(57)【要約】二酸化炭素を、カルボン酸、グリコール、及びカルボキシレートに電気化学的に転化させる方法及びシステムを開示する。本方法には工程（Ａ）〜（Ｄ）を含ませることができるが、これらに限定されない。工程（Ａ）は、水を電気化学セルの第１の区画に導入することができる。第１の区画にはアノードを含ませることができる。工程（Ｂ）は、二酸化炭素を電気化学セルの第２の区画に導入することができる。第２の区画には、電解質の溶液及びカソードを含ませることができる。工程（Ｃ）は、二酸化炭素をカルボン酸中間体に還元するのに十分な電位を電気化学セル内のアノードとカソードの間に印加することができる。工程（Ｄ）は、カルボン酸中間体を水素と接触させて反応生成物を生成させることができる。【選択図】図１Ａ
2014518335.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）アノードを含む電気化学セルの第１の区画に液体を導入し；
（Ｂ）電解質の溶液；カドミウム、カドミウム合金、コバルト、コバルト合金、ニッケル、ニッケル合金、クロム、クロム合金、インジウム、インジウム合金、鉄、鉄合金、銅、銅合金、鉛、鉛合金、パラジウム、パラジウム合金、白金、白金合金、モリブデン、モリブデン合金、タングステン、タングステン合金、ニオブ、ニオブ合金、銀、銀合金、スズ、スズ合金、ロジウム、ロジウム合金、ルテニウム、ルテニウム合金、炭素、及びこれらの混合物からなる群から選択されるカソード；及び均一系複素環式アミン触媒を含む電気化学セルの第２の区画に二酸化炭素を導入し；
（Ｃ）カソードによって二酸化炭素をカルボン酸中間体に還元するのに十分な電位をアノードとカソードとの間に印加し；そして
（Ｄ）カルボン酸中間体を水素と接触させて反応生成物を生成させる；
ことを含む、二酸化炭素を電気化学的に転化させる方法。
【請求項２】
カルボン酸中間体が、ホルメート、ギ酸、グリコレート、グリコール酸、グリオキシレート、グリオキシル酸、ラクテート、乳酸、オキサレート、又はシュウ酸の少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
反応生成物が、ホルムアルデヒド、ギ酸、メタノール、グリオキシル酸、グリコール酸、グリオキサール、グリコアルデヒド、エチレングリコール、酢酸、アセトアルデヒド、エタノール、乳酸、シュウ酸、プロピレングリコール、又はイソプロパノールの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
カルボン酸中間体がギ酸を含み、反応生成物がホルムアルデヒド又はメタノールの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
カルボン酸中間体がシュウ酸を含み、反応生成物が、グリオキシル酸、グリコール酸、グリオキサール、グリコアルデヒド、エチレングリコール、酢酸、アセトアルデヒド、又はエタノールの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
カルボン酸中間体が乳酸を含み、反応生成物がプロピレングリコール又はイソプロパノールの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
カルボン酸中間体がグリオキシル酸を含み、反応生成物が、グリコール酸、グリオキサール、グリコアルデヒド、エチレングリコール、酢酸、アセトアルデヒド、又はエタノールの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
カルボン酸中間体がグリコール酸を含み、反応生成物が、グリコアルデヒド、エチレングリコール、酢酸、アセトアルデヒド、又はエタノールの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
第２の区画のｐＨが約１〜約８の間である、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
カルボン酸及びカルボン酸中間体の１つの他のものの製造よりもカルボン酸及びカルボン酸中間体の１つの製造に有利に働くように第２の区画のｐＨを調節する；
