特許
J-GLOBAL ID：200903088989809717
固体多成分膜、電気化学リアクター成分、電気化学リアクター、並びに酸化反応に対する膜、リアクター成分、及びリアクターの使用
発明者：
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出願人/特許権者：
代理人 (1件)：
中村 稔 (外7名)
公報種別：公開公報
出願番号（国際出願番号）：特願平2-419124
公開番号（公開出願番号）：特開平6-056428
出願日： 1990年12月26日
公開日（公表日）： 1994年03月01日
要約：
【要約】〔目的〕 メタンの部分酸化、エタンの部分酸化、芳香族化合物の置換、酸素含有化合物からの酸素の抽出、メタンのアンモ酸化などを行なうことができるリアクターセル及びリアクター、並びにそれに使用する固体多成分膜及び要素、並びに前記化学プロセスを行なう方法を提供する。〔構成〕 電子伝導性物質と酸素イオン伝導性物質の均質なガス不透過性多相混合物、及び(又は)ペロブスカイト構造の混合金属酸化物を含む固体膜及び要素。前記固体膜又は要素を、酸素含有ガスから酸素消費ガスへの酸素電気化学的輸送手段として用いる電気化学リアターセル及びリアクター。前記セル及びリアクターを用いて合成ガス、不飽和炭化水素、置換芳香族化合物などを製造し、又はガスを浄化する。
請求項（抜粋）：
〔請求項1〕 電気化学リアクター中に使用する固体多成分膜であって、(1)ランタニド、Y又はランタニドとYの組合せ、(2)少くとも1つのアルカリ土類金属、(3)Fe、及び(4)Cr、Ti又はCrとTiの組合せを含むペロブスカイト構造を有する混合金属酸化物物質を特徴とする固体膜。〔請求項2〕混合金属酸化物物質が(1)La、Y又はLaとYの組合せ、(2)Ca、Sr又はCaとSrの組合せ、(3)Fe、(4)Cr、及び(5)Mn、Co又はMnとCoの組合せを含む、請求項1に記載の固体膜。〔請求項3〕 混合金属酸化物物質がLa、Sr、Fe、Cr及びCoを含む、請求項1に記載の固体膜。〔請求項4〕 酸素を酸素イオンに還元できる第1表面、酸素イオンを酸素消費ガスと反応させることができる第2表面、第1及び第2表面の間の電子伝導性通路、並びに第1及び第2表面の間の酸素イオン伝導性通路を有し、電気化学リアクター又はリアクターセル中に使用する要素であって、(A)ペロブスカイト構造を有する混合金属酸化物物質及び(B)伝導性コーティング、触媒、又は触媒を含む伝導性コーティングを含むことを特徴とする要素。〔請求項5〕 触媒が硫黄還元性触媒を含む、請求項4に記載の要素。〔請求項6〕 電気化学リアクター又はリアクターセル中に使用する要素であって、酸素の酸素イオンへの還元を促進できる伝導性の金属、金属酸化物又はそれらの混合物でコートされた第1表面及び伝導性の金属、金属酸化物又はそれらの混合物でコートされた第2表面を有する気密な固体電解質を含み、2つの伝導性コーティングが外部回路により連結され、両コーティングが運転温度で安定であり、第1伝導性コーティングが硫黄還元性触媒を含む要素。〔請求項7〕 酸素を酸素イオンに還元できる第1表面、酸素イオンを酸素消費ガスと反応させることができる第2表面、第1及び第2表面の間の電子伝導性通路、並びに第1及び第2表面の間の酸素イオン伝導性通路を有する電気化学リアクター又はリアクターセル中に使用する要素であって、(A)(1)固体電解質、(2)電子伝導性相と酸素イオン伝導性相の均質なガス不透過性多相混合物又は(3)ペロブスカイト構造を有する混合金属酸化物物質を特徴とする固体多成分膜、並びに(B)伝導性コーティング、触媒、又は触媒を含む伝導性コーティングを含み、(B)が(1)アルカリ又はアルカリ土類金属又は金属酸化物を伝導性コーティングの約1〜約50重量%の範囲内の量で含む伝導性コーティング、あるいは(2)酸化カップリング触媒を含み、要素が固体電解質(1)を含むときに(B)が伝導性コーティング又は伝導性表面のそれぞれ上に触媒を含む伝導性コーティングを含み、伝導性表面が外部回路により連結されることを特徴とする要素。〔請求項8〕 酸素消費ガス又は酸素含有ガスを含む環境中で酸素消費ガスを酸素含有ガスと反応させる電気化学リアクターセルであって、入口端、出口端及びその間の、1つ又はそれ以上のガスの入口端から出口端への移動のための通路を有し、固体膜が請求項1〜3のいずれか一項に記載のとおりであり、要素が請求項4〜7のいずれか一項に記載のとおりである固体多成分膜又は要素を特徴とする電気化学リアクターセル。