二氧化碳回收系统的制作方法

1.本公开涉及二氧化碳回收系统，其可从含co2的气体中回收co2。


背景技术：

2.作为回收co2的方法，已知热吸附/解吸法，其通过温度波动吸附和解吸co2；压力吸附/解吸法，其通过压力波动吸附和解吸co2；以及电场吸附/解吸法，其通过电化学吸附和解吸co2。电场吸附/解吸法的优点是通过开启和关闭电场可以显著改变co2的吸附量，并且不对co2吸附/解吸时输入能量不释放。因此，电场吸附/解吸法比热吸附/解吸法和压力吸附/解吸法更有效。
3.jp 2008-528285 a公开了一种通过电场吸附/解吸方法从气体混合物中分离反应气体(例如co2)的气体分离装置。该装置包括浸渍有吸附性化合物的多孔阳极和浸渍有导电液体的多孔阴极。然后，通过从电源装置向阳极和阴极供电，反应气体被吸附性化合物吸附或解吸。


技术实现要素：

4.然而，在jp 2008-528285 a的装置中，使用酸碱反应进行反应气体的吸附和解吸，并且反应气体通过吸附化合物的特定元素与反应气体之间的化学键来吸附。因此，吸附和解吸反应气体的反应需要时间，并且降低了co2回收效率。
5.鉴于以上几点，本公开的目的是抑制使用电化学电池的电场吸附/解吸二氧化碳回收系统的co2回收效率的降低。
6.为了实现上述目的，根据本公开的一个方面，提供了二氧化碳回收系统，其通过电化学反应从含有二氧化碳的气体分离二氧化碳。二氧化碳回收系统包括电化学电池，所述电化学电池包括工作电极和对电极。工作电极包含co2吸附剂。co2吸附剂被配置为当在工作电极和对电极之间施加第一电压时，吸收从对电极流向工作电极的电子并通过电子的库仑力吸附二氧化碳并且不通过与二氧化碳共享电子轨道的方式与二氧化碳结合。co2吸附剂被配置为当在工作电极和对电极之间施加不同于第一电压的第二电压时，将电子从工作电极释放到对电极并解吸二氧化碳。
7.因此，co2吸附剂通过电子的库仑力吸附co2，因此与通过材料的特定元素与co2之间的化学键(即与co2共享电子轨道的键)吸附co2的材料相比，该co2吸附剂可以容易地解吸co2。因此，可以抑制co2吸附能力的降低和co2回收效率的降低。
附图说明
8.图1示出了第一实施方式的二氧化碳回收系统。
9.图2示出了co2回收装置。
10.图3示出了电化学电池的截面图。
11.图4示出了工作电极处co2的吸附状态。
12.图5是用于说明co2回收装置在co2回收模式和co2释放模式下的运作图。
13.图6是用于说明通过第一实施方式的co2吸附剂吸附co2的图。
14.图7是用于说明通过第一实施方式的co2吸附剂解吸co2的图。
15.图8是用于说明通过第二实施方式的co2吸附剂吸附co2的图。
16.图9是用于说明通过第三实施方式的co2吸附剂吸附co2的图。
17.图10示出了实施例和比较例中的co2吸附剂的电流效率的表格。
具体实施方式
18.(第一实施方式)
19.在下文中，将参照附图描述本公开的第一实施方式。如图1所示，本实施方式的二氧化碳回收系统10包括压缩机11、co2回收装置100、流路切换阀12、co2利用装置13和控制器14。
20.压缩机11将含co2的气体泵送到co2回收装置100。含co2的气体是含有co2和co2以外的气体的混合气体，例如可以使用空气或内燃机的废气作为含co2的气体。
21.co2回收装置100是从含co2的气体中分离和回收co2的装置。co2回收装置100排出已移除co2的气体，其为从含co2的气体中回收了co2后的残留气体，或排出从含co2的气体中回收的co2。稍后将详细描述co2回收装置100的构造。
22.流路切换阀12是切换来自co2回收装置100的排出气体的流路的三通阀。当从co2回收装置100排出已移除co2的气体时，流路切换阀12将排出气体的流路出口切换为朝向大气，以及当从co2回收装置100排出co2时，流路切换阀12将排出气体的流路出口切换为朝向co2利用装置13。
23.co2利用装置13是利用co2的装置。co2利用装置13可以是用于储存co2的储罐或将co2转化为燃料的转化装置。作为转化装置，可以使用将co2转化为烃类燃料(例如甲烷)的装置。碳氢燃料可以是常温常压下的气态燃料，也可以是常温常压下的液态燃料。
