JPH07216570A - Chlorine production method - Google Patents
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- JPH07216570A JPH07216570A JP6002325A JP232594A JPH07216570A JP H07216570 A JPH07216570 A JP H07216570A JP 6002325 A JP6002325 A JP 6002325A JP 232594 A JP232594 A JP 232594A JP H07216570 A JPH07216570 A JP H07216570A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 燃料電池システムを用い、従来の塩素の製造
法における反応条件の過酷さを改良し、かつ、必要に応
じて反応系外に電力を取り出す、極めて経済性の高い塩
素の製造法を提供する。
【構成】 プロトン伝導体を使用し、アノード1及びカ
ソード2に金属、金属化合物および導電性炭素質物質材
料のうちの、少なくとも一種以上からなる触媒電極を使
用し、アノード室3に塩化水素、カソード室4に酸素を
導入して、両極を導線で短絡させることよりなる燃料電
池システムにより、塩素を製造する。
(57) [Abstract] [Purpose] Using a fuel cell system, improving the severity of reaction conditions in conventional chlorine production methods, and extracting electric power to the outside of the reaction system when necessary, is extremely economical. Provide a chlorine production method. [Constitution] A proton conductor is used, a catalyst electrode made of at least one of a metal, a metal compound and a conductive carbonaceous material is used for the anode 1 and the cathode 2, and hydrogen chloride and a cathode are used for the anode chamber 3. Chlorine is produced by the fuel cell system which is constituted by introducing oxygen into the chamber 4 and short-circuiting both electrodes with a lead wire.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、燃料電池システムを応
用した新規な塩素の製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a novel method for producing chlorine by applying a fuel cell system.
【0002】塩素は、酸化剤、漂白剤、消毒剤として、
また染料、医薬、爆発物、さらし粉その他多数の有用塩
化物の製造に用いられ、工業的に極めて重要な物質であ
る。Chlorine is used as an oxidizing agent, a bleaching agent and a disinfectant.
It is also an industrially extremely important substance used for the production of dyes, medicines, explosives, bleaching powder and many other useful chlorides.
【0003】[0003]
【従来の技術】現在の主な工業的塩素製造法である食塩
電解は、近年大幅に増大している塩素の需要を満たして
いる。この食塩電解は同時に苛性ソーダを生成するが、
苛性ソーダの需要は塩素の需要に比べて少なく、食塩電
解によって塩素の需要を充足しようとすると、苛性ソー
ダの需要と生産に不均衡を生じてしまう。一方、有機化
合物の塩素化反応またはホスゲン化反応の際に大量の塩
化水素が副生しているが、これら副生塩化水素の量は塩
酸の需要量より多いため、大量の塩化水素が利用されな
いまま廃棄され、そのうえ廃棄処理にはかなりの費用が
費やされている。よって塩化水素から効率良く塩素を回
収できれば、塩素と苛性ソーダの生産と需要との不均衡
を是正することができ、さらにコストの削減にもつなが
る。塩化水素から塩素を得る反応は古くからDeaco
n反応として知られており、銅系の触媒が優れた活性を
示す触媒であるとされてきた。しかしこの触媒を用い
て、工業的に充分な反応速度で塩化水素から塩素を得る
為には、450℃以上の反応温度が必要であり、触媒成
分の飛散に伴う触媒寿命の低下等が問題になっていた。
この様な問題点を解決するために銅系以外の触媒、例え
ば鉄系その他の触媒が提案されていたが、実用的性能を
示す触媒は知られていなかった。最近、酸化クロム系触
媒で高活性、高寿命の触媒が発明されている。しかしな
がら、これらの方法はいずれも高温で反応が行われてお
り、経済性の点から必ずしも有利であるとは言えず、ま
たシステム中に酸素と塩化水素、塩素が混在し、安全性
の面からも必ずしも有利であるとは言えない。2. Description of the Related Art Salt electrolysis, which is the main industrial chlorine production method at present, meets the demand for chlorine, which has been greatly increased in recent years. This salt electrolysis simultaneously produces caustic soda,
The demand for caustic soda is smaller than that for chlorine, and trying to meet the demand for chlorine by salt electrolysis causes an imbalance between the demand for caustic soda and production. On the other hand, a large amount of hydrogen chloride is by-produced during the chlorination reaction or phosgenation reaction of organic compounds, but since the amount of these by-produced hydrogen chloride is greater than the demand for hydrochloric acid, a large amount of hydrogen chloride is not used. It is disposed of as it is, and in addition, a considerable amount of money is spent on disposal. Therefore, if chlorine can be efficiently recovered from hydrogen chloride, the imbalance between the production of chlorine and caustic soda and the demand can be corrected, and the cost can be further reduced. Deaco has a long history of obtaining chlorine from hydrogen chloride.
