(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅を製造するための塩化第一銅の電気分解方法であって、
ａ）陽極及び陰極がイオン交換膜で分離されている区画室（単数又は複数）中において、
電気化学セルの少なくとも１つの陽極及び少なくとも１つの陰極と電解質とを接触させる工程、
ｂ）陽極と陰極との間に電圧を印加して銅を製造する工程、
を含み、
電解質が塩酸中の塩化第一銅であり、０．１Ｎ〜６Ｎの濃度の塩酸中に含まれ、
陽極と陰極との表面積比が５：１〜３０：１の範囲であり、
１ｍＡ／ｃｍ２〜２００ｍＡ／ｃｍ２の範囲の電流密度（ただし、２００ｍＡ／ｃｍ２を除く。）で電気分解を行うことを特徴とする塩化第一銅の電気分解方法。
【請求項２】
電極から０．０５ｃｍ〜９０ｃｍの距離に膜が配置されている、請求項１に記載の塩化第一銅の電気分解方法。
【請求項３】
膜と陰極との表面積比が１．０６：１〜１０：１の範囲である、請求項１に記載の塩化第一銅の電気分解方法。
【請求項４】
塩酸が２．３６Ｎの濃度を有する、請求項１に記載の塩化第一銅の電気分解方法。
【請求項５】
電解質が塩酸に完全に溶解する塩化第一銅である、請求項１に記載の塩化第一銅の電気分解方法。
【請求項６】
電解質が０．１Ｎ〜１．５Ｎの範囲のＣｕＣｌ濃度を有する、塩酸中の塩化第一銅である、請求項５に記載の塩化第一銅の電気分解方法。
【請求項７】
電解質が０．１Ｎ〜０．８Ｎの範囲のＣｕＣｌ濃度を有する、塩酸中の塩化第一銅である、請求項６に記載の塩化第一銅の電気分解方法。
【請求項８】
電解質が０．３ＮのＣｕＣｌ濃度を有する、塩酸中の塩化第一銅である、請求項７に記載の塩化第一銅の電気分解方法。
【請求項９】
印加された電圧が０．４Ｖ〜１．５Ｖの範囲である、請求項１に記載の塩化第一銅の電気分解方法。
【請求項１０】
印加された電圧が０．５Ｖ〜１．１Ｖの範囲である、請求項９に記載の塩化第一銅の電気分解方法。
【請求項１１】
印加された電圧が０．７Ｖである、請求項１０に記載の塩化第一銅の電気分解方法。
【請求項１２】
１００ｍＡ／ｃｍ２〜１２５ｍＡ／ｃｍ２の範囲の電流密度で電気分解を行う、請求項１に記載の塩化第一銅の電気分解方法。
【請求項１３】
０℃〜９０℃の範囲の温度で電気分解を行う、請求項１に記載の塩化第一銅の電気分解方法。
【請求項１４】
３０℃の温度で電気分解を行う、請求項１３に記載の塩化第一銅の電気分解方法。
【請求項１５】
陽極及び陰極が８：１の表面積比を有する、請求項１に記載の塩化第一銅の電気分解方法。
【請求項１６】
電極間の距離が１ｃｍ〜５ｃｍの範囲である、請求項１に記載の塩化第一銅の電気分解方法。
【請求項１７】
電解質中に配置された少なくとも１つの陽極、
電解質中に配置された少なくとも１つの陰極、
電極用の少なくとも１つの区画室、
陽極室と陰極室との間に配置されたイオン交換膜で構成され、
電解質が塩酸中の塩化第一銅であり、０．１Ｎ〜６Ｎの濃度の塩酸中に含まれ、
陽極と陰極との表面積比が５：１〜３０：１の範囲であり、
電極間の距離が０．０１ｃｍ〜１００ｃｍの範囲であり、
１ｍＡ／ｃｍ２〜２００ｍＡ／ｃｍ２の範囲の電流密度（ただし、２００ｍＡ／ｃｍ２を
除く。）で電気分解を行うことを特徴とする、塩化第一銅から銅を製造するための電気化学セル。
【請求項１８】
前記区画室が耐食且つ非導電性の材料で構成されている、請求項１７に記載の電気化学セル。
【請求項１９】
前記区画室がセラミック、熱可塑性又は熱硬化性ポリマー材料、及び非導電性材料で被覆した任意の導電性材料で構成されている、請求項１７に記載の電気化学セル。
【請求項２０】
陽極及び陰極が耐食導電性金属及び導電性炭素材料で構成されている、請求項１７に記載の電気化学セル。
【請求項２１】
陽極が白金、パラジウム、ルテニウム、イリジウム、オスミウム、ロジウム、及び黒鉛から成る群から選択される導電性材料で構成されている、請求項１７に記載の電気化学セル。