24.控制器14由包括cpu、rom、ram等的公知微型计算机及其外围电路构成。控制器14基于存储在rom中的控制程序执行各种计算和处理，并且控制连接到输出侧的各种装置的启动。本实施方式的控制器14进行压缩机11的运转控制、co2回收装置100的运转控制、流路切换阀12的流路切换控制等。
25.之后，将参照图2描述co2回收装置100。如图2所示，co2回收装置100包括电场吸附/解吸电化学电池101，其被配置为通过电化学反应吸附和解吸co2。电化学电池101具有工作电极102、对电极103和绝缘层104。如图2的实施例所示，工作电极102、对电极103和绝缘层104分别形成为板状。图2中示出工作电极102、对电极103和绝缘层104之间具有距离，但实际上，这些部件被布置为彼此接触。
26.电化学电池101可以容纳在容器中(未示出)。容器可以限定用于将含co2的气体引入容器的气体入口和用于将已移除co2的气体和co2从容器排出的气体出口。
27.co2回收装置100被配置为通过电化学电池101的电化学反应吸附和解吸co2，从而从含co2的气体中分离和回收co2。co2回收装置100包含向工作电极102和对电极103施加规定电压的电源105，其可以改变工作电极102和对电极103的电位差。工作电极102为负极，对电极103为正极。
28.通过改变工作电极102和对电极103之间的电位差，电化学电池101可以在co2回收模式和co2释放模式之间切换，co2回收模式中co2在工作电极102处回收，co2释放模式中co2从工作电极102排出。co2回收模式是对电化学电池101进行充电的充电模式，co2释放模式是对电化学电池101进行放电的放电模式。
29.在co2回收模式下，在工作电极102和对电极103之间施加第一电压v1，电子从对电极103流向工作电极102。在第一电压v1下，对电极电位大于工作电极电位。第一电压v1可以落在0.5v和2.0v之间的范围内。
30.在co2放电模式下，在工作电极102和对电极103之间施加第二电压v2，电子从工作电极102流向对电极103。第二电压v2不同于第一电压v1。第二电压v2是比第一电压v1低的电压，工作电极电位与对电极电位的大小关系没有限定。即，在co2释放模式下，对电极电位可以大于、等于或小于工作电极电位。
31.如图3所示，工作电极102包括工作电极基底102a、co2吸附剂102b、工作电极导电物质102c和工作电极粘合剂102d。在图3中，为方便起见，co2吸附剂102b、工作电极导电物质102c和工作电极粘合剂102d显示在与工作电极基底102a的位置不同的位置。然而，实际上，co2吸附剂102b、工作电极导电物质102c和工作电极粘合剂102d设置在多孔工作电极基底102a内部。
32.工作电极基底102a是具有孔的多孔导电材料，含co2的气体可通过所述孔。对于工作电极基底102a，例如可以使用碳质材料或金属材料。对于构成工作电极基底102a的碳质材料，例如可以使用碳纸、碳布、无纺碳毡、多孔气体扩散层(gdl)等。对于构成工作电极基底102a的金属材料，例如可以使用金属(例如al、ni等)形成为网状的金属网。
33.co2吸附剂102b通过接收电子来吸附co2，并且通过释放电子来解吸所吸附的co2。稍后将详细描述co2吸附剂102b。
34.工作电极导电物质102c形成到co2吸附剂102b的导电路径。对于工作电极导电物质102c，可以使用碳材料例如碳纳米管、炭黑、石墨烯。在本实施方式中，co2吸附剂102b和工作电极导电物质102c混合。
35.可以通过将工作电极导电物质102c溶解在有机溶剂(例如nmp(n-甲基吡咯烷酮))中并使co2吸附剂102b与分散在有机溶剂中的工作电极导电物质102c接触来进行co2吸附剂102b和工作电极导电物质102c的混合。工作电极导电物质102c和co2吸附剂102b之间的接触可以通过将含有co2吸附剂102b的工作电极基底102a浸入溶剂(其中分散有工作电极导电物质102c)中并浸涂工作电极基底102a来实现。结果是工作电极导电物质102c和co2吸附剂102b可以均匀地相互接触。