Known as the n-reaction, a copper-based catalyst has been considered to be a catalyst exhibiting excellent activity. However, in order to obtain chlorine from hydrogen chloride at an industrially sufficient reaction rate using this catalyst, a reaction temperature of 450 ° C. or higher is required, which causes a problem such as reduction of catalyst life due to scattering of catalyst components. Was becoming.
In order to solve such problems, catalysts other than copper-based catalysts, such as iron-based catalysts, have been proposed, but no catalyst showing practical performance has been known. Recently, a chromium oxide-based catalyst with high activity and long life has been invented. However, all of these methods are not necessarily advantageous from the economical point of view because the reaction is carried out at a high temperature, and oxygen, hydrogen chloride, and chlorine are mixed in the system, which is a safety factor. Is not necessarily advantageous, either.
【0004】一方、近年燃料電池システムを用いて、温
和な条件で種々の有用な化合物を製造すると同時に、電
力を取り出す試みがなされてきているが、このシステム
により塩化水素から塩素を製造する方法は未だ知られて
いない。On the other hand, in recent years, various attempts have been made to produce electric power at the same time as producing various useful compounds under mild conditions using a fuel cell system. A method for producing chlorine from hydrogen chloride by this system is Not yet known.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来知られ
ている製造法におけるエネルギーの大量消費等の従来の
問題点を解決し、かつ酸素と塩化水素または塩素が接触
しない、極めて簡便かつ安全な反応システムにより、温
和な条件で、安全に塩化水素から塩素を製造し、更に必
要ならば電力も同時に生産することにより経済性を高め
ようとするものである。すなわち本発明の目的は、塩化
水素から塩素を製造する極めて高い経済性および安全性
を有する方法を提供する事である。DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention solves the conventional problems such as the large consumption of energy in the conventionally known manufacturing method, and prevents oxygen and hydrogen chloride or chlorine from coming into contact with each other, which is extremely simple and safe. With such a reaction system, it is possible to safely produce chlorine from hydrogen chloride under mild conditions and, if necessary, to produce electric power at the same time, thereby increasing economic efficiency. That is, an object of the present invention is to provide a method for producing chlorine from hydrogen chloride, which has extremely high economical efficiency and safety.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明者らは塩化水素か
らの塩素の製造について鋭意検討した結果、触媒電極を
設けたイオン伝導体の一方の電極に酸素等の水素受容体
を、他方の電極に塩化水素を接触させることによりなる
燃料電池システムを用いることにより、高選択率で塩素
を製造すると同時に、必要に応じて電力エネルギーを取
り出すことができることを見い出し、極めて経済性の高
い塩素の製造方法を完成した。Means for Solving the Problems As a result of intensive studies on the production of chlorine from hydrogen chloride, the present inventors have found that one electrode of an ion conductor provided with a catalyst electrode is provided with a hydrogen acceptor such as oxygen and the other is not. By using a fuel cell system that consists of contacting hydrogen chloride with the electrodes, we have found that chlorine can be produced at a high selectivity, and at the same time, electric power energy can be taken out when necessary, and the production of chlorine is extremely economical. Completed the method.
【0007】即ち本発明は、触媒電極を設けたイオン伝
導体の一方の電極に水素受容体を、他方の電極に塩化水
素を接触させることよりなる燃料電池システムによる塩
素の製造方法である。また本発明は、好ましくは触媒電
極が金属および/または金属化合物から選ばれた少なく
とも一種の金属成分を含む電極であり、また触媒電極が
導電性高分子材料や導電性炭素質物質を含む電極である
のも好ましい。更に金属および/または金属化合物を含
まずに、導電性炭素質物質等の導電性高分子材料とバイ
ンダーからなる電極も使用する事が可能である。That is, the present invention is a method for producing chlorine by a fuel cell system, which comprises bringing one electrode of an ion conductor provided with a catalyst electrode into contact with a hydrogen acceptor and the other electrode into contact with hydrogen chloride. In the present invention, preferably, the catalyst electrode is an electrode containing at least one metal component selected from a metal and / or a metal compound, and the catalyst electrode is an electrode containing a conductive polymer material or a conductive carbonaceous substance. It is also preferable. Further, it is possible to use an electrode which does not contain a metal and / or a metal compound and which is composed of a conductive polymer material such as a conductive carbonaceous material and a binder.