【請求項２２】
陽極が白金である、請求項１７に記載の電気化学セル。
【請求項２３】
陰極が銅、白金、パラジウム、ルテニウム、イリジウム、オスミウム、ロジウム、及び黒鉛から成る群から選択される導電性材料である、請求項１７に記載の電気化学セル。
【請求項２４】
陰極が銅である、請求項１７に記載の電気化学セル。
【請求項２５】
陽極対陰極の表面積比が８：１である、請求項１７に記載の電気化学セル。
【請求項２６】
塩酸が２．３６Ｎの濃度を有する、請求項１７に記載の電気化学セル。
【請求項２７】
電解質が塩酸に完全に溶解する塩化第一銅である、請求項１７に記載の電気化学セル。
【請求項２８】
電解質が０．１Ｎ〜１．５Ｎの範囲のＣｕＣｌ濃度を有する、塩酸中の塩化第一銅である、請求項１７に記載の電気化学セル。
【請求項２９】
電解質が０．１Ｎ〜０．８Ｎの範囲のＣｕＣｌ濃度を有する、塩酸中の塩化第一銅である、請求項２８に記載の電気化学セル。
【請求項３０】
電解質が０．３ＮのＣｕＣｌ濃度を有する、塩酸中の塩化第一銅である、請求項２９に記載の電気化学セル。
【請求項３１】
印加された電圧が０．４Ｖ〜１．５Ｖの範囲である、請求項１７に記載の電気化学セル。
【請求項３２】
印加された電圧が０．５Ｖ〜１．１Ｖの範囲である、請求項３１に記載の電気化学セル。
【請求項３３】
印加された電圧が０．７Ｖである、請求項３２に記載の電気化学セル。
【請求項３４】
１００ｍＡ／ｃｍ２〜１２５ｍＡ／ｃｍ２の範囲の電流密度で電気分解が行われる、請求項１７に記載の電気化学セル。
【請求項３５】
０℃〜９０℃の範囲の温度で電気分解が行われる、請求項１７に記載の電気化学セル。
【請求項３６】
１０℃〜４５℃の範囲の温度で電気分解が行われる、請求項３５に記載の電気化学セル。
【請求項３７】
３０℃の温度で電気分解が行われる、請求項３６に記載の電気化学セル。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、陽極と陰極との表面積比、電極間の距離、ＨＣｌの濃度、印加電圧、電解質の流量、ＣｕＣｌ濃度、及び反応温度等の様々な運転パラメータの電気化学セルの性能に対する効果に関する。水素製造用である本発明の銅−塩素サイクルにおいて、主反応の内の１つは、陰極側での塩化第一銅の銅粉末への電気分解及び陽極側での塩化第二銅の形成である。
【背景技術】
【０００２】
めっき、採掘、及び金属表面処理のような多くの産業で、電気分解を用いる電解質からの金属回収が実施されている。イオンの形で銅金属を含有する溶液からの銅回収の方法は公知である（ＪＰ２００４２４４６６３（Ａ）、ＷＯ２００９０９０７７４（Ａ１））。本発明は、陰極上で銅が形成され且つ陽極上で塩化第二銅が製造される銅−塩素サイクルにおける主反応としての電気分解の研究に関する。
【０００３】
印刷回路基板の製造で用いられる酸塩化第二銅エッチング槽を作動したままで再生するための電気分解装置及び方法が記載されている。システム中にエッチングされた銅金属は完全に除去される。陰極及び陽極として黒鉛及び／又は炭素材料が用いられる。陽極溶液及び陰極溶液を分離するために微多孔性セパレータが用いられる（ＵＳ００５４２１９６６Ａ）。
【０００４】
ＵＳ２００８／０２８３３９０Ａ１では、Ｃｕ−Ｃｌ熱化学サイクル用の銅粉末及び塩化第二銅を製造するための塩化第一銅の電気分解方法が記載されている。陽極及び陰極として作用する電極として高密度黒鉛電極が用いられる。分離媒体としてポリ及び架橋したポリエチレンイミンで形成された陰イオン交換膜が用いられる。電極は溝リブ方式の形に設計されている。各溝を通って電解質が流れる。主な問題は、電気分解中に形成された銅粉末の除去である。ＣｕＣｌの溶解性を高めるために様々な添加剤が用いられている。導電性を高めるために、溶液にはカーボンブラック材料がシーディングされた。
【０００５】