ことを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
第１のセル区画；
第１のセル区画内に配置されているアノード；
第２のセル区画；
第１のセル区画と第２のセル区画との間に配置されているセパレーター、ここで第２のセル区画は電解質を含み；及び
第２のセル区画内に配置されているカソード及び均一系複素環式アミン触媒、ここでカソードは、カドミウム、カドミウム合金、コバルト、コバルト合金、ニッケル、ニッケル合金、クロム、クロム合金、インジウム、インジウム合金、鉄、鉄合金、銅、銅合金、鉛、鉛合金、パラジウム、パラジウム合金、白金、白金合金、モリブデン、モリブデン合金、タングステン、タングステン合金、ニオブ、ニオブ合金、銀、銀合金、スズ、スズ合金、ロジウム、ロジウム合金、ルテニウム、ルテニウム合金、炭素、及びこれらの混合物からなる群から選択さる；
を含む電気化学セル；
アノード及びカソードと操作可能に接続されており、アノードとカソードとの間に電圧を印加して、カソードにおいて二酸化炭素を、カルボン酸を含む中間体生成物流に還元するように構成されているエネルギー源；
中間体生成物流からカルボン酸を抽出するように構成されている抽出器；及び
水素供給源からの水素にカルボン酸を導入するように構成されており、ホルムアルデヒド、メタノール、グリコール酸、グリオキサール、グリオキシル酸、グリコアルデヒド、エチレングリコール、酢酸、アセトアルデヒド、エタノール、プロピレングリコール、又はイソプロパノールの少なくとも１つを生成させるように構成されている第２の反応器；
を含む、二酸化炭素を電気化学的に還元するシステム。
【請求項１２】
（Ａ）アノードを含む電気化学セルの第１の区画に液体を導入し；
（Ｂ）電解質の溶液；カソード；及び均一系複素環式アミン触媒を含む電気化学セルの第２の区画に二酸化炭素を導入し；
（Ｃ）カソードによって二酸化炭素を少なくともカルボキシレートに還元するのに十分な電位をアノードとカソードとの間に印加し；
（Ｄ）カルボキシレートを酸性化してカルボキシレートをカルボン酸に転化させ；
（Ｅ）カルボン酸を抽出し；そして
（Ｆ）カルボン酸を水素と接触させて反応生成物を形成する；
ことを含む、二酸化炭素を電気化学的に転化させる方法。
【請求項１３】
カルボキシレートが、ホルメート、グリコレート、グリオキシレート、ラクテート、又はオキサレートの少なくとも１つを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
カルボン酸が、ギ酸、グリコール酸、グリオキシル酸、乳酸、又はシュウ酸の少なくとも１つを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
反応生成物が、ホルムアルデヒド、メタノール、グリコール酸、グリオキサール、グリオキシル酸、グリコアルデヒド、エチレングリコール、酢酸、アセトアルデヒド、エタノール、プロピレングリコール、又はイソプロパノールの少なくとも１つを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
カルボキシレートがホルメートを含み、カルボン酸中間体がギ酸を含み、反応生成物がホルムアルデヒド又はメタノールの少なくとも１つを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
カルボキシレートがオキサレートを含み、カルボン酸中間体がシュウ酸を含み、反応生成物が、グリオキシル酸、グリコール酸、グリオキサール、グリコアルデヒド、エチレングリコール、酢酸、アセトアルデヒド、又はエタノールの少なくとも１つを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
カルボキシレートがラクテートを含み、カルボン酸中間体が乳酸を含み、反応生成物がプロピレングリコール又はイソプロパノールの少なくとも１つを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１９】