【0008】本発明を実施するために用いられる燃料電
池型反応器の概念図を図1に示す。触媒電極からなるア
ノード1を有するアノード室3とカソード2を有するカ
ソード室4はイオン伝導体5で隔てられており、アノー
ド1とカソード2はリード線6で短絡されている。触媒
電極は好ましくは多孔質もしくはシート状であるが、必
ずしもこれに制限されない。必要によっては、アノード
とカソード間に電圧をかけることも可能である。A conceptual diagram of a fuel cell reactor used to carry out the present invention is shown in FIG. An anode chamber 3 having an anode 1 made of a catalyst electrode and a cathode chamber 4 having a cathode 2 are separated by an ion conductor 5, and the anode 1 and the cathode 2 are short-circuited by a lead wire 6. The catalyst electrode is preferably porous or sheet-shaped, but is not limited thereto. If necessary, it is also possible to apply a voltage between the anode and the cathode.
【0009】本発明において用いられる触媒電極として
は種々の材料を使用できる。とりわけ種々の金属、金属
化合物または導電性炭素質物質等の導電性高分子材料よ
りなる群から選ばれた少なくとも一種以上を用いること
が推奨される。更にこれらの二種以上を用いた電極の場
合には、混合、担持等の方法によって電極を調製する事
もできる。また、本発明をさらに実施し易くするため
に、電極のこれらの構成成分に加えてバインダーを用い
て成形したものを用いることが好ましい。しかしなが
ら、本発明はこれらの方法のみに限定されるものではな
い。本発明において用いる導電性高分子材料としては、
一般的にはその安価なこと、入手し易さ及び良好な電気
伝導性などから、グラファイト等の炭素質物質を使用す
ることが好ましい。具体的にはグラファイト、活性炭、
カーボンブラック、カーボンウィスカー等が入手し易い
ものとして挙げられる。Various materials can be used as the catalyst electrode used in the present invention. In particular, it is recommended to use at least one selected from the group consisting of various metals, metal compounds or conductive polymer materials such as conductive carbonaceous materials. Further, in the case of an electrode using two or more of these, the electrode can be prepared by a method such as mixing and supporting. Further, in order to make the present invention easier to carry out, it is preferable to use an electrode formed by using a binder in addition to these constituent components. However, the invention is not limited to only these methods. As the conductive polymer material used in the present invention,
Generally, it is preferable to use a carbonaceous material such as graphite because of its low cost, availability, and good electric conductivity. Specifically, graphite, activated carbon,
Carbon black, carbon whiskers and the like are mentioned as easily available products.
【0010】また、電極を成形する際に使用するバイン
ダーとしては種々のバインダーを使用することが可能で
あるが、その成形し易さ等の点から、テフロン樹脂粉末
を用い、ホットプレス成形することが好ましい。しかし
ながら、本発明がこれらの材料及び方法のみに限定され
るものではない。Various binders can be used as the binder used for molding the electrode. However, from the viewpoint of ease of molding, etc., hot pressing using Teflon resin powder is preferred. Is preferred. However, the invention is not limited to only these materials and methods.
【0011】本発明において触媒電極に用いられる金属
および/または金属化合物を構成する金属は周期律表に
おいて、第3族、第4族、第5族、第6族、第7族、第
8族、第9族、第10族、第11族、第12族、第13
族および第14族の金属よりなる群から選ばれた一種ま
たは二種以上の金属である。具体的には第3族金属とし
ては元素記号Sc、Y、La、Ac等で表される金属等
であり、第4族金属としては元素記号Ti、Zr、Hf
等で表される金属等であり、第5族金属としては元素記
号V、Nb、Ta等で表される金属等であり、第6族金
属としては元素記号Cr、Mo、W等で表される金属等
であり、第7族金属としては元素記号Mn、Tc、Re
で表される金属であり、第8族金属としては元素記号F
e、Ru、Osで表される金属であり、第9族金属とし
ては元素記号Co、Rh、Irで表される金属であり、
第10族金属としては元素記号Ni、Pd、Ptで表さ
れる金属であり、第11族金属としては元素記号Cu、
Ag、Auで表される金属であり第12族金属としては
元素記号Zn、Cd、Hgで表される金属であり、第1
3族金属としてはAl、Ga、In、Tl等で表される
金属等であり、第14族金属としては元素記号でSi、
Ge、Sn、Pb等で表される金属等である。本発明に
使用される金属化合物は特に限定されることはなく、無
機化合物、有機金属化合物等種々の化合物が使用される
が、好ましくはハロゲン化物、酸化物、水酸化物、硝酸
塩、硫酸塩、酢酸塩等が入手し易い金属化合物として例
示される。しかしながら触媒電極は導電性高分子材料や
導電性炭素質物質のみの電極であっても差し支えない。
本発明においては、アノード(触媒電極)1、カソード
(触媒電極)2がそれぞれ、種々の金属、金属化合物ま
たは導電性炭素質物質等の導電性高分子材料の群から選
ばれた少なくとも一種以上を含む電極であることが望ま
しい。しかしながらアノード(触媒電極)1は導電性炭
素質物質等の導電性高分子材料のみの電極であっても差
し支えない。また、塩化水素を接触させる触媒電極、即
ちアノード(触媒電極)1が導電性炭素質物質等の導電
性高分子材料を含む電極であり、水素受容体を接触させ
る触媒電極、即ちカソード(触媒電極)2が金属および
/または金属化合物から選ばれた少なくとも一種の金属