ＵＳ２０１０／０５１４６９Ａ１では、塩化第一銅及びＨＣｌの電気分解により陰極で水素ガスを製造し且つ陽極で塩化第二銅を製造するために電気化学セルが用いられた。用いられた陽極液及び陰極液はそれぞれ、塩化第一銅の塩酸溶液及び水溶液である。陽極室と陰極室との間の分離媒体として陽イオン交換膜が用いられる。
【０００６】
この方法の主な課題の内の１つは、ＣｕＣｌの電気分解中に高効率を達成することである。銅粉末の形成及び塩化第二銅の形成に至る塩化第一銅の電気分解における主な難点は、陰極電極上に形成される銅粉末の除去、及び以下のようなＨＣｌの存在下における溶存酸素と塩化第一銅との間の競争反応による塩化第二銅の形成である。
２ＨＣｌ＋２ＣｕＣｌ＋０．５Ｏ２→２ＣｕＣｌ２＋Ｈ２Ｏ
ＨＣｌ濃度の上昇に伴って、ＣｕＣｌ２−、ＣｕＣｌ３２−のような不要な陰イオン種の形成割合が増加する。ＨＣｌ濃度の低下に伴って、セル中において塩化第一銅の析出が起こる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、電気化学セル中において陰極側での銅粉末の製造及び陽極側での塩化第二銅の製造が行われる塩化第一銅の電気分解に関する。塩化第一銅の電気分解を電気化学セル中で行った。粒径、電流密度、陰極電流効率、塩化第一銅の変換、及び形成される銅の収率は、電流フロー、熱移動、及び質量移動の作用に強く依存する。電流フロー、熱移動、及び質量移動は、陽極と陰極との表面積比、電極間の距離、ＨＣｌの濃度、印加電圧、電解質の流量、ＣｕＣｌ濃度、及び反応温度に依存する。水素製造用のＣｕ−Ｃｌ熱化学サイクルの一部としての塩化第一銅の電気分解が本明細書中で行われている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
従って、本発明は、区画室（単数又は複数）中において電気化学セルの少なくとも１つの陽極及び少なくとも１つの陰極と電解質とを接触させ、更に陽極と陰極との間に電圧を印加して銅を製造する、塩化第一銅を電気分解して銅を製造する方法に関する。
【０００９】
本発明は更に、区画室（単数又は複数）中において電気化学セルの少なくとも１つの陽極及び少なくとも１つの陰極が電解質と接触する、銅を製造するための電気化学セルの設計及び構造に関する。
【００１０】
塩化第一銅から銅を製造するための本明細書に開示の電気化学セルは、電解質中に配置された少なくとも１つの陽極、電解質中に配置された少なくとも１つの陰極、電極用の少なくとも１つの区画室、及び陽極室と陰極室との間に配置されたイオン交換膜を含む。
【００１１】
０．０１ｃｍ〜１００ｃｍの範囲の電極間の距離が有効に作用していることが相乗的に分かっている。
【００１２】
本発明の実施形態が添付図面と併せて説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の方法で用いられる電気化学セルの構造の概略を示す図である。
【図２】電気分解で用いられる銅陰極及び白金陽極の概略を示す図である。
【図３】（ａ）Ｈ２生成反応で用いた銅粉末及び（ｂ）ＣｕＣｌの電気分解で得た銅粉末のＸ線回折（ＸＲＤ）パターンを示すグラフである。
【図４】銅電極上での銅粉末の電気分解による析出を示す写真である。
【図５】電気分解により析出した銅粉末の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）像を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明は、塩化第一銅を電気分解して陰極側で銅粉末を製造し且つ陽極側で塩化第二銅を製造する方法を明らかにする。塩化第一銅の電気分解を電気化学セル中で行った。粒径、電流密度、陰極電流効率、塩化第一銅の変換、及び形成される銅の収率は、電流フロー、熱移動、及び質量移動の作用に強く依存する。電流フロー、熱移動、及び質量移動は、陽極と陰極との表面積比、電極間の距離、ＨＣｌの濃度、印加電圧、電解質の流量、ＣｕＣｌ濃度、及び反応温度に依存する。