カルボキシレートがグリコレートを含み、カルボン酸中間体がグリコール酸を含み、反応生成物が、グリコアルデヒド、エチレングリコール、酢酸、アセトアルデヒド、又はエタノールの少なくとも１つを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項２０】
カルボキシレートがグリオキシレートを含み、カルボン酸中間体がグリオキシル酸を含み、反応生成物が、グリコール酸、グリオキサール、グリコアルデヒド、エチレングリコール、酢酸、アセトアルデヒド、又はエタノールの少なくとも１つを含む、請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本発明は、概して電気化学反応の分野に関し、より詳しくは、カルボン酸、グリコール、及びカルボキシレートを二酸化炭素から電気化学的に製造する方法及び／又はシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]発電、輸送、及び製造のような事業において化石燃料を燃焼させることによって、毎年数十億トンの二酸化炭素が生成する。１９７０年代からの研究によって、大気中の二酸化炭素の濃度の増加は、地球気象の変動、海洋のｐＨの変化、及び他の潜在的な損傷効果に寄与する可能性がある。米国をはじめとする世界中の国は、二酸化炭素の放出を減少させる方法を探し求めている。
【０００３】
[0003]放出を減少させるメカニズムは、二酸化炭素を燃料及び工業化学物質のような経済的に価値のある物質に転化させることである。再生可能資源からのエネルギーを用いて二酸化炭素を転化させると、二酸化炭素の放出の軽減、及び再生可能なエネルギーを後に使用するために貯蔵することができる化学形態に転化させることの両方を行うことができる可能性がある。
【発明の概要】
【０００４】
[0004]本発明は、二酸化炭素を、好ましくはギ酸、グリコール酸、グリオキシル酸、シュウ酸、又は乳酸の少なくとも１つを含むカルボン酸中間体に還元するための、特定のカソード材料、均一系複素環式アミン触媒、及び電解質溶液の使用に関する。カルボン酸中間体は、更に処理してグリコールベースの反応生成物を得ることができる。本発明は、方法、システム、及びその種々の構成要素を包含する。
【０００５】
[0005]上記の一般的な記載及び以下の詳細な記載は両方とも例示及び説明のみのものであり、特許請求されている発明を必ずしも限定するものではないことを理解すべきである。明細書中に含まれてその一部を構成する添付の図面は、本発明の一態様を示し、一般的な記載と一緒に本発明の原理を説明するように働く。
【０００６】
[0006]本発明の数多くの有利性は、添付の図面を参照することによって当業者によってよりよく理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明の一態様による好ましいシステムのブロック図を表す。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本発明の一態様による好ましいシステムのブロック図を表す。
【図２】図２は、二酸化炭素から反応生成物を電気化学的に生成させる好ましい方法のフロー図である。
【図３】図３は、二酸化炭素から反応生成物を電気化学的に生成させる他の好ましい方法のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
[0007]ここで、本発明の現時点で好ましい態様（その例を添付の図面に示す）を詳細に説明する。
[0008]本発明の幾つかの態様によれば、二酸化炭素を、カルボン酸中間体、カルボン酸、及びグリコールに転化させる電気化学システムが提供される。均一系複素環式触媒を用いることによってプロセスが促進される。
【０００９】
[0009]本発明の態様を詳細に説明する前に、下記に記載する幾つかの態様は後記の特許請求の範囲を限定するものではないことを理解すべきである。また、本明細書において用いる表現及び用語は説明の目的のためであり、限定とみなすべきではないことを理解すべきである。「など」、「含む」、又は「有する」、並びにこれらの変形のような用語を本明細書において用いることは、一般に、その後に列記される事項及びその等価物、並びに更なる事項を包含すると意図される。更に、他に示していない限りにおいては、技術用語は通常の使用法にしたがって用いることができる。