成分を含む電極であるようにすることもできる。In the present invention, the metal used for the catalyst electrode and / or the metal composing the metal compound is, in the periodic table, a group 3, a group 4, a group 5, a group 6, a group 7, and a group 8 of the periodic table. , 9th, 10th, 11th, 12th, 13th
It is one or more metals selected from the group consisting of Group 14 and Group 14 metals. Specifically, the Group 3 metals are metals represented by the element symbols Sc, Y, La, Ac, etc., and the Group 4 metals are the element symbols Ti, Zr, Hf.
And the like, the Group 5 metal is a metal and the like represented by the element symbols V, Nb, Ta, and the like, and the Group 6 metal is a element represented by the elements Cr, Mo, W, and the like. And the like, and the Group 7 metals include the element symbols Mn, Tc, Re
Is a metal represented by
e, Ru, and Os, and the Group 9 metal is a metal represented by the element symbols Co, Rh, and Ir.
The Group 10 metal is a metal represented by the element symbols Ni, Pd, and Pt, and the Group 11 metal is the element symbol Cu,
The metals represented by Ag and Au, and the Group 12 metals are metals represented by the element symbols Zn, Cd, and Hg.
The Group 3 metal is, for example, a metal represented by Al, Ga, In, Tl or the like, and the Group 14 metal is Si as an element symbol.
A metal or the like represented by Ge, Sn, Pb or the like. The metal compound used in the present invention is not particularly limited, and various compounds such as an inorganic compound and an organic metal compound are used, preferably a halide, an oxide, a hydroxide, a nitrate, a sulfate, Examples of readily available metal compounds include acetates. However, the catalyst electrode may be an electrode containing only a conductive polymer material or a conductive carbonaceous material.
In the present invention, the anode (catalyst electrode) 1 and the cathode (catalyst electrode) 2 each include at least one or more selected from the group of various polymer materials such as various metals, metal compounds or conductive carbonaceous materials. It is desirable that the electrodes include. However, the anode (catalyst electrode) 1 may be an electrode made only of a conductive polymer material such as a conductive carbonaceous substance. Further, a catalyst electrode for contacting hydrogen chloride, that is, an anode (catalyst electrode) 1 is an electrode containing a conductive polymer material such as a conductive carbonaceous material, and a catalyst electrode for contacting a hydrogen acceptor, that is, a cathode (catalyst electrode). 2) can be an electrode containing at least one metal component selected from metals and / or metal compounds.
【0012】本発明でいう周期律表とは国際純正および
応用化学連合無機化学命名法(1989年)による周期
律表のことである。The periodic table used in the present invention is a periodic table based on the International Union of Pure and Applied Chemistry Nomenclature of Inorganic Chemistry (1989).
【0013】本発明で用いられるイオン伝導体としては
リン酸、硫酸、塩酸、硝酸等のプロトン酸、ヘテロポリ
酸、H−モンモリロナイト、リン酸ジルコニウム等のプ
ロトン伝導体として知られている固体電解質、SrCe
O3を母体としたペロブスカイト型固溶体等が使用でき
る。又、パーフルオロカーボンのような含フッ素高分子
をベースとし、これにスルホン酸基或いはカルボン酸基
などのカチオン交換基の1種以上を導入したもの、例え
ば、Nafion(デュポン社の登録商標)も使用でき
る。リン酸等の液体はそのまま使用しても良いが、シリ
カウール等に含浸させて使用したり、イオン透過性のフ
ィルター又は膜ではさんで使用することもできる。Examples of the ionic conductor used in the present invention include protonic acids such as phosphoric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid and nitric acid, heteropolyacids, solid electrolytes known as proton conductors such as H-montmorillonite and zirconium phosphate, and SrCe.