【００１５】
従って、本発明は、区画室（単数又は複数）中において電気化学セルの少なくとも１つの陽極及び少なくとも１つの陰極と電解質とを接触させ、更に陽極と陰極との間に電圧を印加して銅を製造する、塩化第一銅を電気分解して銅を製造する方法に関する。
【００１６】
本発明は更に、区画室（単数又は複数）中において電気化学セルの少なくとも１つの陽極及び少なくとも１つの陰極が電解質と接触する、銅を製造するための電気化学セルの設計及び構造に関する。
【００１７】
図１には、腐食を避けるためにアクリルで形成された、６００ｃｍ３の容量を有する２つの半セルで構成される電気化学セル（１）が記載されている。これらの２つの半セルはイオン交換膜（４）で分離されている。陽極及び陰極半セルの排出口に２つのトラッパ（７及び８）が設けられている。電気分解中に形成された銅粉末は陰極側トラッパの底部に沈殿する。ペリスタルティックポンプ（５及び６）により個々の電解質の閉ループ型循環が実現される。
【００１８】
図２には、シリコン管を介して互いに接続される半セル、トラッパ及びポンプが記載されている。陰極として銅棒（９）が用いられ、陽極として白金板（１０）が用いられ、ＤＣ電源から電力が供給される。
【００１９】
区画室（単数又は複数）中において電気化学セルの少なくとも１つの陽極及び少なくとも１つの陰極が電解質と接する、銅を製造するための電気化学セルの構造。
【００２０】
塩化第一銅から銅を製造するための、本明細書に開示の電気化学セルは、電解質中に配置された少なくとも１つの陽極、電解質中に配置された少なくとも１つの陰極、電極用の少なくとも１つの区画室、及び陽極室と陰極室との間に配置されたイオン交換膜を含み、電極間の距離は０．０１ｃｍ〜１００ｃｍの範囲である。
【００２１】
本発明の電気化学セルは、耐食且つ非導電性の材料で構成されている。そのような材料をセラミック、熱可塑性又は熱硬化性ポリマー材料、及び非導電性材料で被覆した任意の導電性材料から選択することができる。
【００２２】
陽極及び陰極が耐食導電性金属及び導電性炭素材料で構成されている本発明の電気化学セル。電気化学セルは、白金、パラジウム、ルテニウム、イリジウム、オスミウム、ロジウム、及び黒鉛から成る群から選択される導電性材料で構成されている。より良い結果を得るために、陽極として白金を有する電気化学セルを用いることができる。構造的特徴として、銅、白金、パラジウム、ルテニウム、イリジウム、オスミウム、ロジウム、及び黒鉛から成る群から選択される導電性材料の電気化学セルの陰極を用いることができる。より良い結果を得るために、陰極として銅を有する電気化学セルを用いることができる。
【００２３】
電極の表面積は、電気化学セルの構造において重要な役割を果たす。より良い方法のために相乗効果を奏すべく、陽極の表面と陰極の表面との選択比を０．５：１〜３０：１の範囲で用いることができる。この表面積比は、好ましくは約８：１であることができる。電気化学セルにおいて、電解質は塩酸中の塩化第一銅であり、陽極及び陰極はイオン交換膜で分離されている。電解質で用いられる塩酸は約０．１Ｎ〜１２Ｎの範囲の濃度を有する。このＨＣＬの濃度は、好ましくは約１．５Ｎ〜６Ｎの範囲であることができる。電気化学セルについてより良い結果を得るために、約２．３６Ｎの濃度を有する塩酸を用いることもできる。陽極と陰極との間に０．４Ｖ〜１．５Ｖの範囲、好ましくは０．５Ｖ〜１．１Ｖの範囲で電圧を印加することができる。しかし、電気化学セルについてより良い結果を得るために、印加された電圧は約０．７Ｖであることができる。
【００２４】