【００１０】
[0010]幾つかの好ましい態様においては、二酸化炭素を還元して、カルボン酸中間体、カルボン酸、及びグリコールを生成させることは、好ましくは、少なくとも２つの区画を有する分割された電気化学セル又は光電気化学セル内で行うことができる。１つの区画は水を酸化させるのに好適なアノードを含み、他の区画は作用カソード電極及び均一系複素環式アミン触媒を含む。複数の区画は、多孔質ガラスフリット、微多孔質セパレーター、イオン交換膜、又は他のイオン伝導ブリッジによって分離することができる。いずれの区画も、一般に電解質の水溶液を含む。カソード電解質溶液を通して二酸化炭素ガスを連続的にバブリングして溶液を好ましくは飽和させることができ、或いは溶液を二酸化炭素で予め飽和させることができる。
【００１１】
[0011]図１を参照すると、本発明の一態様によるシステム１００のブロック図が示されている。システム１００は、二酸化炭素及び水（及びグリコールの製造に関しては水素）から、カルボン酸中間体、カルボン酸、及びグリコールを電気化学的に生成させるために用いることができる。システム（又は装置）１００は、一般に、セル（又は容器）１０２、液体供給源１０４（好ましくは水の供給源であるが、有機溶媒の供給源を含ませることができる）、エネルギー源１０６、気体の供給源１０８（好ましくは二酸化炭素の供給源）、生成物抽出器１１０、及び酸素抽出器１１２を含む。生成物又は生成物混合物は、抽出の後に生成物抽出器１１０から排出することができる。酸素を含む排出ガスは、抽出の後に酸素抽出器１１２から排出することができる。
【００１２】
[0012]セル１０２は、分割されたセルとして与えることができる。分割されたセルは、分割された電気化学セル及び／又は分割された光化学セルであってよい。セル１０２は、一般に二酸化炭素（ＣＯ２）を生成物又は生成物中間体に還元するように運転することができる。特定の実施態様においては、セル１０２は、二酸化炭素をカルボン酸中間体（ホルメート、グリコレート、グリオキシレート、オキサレート、及びラクテートのような塩など）、カルボン酸、及びグリコールに還元するように運転することができる。還元は、一般に、二酸化炭素をセル１０２内の電解質溶液中に導入（例えばバブリング）することによって行う。セル１０２内のカソード１２０によって、二酸化炭素をカルボン酸又はカルボン酸中間体に還元することができる。カルボン酸又はカルボン酸中間体の生成は電解質溶液のｐＨによって定めることができ、より低いｐＨ範囲はカルボン酸の生成に有利に働く。カソード区画のｐＨは、酸（例えばＨＣｌ又はＨ２ＳＯ４）をカソード区画に導入することなどによって、他のものの生成よりもカルボン酸又はカルボン酸中間体の１つの生成に有利に働くように調節することができる。水素をカルボン酸又はカルボン酸中間体に導入して、それぞれグリコール又はカルボン酸を生成させることができる。水素は天然ガス又は水から誘導することができる。
【００１３】
[0013]セル１０２は、一般に、２以上の区画（又は室）１１４ａ〜１１４ｂ、セパレーター（又は膜）１１６、アノード１１８、及びカソード１２０を含む。アノード１１８は、所定の区画（例えば１１４ａ）内に配置することができる。カソード１２０は、セパレーター１１６のアノード１１８と反対側の他の区画（例えば１１４ｂ）内に配置することができる。特定の実施態様においては、カソード１２０は、カドミウム、カドミウム合金、コバルト、コバルト合金、ニッケル、ニッケル合金、クロム、クロム合金、インジウム、インジウム合金、鉄、鉄合金、銅、銅合金、鉛、鉛合金、パラジウム、パラジウム合金、白金、白金合金、モリブデン、モリブデン合金、タングステン、タングステン合金、ニオブ、ニオブ合金、銀、銀合金、スズ、スズ合金、ロジウム、ロジウム合金、ルテニウム、ルテニウム合金、炭素、及びこれらの混合物などの、二酸化炭素を還元するために好適な物質を含む。電解質溶液１２２（例えばアノード液又はカソード液１２２）を両方の区画１１４ａ〜１１４ｂに充填することができる。