(57)【要約】  この発明は、燃料製造システムに関し、システムを簡素化可能な燃料製造システムを提供することを目的とする。  本システムでは、ＣＯ２吸収特性を有する電解液を使用している。そのため、ＣＯ２を一旦吸収した電解液から混合ガスを直接的に生成できる。つまり、図６に示すように、ＣＯ２吸収プロセスのみを行えばよいので、ＣＯ２分離プロセスを含むシステム（図４、５）に比べて、混合ガス生成プロセスを簡素化できる。また、ＣＯ２分離プロセス用の装置を設けなくてよいため、システムの小型化を図ることもできる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二酸化炭素と水とを夫々電気分解して、一酸化炭素と水素とを生成する電解装置と、
フィッシャー・トロプシュ反応を利用して、前記電解装置で生成した一酸化炭素と水素とから炭化水素系燃料を合成する燃料合成装置と、を備え、
前記電解装置が、二酸化炭素吸収特性を有する電解液を内部に備えることを特徴とする燃料製造システム。
【請求項２】
前記電解液が、プロトン伝導性を有することを特徴とする請求項１に記載の燃料製造システム。
【請求項３】
前記電解液として、イオン液体を用いることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料製造システム。
【請求項４】
前記イオン液体が、下記式（１）〜（６）で表されるカチオンの少なくとも１種と、ＰＦ６−、ＢＦ４−、ＣＦ３ＳＯ３−、ＣＦ３ＣＦ２ＳＯ３−、（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ−、（ＣＦ３ＣＦ２ＳＯ２）２Ｎ−、（ＣＦ３ＣＯ）２Ｎ−、（ＣＦ３ＳＯ２）Ｎ（ＣＯＣＦ３）−、ＦＳＯ２ＮＳＯ２Ｆ−で表されるアニオンの内の少なくとも１種とを含むことを特徴とする請求項３に記載の燃料製造システム。
【化１】
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（上記式（１）中、Ｒは、一級アミノ基および／または二級アミノ基を有していてもよい有機基である。）
【化２】
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（上記式（２）中、Ｒ１は、一級アミノ基および／または二級アミノ基を有していてもよい有機基または水素であり、Ｒ２は、一級アミノ基および／または二級アミノ基を有していてもよい有機基である。）
【化３】
2012077198.tif 000017
（上記式（３）中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は、同一でも異なっていてもよく、一級アミノ基および／または二級アミノ基を有していてもよい有機基または水素である。）
【化４】
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（上記式（４）中、Ｒ１、Ｒ２は、同一でも異なっていてもよく、一級アミノ基および／または二級アミノ基を有していてもよい有機基または水素である。）
【化５】
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（上記式（５）中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は、同一でも異なっていてもよく、一級アミノ基および／または二級アミノ基を有していてもよい有機基または水素である。）
【化６】
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（上記式（６）中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は、同一でも異なっていてもよく、一級アミノ基および／または二級アミノ基を有していてもよい有機基または水素である。）
【請求項５】
前記電解装置が、前記電解液で満たされたカソード室と、水で満たされたアノード室と、前記アノード室と前記カソード室とを隔てるプロトン伝導性の隔膜と、を備える電解槽を備えることを特徴とする請求項１乃至４何れか１項に記載の燃料製造システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃料製造システムに関する。より詳細には、電気分解により生成したＨ２、ＣＯから燃料を合成する燃料製造システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
石油、石炭、天然ガスといった化石燃料は、熱、電気の生成の原料や、運輸燃料として使用され、現代のエネルギー消費社会を支えている。しかし、このような化石燃料は使い切り燃料であり、その埋蔵量には限りがある。そのため、化石燃料が枯渇した場合の備えが必要であることは言うまでもない。また、化石燃料の燃焼によるＣＯ２の大気中への放出は、地球温暖化の一要因となることが知られている。そのため、ＣＯ２の排出量を低減することが、近年の課題となっている。【０００３】