従って、電気分解用の電流密度のような運転パラメータは、１０ｍＡ／ｃｍ２〜２００ｍＡ／ｃｍ２の範囲であることができる。この運転パラメータは、好ましくは１００ｍＡ／ｃｍ２〜１２５ｍＡ／ｃｍ２の範囲であることができる。セルにおいて粒径をベースとするレイノルズ数は１０〜５００の範囲であることができ、また、陽極室において粒径をベースとするレイノルズ数は約３００であることができ、一方、陰極室において粒径をベースとするレイノルズ数は約１００であることができる。
【００２５】
電気化学セルの更に別の構造的パラメータでは、０℃〜９０℃の範囲の温度で電気分解が行われるが、好ましくは１０℃〜４５℃の範囲の温度で電気分解を行うこともできる。電気化学セルについてより良い性能を得るために、電気分解を約３０℃の温度で行うことができる。
【００２６】
従って、塩化第一銅から銅を製造するための電気化学セルは、電解質中に配置された少なくとも１つの陽極、電解質中に配置された少なくとも１つの陰極、電極用の少なくとも１つの区画室、陽極室と陰極室との間に配置されたイオン交換膜で構成されており、電極間の距離は０．０１ｃｍ〜１００ｃｍの範囲である。
【００２７】
本発明の電気化学セルは、セラミック、熱可塑性又は熱硬化性ポリマー材料、及び非導電性材料で被覆した任意の導電性材料から選択される耐食且つ非導電性の材料で構成されている。
【００２８】
陽極及び陰極は耐食導電性金属及び導電性炭素材料で構成されており、陽極は白金、パラジウム、ルテニウム、イリジウム、オスミウム、ロジウム、及び黒鉛から成る群から選択される導電性材料で構成されているが、陽極は白金であることができる。
【００２９】
一方、陰極は導電性材料であり、陰極を銅、白金、パラジウム、ルテニウム、イリジウム、オスミウム、ロジウム、及び黒鉛から成る群から選択することができる。この場合には、銅金属が陰極であることができる。
【００３０】
本発明の一実施形態では、用いられる陽極の表面と陰極の表面との比は０．５：１〜３０：１であることができ、好ましくは約８：１であることができる。
【００３１】
本発明の一実施形態では、電解質は塩酸中の塩化第一銅であり、陽極及び陰極はイオン交換膜で分離されている。
【００３２】
本発明の一実施形態では、塩酸は約０．１Ｎ〜１２Ｎの範囲、好ましくは約１．５Ｎ〜６Ｎ、より好ましくは約２．３６Ｎの濃度を有する。
【００３３】
本発明の一実施形態では、塩化第一銅は約０．１Ｎ〜１Ｎの範囲、好ましくは約０．１Ｎ〜０．８Ｎの範囲、より好ましくは約０．３Ｎの濃度を有する。
【００３４】
本発明の一実施形態では、印加された電圧は０．４Ｖ〜１．５Ｖの範囲、好ましくは０．５Ｖ〜１．１Ｖの範囲、及びより好ましくは約０．７Ｖである。
【００３５】
本発明の一実施形態では、１０ｍＡ／ｃｍ２〜２００ｍＡ／ｃｍ２の範囲、好ましくは１００ｍＡ／ｃｍ２〜１２５ｍＡ／ｃｍ２の範囲の電流密度で電気分解が行われる。
【００３６】
本発明の更に別の実施形態では、電気化学セルは粒径をベースとする１０〜５００の範囲のレイノルズ数を有し、また、陽極室は粒径をベースとする約３００のレイノルズ数を有し、陰極室は粒径をベースとする約１００のレイノルズ数を有する。
【００３７】
本発明の更に別の実施形態では、０℃〜９０℃の範囲、好ましくは１０℃〜４５℃の範囲、及びより好ましくは３０℃の温度で電気分解が行われる。
【００３８】
本発明の一実施形態では、電気化学セルにおいて電極間の距離は好ましくは１ｃｍ〜５ｃｍの範囲である。
【００３９】
本発明は、電気化学セル中において塩化第一銅を電気分解して陰極側での銅粉末の製造及び陽極側での塩化第二銅の製造を行う方法を明らかにする。本発明の方法において、塩化第一銅の電気分解は銅を製造するために行われ、区画室（単数又は複数）中において電気化学セルの少なくとも１つの陽極及び少なくとも１つの陰極を電解質と接触させる工程、及び陽極と陰極との間に電圧を印加して銅を製造する工程を含む。
【００４０】
塩化第一銅の電気分解方法において、０．０１ｃｍ〜１００ｃｍの範囲の距離を維持することにより陽極と陰極との間に電圧を印加する。電気分解に用いられる電解質は塩酸中の塩化第一銅であり、陽極及び陰極はイオン交換膜で分離されている。