水溶液１２２には、好ましくは、溶液中の種々のカチオン及びアニオンを与えるために、水溶性の塩と共に溶媒として水を含ませるが、有機溶媒を用いることもできる。幾つかの実施態様においては有機溶媒は水溶液中に存在させ、一方、他の実施態様においては有機溶媒は非水溶液中に存在させる。カソード液１２２には、ナトリウム及び／又はカリウムカチオン、或いは第４級アミン（好ましくはテトラメチルアンモニウム又はテトラエチルアンモニウム）を含ませることができる。カソード液１２２にはまた二価カチオン（例えば、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋、Ｚｎ２＋）を含ませることもでき、或いは二価カチオンをカソード液に加えることができる。
【００１４】
[0014]均一系複素環式触媒１２４は、好ましくはカソード１２０を含む区画１１４ｂに加える。均一系複素環式触媒１２４としては、例えば、４−ヒドロキシピリジン、アデニン、イオウを含む複素環式アミン、酸素を含む複素環式アミン、アゾール、ベンズイミダゾール、ビピリジン、フラン、イミダゾール、少なくとも１つの５員環を有するイミダゾール関連種、インドール、ルチジン、メチルイミダゾール、オキサゾール、フェナントロリン、プテリン、プテリジン、ピリジン、少なくとも１つの６員環を有するピリジン関連種、ピロール、キノリン、又はチアゾール、並びにこれらの混合物の１以上を挙げることができる。不均一系複素環式触媒１２４は、好ましくは、区画１１４ｂ内に約０．００１Ｍ〜約１Ｍの間、より好ましくは約０．０１Ｍ〜０．５Ｍの間の濃度で存在させる。
【００１５】
[0015]区画１１４ｂのｐＨは、好ましくは約１〜８の間である。二酸化炭素からカルボン酸を生成させるためには約１〜約４の間のｐＨ範囲が好ましい。二酸化炭素からカルボン酸中間体を生成させるためには約４〜約８の間のｐＨ範囲が好ましい。
【００１６】
[0016]液体供給源１０４としては好ましくは水の供給源が挙げられ、例えば液体供給源１０４は純水をセル１０２に供給することができる。液体供給源１０４は、メタノール、アセトニトリル、及びジメチルフランのような有機溶媒などの他の流体をセル１０２に供給することができる。液体供給源１０４はまた、有機溶媒と水の混合物をセル１０２に供給することができる。
【００１７】
[0017]エネルギー源１０６としては可変電圧源を挙げることができる。エネルギー源１０６は、アノード１１８とカソード１２０との間に電位を生成させるように運転することができる。電位はＤＣ電圧であってよい。好ましい態様においては、印加する電位は、約−１．５Ｖ vs ＳＣＥ〜約−４Ｖ vs ＳＣＥ、好ましくは約−１．５Ｖ vs ＳＣＥ〜約−３Ｖ vs ＳＣＥ、より好ましくは約−１．５Ｖ vs ＳＣＥ〜約−２．５Ｖ vs ＳＣＥの間である。
【００１８】
[0018]気体供給源１０８としては好ましくは二酸化炭素供給源が挙げられ、例えば気体供給源１０８は二酸化炭素をセル１０２に供給することができる。幾つかの態様においては、二酸化炭素はカソード１２０を含む区画１１４ｂ中に直接バブリングする。例えば、区画１１４ｂには、二酸化炭素供給源とカソード１２０との間を接続するように構成されているポート１２６ａのような二酸化炭素入口を含ませることができる。
【００１９】
[0019]有利には、二酸化炭素は、任意の供給源（例えば化石燃料を燃焼する発電所又は工業プラントから、地熱井又は天然ガス井からの排気流、或いは大気自体）から得ることができる。最も好適には、二酸化炭素は、大気中に放出する前の濃縮発生点源から得ることができる。例えば、高濃度の二酸化炭素供給源は、しばしば５％〜５０％の量で天然ガスに同伴し、化石燃料（例えば、石炭、天然ガス、石油等）を燃焼する発電所の燃焼排ガス中に存在する可能性があり、高純度の二酸化炭素は、セメント工場から、エタノールの工業発酵のために用いられる発酵槽から、並びに肥料及び精製油製品の製造から排気される可能性がある。幾つかの地熱流も相当量の二酸化炭素を含む可能性がある。地熱井などの種々の産業からの二酸化炭素の排出物を、施設内で捕捉することができる。而して、本発明の幾つかの態様にしたがって、存在している大気二酸化炭素を捕捉及び使用することによって、一般に、二酸化炭素を炭素の再生可能で実質的に無限の供給源とすることができる。