これらの課題を解決する一つの手段として、ＣＯ２を原料とした代替燃料が検討されている。例えば、特許文献１には、ＣＯ２を原料として炭化水素系燃料（ＨＣ）を製造するシステムが開示されている。このシステムは、固体酸化物電解質から構成される酸素イオン伝導膜と、その両面にそれぞれ配置されたカソードおよびアノードと、を有する電解質セルを備え、この電解質セルを用いて生成させた原料ガスからＨＣを合成するものである。【０００４】
上記システムにおけるＨＣの具体的な製造方法は次のとおりである。先ず、上記電解質セルに電力と熱を供給しつつ、上記カソードにＣＯ２ガス、水蒸気を供給し、このカソード上で、原料ガスとなる一酸化炭素（ＣＯ）ガス、水素（Ｈ２）ガスを夫々生成する。次に、生成させた原料ガスを上記電解質セルから回収し、フィッシャー・トロプシュ反応（ＦＴ反応）を利用した公知の製造装置内で反応させることでＨＣを得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】日本特表２００９−５０６２１３号公報
【特許文献２】日本特開２０１０−０５３４２５号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Satoshi Kaneco et al. “Electrochemical reduction of CO2 on Au in KOH + methanol at low temperature” Journal of Electroanalytical Chemistry 441 (1998) 215-220
【非特許文献２】Guoying Zhao et al. “Electrochemical reduction of supercritical carbon dioxide in ionic liquid 1-n-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate”  J. of Supercritical Fluids 32 (2004) 287-291
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記特許文献１のシステムにおいては、大気、燃焼ガスや好気性ガスをガスセパレータに通し、これらに含まれるＣＯ２ガスを分離してから上記電解質セルに供給している。つまり、ＣＯガスの原料となるＣＯ２ガスは、上記ガスセパレータで分離されている。ここで、ＣＯ２ガスを他のガスから分離するためには、上記ガスセパレータに、(i)ＣＯ２ガス以外のガスを吸収（吸着）する機能、または(ii)ＣＯ２ガスのみを吸収する機能の何れかが備えられることが前提となる。ここで、ＣＯ２ガス以外のガスは多種に亘るため、上記(i)の機能は現実的でない。よって、上記ガスセパレータには、上記(ii)の機能が備えられていることが前提となる。【０００８】
そうすると、上記電解質セルに供給するためには、上記ガスセパレータで一旦吸収したＣＯ２を、再度放出しなければならない。しかしながら、吸収したＣＯ２を再度放出するためには、放出用の装置等が必要になる。従って、上記特許文献１のシステムでは、ガスセパレータ構造の複雑化や、システムの大型化に繋がるという問題があった。【０００９】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものである。即ち、システムを簡素化可能な燃料製造システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、燃料製造システムであって、
二酸化炭素と水とを夫々電気分解して、一酸化炭素と水素とを生成する電解装置と、
フィッシャー・トロプシュ反応を利用して、前記電解装置で生成した一酸化炭素と水素とから炭化水素系燃料を合成する燃料合成装置と、を備え、
前記電解装置が、二酸化炭素吸収特性を有する電解液を内部に備えることを特徴とする。【００１１】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記電解液が、プロトン伝導性を有することを特徴とする。【００１２】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記電解液として、イオン液体を用いることを特徴とする。【００１３】
また、第４の発明は、第３の発明において、
前記イオン液体が、下記式（１）〜（６）で表されるカチオンの少なくとも１種と、ＰＦ６−、ＢＦ４−、ＣＦ３ＳＯ３−、ＣＦ３ＣＦ２ＳＯ３−、（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ−、（ＣＦ３ＣＦ２ＳＯ２）２Ｎ−、（ＣＦ３ＣＯ）２Ｎ−、（ＣＦ３ＳＯ２）Ｎ（ＣＯＣＦ３）−、ＦＳＯ２ＮＳＯ２Ｆ−で表されるアニオンの内の少なくとも１種とを含むことを特徴とする。【００１４】
