【0289】

所望の場合、塩基は、第１の装置と流体連結している第３の装置に移送され、酸は、第２の装置と流体連結している第４の装置に移送される。次に、第４の装置中、酸を使用して化学的溶解でＣａＣＯ_３を溶解し、Ｃａ^２＋イオンおよびＣＯ_３ ^２－イオンを形成する。次に、Ｃａ^２＋イオンを第３の装置（この装置は、第４の装置と流体連結している）に移送し、ここで、塩基をＣａ^２＋イオンとの沈殿反応に使用して、Ｃａ（ＯＨ）_２を形成する。例えば窯および／またはヒータを用いて、Ｃａ（ＯＨ）_２を必要に応じてセメント製造プロセスに使用することができる。

【0290】

（実施例３）
この実施例は、生成した酸素ガスおよび水素ガスを輸送して、それぞれ、還元および酸化する、第１のモードでのシステムの稼働を記載する。

【0291】

塩基および水素ガスが第１の電極（カソード）において生成し、酸および酸素ガスが第２の電極（アノード）において生成するよう、加水分解反応を第１の電極および第２の電極を備える電気化学セルで稼働させる。水素ガスは、導管を介してカソードからアノードまで輸送され、ここで、酸化されて酸を生成する。酸の生成により、アノードのｐＨがさらに低下する。酸素ガスは、導管を介してアノードからカソードまで輸送され、ここで、還元されて塩基を生成する。塩基の生成により、カソードのｐＨがさらに向上する。

【0292】

一部のこのようなシステムまたは方法では、酸および塩基を、実施例１に記載されている通りに必要に応じて収集する、および／または反応させる。

【0293】

（実施例４）
この実施例は、生成した酸素およびガスを収集して、販売する、または使用する、または再度一緒にして水を形成することができる、第１のモードでのシステムの稼働を記載する。

【0294】

塩基および水素ガスが第１の電極（カソード）において生成し、酸および酸素ガスが第２の電極（アノード）において生成するよう、加水分解反応を第１の電極および第２の電極を備える電気化学セルで稼働させる。ガスの生成が望ましくない場合、水素ガスおよび酸素ガスを収集し、販売する、または使用する、または再度一緒にして水を形成することができる。

【0295】

（実施例５）
この実施例は、代替として、第１のモードおよび第２のモードでのシステムの稼働を記載する。

【0296】

実施例１のシステムまたは方法は、安価な電気コストおよび／または電気利用性が高い時に使用されるが、酸および塩基の一部またはすべてを、化学的溶解および／または沈殿反応に使用するよりもむしろ貯蔵する。電気コストが高くなる、および／または利用可能度が低くなると、本システムを、電極の極性が実施例１の極性とは反対となる第２のモードに切り替える。次に、実施例１からの貯蔵した塩基を、塩基を酸化して酸素ガスを形成させるアノードに添加する。次に、酸を還元して水素ガスを生成させるカソードに、貯蔵した酸を添加する。水素ガスおよび酸素ガスを、必要に応じて収集し、販売または使用することができる。

【0297】

（実施例６）
この実施例は、化学的溶解および／または沈殿反応に使用することができる、酸および塩基を生成する２つの反応器を備えるシステムの稼働を記載する。

【0298】

流体連結している２つの反応器を備えるシステムを稼働する。第１の反応器は、塩基、二ハロゲン化物（例えば、Ｃｌ_２）および水素ガスを生成する。第１の反応器および第２の反応器は、流体連結状態にあり、第１の反応器において生成した水素ガスおよび二ハロゲン化物を、第２の反応器に輸送する。水も第２の反応器に添加し、第２の反応器は、酸（例えば、ＨＣｌ）を生成する。

【0299】

第１の装置を備える第１の反応器から塩基を収集し、第２の装置を備える第２の反応器から酸を収集する。第２の装置において、固体のＣａＣＯ_３からＣａ^２＋およびＣＯ_３ ^２－イオンへの化学的溶解などの化学的溶解に酸を使用する。第２の装置は第１の装置と流体連結しており、第２の装置に由来するＣａ^２＋イオンを第１の装置に輸送し、ここで、Ｃａ^２＋イオンは沈殿反応で塩基と反応し、Ｃａ（ＯＨ）_２を形成する。例えば窯および／またはヒータを用いて、Ｃａ（ＯＨ）_２を必要に応じて、セメント製造プロセスに使用することができる。