【００２０】
[0020]生成物抽出器１１０には、有機生成物及び／又は無機生成物抽出器を含ませることができる。生成物抽出器１１０は、一般に、電解液１２２からの１種類以上の生成物（例えば、カルボン酸及び／又はカルボン酸中間体）の抽出を促進する。抽出は、固体吸着剤、二酸化炭素支援固体吸着剤、液−液抽出、ナノ濾過、及び電気透析の１以上によって行うことができる。抽出された生成物は、その後に貯蔵、消費、及び／又は他の装置及び／又はプロセスによって処理するために、システム１００のポート１２６ｂを通して送り出すことができる。例えば、特定の実施態様においては、例えば、新しいカソード液及び二酸化炭素を流入物として連続的に供給し、反応器からの流出物を連続的に取り出す連続流単一パス反応器などを用いて連続的に運転するセル１０２からカルボン酸又はカルボン酸中間体を連続的に取り出す。他の好ましい実施態様においては、カルボン酸又はカルボン酸中間体を、固体吸着剤による吸着、液−液抽出、及び電気透析の１以上によってカソード液１２２から連続的に取り出す。
【００２１】
[0021]分離されたカルボン酸又はカルボン酸中間体は、水素流と接触させて配置して、それぞれグリコール又はカルボン酸を生成させることができる。例えば、図１Ｂに示すように、システム１００に第２の反応器１３２を含ませることができ、その中に生成物抽出器１１０からの分離されたカルボン酸又はカルボン酸中間体、及び水素供給源１３４からの水素流を導入する。第２の反応器１３２は、一般に、生成物抽出器１１０からの分離されたカルボン酸又はカルボン酸中間体と水素との間で相互作用を起こさせて、それぞれグリコール又はカルボン酸を生成させる。第２の反応器１３２には、周囲条件と異なる反応器条件を含ませることができる。特定の実施態様においては、第２の反応器１３２は、好ましくは周囲条件のものよりも高い温度範囲及び圧力範囲を含む。例えば、第２の反応器１３２の好ましい温度範囲は約５０℃〜約５００℃の間であり、第２の反応器１３２の好ましい圧力範囲は約５気圧〜１０００気圧の間である。第２の反応器に溶媒及び触媒を含ませて、生成物抽出器１１０からの分離されたカルボン酸又はカルボン酸中間体と、水素供給源１３４からの水素流との間の反応を促進させることができる。好ましい触媒としては、Ｒｈ、ＲｕＯ２、Ｒｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｅ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ−Ｎｉ、並びにその二元金属及び／又は金属酸化物が挙げられる。触媒は担持触媒であってよく、担体としてはＴｉ、ＴｉＯ２、又はＣを挙げることができる。好ましい溶媒としては、水、エーテル、及びテトラヒドロフランのような水性及び非水性溶媒が挙げられる。
【００２２】
[0022]図１Ａの酸素抽出器１１２は、一般に、二酸化炭素の還元及び／又は水の酸化によって生成する酸素（例えばＯ２）の副生成物を抽出するように運転することができる。好ましい態様においては、酸素抽出器１１２はディスエンゲージャー／フラッシュタンクである。抽出された酸素は、その後に貯蔵及び／又は他の装置及び／又はプロセスによって消費するために、システム１００のポート１２８を通して送り出すことができる。また、アノード１１８において酸素の放出以外のプロセスが起こる一態様などのような幾つかの構成においては、塩素及び／又は酸化によって放出された化学物質も副生成物である可能性がある。かかるプロセスとしては、塩素放出、有機物質の他の販売できる製品への酸化、排水の清浄化、及び犠牲アノードの腐食を挙げることができる。二酸化炭素及び水の還元によって生成する他の過剰のガス（例えば水素）は、ポート１３０を通してセル１０２から排気することができる。
【００２３】
[0023]図２を参照すると、二酸化炭素を電気化学的に転化させる好ましい方法２００のフロー図が示されている。方法（又はプロセス）２００は、一般に、工程（又はブロック）２０２、工程（又はブロック）２０４、工程（又はブロック）２０６、及び工程（又はブロック）２０８を含む。方法２００は、システム１００を用いて実施することができる。