【化１】
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（上記式（１）中、Ｒは、一級アミノ基および／または二級アミノ基を有していてもよい有機基である。）【００１５】
【化２】
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（上記式（２）中、Ｒ１は、一級アミノ基および／または二級アミノ基を有していてもよい有機基または水素であり、Ｒ２は、一級アミノ基および／または二級アミノ基を有していてもよい有機基である。）【００１６】
【化３】
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（上記式（３）中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は、同一でも異なっていてもよく、一級アミノ基および／または二級アミノ基を有していてもよい有機基または水素である。）【００１７】
【化４】
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（上記式（４）中、Ｒ１、Ｒ２は、同一でも異なっていてもよく、一級アミノ基および／または二級アミノ基を有していてもよい有機基または水素である。）【００１８】
【化５】
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（上記式（５）中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は、同一でも異なっていてもよく、一級アミノ基および／または二級アミノ基を有していてもよい有機基または水素である。）【００１９】
【化６】
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（上記式（６）中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は、同一でも異なっていてもよく、一級アミノ基および／または二級アミノ基を有していてもよい有機基または水素である。）【００２０】
また、第５の発明は、第１乃至第４の何れか１つに記載の発明において、
前記電解装置が、前記電解液で満たされたカソード室と、水で満たされたアノード室と、前記アノード室と前記カソード室とを隔てるプロトン伝導性の隔膜と、を備える電解槽を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
第１の発明によれば、ＣＯ２吸収特性を有する電解液を使用して電気分解できる。そのため、大気等に含まれるＣＯ２ガスを他のガスから分離し、再放出するために必要な装置類を省略できる。従って、システムの小型化を図ることができる。【００２２】
第２の発明によれば、プロトン伝導性を有する電解液を使用するので、プロトンの移動性を向上でき、電気分解時における水素の生成を促進できる。また、第３、第４の発明によれば、電解液としてイオン液体を使用するので、常温で液体の塩というイオン液体の性質を利用できる。従って、室温条件での電気分解によりＣＯ、Ｈ２を容易に生成できる。【００２３】
第５の発明によれば、プロトン伝導性の隔膜により、カソード室の電解液と、アノード室の水との混合を防止できる。プロトン伝導性の隔膜で混合を防止できれば、カソード室におけるＣＯ２濃度やプロトン濃度の制御や、アノード室における水量の制御が容易となる。そのため、カソード室において生成するＣＯ、Ｈ２の比率を容易に調整できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施の形態のシステム構成の概略図である。
【図２】実施の形態に用いる電解装置１０の概略図である。
【図３】実施の形態のシステムを用いたＨＣ合成プロセスの概要を説明するための図である。
【図４】本実施の形態の比較としての混合ガス生成プロセスの流れを説明するための図である。
【図５】本実施の形態の比較としての混合ガス生成プロセスの流れを説明するための図である。
【図６】本実施の形態の混合ガス生成プロセスの流れを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
［システム構成の説明］
以下、図１乃至図５を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。本実施の形態においては、自然エネルギーによって内燃機関に供給する燃料を製造するシステムを例に挙げて説明する。図１は、本実施の形態のシステム構成の概略図である。図１に示すシステムは、電気分解によりＣＯガス、Ｈ２ガスを同時に生成する電解装置１０を備えている。電解装置１０は、その装置内温度を所定範囲内に制御する温度制御装置１２付きの電気分解装置である。電解装置１０の詳細な構成は、図２の説明の際に説明する。