【0300】

本発明のいくつかの実施形態が本明細書に記載および例示されているが、当業者は、機能を実行するため、ならびに／または結果および／もしくは本明細書に記載されている１つもしくは１つより多くの利点を取得するための様々な他の手段および／または構造を容易に想定し、このような変形および／または改変のそれぞれが、本発明の範囲内にあると見なされる。より一般的には、当業者は、本明細書に記載のすべてのパラメーター、寸法、物質および立体構成が例示的なものであることが意図されていること、ならびに実際のパラメーター、寸法、物質および／または立体構成が、特定の用途、または本発明の教示に使用される用途に依存することを容易に理解するであろう。当業者であれば、常套的な実験のみを使用して、本明細書に記載されている本発明の特定の実施形態に対する多くの等価物を理解するか、または解明することができる。したがって、前述の実施形態は単なる例として提示されているに過ぎないこと、ならびに添付の特許請求の範囲およびその等価物の範囲内で、本発明は、具体的に記載および特許請求されているもの以外の方法で実施されてもよいことを理解すべきである。本発明は、本明細書に記載されている個々の特徴、システム、物品、物質および／または方法のそれぞれを対象とする。さらに、２つまたはこれより多いこのような特徴、システム、物品、物質および／または方法の任意の組合せは、そのような特徴、システム、物品、物質および／または方法が相互に矛盾しない場合、本発明の範囲内に含まれる。

【0301】

本明細書および特許請求の範囲において使用される不定冠詞「ａ」および「ａｎ」は、反対に明確に示されない限り、「少なくとも１つ」を意味すると理解されるべきである。

【0302】

本明細書および特許請求の範囲において使用される「および／または」という言い回しは、そのように結合された要素、すなわち、一部の場合、結合的に存在し、他の場合には分離的に存在する要素の「いずれか一方または両方」を意味すると理解されるべきである。明確に反対に示されない限り、「および／または」という節によって具体的に特定されている要素以外の他の要素は、具体的に特定されている要素に関連するかまたは関連しないかにかかわらず、必要に応じて存在し得る。したがって、非限定例として、「Ａおよび／またはＢ」への言及は、「含む」などのオープンエンドな言語と連携して使用される場合、一実施形態では、ＢのないＡ（必要に応じて、Ｂ以外の要素を含む）；別の実施形態では、ＡのないＢ（必要に応じて、Ａ以外の要素を含む）：さらに別の実施形態では、ＡとＢの両方（必要に応じて、他の要素を含む）などを指すことができる。

【0303】

本明細書および特許請求の範囲において使用する場合、「または」は、上で定義された「および／または」と同じ意味を有すると理解されるべきである。例えば、リスト内の項目を区切る場合、「または」または「および／または」は包括的として、すなわち、少なくとも１つを含むが、１つより多い要素の数またはリスト、および必要に応じて追加の列挙されていない項目も含むとして解釈されるものとする。「のうちの１つだけ」または「のうちの正確に１つ」などの反対に明確に示される用語だけが、または特許請求の範囲において使用される場合は「からなる」が、要素の数またはリストの正確に１つの要素を含むことを指す。一般に、用語「または」は、本明細書で使用する場合、「どちらか」、「のうちの１つ」、「のうちの１つだけ」または「のうちの正確に１つ」などの、排他性の用語が後ろに付く場合のみ、排他的な選択肢（すなわち、「一方またはもう一方であるが、両方ではない」）を示すと解釈されるものとする。「から本質的になる」は、特許請求の範囲において使用される場合、特許法の分野で使用される通常の意味を有するものとする。

【0304】

本明細書および特許請求の範囲において使用する場合、１つまたはこれより多くの要素のリストを参照する「少なくとも１つ」という言い回しは、要素のリスト中の要素のいずれか１つまたはこれより多くから選択される、少なくとも１つの要素を意味するが、必ずしもではないが、要素のリスト内に具体的に列挙されているあらゆる要素の少なくとも１つを含み、要素のリスト中の要素の任意の組合せを排除しないことが理解されるべきである。この定義により、「少なくとも１つの」との言い回しが指す要素のリスト中で具体的に特定された要素以外の要素が、具体的に特定されたそれらの要素に関係しているかまたは関連していないかにかかわらず、必要に応じて存在してもよいことも可能となる。したがって、非限定的な例として、「ＡおよびＢの少なくとも一方」（または、同等に「ＡまたはＢの少なくとも一方」、または、同等に「Ａおよび／またはＢの少なくとも一方」）は、一実施形態では、必要に応じて２つ以上を含めて少なくとも１つのＡであって、Ｂが存在しない（および、必要に応じてＢ以外の要素を含む）少なくとも１つのＡ、別の実施形態では、必要に応じて２つ以上を含めて少なくとも１つのＢであって、Ａが存在しない（および、必要に応じてＡ以外の要素を含む）少なくとも１つのＢ、さらに別の実施形態では、必要に応じて２つ以上を含めて少なくとも１つのＡおよび必要に応じて２つ以上を含めて少なくとも１つのＢ（および、必要に応じて他の要素を含む）を指す。