〔請求項9〕 酸素消費ガスを酸素含有ガスと反応させることができる電気化学リアクターであって、入口端、出口端及びそれらの間の、1つ又はそれ以上のガスの入口端から出口端への移動のための通路を有するシェル、並びにシェル及びリアクターセルが一緒に第1ガス又はガス混合物を導入、反応及び排出させる第1帯域を形成し、リアクターセルを通る通路が電気化学リアクター内に第2ガス又はガス混合物を導入、反応及び排出するための通路を形成するようにシェル内に位置し、入口端、出口端及びそれらの間の、1つ又はそれ以上のガスの入口端から出口端への移動のための通路を有する少くとも1つのリアクターセル、を特徴とし、電気化学リアクターセルが請求項8に記載される、電気化学リアクター〔請求項10〕 電気化学リアクターが第1又は第2帯域中の支持体上に触媒を含む、請求項(9)に記載のリアクターセル。〔請求項11〕 酸素消費ガスを酸素含有ガスと反応させる電気化学リアクターであって、入口端、出口端及びそれらの間の、1つ又はそれ以上のガスの入口端から出口端への移動のための通路を有するシェル、並びにシェル及びリアクターセルが一緒に第1ガス又はガス混合物を導入、反応及び排出させる第1帯域を形成し、リアクターセルを通る通路が電気化学リアクター内に第2ガス又はガス混合物を導入、反応及び排出するための通路を形成するようにシェル内に位置し、入口端、出口端及びそれらの間の、1つの又はそれ以上のガスの入口端から出口端への移動のための通路を有する少くとも1つのリアクターセル、を特徴とし、電気化学リアクターが第1帯域中の支持体上に酸化カップリング触媒を含む電気化学リアクター。〔請求項12〕 飽和炭化水素化合物から不飽和炭化水素化合物を製造する電気化学的方法であって、(A) (1)電子伝導性相と酸素イオン伝導性相の均質なガス不透過性多相混合物、又は(2)ペロブスカイト構造を有する混合金属酸化物を含む第1及び第2表面を有する多成分膜を準備し、(B) 酸素含有ガスを第1表面に接触して通過させ、同時に(C) 飽和炭化水素含有ガスを、任意に第2表面に隣接する脱水素触媒に接触して通過させ、(D) 不飽和炭化水素を回収する、ことを特徴とし、飽和炭化水素ガスがメタン、エタン、プロパン、又はブタン、あるいはそれらの混合物を含むとき、飽和炭化水素含有ガスを第2表面に隣接する脱水素触媒に接触させて通す方法。〔請求項13〕 飽和炭化水素化合物から不飽和炭化水素化合物を製造する電気化学的方法であって、(A) 酸素の酸素イオンへの還元を促進できる伝導性の金属、金属酸化物、又はそれらの混合物でコートした第1表面及び伝導性の金属、金属酸化物又はそれらの混合物でコートした第2表面を有する気密な固体電解質を含み、2つの伝導性コーティングが外部回路により連結され、両コーティングが運転温度で安定である電気化学セルを準備し;(B) 酸素含有ガスを第1表面に接触して通過させ、同時に(C) 飽和炭化水素含有ガスを、任意に第2表面に隣接する脱水素触媒に接触して通過させ、(D) 不飽和炭化水素を回収する、ことを特徴とする方法。〔請求項14〕 芳香族化合物の置換のための電気化学的方法であって、(A) (i)酸素を酸素イオンに還元できる第1表面、酸素イオンを酸素消費ガスと反応させることができる第2表面、第1及び第2表面の間の電子伝導性通路、並びに第1及び第2表面の間の酸素イオン伝導性通路を有する要素、(ii) 第1表面に隣接する第1通路、及び(iii) 第2表面に隣接する第2通路を含む電気化学セルを準備し、(B) 酸素含有ガスを第1通路に通し、同時に(C) 酸素消費ガスが水素含有芳香族化合物と置換芳香族化合物を生成させるための第2水素含有化合物との混合物を含む酸素消費ガスを第2通路に通す、ことを含む方法。〔請求項15〕 ガス浄化のための電気触媒法であって、(A) 硫黄還元性触媒が要素の第1表面上に存在する請求項5又は6に記載の要素を含む電気化学リアクターセルを準備し、(B) N2O、NO、NO2、SO2、SO3又はそれらの混合物を含むガスを要素の第1表面に接触して通過させ、(C) 酸素と反応できるガスを要素の第2表面に接触して通過させる、ことを含む方法。〔請求項16〕 ガス浄化のための電気化学セルであって、(A) 気密な固体電解質又はペロブスカイト構造を有する混合金属酸化物物質を含み、電気化学セルが、酸素の酸素イオンへの還元を促進できる伝導性の金属、金属酸化物又はそれらの混合物でコートされた第1表面、及び金属 金属酸化物又はそれらの混合物でコートされた第2表面を有し、2つの伝導性コーティングが外部回路により連結され、両コーティングが運転温度で安定であり、第1伝導性コーティングが硫黄還元性触媒を含む電気化学セルを準備し、(B) N2O、NO、NO2、SO2、SO3又はそれらの混合物を含むガスを第1伝導性コーティングに接触して通過させ、(C) 酸素と反応できるガスを第2伝導性コーティングに接触して通過させる、ことを含む方法。〔請求項17〕 硫黄還元性触媒がZn及びFeの組合せを含む、請求項15又は16に記載の方法。〔請求項18〕 硫黄還元性触媒がZn Fe2O3である、請求項17に記載の方法。
IPC (7件)：
C01G 49/00
, B01D 71/02 500
, B01J 23/86
, C25B 3/02
, H01M 4/86
, H01M 8/02
, H01M 8/12