【００２６】
電解装置１０の上流側には、ＣＯ２吸収特性を有する電解液が内部に貯留された電解液タンク１４が設けられている。電解液タンク１４は、空気導入装置１６を備えている。空気導入装置１６は、図示しないコンプレッサを備えており、電解液タンク１４内の電解液に空気を所定圧で吹き込むように構成されている。これにより、電解液タンク１４内の電解液のＣＯ２濃度は常時一定（例えば、ＣＯ２飽和状態）に保たれる。電解液タンク１４は、電解装置１０と流路１８を介して接続されている。流路１８上には、電解液タンク１４に貯留された電解液を所定圧で流路１８に供給するように構成された送液ポンプ２０が設けられている。
【００２７】
また、電解装置１０の上流側には、内部に水が貯留された水タンク２２が設けられている。水タンク２２は、電解装置１０と流路２４を介して接続されている。流路２４上には、水タンク２２に貯留された水を所定圧で流路２４に供給するように構成された送液ポンプ２６が設けられている。
【００２８】
一方、電解装置１０の下流側には、気液分離器２８が設けられている。後述するように、電解装置１０のカソード室において、ＣＯ、Ｈ２およびＨ２Ｏが生成される。これらの生成物は、電解液と混合した状態で電解装置１０から排出され、気液分離器２８に送られて気液分離される。
【００２９】
気液分離器２８の下流側には、ＣＯ、Ｈ２からＨＣを合成可能なＦＴ反応装置３０が設けられている。ＦＴ反応装置３０は、流路３２を介して気液分離器２８と接続されている。流路３２には、開度を制御可能に構成された混合ガスバルブ３４が設けられている。混合ガスバルブ３４は、電磁弁等により構成され、その開度は制御信号に応じて制御される。混合ガスバルブ３４を開くことで、気液分離器２８とＦＴ反応装置３０とが相互に連通され、気液分離器２８で分離されたＣＯ、Ｈ２からなる混合ガスが、ＦＴ反応装置３０に流入する。
【００３０】
気液分離器２８は、流路３６を介して電解液タンク１４に接続されている。流路３６上には、濃縮装置３８、送液ポンプ４０が設けられている。濃縮装置３８は、内部に加熱装置と冷却装置とを備えたものであり、電解液から生成水相当量の水分を加熱除去し、その後、ＦＴ反応装置３０内の電解液の温度と略等しい温度まで冷却するように構成されている。送液ポンプ４０は、冷却後の電解液を所定圧で流路３６に供給するように構成されている。送液ポンプ２０，４０は、電解液タンク１４、電解装置１０、気液分離器２８、濃縮装置３８に電解液を循環させる循環ポンプとして機能する。
【００３１】
本実施の形態のシステムは、更に、制御装置７０を更に備えている。制御装置７０の入力側には、上述した温度制御装置１２が接続されている。また、制御装置７０の出力側には、電解装置１０、温度制御装置１２、空気導入装置１６、送液ポンプ２０，２６，４０、混合ガスバルブ３４や濃縮装置３８が接続されている。
【００３２】
［電解装置１０の構成の説明］
次に、図２を参照しながら、電解装置１０の構成について詳細に説明する。図２は、図１の電解装置１０の概略図である。電解装置１０は、３電極式の電解槽５０を備えている。電解槽５０は、電解液で満たされたカソード室５２と、水で満たされたアノード室５４と、カソード室５２とアノード室５４とを仕切る隔膜５６とを備えている。
【００３３】
カソード室５２には、図１の電解液タンク１４や気液分離器２８が接続されている。また、カソード室５２には、作用極（ＷＥ）５８、参照極（ＲＥ）６０が配置されている。ＷＥ５８は、電解槽５０のカソードに相当するものであり、電気分解時にＣＯ２を還元しにくい金属（例えば、Ｐｔ）から本体部分が構成されている。この本体部分の表面の一部に、電気分解時にＣＯ２を選択的にＣＯに還元するＣＯ２還元触媒が設けられている。
【００３４】
また、アノード室５４には、図１の水タンク２２が接続されている。また、アノード室５４には、対極（ＣＥ）６２が配置されている。ＣＥ６２は、電解槽５０のアノードに相当するものであり、電気分解時に溶解しない金属（例えば、Ａｕ、Ｐｔ）から構成されている。なお、アノード室５４には、一般的な電解質（支持電解質）が添加されていてもよい。
【００３５】
また、隔膜５６は、アノード室５４側からカソード室５２側にプロトンを運搬する機能を有するものであり、例えばＮＡＦＩＯＮ（登録商標）等の高分子電解質樹脂から構成されている。なお、隔膜５６は、省略されていてもよい。
【００３６】
また、電解装置１０は、ポテンショスタット６４を備えている。ポテンショスタット６４は、ＷＥ５８、ＲＥ６０、ＣＥ６２、図１の制御装置７０に接続されている。ポテンショスタット６４は、ＲＥ６０とＷＥ５８の間の電圧が所定値となるようにＷＥ５８とＣＥ６２の間に流す電流値を制御する。
【００３７】
ここで、電解装置１０を用いた電気分解について説明する。ポテンショスタット６４を制御してＷＥ５８とＣＥ６２の間に電流を流すと、ＷＥ５８、ＣＥ６２において、下記式（Ａ）〜（Ｃ）の電気化学反応が起こる。