【0305】

特許請求の範囲において、および上記の明細書において、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有する（ｃａｒｒｙｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、「含有する（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｖｏｌｖｉｎｇ）」、「保持する（ｈｏｌｄｉｎｇ）」などのすべての移行句は、オープンエンドであること、すなわち含むがそれに限定されないことを意味すると理解すべきである。米国特許庁特許審査手続便覧の第２１１１．０３項に記載されている通り、「～からなる」および「～から本質的になる」という移行句だけが、それぞれ、クローズド移行句またはセミクローズド移行句であるものとする。
一実施形態において、例えば、以下の項目が提供される。
（項目１）
反応器を第１のモードで稼働するステップ
を含む方法であって、
前記第１のモードが、
第１の電極から塩基を生成すること、
前記反応器において、前記第１の電極に電気化学的に接続されている第２の電極から酸を生成すること、ならびに
前記酸および／または塩基を収集すること
を含む、方法。
（項目２）
収集した前記酸および／または塩基を化学的溶解および／または沈殿反応で反応させるステップをさらに含む、項目１に記載の方法。
（項目３）
反応器を第１のモードで稼働するステップ
を含む方法であって、
前記第１のモードが、
第１の電極から塩基を生成すること、
前記反応器において、前記第１の電極に電気化学的に接続されている第２の電極から酸を生成すること、
前記酸および／または塩基を収集すること、ならびに
収集した前記酸および／または塩基を化学的溶解および／または沈殿反応で反応させること
を含む、方法。
（項目４）
前記第１のモードが、前記第２の電極から酸素ガスを生成することを含む、項目１から３のいずれか一項に記載の方法。
（項目５）
前記第１のモードが、前記第１の電極から水素ガスを生成することを含む、項目１から４のいずれか一項に記載の方法。
（項目６）
反応器を第１のモードで稼働するステップ
を含む方法であって、
前記第１のモードが、
第１の電極から塩基および水素ガスを生成すること、
前記反応器において、前記第１の電極に電気化学的に接続されている第２の電極から酸および酸素ガスを生成すること、ならびに
前記酸素ガスが前記第１の電極まで拡散することおよび／もしくは輸送されることが可能となること、ならびに／または前記水素ガスが前記第２の電極まで拡散することおよび／もしくは輸送されることが可能となること、ならびに
前記酸素ガスが前記第１の電極によって還元されることが可能となるステップ、および／または前記水素ガスが前記第２の電極によって酸化されることが可能となるステップ
を含む、方法。
（項目７）
前記酸および／または塩基を収集するステップをさらに含む、項目６に記載の方法。
（項目８）
収集した前記酸および／または塩基を化学的溶解および／または沈殿反応で反応させるステップをさらに含む、項目６から７のいずれか一項に記載の方法。
（項目９）
前記第２の電極から酸を前記生成すること、および前記第２の電極から酸素ガスを生成することが、前記第２の電極により水を酸化して、酸素ガスおよび酸を生成することを含む、項目４から８のいずれか一項に記載の方法。
（項目１０）
前記第１の電極から塩基を前記生成すること、および前記第１の電極から水素ガスを生成することが、前記第１の電極により水を還元して、水素ガスおよび塩基を生成することを含む、項目５から９のいずれか一項に記載の方法。
（項目１１）
前記酸を収集するステップを含む、前記項目のいずれか一項に記載の方法。
（項目１２）
前記塩基を収集するステップを含む、前記項目のいずれか一項に記載の方法。
（項目１３）
収集した前記酸を化学的溶解で反応させるステップを含む、前記項目のいずれか一項に記載の方法。
（項目１４）
収集した前記塩基を沈殿反応で反応させるステップを含む、前記項目のいずれか一項に記載の方法。
（項目１５）
前記酸および／または塩基を貯蔵するステップをさらに含む、前記項目のいずれか一項に記載の方法。
（項目１６）
前記酸を貯蔵するステップを含む、前記項目のいずれか一項に記載の方法。
（項目１７）
前記塩基を貯蔵するステップを含む、前記項目のいずれか一項に記載の方法。
（項目１８）
第２のモードで前記反応器を稼働するステップをさらに含み、前記反応器の極性が、前記第１のモードにおける前記反応器の極性に比べて、前記第２のモードでは反対になっている、前記項目のいずれか一項に記載の方法。
（項目１９）
前記第１のモードで前記反応器を稼働する電気コストが第１のコストであり、前記第１のモードで前記反応器を稼働する電気の利用可能度が第１の利用可能度であり、前記第２のモードで前記反応器を稼働する電気コストが第２のコストであり、前記第２のモードで前記反応器を稼働する電気の利用可能度が第２の利用可能度であり、そして前記第２のコストが前記第１のコストより高い、および／または前記第１の利用可能度が前記第２の利用可能度よりも高い、項目１８に記載の方法。