A perovskite type solid solution having O 3 as a matrix can be used. Further, a fluoropolymer such as perfluorocarbon is used as a base, and one or more cation exchange groups such as sulfonic acid groups or carboxylic acid groups are introduced into the base, for example, Nafion (registered trademark of DuPont) is also used. it can. The liquid such as phosphoric acid may be used as it is, but it may be used by impregnating it with silica wool or the like, or may be used by sandwiching it with an ion-permeable filter or membrane.
【0014】本発明において用いられる塩化水素は通常
気体としてアノードに供給するが、適当な溶媒に溶解さ
せて供給しても良く、また塩酸水を用いても良い。ガス
として用いる場合には必ずしも純粋な物である必要はな
く、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性なガスとの混
合物であっても良く、また水蒸気を含んでいても、乾燥
していても良い。例えば塩酸水中を他のガスを通すこと
によって得られる、塩化水素含有ガスであってもかまわ
ない。供給方式についても連続方式、バッチ方式いずれ
であっても差し支えないが、気体として供給する場合に
は連続方式であることが望ましい。本発明に使用する水
素受容体とは、燃料電池システムにおいてカソード(触
媒電極)上で還元水素との反応等により、水素を取り込
む事ができる物質であり、例えば酸素分子、不飽和炭化
水素、カルボニル化合物、ニトロ化合物、有機過酸化
物、無機過酸化物等が挙げられ、本発明においては好ま
しくは酸素分子が用いられる。また、供給する水素受容
体は必ずしも純粋な物である必要はなく、通常気体また
は液体として供給するが、必要に応じて本反応に適した
媒体に溶解させて液相状態で電極に接触させても差し支
えなく、さらには窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性
ガスとの混合ガスとして気相状態で電極に接触させても
よい。供給方法についても特に限定されるものではな
く、連続方式でもバッチ方式でもよい。例えば気相で供
給する場合には連続方式であることが好ましい。反応形
態は特に限定される事はなく、液相、気−液相、気相等
いずれの形態で実施しても差し支えない。液相状態で実
施する場合には、触媒電極との接触を効果的に行わせる
ため、激しく攪拌することが好ましい。反応温度は特に
限定されないが、通常−20℃から200℃の範囲で行
うことが好ましく、0℃から100℃で行うことがより
好ましい。余りに低温で行えば、反応速度の低下と共に
冷却等のエネルギーを必要とし、余りに高温で行えば加
熱等のエネルギーを必要とするため効率的ではない。ま
た、本発明に従えば、反応は一般に常圧で行われるが、
必要に応じて加圧もしくは減圧下で実施することも可能
である。反応生成物である塩素はガスとして得る事がで
き、また適当な溶媒に溶解させて得る事もできる。The hydrogen chloride used in the present invention is usually supplied to the anode as a gas, but it may be dissolved in an appropriate solvent and supplied, or hydrochloric acid water may be used. When used as a gas, it does not necessarily have to be a pure substance, and may be a mixture with an inert gas such as nitrogen, helium, or argon, may contain water vapor, and may be dried. . For example, it may be a hydrogen chloride-containing gas obtained by passing hydrochloric acid water through another gas. The supply system may be either a continuous system or a batch system, but when it is supplied as a gas, the continuous system is desirable. The hydrogen acceptor used in the present invention is a substance capable of taking in hydrogen by a reaction with reduced hydrogen on the cathode (catalyst electrode) in the fuel cell system, such as molecular oxygen, unsaturated hydrocarbon, carbonyl. Examples thereof include compounds, nitro compounds, organic peroxides and inorganic peroxides, and oxygen molecules are preferably used in the present invention. Further, the hydrogen acceptor to be supplied does not necessarily have to be a pure substance, and is usually supplied as a gas or a liquid, but if necessary, it may be dissolved in a medium suitable for this reaction and brought into contact with the electrode in a liquid phase state. There is no problem, and the gas may be brought into contact with the electrode in a gas phase as a mixed gas with an inert gas such as nitrogen, helium or argon. The supply method is also not particularly limited, and may be a continuous method or a batch method. For example, when supplying in a gas phase, a continuous system is preferable. The reaction form is not particularly limited, and it may be carried out in any form such as liquid phase, gas-liquid phase and gas phase. When it is carried out in the liquid phase, vigorous stirring is preferable in order to effectively make contact with the catalyst electrode. The reaction temperature is not particularly limited, but it is generally preferably in the range of -20 ° C to 200 ° C, more preferably 0 ° C to 100 ° C. If the temperature is too low, the reaction rate is lowered and energy such as cooling is required, and if the temperature is too high, energy such as heating is required, which is not efficient. Also, according to the invention, the reaction is generally carried out at normal pressure,
If necessary, it can be carried out under pressure or under reduced pressure. Chlorine, which is a reaction product, can be obtained as a gas or can be obtained by dissolving it in a suitable solvent.