ＷＥ５８：ＣＯ２＋２Ｈ＋＋２ｅ−→ＣＯ＋Ｈ２Ｏ      ・・・（Ａ）
２Ｈ＋＋２ｅ−→Ｈ２      ・・・（Ｂ）
ＣＥ６２：２Ｈ２Ｏ→Ｏ２＋４Ｈ＋＋４ｅ−      ・・・（Ｃ）
【００３８】
上記式（Ａ）の反応は、ＷＥ５８上のＣＯ２還元触媒が電解液に接する箇所において起こる。また、上記式（Ｂ）の反応は、ＷＥ５８の本体部分が電解液に接する箇所において起こる。また、上記式（Ｃ）の反応は、ＣＥ６２が水に接する箇所において起こる。
【００３９】
ＷＥ５８とＣＥ６２の間に電流を流しながら、送液ポンプ２６を駆動して水をアノード室５４に供給すれば、ＣＥ６２上において、プロトンを連続的に生成することができる（上記式（Ｃ））。この際、更に、送液ポンプ２０を駆動して電解液をカソード室５２に供給すれば、カソード室５２にＣＯ２、プロトンを連続的に供給できる。従って、本システムによれば、ＷＥ５８上において、ＣＯとＨ２を連続的に生成し続けることができる（上記式（Ａ）、（Ｂ））。ＣＯ、Ｈ２は、電解液に対する溶解度が低いので、生成したＣＯ、Ｈ２のほぼ全量は、ガスとして存在することになる。
【００４０】
生成したＣＯ、Ｈ２を回収してＦＴ反応させれば、化石燃料の代替燃料としてのＨＣを製造できる。ここで、ＨＣは、原料段階から効率よく製造した方が望ましいことは言うまでもない。これに関し、ＣＯ、Ｈ２の混合比率をＣＯ／Ｈ２＝１／２とすれば、ＦＴ反応時におけるエネルギー効率がよいことが分かっている。本実施の形態においては、このエネルギー効率を考慮して、生成段階での比率がＣＯ／Ｈ２＝１／２となるように、ＲＥ６０に対するＷＥ５８の電圧が設定されているものとする。
【００４１】
［ＨＣ製造プロセスの概要］
次に、図３を参照しながら、本システムを用いたＨＣ製造プロセスの概要を説明する。図３に示すように、本システムを用いたＨＣ製造プロセスは、３つのステップ（ステップ１〜ステップ３）から構成される。
【００４２】
ステップ１は、ＣＯ２固定プロセスである。本ステップ１は、空気導入装置１６を制御して、図１の電解液タンク１４内の電解液に空気を吹き込むことにより実施される。ステップ２は、混合ガス生成プロセスである。本ステップ２は、ＷＥ５８とＣＥ６２の間に電流を流しながら、送液ポンプ２０，２６，４０を駆動することにより実施される。ステップ３は、ＦＴ合成プロセスである。本ステップ３は、ＦＴ反応装置３０において、混合ガスからＨＣを合成することにより実施される。
【００４３】
ステップ１〜３を経て製造されたＨＣは、例えば、内燃機関の吸気系に供給され燃焼される。ＨＣの燃焼により生じたＣＯ２は、排気ガスとして大気中に放出される。ここで、再度ステップ１に戻れば、放出されたＣＯ２が電解液タンク１４内の電解液に固定できる。ここで、本システム駆動に必要な電気エネルギーを自然エネルギー（太陽光発電、太陽熱発電、風力発電、潮力発電、地熱発電、水力発電など）によって賄えば、システム全体としてカーボンニュートラルな燃料製造が可能となり、いわゆるサスティナブルモビリティーの実現に寄与できる。
【００４４】
［本システムにおけるＨＣ製造プロセスの利点］
上述したように、本システムでは、ＣＯ２吸収特性を有する電解液を用いる。この理由について、図４〜図６を用いて説明する。先ず、図４、５を参照しながら、上述した特許文献１（日本特表２００９−５０６２１３号公報）のシステムを用いた場合における、混合ガス生成プロセスの流れを説明する。特許文献１では２つのシステムを開示しており、図４が第１システムを用いた場合に、図５が第２システムを用いた場合に、夫々対応している。なお、第１システム、第２システムの詳細な構成については、特許文献１を参照されたい。
【００４５】
第１システムを用いる場合、ＣＯは電解質セルで生成し、Ｈ２はカソード室で生成する。つまり、図４に示すように、混合ガス生成プロセスには、ＣＯ生成プロセスと、Ｈ２生成プロセスとが独立して含まれることになる。また、ＣＯの原料となるＣＯ２は、Ｈ２を生成した電解装置のアノード室で生成するが、このアノード室では、ＣＯ２の他にＯ２も生成する。そのため、ＣＯを生成するためには、電解装置で生成したＣＯ２を一旦吸収し、その後分離して電解質セルに供給する必要がある。従って、図４に示すように、ＣＯ生成プロセスには、ＣＯ２吸収、分離プロセスが更に含まれることになる。
【００４６】
一方、第２システムを用いる場合、電解質セルのカソードから混合ガスを生成できる。しかし、ＣＯの原料となるＣＯ２は、大気や排気ガス等に含まれるものを使用するため、ＣＯ２を一旦吸収し、その分離して電解質セルに供給する必要がある。従って、図５に示すように、混合ガス生成プロセスには、ＣＯ２吸収、分離プロセスが含まれることになる。
【００４７】