（項目２０）
前記第２のモードが、貯蔵した前記塩基を前記第２の電極の近傍の前記反応器に添加することを含む、項目１８から１９のいずれか一項に記載の方法。
（項目２１）
前記第２のモードが、貯蔵した前記塩基を前記第２の電極の近傍で酸化して、酸素ガスを生成することを含む、項目１８から２０のいずれか一項に記載の方法。
（項目２２）
前記第２のモードが、貯蔵した前記酸を前記第１の電極の近傍の前記反応器に添加することを含む、項目１８から２１のいずれか一項に記載の方法。
（項目２３）
前記第２のモードが、貯蔵した前記酸を前記第１の電極の近傍で還元して、水素ガスを生成することを含む、項目１８から２２のいずれか一項に記載の方法。
（項目２４）
前記第２の電極によって前記水素ガスを酸化させるステップを含む、項目５から２３のいずれか一項に記載の方法。
（項目２５）
前記第２の電極によって前記水素ガスを酸化させて、酸を生成するステップを含む、項目５から２４のいずれか一項に記載の方法。
（項目２６）
前記水素ガスが、前記第１の電極の近傍から前記第２の電極の近傍まで拡散することが可能となる、項目５から２５のいずれか一項に記載の方法。
（項目２７）
前記水素ガスが、前記第１の電極の近傍から前記第２の電極の近傍まで輸送される、項目５から２６のいずれか一項に記載の方法。
（項目２８）
前記方法が、酸素ガスを生成しない、項目１から３、５および９から２７のいずれか一項に記載の方法。
（項目２９）
前記方法が、正味の水素ガスを生成しない、前記項目のいずれか一項に記載の方法。
（項目３０）
前記第１の電極によって前記酸素ガスを還元するステップを含む、項目４から２７および２９のいずれか一項に記載の方法。
（項目３１）
前記第１の電極によって前記酸素ガスを還元して、塩基を生成するステップを含む、項目４から２７および２９から３０のいずれか一項に記載の方法。
（項目３２）
前記酸素ガスが、前記第２の電極の近傍から前記第１の電極の近傍まで拡散することが可能となる、項目４から２７および２９から３１のいずれか一項に記載の方法。
（項目３３）
前記酸素ガスが、前記第２の電極の近傍から前記第１の電極の近傍まで輸送される、項目４から２７および２９から３２のいずれか一項に記載の方法。
（項目３４）
前記方法が、水素ガスを生成しない、項目１から４および９から３３のいずれか一項に記載の方法。
（項目３５）
前記方法が、正味の酸素ガスを生成しない、前記項目のいずれか一項に記載の方法。
（項目３６）
前記化学的溶解が、金属、金属合金、メタロイド、金属塩、金属酸化物および／またはシリケートの化学的溶解を含む、項目２から５および８から３５のいずれか一項に記載の方法。
（項目３７）
前記金属および／または金属合金が、鉄、鉄合金、ステンレス鋼、非鉄金属、非鉄合金、アルミニウム、黄銅、青銅、銅、亜鉛、スズおよび／またはコイン合金を含む、項目３６に記載の方法。
（項目３８）
前記金属酸化物が、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化ストロンチウム、酸化マンガン、酸化鉄、酸化コバルト、酸化ニッケル、酸化亜鉛、酸化カドミウム、酸化鉛、二酸化ケイ素および／または酸化アルミニウムを含む、項目３６から３７のいずれか一項に記載の方法。
（項目３９）
前記金属塩が金属炭酸塩を含む、項目３６から３８のいずれか一項に記載の方法。
（項目４０）
前記金属炭酸塩が、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、炭酸ストロンチウム、炭酸マンガン、炭酸鉄、炭酸コバルト、炭酸亜鉛、炭酸カドミウム、炭酸鉛および／または炭酸ニッケルを含む、項目３９に記載の方法。
（項目４１）
前記沈殿反応が、金属水酸化物を沈殿させることを含む、項目２から５および８から３５のいずれか一項に記載の方法。
（項目４２）
前記金属水酸化物が、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化バリウム、水酸化ストロンチウム、水酸化マンガン、水酸化鉄、水酸化コバルト、水酸化亜鉛、水酸化カドミウム、水酸化鉛および／または水酸化ニッケルを含む、項目４１に記載の方法。
（項目４３）
前記酸が、０．００００１Ｍより高いまたはこれに等しい濃度を有する、前記項目のいずれか一項に記載の方法。
（項目４４）
前記酸が、１Ｍより高いまたはこれに等しい濃度を有する、前記項目のいずれか一項に記載の方法。
（項目４５）
前記酸が、１０Ｍより低いまたはこれに等しい濃度を有する、前記項目のいずれか一項に記載の方法。
（項目４６）
前記塩基が、０．００００１Ｍより高いまたはこれに等しい濃度を有する、前記項目のいずれか一項に記載の方法。
（項目４７）
前記塩基が、１Ｍより高いまたはこれに等しい濃度を有する、前記項目のいずれか一項に記載の方法。
（項目４８）
前記塩基が、１０Ｍより低いまたはこれに等しい濃度を有する、前記項目のいずれか一項に記載の方法。
（項目４９）