【００２４】
[0024]工程２０２においては、液体を電気化学セルの第１の区画に導入することができる。第１の区画にはアノードを含ませることができる。工程２０４においては、電気化学セルの第２の区画への二酸化炭素の導入を行うことができる。第２の区画には、電解質の溶液、カソード、及び均一系複素環式アミン触媒を含ませることができる。カソードは、カドミウム、カドミウム合金、コバルト、コバルト合金、ニッケル、ニッケル合金、クロム、クロム合金、インジウム、インジウム合金、鉄、鉄合金、銅、銅合金、鉛、鉛合金、パラジウム、パラジウム合金、白金、白金合金、モリブデン、モリブデン合金、タングステン、タングステン合金、ニオブ、ニオブ合金、銀、銀合金、スズ、スズ合金、ロジウム、ロジウム合金、ルテニウム、ルテニウム合金、炭素、及びこれらの混合物からなる群から選択することができる。工程２０６においては、カソードによって二酸化炭素をカルボン酸中間体に還元するのに十分な電位を、電気化学セル内のアノードとカソードとの間に印加することができる。カルボン酸中間体の生成は、好ましくは、米国出願１２／８４６，２２１（その開示事項を参照として本明細書中に包含する）に開示されているような、特定のカソード材料、触媒、ｐＨ範囲、及び電解質を選択することによって制御する。工程２０８において、カルボン酸中間体を水素と接触させて反応生成物を生成させることを行うことができる。第２の反応器１３２は、カルボン酸中間体と水素との間の相互作用／接触を行うことができ、第２の反応器１３２の条件によって特定の反応生成物を生成させることができる。
【００２５】
[0025]図３を参照すると、二酸化炭素を電気化学的に転化させる他の好ましい方法３００のフロー図が示されている。方法（又はプロセス）３００は、一般に、工程（又はブロック）３０２、工程（又はブロック）３０４、工程（又はブロック）３０６、工程（又はブロック）３０８、工程（又はブロック）３１０、及び工程（又はブロック）３１２を含む。方法３００は、システム１００を用いて実施することができる。
【００２６】
[0026]工程３０２においては、液体を電気化学セルの第１の区画に導入することができる。第１の区画にはアノードを含ませることができる。工程３０４においては、電気化学セルの第２の区画への二酸化炭素の導入を行うことができる。第２の区画には、電解質の溶液、カソード、及び均一系複素環式アミン触媒を含ませることができる。工程３０６においては、カソードによって二酸化炭素を少なくともカルボキシレートに還元するのに十分な電位を、電気化学セル内のアノードとカソードとの間に印加することができる。工程３０８においては、カルボキシレートを酸性化してカルボキシレートをカルボン酸に転化させることを行うことができる。酸性化工程には、補給酸供給源から酸を導入することを含ませることができる。工程３１０においては、カルボン酸を抽出することができる。工程３１２においては、カルボン酸を水素と接触させて反応生成物を形成することを行うことができる。好ましい実施態様においては、反応生成物としては、ホルムアルデヒド、メタノール、グリコール酸、グリオキサール、グリオキシル酸、グリコアルデヒド、エチレングリコール、酢酸、アセトアルデヒド、エタノール、プロピレングリコール、又はイソプロパノールの１以上が挙げられる。
【００２７】
[0027]本発明及びそれに伴う有利性の多くは上記の記載によって理解されると考えられ、発明の範囲及び精神から逸脱することなく、又はその重要な有利性の全部を犠牲にすることなく、その構成要素の形態、構成、及び配置における種々の変更を行うことができることは明らかであろう。本明細書において上記に記載した形態は単にその例示の態様に過ぎず、かかる変更を包含及び包容することが特許請求の意図である。
【図１Ａ】
2014518335.tif 000003
【図１Ｂ】
2014518335.tif 000004
【図２】
2014518335.tif 000005
【図３】
2014518335.tif 000006
【国際調査報告】
2014518335.tif 000007