この点、本システムでは、ＣＯ２吸収特性を有する電解液を使用している。そのため、ＣＯ２を一旦吸収した電解液から混合ガスを直接的に生成できる。つまり、図６に示すように、ＣＯ２吸収プロセスのみを行えばよいので、ＣＯ２分離プロセスを含む上記第１、第２システムに比べて、混合ガス生成プロセスを簡素化できる。また、ＣＯ２分離プロセス用の装置を設けなくてよいため、システムの小型化を図ることもできる。
【００４８】
［電解液］
次に、本システムに用いる電解液について説明する。本システムに用いる電解液は、常温常圧（２５℃、１ａｔｍ）でカチオン部位とアニオン部位の分子組成から形成されている室温（好ましくは０℃以上）で液体の塩である。この電解液は、物理吸着または化学吸着によりＣＯ２吸収特性を発現するものである。物理吸着は、電解液とＣＯ２との静電的な相互作用に由来するものである。物理吸着が可能な塩としては、そのアニオン部位にフッ素原子などを含むものが挙げられる。一方、化学吸着は、電解液とＣＯ２との間に共有結合（アミド結合）を形成することに由来するものである。化学吸着が可能な塩としては、そのカチオン部位に一級アミノ基（−ＮＨ２）および／または二級アミノ基（−ＮＨ−）を有するものが挙げられる。
【００４９】
本システムに用いる電解液に好適な塩としては、次に列挙するイオン液体が挙げられる。イオン液体は、カチオン部位とアニオン部位の分子組成から形成され、常温でも結晶化せずに溶融している有機塩であり、蒸気圧が非常に低い上、ＣＯ２吸収特性を有するので、本システムに用いる電解液として好適である。
【００５０】
イオン液体を構成するカチオンとしては、下記式（１）、（２）に示すイミダゾリウム誘導体、下記式（３）に示すピリジニウム誘導体、下記式（４）に示すピロリジニウム誘導体、下記式（５）に示すアンモニウム誘導体および下記式（６）に示すホスフォニウム誘導体が該当する。これらのカチオン２種類以上を同時に使用してもよい。
【００５１】
【化７】
2012077198.tif 000009
（上記式（１）中、Ｒは、一級アミノ基および／または二級アミノ基を有していてもよい有機基であり、有機基としては、好ましくは炭化水素基であり、更に好ましくは炭素数１〜２０のアルキル基またはアリールアルキル基である。）
【００５２】
【化８】
2012077198.tif 000010
（上記式（２）中、Ｒ１は、一級アミノ基および／または二級アミノ基を有していてもよい有機基または水素であり、Ｒ２は、一級アミノ基および／または二級アミノ基を有していてもよい有機基であり、Ｒ１、Ｒ２が有機基である場合、有機基としては、好ましくは炭化水素基であり、更に好ましくは炭素数１〜２０のアルキル基またはアリールアルキル基である。）
【００５３】
【化９】
2012077198.tif 000011
（上記式（３）中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は、同一でも異なっていてもよく、一級アミノ基および／または二級アミノ基を有していてもよい有機基または水素であり、Ｒ１〜Ｒ４が有機基である場合、有機基としては、好ましくは炭化水素基であり、更に好ましくは炭素数１〜２０のアルキル基またはアリールアルキル基である。）
【００５４】
【化１０】
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（上記式（４）中、Ｒ１、Ｒ２は、同一でも異なっていてもよく、一級アミノ基および／または二級アミノ基を有していてもよい有機基または水素であり、Ｒ１、Ｒ２が有機基である場合、有機基としては、好ましくは炭化水素基であり、更に好ましくは炭素数１〜２０のアルキル基またはアリールアルキル基である。）
【００５５】
【化１１】
2012077198.tif 000013
（上記式（５）中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は、同一でも異なっていてもよく、一級アミノ基および／または二級アミノ基を有していてもよい有機基または水素であり、Ｒ１〜Ｒ４が有機基である場合、有機基としては、好ましくは炭化水素基であり、更に好ましくは炭素数１〜２０のアルキル基またはアリールアルキル基である。）
【００５６】
【化１２】
2012077198.tif 000014
（上記式（６）中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は、同一でも異なっていてもよく、一級アミノ基および／または二級アミノ基を有していてもよい有機基または水素であり、Ｒ１〜Ｒ４が有機基である場合、有機基としては、好ましくは炭化水素基であり、更に好ましくは炭素数１〜２０のアルキル基またはアリールアルキル基である。）
【００５７】
また、本システムに用いる電解液は、ＣＯ２吸収特性だけでなく、同時にプロトン伝導性を有するものが好ましい。プロトン伝導性を有するものであれば、カソード室５２内でのプロトンの移動性を一層向上できるので、ＷＥ５８上でのＨ２の生成量を増加させることができる。プロトン伝導性を発現可能な塩としては、例えば、ブレンステッド酸（ＨＡ）と塩基（Ｂ）とからなるプロトン性の塩（ＡＨ＋Ｂ→［ＢＨ］［Ａ］）が挙げられる。具体的なプロトン性の塩としては、上記式（２）〜（６）のＲ１が水素であるものが該当する。