前記第２の電極の近傍のｐＨが、６より低いまたはこれに等しい、前記項目のいずれか一項に記載の方法。
（項目５０）
前記第１の電極の近傍のｐＨが、８より高いまたはこれに等しい、前記項目のいずれか一項に記載の方法。
（項目５１）
前記第２の電極におけるネルンスト電位が、標準水素電極に対して－０．４Ｖより高いまたはこれに等しい、前記項目のいずれか一項に記載の方法。
（項目５２）
前記第２の電極におけるネルンスト電位が、標準水素電極に対して０．８Ｖより高いまたはこれに等しい、前記項目のいずれか一項に記載の方法。
（項目５３）
前記第１の電極におけるネルンスト電位が、標準水素電極に対して０．８Ｖより低いまたはこれに等しい、前記項目のいずれか一項に記載の方法。
（項目５４）
前記第１の電極におけるネルンスト電位が、標準水素電極に対して－０．４Ｖより低いまたはこれに等しい、前記項目のいずれか一項に記載の方法。
（項目５５）
収集した前記酸および／または塩基を化学的溶解および／または沈殿反応で反応させる前記ステップが連続的である間、第１のモードでの前記反応器の前記稼働するステップが断続的である、項目２から５および８から５４のいずれか一項に記載の方法。
（項目５６）
ほぼ中性の投入溶液を前記反応器に添加するステップを含む、前記項目のいずれか一項に記載の方法。
（項目５７）
前記ほぼ中性の投入溶液が塩を含む、項目５６に記載の方法。
（項目５８）
前記塩が、アルカリ硫酸塩、アルカリ塩素酸塩、アルカリハロゲン化物、アルカリ硝酸塩、アルカリ過塩素酸塩、アルカリ酢酸塩、アルカリ亜硝酸塩および／またはアルカリトリフルオロメタンスルホン酸塩を含む、項目５７に記載の方法。
（項目５９）
収集した前記塩基を化学的溶解で反応させるステップを含む、前記項目のいずれか一項に記載の方法。
（項目６０）
収集した前記酸を沈殿反応で反応させるステップを含む、前記項目のいずれか一項に記載の方法。
（項目６１）
第１の電極、
前記第１の電極に電気化学的に接続されている第２の電極、および
前記第２の電極の近傍の酸性産出物および／または前記第１の電極の近傍の塩基性産出物を収集するよう構成されている装置
を備える、システム。
（項目６２）
第１の電極、
前記第１の電極に電気化学的に接続されている第２の電極、
前記第２の電極の近傍の酸性産出物および／または前記第１の電極の近傍の塩基性産出物を収集するよう構成されている第１の装置、ならびに
収集した前記酸性産出物および／または収集した前記塩基性産出物を反応させるよう構成されている第２の装置
を備える、システム。
（項目６３）
前記第１の電極が、塩基および／または水素ガスを生成するよう構成されている、項目６１から６２のいずれか一項に記載のシステム。
（項目６４）
前記第２の電極が、酸および／または酸素ガスを生成するよう構成されている、項目６１から６３のいずれか一項に記載のシステム。
（項目６５）
前記システムが、酸素ガスが前記第１の電極まで拡散することおよび／もしくは輸送されることが可能となるよう、および／または水素ガスが前記第２の電極まで拡散することおよび／もしくは輸送されることが可能となるよう構成されている、項目６１から６４のいずれか一項に記載のシステム。
（項目６６）
前記システムが、前記酸素ガスが前記第１の電極によって還元されることが可能となるよう、および／または前記水素ガスが前記第２の電極によって酸化されることが可能となるよう構成されている、項目６１から６５のいずれか一項に記載のシステム。
（項目６７）
塩基および水素ガスを生成するよう構成されている第１の電極、ならびに
前記第１の電極に電気化学的に接続されている第２の電極であって、酸および酸素ガスを生成するよう構成されている第２の電極
を備えるシステムであって、
前記システムが、酸素ガスが前記第１の電極まで拡散することおよび／もしくは輸送されることが可能となるよう、ならびに／または水素ガスが前記第２の電極まで拡散することおよび／もしくは輸送されることが可能となるよう構成されており、そして
前記システムが、前記酸素ガスが前記第１の電極によって還元されることが可能となるよう、および／または前記水素ガスが前記第２の電極によって酸化されることが可能となるよう構成されている、
システム。
（項目６８）
前記第２の電極の近傍の酸性産出物および／または前記第１の電極の近傍の塩基性産出物を収集するよう構成されている装置をさらに備える、項目６７に記載のシステム。
（項目６９）
前記第２の電極において生成した酸素ガスが前記第１の電極まで拡散することが可能となるよう、および／または前記第１の電極において生成した水素ガスが前記第２の電極まで拡散することが可能となるよう構成されているセパレータをさらに備える、項目６１から６８のいずれか一項に記載のシステム。
（項目７０）
収集した前記酸性産出物および／または収集した前記塩基性産出物を化学的溶解および／または沈殿反応で反応させるよう構成されている第２の装置をさらに備える、項目６１、６３から６６および６８から６９のいずれか一項に記載のシステム。
（項目７１）