【００４１】
塩化第一銅の電気分解方法において、塩酸は約０．１Ｎ〜１２Ｎの範囲、好ましくは約１．５Ｎ〜６Ｎの範囲、及びより好ましくは約２．３６Ｎの濃度を有する。
【００４２】
更に塩化第一銅の電気分解方法において、印加された電圧は０．４Ｖ〜１．５Ｖの範囲、好ましくは０．５Ｖ〜１．１Ｖの範囲、より好ましくは０．７Ｖである。
【００４３】
１０ｍＡ／ｃｍ２〜２００ｍＡ／ｃｍ２の範囲、好ましくは１００ｍＡ／ｃｍ２〜１２５ｍＡ／ｃｍ２の範囲の電流密度で塩化第一銅の電気分解方法が効率的に行われることが分かっている。
【００４４】
粒径をベースとするレイノルズ数は塩化第一銅の電気分解方法において効果的に貢献し、電気化学セルは粒径をベースとする１０〜５００の範囲のレイノルズ数を有し、また、陽極室は粒径をベースとする約３００のレイノルズ数を有し、陰極室は粒径をベースとする約１００のレイノルズ数を有する。
【００４５】
０℃〜９０℃の範囲、好ましくは１０℃〜４５℃の範囲、及びより好ましくは約３０℃の温度で電気分解を効率的に行うことができる。
【００４６】
電気分解方法において、電極間の距離を０．０１ｃｍ〜１００ｃｍ、好ましくは１ｃｍ〜５ｃｍの範囲に維持することにより、陽極及び陰極は０．５：１〜３０：１の範囲、好ましくは約８：１の表面積比を有する。
【００４７】
本発明の別の実施形態では、方法において、用いられる電解質は塩酸中の塩化第一銅であり、陽極及び陰極はイオン交換膜で分離されている。
【００４８】
本発明の別の実施形態では、塩酸は約０．１Ｎ〜１２Ｎの範囲の濃度を有する。しかし、好ましくは塩酸のこの範囲を約１．５Ｎ〜６Ｎの範囲で用いることができる。より好ましくは塩酸の濃度を約２．３６Ｎで用いることができる。
【００４９】
本発明の方法についての別の実施形態では、印加された電圧は０．４Ｖ〜１．５Ｖの範囲であるが、好ましくは印加された電圧は０．５Ｖ〜１．１Ｖの範囲であることができる。０．７Ｖで電圧を印加することにより、塩化第一銅の電気分解方法に関するより良い結果を見出すことができる。
【００５０】
本発明の方法についての別の実施形態では、１ｍＡ／ｃｍ２〜１０００ｍＡ／ｃｍ２の範囲、より好ましくは１００ｍＡ／ｃｍ２〜１２５ｍＡ／ｃｍ２の範囲の電流密度で塩化第一銅の電気分解方法を行う。
【００５１】
粒径をベースとするレイノルズ数は、塩化第一銅の本電気分解方法において相乗的役割の１つを果たす。従って、相乗作用のために、電気化学セルは粒径をベースとする１０〜５００の範囲のレイノルズ数を有することが分かっている。本発明の方法において、各電気化学セル中で陽極室は約３００のレノイルズ数を有し、陰極室は粒径をベースとする約１００のレイノルズ数を有する。
【００５２】
本発明の方法についての別の実施形態では、方法における重要な役割を果たす温度として０℃〜９０℃の範囲の温度で電気分解を行う。この電気分解の温度は、好ましくは１０℃〜４５℃の範囲、及びより好ましくは約３０℃であることができる。
【００５３】
本発明の方法において、各電極の表面積は重要な役割を果たし、各々の面積比と関係がある。従って、本発明の一実施形態では陽極及び陰極が０．５：１〜３０：１の範囲の表面積比を有する。この表面積は約８：１であることができ、電極間の距離は好ましくは１ｃｍ〜５ｃｍの範囲であることができる。
【００５４】
（ａ）Ｈ２生成反応で用いられる銅粉末及び（ｂ）ＣｕＣｌの電気分解で得られる銅粉末のＸ線回折（ＸＲＤ）パターンを図３に示す。
銅電極上での銅粉末の電気分解による析出を図４に示し、電気分解により析出した銅粉末の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）像を図５に示す。
【実施例】
【００５５】
実施例１〜４