【００５８】
イオン液体を構成するアニオンとしては、ＰＦ６−、ＢＦ４−、ＣＦ３ＳＯ３−、ＣＦ３ＣＦ２ＳＯ３−、（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ−、（ＣＦ３ＣＦ２ＳＯ２）２Ｎ−、（ＣＦ３ＣＯ）２Ｎ−、（ＣＦ３ＳＯ２）Ｎ（ＣＯＣＦ３）−、ＦＳＯ２ＮＳＯ２Ｆ−が該当する。これらのアニオンは２種類以上を同時に使用してもよい。
【００５９】
以上、本実施の形態のシステムによれば、上述の電解液を使用して電気分解できる。そのため、ＣＯ２分離プロセスを含むシステムに比べ、混合ガス生成プロセスを簡素化できる。また、ＣＯ２分離プロセス用の装置を設けなくてよいため、システムの小型化を図ることもできる。
【００６０】
また、本実施の形態においては、３電極式の電解槽５０を使用し、ポテンショスタット６４によりＲＥ６０とＷＥ５８の間の電圧を制御したが、３電極式の電解槽５０の代わりに、ＣＥ６２がＲＥ６０を兼ねる２電極式の電解槽を使用してもよい。即ち、ＷＥ５８とＣＥ６２の間に印加する電圧を制御できる構成であれば、本実施の形態の電解装置１０の変形例として適用が可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１０  電解装置
１２  温度制御装置
１４  電解液タンク
１６  空気導入装置
１８，２４，３２，３６  流路
２０，２６，４０  送液ポンプ
２２  水タンク
２８  気液分離器
３０  ＦＴ反応装置
３４  混合ガスバルブ
３８  濃縮装置
５０  電解槽
５２  カソード室
５４  アノード室
５６  隔膜
５８  作用極
６０  参照極
６２  対極
６４  ポテンショスタット
７０  制御装置
【図１】
2012077198.tif 000021
【図２】
2012077198.tif 000022
【図３】
2012077198.tif 000023
【図４】
2012077198.tif 000024
【図５】
2012077198.tif 000025
【図６】
2012077198.tif 000026
【手続補正書】
【提出日】平成23年6月6日(2011.6.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二酸化炭素と水とを夫々電気分解して、一酸化炭素と水素とを生成する電解装置と、
フィッシャー・トロプシュ反応を利用して、前記電解装置で生成した一酸化炭素と水素とから炭化水素系燃料を合成する燃料合成装置と、を備え、
前記電解装置が、二酸化炭素吸収特性を有する電解液としてのイオン液体を内部に備えることを特徴とする燃料製造システム。
【請求項２】
前記イオン液体が、プロトン伝導性を有することを特徴とする請求項１に記載の燃料製造システム。
【請求項３】
（削除）
【請求項４】
前記イオン液体が、下記式（１）〜（６）で表されるカチオンの少なくとも１種と、ＰＦ６−、ＢＦ４−、ＣＦ３ＳＯ３−、ＣＦ３ＣＦ２ＳＯ３−、（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ−、（ＣＦ３ＣＦ２ＳＯ２）２Ｎ−、（ＣＦ３ＣＯ）２Ｎ−、（ＣＦ３ＳＯ２）Ｎ（ＣＯＣＦ３）−、ＦＳＯ２ＮＳＯ２Ｆ−で表されるアニオンの内の少なくとも１種とを含むことを特徴とする請求項２に記載の燃料製造システム。
【化１】
2012077198.tif 000027
（上記式（１）中、Ｒは、一級アミノ基および／または二級アミノ基を有していてもよい有機基である。）
【化２】
2012077198.tif 000028
（上記式（２）中、Ｒ１は、一級アミノ基および／または二級アミノ基を有していてもよい有機基または水素であり、Ｒ２は、一級アミノ基および／または二級アミノ基を有していてもよい有機基である。）
【化３】
2012077198.tif 000029
（上記式（３）中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は、同一でも異なっていてもよく、一級アミノ基および／または二級アミノ基を有していてもよい有機基または水素である。）
【化４】
2012077198.tif 000030
（上記式（４）中、Ｒ１、Ｒ２は、同一でも異なっていてもよく、一級アミノ基および／または二級アミノ基を有していてもよい有機基または水素である。）
【化５】
2012077198.tif 000031
（上記式（５）中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は、同一でも異なっていてもよく、一級アミノ基および／または二級アミノ基を有していてもよい有機基または水素である。）