前記第２の装置が、収集した前記酸性産出物および／または収集した前記塩基性産出物を化学的溶解で反応させるよう構成されている、項目６２から６６および７０のいずれか一項に記載のシステム。
（項目７２）
前記第２の装置が、収集した前記酸性産出物および／または収集した前記塩基性産出物を沈殿反応で反応させるよう構成されている、項目６２から６６および７０から７１のいずれか一項に記載のシステム。
（項目７３）
前記第２の電極が酸を生成するよう構成されている、項目６１から６６および６９から７２のいずれか一項に記載のシステム。
（項目７４）
前記第２の電極が酸素ガスを生成するよう構成されている、項目６１から６６および６９から７３のいずれか一項に記載のシステム。
（項目７５）
前記第１の電極が塩基を生成するよう構成されている、項目６１から６６および６９から７４のいずれか一項に記載のシステム。
（項目７６）
前記第１の電極が水素ガスを生成するよう構成されている、項目６１から６６および６９から７５のいずれか一項に記載のシステム。
（項目７７）
前記システムが、酸素ガスが前記第１の電極まで拡散することが可能となるよう構成されている、項目６４から７６のいずれか一項に記載のシステム。
（項目７８）
前記システムが、水素ガスが前記第２の電極まで拡散することが可能となるよう構成されている、項目６３から７７のいずれか一項に記載のシステム。
（項目７９）
前記システムが、前記酸素ガスが前記第１の電極によって還元されることが可能となるよう構成されている、項目６４から７８のいずれか一項に記載のシステム。
（項目８０）
前記システムが、前記水素ガスが前記第２の電極によって酸化されることが可能となるよう構成されている、項目６３から７９のいずれか一項に記載のシステム。
（項目８１）
前記装置が、前記第２の電極の近傍の前記酸性産出物を収集するよう構成されている、項目６１から８０のいずれか一項に記載のシステム。
（項目８２）
前記装置が、前記第１の電極の近傍の前記塩基性産出物を収集するよう構成されている、項目６１から８１のいずれか一項に記載のシステム。
（項目８３）
前記酸および／または塩基を貯蔵するよう構成されている装置を備える、項目６１から８２のいずれか一項に記載のシステム。
（項目８４）
前記酸を貯蔵するよう構成されている装置を備える、項目６１から８３のいずれか一項に記載のシステム。
（項目８５）
前記塩基を貯蔵するよう構成されている装置を備える、項目６１から８４のいずれか一項に記載のシステム。
（項目８６）
塩基が前記第２の電極の近傍に添加され得るよう構成されている、項目６１から８５のいずれか一項に記載のシステム。
（項目８７）
前記システムが、前記第２の電極により塩基を酸化して、酸素ガスを生成するよう構成されている、項目６１から８６のいずれか一項に記載のシステム。
（項目８８）
前記システムが、酸が前記第１の電極の近傍に添加され得るよう構成されている、項目６１から８７のいずれか一項に記載のシステム。
（項目８９）
前記システムが、前記第２の電極により酸を還元して水素ガスを生成するよう構成されている、項目６１から８８のいずれか一項に記載のシステム。
（項目９０）
前記システムが、前記第２の電極により前記水素ガスを酸化して酸を生成するよう構成されている、項目６３から８９のいずれか一項に記載のシステム。
（項目９１）
前記システムが、前記第１の電極の近傍から前記第２の電極の近傍への前記水素ガスの輸送が可能となるよう構成されている、項目６３から９０のいずれか一項に記載のシステム。
（項目９２）
前記システムが、酸素ガスを生成しないよう構成されている、項目６１から６６、６９から７３、７５から８６および８８から９１のいずれか一項に記載のシステム。
（項目９３）
前記システムが、正味の水素ガスを生成しないよう構成されている、項目６１から９２のいずれか一項に記載のシステム。
（項目９４）
前記システムが、前記第１の電極により前記酸素ガスを還元して、塩基を生成するよう構成されている、項目６４から９１および９３のいずれか一項に記載のシステム。
（項目９５）
前記システムが、前記第２の電極の近傍から前記第１の電極の近傍への前記酸素ガスの輸送が可能となるよう構成されている、項目６４から９１および９３から９４のいずれか一項に記載のシステム。
（項目９６）
前記システムが、水素ガスを生成しないよう構成されている、項目６１から６６、６９から７５、７７から８８および９０から９５のいずれか一項に記載のシステム。
（項目９７）
前記システムが、正味の酸素ガスを生成しないよう構成されている、項目６１から９６のいずれか一項に記載のシステム。
（項目９８）
第１の反応器において塩基および二ハロゲン化物を生成するステップ、
第２の反応器において酸を生成するステップ、
前記酸を収集するステップ、
前記塩基を収集するステップ、
前記酸および／または塩基を用いて化学的溶解を行うステップ、ならびに
前記酸および／または塩基を用いて沈殿反応を行うステップ
を含む方法。
（項目９９）
前記第１の反応器において水素ガスを生成するステップを含む、項目９８に記載の方法。
（項目１００）
前記沈殿反応に由来する中性のｐＨのアルカリハロゲン化物副生成物を前記第１の反応器に供給するステップを含む、項目９８から９９のいずれか一項に記載の方法。