【0015】[0015]
【実施例】以下、本発明を実施例に基づき更に詳細に説
明する。しかしながら、これらは例示的なものであり、
本発明はこれらの実施例によって制限されるものではな
い。なお、本実施例に記載した記号のうち、mFはミリ
ファラデー、μmolはマイクロモルを表している。生
成した塩素ガスは水に吸収させ、水溶液中の塩素を、J
IS規格K0102に規格されているo−トリジンの発
色反応によって定量した。またカソード、アノード、イ
オン伝導体に吸収された塩素も水で抽出して定量した。EXAMPLES The present invention will be described in more detail based on the following examples. However, these are exemplary,
The invention is not limited by these examples. In the symbols described in this example, mF represents millifaradaic and μmol represents micromol. The generated chlorine gas is absorbed by water to remove chlorine contained in the aqueous solution.
It was quantified by the color reaction of o-tolidine which is specified in IS standard K0102. Chlorine absorbed in the cathode, anode and ionic conductor was also quantified by extracting with water.
【0016】実施例1 触媒電極の調製 (a)アノードの調製 白金黒粉末20mg、グラファイト粉末50mg及びテ
フロン粉末7mgを良く混合し、これをホットプレスに
より円形シート状としたものをアノードとした。 (b)カソードの調製 パラジウム黒粉末150mg、テフロン粉末15mgを
良く混合し、これをホットプレスにより円形シート状と
したものをカソードとした。ディスク状のガラスウール
2枚(厚さ1.0mm、直径21mm及び24mm)に
5Mリン酸水溶液を含ませ、その間に5Mリン酸水溶液
を含ませたNafion膜を挟んだものをイオン伝導体
膜とし、前記したアノード及びカソードをそれぞれアノ
ード室、カソード室に取り付けた。またアノードとカソ
ードを導線で結線して閉回路にした。アノード室へは濃
塩酸中を通したアルゴンガスを200ml/分の流速で
供給した。またカソード室へは酸素を200ml/分の
流速で供給した。反応時間2.5時間、反応温度23℃
で反応を行った。結果は、表1に示したように塩素の生
成と共に電流の発生も認められた。Example 1 Preparation of catalyst electrode (a) Preparation of anode Platinum black powder (20 mg), graphite powder (50 mg) and Teflon powder (7 mg) were thoroughly mixed and hot pressed to form a circular sheet, which was used as an anode. (B) Preparation of Cathode 150 mg of palladium black powder and 15 mg of Teflon powder were mixed well, and this was formed into a circular sheet by hot pressing to obtain a cathode. Two disc-shaped glass wools (thickness 1.0 mm, diameters 21 mm and 24 mm) were impregnated with a 5M phosphoric acid aqueous solution, and a Nafion membrane impregnated with a 5M phosphoric acid aqueous solution was sandwiched therebetween as an ion conductor membrane. The above-mentioned anode and cathode were attached to the anode chamber and the cathode chamber, respectively. Moreover, the anode and the cathode were connected by a conductive wire to form a closed circuit. Argon gas passed through concentrated hydrochloric acid was supplied to the anode chamber at a flow rate of 200 ml / min. Oxygen was supplied to the cathode chamber at a flow rate of 200 ml / min. Reaction time 2.5 hours, reaction temperature 23 ℃
The reaction was carried out. As a result, as shown in Table 1, generation of electric current was recognized together with generation of chlorine.
【0017】実施例2 反応温度を100℃とした以外は、全て実施例1と同一
の条件で反応を行った。結果を表1に示した。Example 2 The reaction was carried out under the same conditions as in Example 1 except that the reaction temperature was 100 ° C. The results are shown in Table 1.
【0018】実施例3 アノードに用いた金属を、白金黒粉末の代わりにパラジ
ウム黒粉末とした以外は、全て実施例2と同一の条件で
反応を行った。結果を表1に示した。Example 3 The reaction was carried out under the same conditions as in Example 2 except that the black metal used for the anode was palladium black powder instead of platinum black powder. The results are shown in Table 1.