【化６】
2012077198.tif 000032
（上記式（６）中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は、同一でも異なっていてもよく、一級アミノ基および／または二級アミノ基を有していてもよい有機基または水素である。）
【請求項５】
前記電解装置が、前記電解液で満たされたカソード室と、水で満たされたアノード室と、前記アノード室と前記カソード室とを隔てるプロトン伝導性の隔膜と、を備える電解槽を備えることを特徴とする請求項１乃至３何れか１項に記載の燃料製造システム。
【手続補正書】
【提出日】平成25年4月9日(2013.4.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二酸化炭素と水とを夫々電気分解して、一酸化炭素と水素とを生成する電解装置と、
フィッシャー・トロプシュ反応を利用して、前記電解装置で生成した一酸化炭素と水素とから炭化水素系燃料を合成する燃料合成装置と、を備え、
前記電解装置が、二酸化炭素吸収特性を有する電解液としてのイオン液体を内部に備えることを特徴とする燃料製造システム。
【請求項２】
前記イオン液体が、プロトン伝導性を有することを特徴とする請求項１に記載の燃料製造システム。
【請求項３】
前記イオン液体が、下記式（１）〜（６）で表されるカチオンの少なくとも１種と、ＰＦ６−、ＢＦ４−、ＣＦ３ＳＯ３−、ＣＦ３ＣＦ２ＳＯ３−、（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ−、（ＣＦ３ＣＦ２ＳＯ２）２Ｎ−、（ＣＦ３ＣＯ）２Ｎ−、（ＣＦ３ＳＯ２）Ｎ（ＣＯＣＦ３）−、ＦＳＯ２ＮＳＯ２Ｆ−で表されるアニオンの内の少なくとも１種とを含むことを特徴とする請求項２に記載の燃料製造システム。
【化１】
2012077198.tif 000033
（上記式（１）中、Ｒは、一級アミノ基および／または二級アミノ基を有していてもよい有機基である。）
【化２】
2012077198.tif 000034
（上記式（２）中、Ｒ１は、一級アミノ基および／または二級アミノ基を有していてもよい有機基または水素であり、Ｒ２は、一級アミノ基および／または二級アミノ基を有していてもよい有機基である。）
【化３】
2012077198.tif 000035
（上記式（３）中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は、同一でも異なっていてもよく、一級アミノ基および／または二級アミノ基を有していてもよい有機基または水素である。）
【化４】
2012077198.tif 000036
（上記式（４）中、Ｒ１、Ｒ２は、同一でも異なっていてもよく、一級アミノ基および／または二級アミノ基を有していてもよい有機基または水素である。）
【化５】
2012077198.tif 000037
（上記式（５）中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は、同一でも異なっていてもよく、一級アミノ基および／または二級アミノ基を有していてもよい有機基または水素である。）
【化６】
2012077198.tif 000038
（上記式（６）中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は、同一でも異なっていてもよく、一級アミノ基および／または二級アミノ基を有していてもよい有機基または水素である。）
【請求項４】
前記電解装置が、前記電解液で満たされたカソード室と、水で満たされたアノード室と、前記アノード室と前記カソード室とを隔てるプロトン伝導性の隔膜と、を備える電解槽を備えることを特徴とする請求項１乃至３何れか１項に記載の燃料製造システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
また、本システムに用いる電解液は、ＣＯ２吸収特性だけでなく、同時にプロトン伝導性を有するものが好ましい。プロトン伝導性を有するものであれば、カソード室５２内でのプロトンの移動性を一層向上できるので、ＷＥ５８上でのＨ２の生成量を増加させることができる。プロトン伝導性を発現可能な塩としては、例えば、ブレンステッド酸（ＨＡ）と塩基（Ｂ）とからなるプロトン性の塩（ＡＨ＋Ｂ→［ＢＨ］［Ａ］）が挙げられる。具体的なプロトン性の塩としては、上記式（１），（２）の誘導体や、上記式（３）〜（６）の誘導体であってＲ１が水素であるものを含むものが該当する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2012077198.tif 000039
【国際調査報告】
2012077198.tif 000040
2012077198.tif 000041
2012077198.tif 000042
2012077198.tif 000043