（項目１０１）
前記酸および／または前記塩基を貯蔵するステップを含む、項目９８から１００のいずれか一項に記載の方法。
（項目１０２）
前記化学的溶解が、金属、金属合金、メタロイド、金属塩、金属酸化物および／またはシリケートの化学的溶解を含む、項目９８から１０１のいずれか一項に記載の方法。
（項目１０３）
前記金属および／または金属合金が、鉄、鉄合金、ステンレス鋼、非鉄金属、非鉄合金、アルミニウム、黄銅、青銅、銅、亜鉛、スズおよび／またはコイン合金を含む、項目１０２に記載の方法。
（項目１０４）
前記金属酸化物が、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化ストロンチウム、酸化マンガン、酸化鉄、酸化コバルト、酸化ニッケル、酸化亜鉛、酸化カドミウム、酸化鉛、二酸化ケイ素および／または酸化アルミニウムを含む、項目１０２から１０３のいずれか一項に記載の方法。
（項目１０５）
前記金属塩が金属炭酸塩を含む、項目１０２から１０４のいずれか一項に記載の方法。
（項目１０６）
前記金属炭酸塩が、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、炭酸ストロンチウム、炭酸マンガン、炭酸鉄、炭酸コバルト、炭酸亜鉛、炭酸カドミウム、炭酸鉛および／または炭酸ニッケルを含む、項目１０５に記載の方法。
（項目１０７）
前記沈殿反応が、金属水酸化物を沈殿させることを含む、項目９８から１０６のいずれか一項に記載の方法。
（項目１０８）
前記金属水酸化物が、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化バリウム、水酸化ストロンチウム、水酸化マンガン、水酸化鉄、水酸化コバルト、水酸化亜鉛、水酸化カドミウム、水酸化鉛および／または水酸化ニッケルを含む、項目１０７に記載の方法。
（項目１０９）
前記酸が、０．１Ｍより高いまたはこれに等しい濃度を有する、項目９８から１０８のいずれか一項に記載の方法。
（項目１１０）
前記酸が、１Ｍより高いまたはこれに等しい濃度を有する、項目９８から１０９のいずれか一項に記載の方法。
（項目１１１）
前記酸が、１２Ｍより低いまたはこれに等しい濃度を有する、項目９８から１１０のいずれか一項に記載の方法。
（項目１１２）
前記塩基が、０．１Ｍより高いまたはこれに等しい濃度を有する、項目９８から１１１のいずれか一項に記載の方法。
（項目１１３）
前記塩基が、１Ｍより高いまたはこれに等しい濃度を有する、項目９８から１１２のいずれか一項に記載の方法。
（項目１１４）
前記塩基が、２５Ｍより低いまたはこれに等しい濃度を有する、項目９８から１１３のいずれか一項に記載の方法。
（項目１１５）
前記第２の反応器の近傍のｐＨが、６より低いまたはこれに等しい、項目９８から１１４のいずれか一項に記載の方法。
（項目１１６）
前記第１の反応器の近傍のｐＨが、８より高いまたはこれに等しい、項目９８から１１５のいずれか一項に記載の方法。
（項目１１７）
前記第１の反応器が第２の電極を備え、前記第２の電極におけるネルンスト電位が、標準水素電極に対して１．３６Ｖより高いまたはこれに等しい、項目９８から１１６のいずれか一項に記載の方法。
（項目１１８）
前記第１の反応器が第２の電極を備え、前記二ハロゲン化物が前記第２の電極により生成する、項目９８から１１７のいずれか一項に記載の方法。
（項目１１９）
前記第１の反応器が第１の電極を備え、前記第１の電極におけるネルンスト電位が、標準水素電極に対して０．８Ｖより低いまたはこれに等しい、項目９８から１１８のいずれか一項に記載の方法。
（項目１２０）
前記第１の反応器が第１の電極を備え、前記第１の電極におけるネルンスト電位が、標準水素電極に対して０．４Ｖより低いまたはこれに等しい、項目９８から１１８のいずれか一項に記載の方法。
（項目１２１）
前記第１の反応器が第１の電極を備え、前記第１の電極におけるネルンスト電位が、標準水素電極に対して－０．４１Ｖより低いまたはこれに等しい、項目９８から１１８のいずれか一項に記載の方法。
（項目１２２）
前記第１の反応器が第１の電極を備え、前記第１の電極におけるネルンスト電位が、標準水素電極に対して－０．８２Ｖより低いまたはこれに等しい、項目９８から１１８のいずれか一項に記載の方法。
（項目１２３）
前記第１の反応器が第１の電極を備え、前記塩基が前記第１の電極から生成する、項目９８から１２２のいずれか一項に記載の方法。
（項目１２４）
前記第２の反応器が、化学反応器または燃料電池である、項目９８から１２３のいずれか一項に記載の方法。
（項目１２５）
前記第２の反応器がＨ _２ ／Ｃｌ _２ 燃料電池である、項目９８から１２４のいずれか一項に記載の方法。
（項目１２６）
前記酸を用いて前記化学的溶解を行うステップを含む、項目９８から１２５のいずれか一項に記載の方法。
（項目１２７）
前記塩基を用いて前記化学的溶解を行うステップを含む、項目９８から１２６のいずれか一項に記載の方法。
（項目１２８）