【0019】比較例1 カソード、アノード間を開回路(両電極間を結線しな
い)状態で、その他の条件は全て実施例3と同一で反応
を行った。結果は塩素の生成は見られなかった。Comparative Example 1 The reaction was performed under the same conditions as in Example 3 except that the cathode and anode were in an open circuit state (no connection between the electrodes). As a result, no chlorine production was found.
【0020】実施例4 アノードに用いた金属を、白金黒粉末の代わりにルテニ
ウム黒粉末とした以外は、全て実施例2と同一の条件で
反応を行った。結果を表1に示した。Example 4 The reaction was carried out under the same conditions as in Example 2 except that the metal used for the anode was ruthenium black powder instead of platinum black powder. The results are shown in Table 1.
【0021】実施例5 アノードに用いた白金黒粉末の代わりに、シリカに重量
%で70%のクロミアを担持したものを用いた以外は、
全て実施例2と同一の条件で反応を行った。結果を表1
に示した。Example 5: Instead of the platinum black powder used for the anode, silica having 70% by weight of chromia supported thereon was used.
The reaction was carried out under the same conditions as in Example 2. The results are shown in Table 1.
It was shown to.
【0022】実施例6 アノードの調製に金属を用いずに、カーボンウィスカー
粉末70mg及びテフロン粉末7mgのみを用いて調製
した以外は、全て実施例2と同一の条件で反応を行っ
た。結果を表1に示した。Example 6 The reaction was carried out under the same conditions as in Example 2 except that 70 mg of carbon whisker powder and 7 mg of Teflon powder were used instead of a metal for the preparation of the anode. The results are shown in Table 1.
【0023】実施例7 アノードの調製に金属を用いずに、活性炭粉末70mg
及びテフロン粉末7mgのみを用いて調製した以外は、
全て実施例2と同一の条件で反応を行った。結果を表1
に示した。Example 7 70 mg of activated carbon powder without using metal for the preparation of anode
And prepared using only Teflon powder 7 mg,
The reaction was carried out under the same conditions as in Example 2. The results are shown in Table 1.
It was shown to.
【0024】実施例8 アノードの調製に金属を用いずに、グラファイト粉末7
0mg及びテフロン粉末7mgのみを用いて調製した以
外は、全て実施例2と同一の条件で反応を行った。結果
を表1に示した。Example 8 Graphite powder 7 was prepared without the use of metal in the preparation of the anode.
The reaction was carried out under the same conditions as in Example 2, except that only 0 mg and Teflon powder 7 mg were used. The results are shown in Table 1.
【0025】[0025]
【表1】 表1 ──────────────────────────────────── 実施例 反応温度 通電量 塩素生成量 (℃) (μF) (μmol) ──────────────────────────────────── 実施例1 23 47.2 45.3 実施例2 100 66.3 64.3 実施例3 100 229.6 219.1 実施例4 100 12.9 12.0 実施例5 100 28.9 27.7 実施例6 100 221.2 211.4 実施例7 100 190.0 179.5 実施例8 100 151.3 124.7 ────────────────────────────────────[Table 1] Table 1 ──────────────────────────────────── Example Reaction temperature Current flow Chlorine formation Amount (° C) (μF) (μmol) ──────────────────────────────────── Example 1 23 47.2 45.3 Example 2 100 66.3 64.3 Example 3 100 229.6 219.1 Example 4 100 12.9 12.0 Example 5 100 28.9 27.7 Example 6 100 221.2 211.4 Example 7 100 190.0 179.5 Example 8 100 151.3 124.7 ──────────────────────── ─────────────
【0026】[0026]
【発明の効果】本発明に従えば、以下の効果が得られ
る。 (1)極めて穏和な条件で、多量の副成物の生成もなく
塩化水素から塩素を製造することができる。 (2)反応を遂行するに際し、必要に応じて反応のエネ
ルギー変化分を電気エネルギー(電力)として反応系外
へ取り出すことができ、電力を副産物として利用するこ
とが可能であり、極めて経済的に塩素を製造できる。According to the present invention, the following effects can be obtained. (1) Under extremely mild conditions, chlorine can be produced from hydrogen chloride without the formation of a large amount of by-products. (2) When carrying out the reaction, the energy change of the reaction can be taken out of the reaction system as electric energy (electric power) if necessary, and the electric power can be used as a by-product, which is extremely economical. Can produce chlorine.
【図1】燃料電池型反応器の概念図である。FIG. 1 is a conceptual diagram of a fuel cell reactor.