本発明に従って、電気化学セル中で全ての実験を行った。ペリスタルティックポンプを用いて電解質を循環させた。陽極と陰極との表面積比の変化に関する結果を表１に示す。以下の運転条件で反応を行う。
作用電極間の距離：４．５ｃｍ
ＨＣｌの濃度：８Ｎ
ＣｕＣｌの濃度：０．２Ｎ
印加した電圧：０．９Ｖ
反応温度：３０℃
【００５６】
【表１】
0005908583.tif 000002
【００５７】
図３に示すように、ＸＲＤを用いて、電気分解中に製造された銅粉末を水素生成反応で用いた銅粉末と比較する。電気分解による粉末のＸＲＤパターンは同様の挙動を示す。製造された粉末の純度は９９．９９％である。
銅電極上での銅粉末の析出を図４に示す。図５は、塩化第一銅の電気分解中に製造された銅粉末のＳＥＭ像を示す。得られた銅粉末の大きさは６〜３０μｍの範囲である。得られた銅粉末の形状は樹木状である。
【００５８】
実施例５〜１１
本発明に従って、電気化学セル中で全ての実験を行った。ペリスタルティックポンプを用いて電解質を循環させた。電極間の距離の変化に関する結果を表２に示す。以下の運転条件で反応を行う。
陽極と陰極との表面積比：１２：１
ＨＣｌの濃度：５Ｎ
ＣｕＣｌの濃度：０．２Ｎ
印加した電圧：０．６５Ｖ
反応温度：３０℃
【００５９】
【表２】
0005908583.tif 000003
【００６０】
実施例１２〜１６
本発明に従って、電気化学セル中で全ての実験を行った。ペリスタルティックポンプを用いて電解質を循環させた。ＨＣｌの濃度（Ｎ）の変化に関する結果を表３に示す。以下の運転条件で反応を行う。
陽極と陰極との表面積比：１５：１
電極間の距離：３．５ｃｍ
ＣｕＣｌの濃度：０．２Ｎ
印加した電圧：０．８５Ｖ
反応温度：３０℃
【００６１】
【表３】
0005908583.tif 000004
【００６２】
実施例１７〜１９
本発明に従って、電気化学セル中で全ての実験を行った。ペリスタルティックポンプを用いて電解質を循環させた。電圧の変化に関する結果を表４に示す。以下の運転条件で反応を行う。
陽極と陰極との表面積比：５：１
電極間の距離：３．５ｃｍ
ＨＣｌの濃度：４Ｎ
ＣｕＣｌの濃度：０．２Ｎ
反応温度：３０℃
【００６３】
【表４】
0005908583.tif 000005
【００６４】
実施例２０〜２４
本発明に従って、電気化学セル中で全ての実験を行った。ペリスタルティックポンプを用いて電解質を循環させた。電解質の流量の変化に関する結果を表５に示す。以下の運転条件で反応を行う。
陽極と陰極との表面積比：８：１
電極間の距離：４．５ｃｍ
ＨＣｌの濃度：６．５Ｎ
ＣｕＣｌの濃度：０．２Ｎ
電圧：０．６Ｖ
反応温度：３０℃
【００６５】
【表５】
0005908583.tif 000006
表５中で用いた記号は以下の意味を有する。
ｃ＝陰極液の流量、ａ＝陽極液の流量
【００６６】
実施例２５〜２７
本発明に従って、電気化学セル中で全ての実験を行った。ペリスタルティックポンプを用いて電解質を循環させた。ＣｕＣｌの濃度の変化に関する結果を表６に示す。以下の運転条件で反応を行う。
陽極と陰極との表面積比：１０：１
電極間の距離：３．５ｃｍ
ＨＣｌの濃度：４Ｎ
電圧：０．７Ｖ
反応温度：３０℃
【００６７】
【表６】
0005908583.tif 000007
【００６８】
実施例２８〜３１
本発明に従って、電気化学セル中で全ての実験を行った。ペリスタルティックポンプを用いて電解質を循環させた。反応温度の変化に関する結果を表７に示す。以下の運転条件で反応を行う。
陽極と陰極との表面積比：８：１
電極間の距離：３．５ｃｍ
ＨＣｌの濃度：２．３６Ｎ
ＣｕＣｌの濃度：０．４Ｎ
電圧：０．９Ｖ
反応温度：３０℃
【００６９】
【表７】
0005908583.tif 000008
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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