前記酸を用いて前記沈殿反応を行うステップを含む、項目９８から１２７のいずれか一項に記載の方法。
（項目１２９）
前記塩基を用いて前記沈殿反応を行うステップを含む、項目９８から１２８のいずれか一項に記載の方法。
（項目１３０）
塩基、二ハロゲン化物および水素ガスを生成するよう構成されている第１の反応器、
酸を生成するよう構成されている第２の反応器、
前記第２の反応器の近傍の前記酸を収集し、前記酸を用いて化学的溶解および／または沈殿反応を行うよう構成されている第１の装置、ならびに
前記第１の反応器の近傍の前記塩基を収集し、前記塩基を用いて化学的溶解および／または沈殿反応を行うよう構成されている第２の装置
を備える、システム。
（項目１３１）
前記システムが、前記沈殿反応に由来する中性のｐＨのアルカリハロゲン化物副生成物を前記第１の反応器に供給するよう構成されている、項目１３０に記載のシステム。
（項目１３２）
前記システムが、前記酸および／または前記塩基を貯蔵するよう構成されている、項目１３０から１３１のいずれか一項に記載のシステム。
（項目１３３）
前記化学的溶解が、金属、金属合金、メタロイド、金属塩、金属酸化物および／またはシリケートの化学的溶解を含む、項目１３０から１３２のいずれか一項に記載のシステム。
（項目１３４）
前記金属および／または金属合金が、鉄、鉄合金、ステンレス鋼、非鉄金属、非鉄合金、アルミニウム、黄銅、青銅、銅、亜鉛、スズおよび／またはコイン合金を含む、項目１３３に記載の方法。
（項目１３５）
前記金属酸化物が、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化ストロンチウム、酸化マンガン、酸化鉄、酸化コバルト、酸化ニッケル、酸化亜鉛、酸化カドミウム、酸化鉛、二酸化ケイ素および／または酸化アルミニウムを含む、項目１３３から１３４のいずれか一項に記載の方法。
（項目１３６）
前記金属塩が金属炭酸塩を含む、項目１３３から１３５のいずれか一項に記載の方法。
（項目１３７）
前記金属炭酸塩が、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、炭酸ストロンチウム、炭酸マンガン、炭酸鉄、炭酸コバルト、炭酸亜鉛、炭酸カドミウム、炭酸鉛および／または炭酸ニッケルを含む、項目１３６に記載のシステム。
（項目１３８）
前記沈殿反応が、金属水酸化物を沈殿させることを含む、項目１３０から１３７のいずれか一項に記載のシステム。
（項目１３９）
前記金属水酸化物が、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化バリウム、水酸化ストロンチウム、水酸化マンガン、水酸化鉄、水酸化コバルト、水酸化亜鉛、水酸化カドミウム、水酸化鉛および／または水酸化ニッケルを含む、項目１３８に記載のシステム。
（項目１４０）
前記酸が、０．１Ｍより高いまたはこれに等しい濃度を有する、項目１３０から１３９のいずれか一項に記載のシステム。
（項目１４１）
前記酸が、１Ｍより高いまたはこれに等しい濃度を有する、項目１３０から１４０のいずれか一項に記載のシステム。
（項目１４２）
前記酸が、１２Ｍより低いまたはこれに等しい濃度を有する、項目１３０から１４１のいずれか一項に記載のシステム。
（項目１４３）
前記塩基が、０．１Ｍより高いまたはこれに等しい濃度を有する、項目１３０から１４２のいずれか一項に記載のシステム。
（項目１４４）
前記塩基が、１Ｍより高いまたはこれに等しい濃度を有する、項目１３０から１４３のいずれか一項に記載のシステム。
（項目１４５）
前記塩基が、２５Ｍより低いまたはこれに等しい濃度を有する、項目１３０から１４４のいずれか一項に記載のシステム。
（項目１４６）
前記第１の装置が、前記酸を用いて前記化学的溶解を行うよう構成されている、項目１３０から１４５のいずれか一項に記載のシステム。
（項目１４７）
前記第１の装置が、前記酸を用いて前記沈殿反応を行うよう構成されている、項目１３０から１４６のいずれか一項に記載のシステム。
（項目１４８）
前記第２の装置が、前記塩基を用いて前記化学的溶解を行うよう構成されている、項目１３０から１４７のいずれか一項に記載のシステム。
（項目１４９）
前記第２の装置が、前記塩基を用いて前記沈殿反応を行うよう構成されている、項目１３０から１４８のいずれか一項に記載のシステム。

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図1D】

【図1E】

【図1F】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図2D】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】

【図5A】

【図5B】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図9A】

【図9B】

【図10A】

【図10B】

【図11】

【図12】

【図13A】

【図13B】

【図14A】

【図14B】