1 アノード(触媒電極) 2 カソード(触媒電極) 3 アノード室 4 カソード室 5 イオン伝導体 6 リード線 1 Anode (catalyst electrode) 2 Cathode (catalyst electrode) 3 Anode chamber 4 Cathode chamber 5 Ion conductor 6 Lead wire
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01M 8/22 9444−4K ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI technical display location H01M 8/22 9444-4K
Claims (8)
電極に水素受容体を、他方の電極に塩化水素を接触させ
ることよりなる燃料電池システムによる塩素の製造方
法。1. A method for producing chlorine by a fuel cell system, which comprises contacting one electrode of an ion conductor provided with a catalyst electrode with a hydrogen acceptor and contacting the other electrode with hydrogen chloride.
物から選ばれた少なくとも一種の金属成分を含む電極で
ある請求項1記載の方法。2. The method according to claim 1, wherein the catalyst electrode is an electrode containing at least one metal component selected from metals and / or metal compounds.
である請求項1記載の方法。3. The method according to claim 1, wherein the catalyst electrode is an electrode containing a conductive polymer material.
高分子材料を含む電極であり、水素受容体を接触させる
触媒電極が金属および/または金属化合物から選ばれた
少なくとも一種の金属成分を含む電極である請求項1記
載の方法。4. A catalyst electrode for contacting hydrogen chloride is an electrode containing a conductive polymer material, and a catalyst electrode for contacting a hydrogen acceptor contains at least one metal component selected from metals and / or metal compounds. The method according to claim 1, which is an electrode.
ある請求項3または4記載の方法。5. The method according to claim 3, wherein the conductive polymer material is a conductive carbonaceous material.
金属化合物の構成金属が周期律表において、第3族、第
4族、第5族、第6族、第7族、第8族、第9族、第1
0族、第11族、第12族、第13族および第14族の
金属よりなる群から選ばれた、一種または二種以上の金
属である請求項2または4記載の方法。6. A metal constituting a catalyst electrode and / or a constituent metal of a metal compound is selected from Group 3, Group 4, Group 5, Group 6, Group 7, Group 8 and Group 3 of the periodic table. 9th group, 1st
The method according to claim 2 or 4, which is one or more metals selected from the group consisting of Group 0, Group 11, Group 12, Group 13 and Group 14 metals.
たは4記載の方法。7. The method according to claim 1 or 4, wherein the hydrogen acceptor is a molecular oxygen.
イト、カーボンブラックおよびカーボンウィスカーより
なる群から選ばれた少なくとも1種以上のものである請
求項5記載の方法。8. The method according to claim 5, wherein the conductive carbonaceous substance is at least one selected from the group consisting of activated carbon, graphite, carbon black and carbon whiskers.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6002325A JPH07216570A (en) | 1993-12-10 | 1994-01-14 | Chlorine production method |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31076693 | 1993-12-10 | ||
| JP5-310766 | 1993-12-10 | ||
| JP6002325A JPH07216570A (en) | 1993-12-10 | 1994-01-14 | Chlorine production method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07216570A true JPH07216570A (en) | 1995-08-15 |
Family
ID=26335681
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6002325A Pending JPH07216570A (en) | 1993-12-10 | 1994-01-14 | Chlorine production method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07216570A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5891319A (en) * | 1995-12-28 | 1999-04-06 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Method for and apparatus production of carbonyl halide |
| US5891318A (en) * | 1995-12-28 | 1999-04-06 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Production of ethylene dichloride by direct chlorination and production of vinyl chloride monomer using chlorine recycle and apparatus |
| WO2003004730A1 (en) * | 2001-07-05 | 2003-01-16 | Asahi Kasei Kabushiki Kaisha | Fuel cell type reaction device and method of producing compounds using it |
| WO2003004728A1 (en) * | 2001-07-05 | 2003-01-16 | Asahi Kasei Kabushiki Kaisha | Organic electrolytic reaction device for electrolytic oxidation and production method for compound using it |
| EP2287363A3 (en) * | 2009-07-31 | 2014-04-09 | Bayer Intellectual Property GmbH | Electrode and electrode coating |
-
1994
- 1994-01-14 JP JP6002325A patent/JPH07216570A/en active Pending
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| WO2003004730A1 (en) * | 2001-07-05 | 2003-01-16 | Asahi Kasei Kabushiki Kaisha | Fuel cell type reaction device and method of producing compounds using it |
| WO2003004728A1 (en) * | 2001-07-05 | 2003-01-16 | Asahi Kasei Kabushiki Kaisha | Organic electrolytic reaction device for electrolytic oxidation and production method for compound using it |
| EP2287363A3 (en) * | 2009-07-31 | 2014-04-09 | Bayer Intellectual Property GmbH | Electrode and electrode coating |
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