36.工作电极粘合剂102d用于将co2吸附剂102b保持在工作电极基底102a中。工作电极粘合剂102d具有粘附力并且设置在co2吸附剂102b和工作电极基底102a之间。
37.在本实施方式中，以混合状态使用co2吸附剂102b、工作电极导电物质102c和工作电极粘合剂102d。将co2吸附剂102b、工作电极导电物质102c和工作电极粘合剂102d混合，并将该混合物粘附到工作电极基底102a。
38.对于工作电极粘合剂102d，可以使用导电树脂。对于导电树脂，可以使用含ag等作为导电性填料的环氧树脂、碳氟聚合物例如聚四氟乙烯(ptfe)和聚偏二氟乙烯(pvdf)等。
39.通过使用与工作电极导电物质102c类似的有机溶剂，可以使工作电极粘合剂102d
与包含co2吸附剂102b的工作电极基底102a接触。或者，可以使用均化器等将工作电极粘合剂102d和co2吸附剂102b的原料分散和混合，然后将混合物压接至工作电极基底102a或喷涂在工作电极基底102a上。
40.对电极103具有与工作电极102类似的构造，并且包括对电极基底103a、电活性辅助材料103b、对电极导电物质103c和对电极粘合剂103d。
41.电活性辅助材料103b是将电子转移至co2吸附剂102b和从co2吸附剂102b转移电子的辅助电活性物质。对于电活性辅助材料103b，例如，可以使用能够通过改变金属离子的价态来转移电子的金属络合物。这种金属络合物的实例包括环戊二烯基金属络合物如二茂铁(ferrocene)、二茂镍(nickelocene)和二茂钴(cobaltocene)，以及卟啉金属络合物。这些金属络合物可以是聚合物或单体。
42.另外，对于电活性辅助材料103b，还可以使用有机化合物例如吩噻嗪；无机化合物例如ruo2、mno2和mos2；碳材料例如炭黑和活性炭。
43.在本实施方式中，使用以下所示的聚乙烯二茂铁作为电活性辅助材料103b。二茂铁通过将fe的化合价变为二价或三价来转移电子。
44.[化学式1]
[0045][0046]
绝缘层104配置在工作电极102和对电极103之间，并分离工作电极102和对电极103。绝缘层104是绝缘离子渗透膜，其防止工作电极102和对电极103之间的物理接触以抑制电短路并且允许离子从中渗透。
[0047]
对于绝缘层104，可以使用隔膜或气体层例如空气层。本实施方式中，使用多孔隔膜作为绝缘层104。对于隔膜的材料，可以使用纤维素膜、聚合物、聚合物与陶瓷的复合材料等。
[0048]
具有离子电导性的电解质材料106设置在工作电极102和对电极103之间。电解质材料106通过绝缘层104设置在工作电极102和对电极103之间。电解质材料106覆盖工作电极102、对电极103和绝缘层104。
[0049]
电解质材料106与co2吸附剂102b接触。当co2吸附剂102b与co2结合时，包含在电解质材料106中的离子促进co2吸附剂102b的电子吸引。电解质材料106中所含的离子不直接与吸附co2的co2吸附剂102b的co2吸附位点反应。
[0050]
对于电解质材料106，可以使用离子液体、固体电解质等。离子液体是在常温常压下具有非挥发性的液体盐。当离子液体用作电解质材料106时，离子液体可以凝胶化以防止离子液体从电化学电池101中洗脱。当固体电解质用作电解质材料106时，希望使用由聚合物电解质等制成的离聚物以增加与co2吸附剂102b的接触面积。
[0051]
离子液体的实例包括1-乙基-3-甲基咪唑鎓双(三氟甲磺酰基)酰亚胺([emim][tf2n])、1-丁基-3-甲基咪唑鎓双(三氟甲磺酰基)酰亚胺([bmim][tf2n])、1-丁基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐([bmim][bf4])、1-乙基-1-丙基吡咯烷鎓双(三氟甲基磺酰基)亚胺、n,n,n-三甲基-n-丙基铵双(三氟甲磺酰基)酰亚胺、1-乙基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐、1-丁基-1-甲基吡咯烷鎓双(三氟甲磺酰基)酰亚胺等。
[0052]
或者，可以使用h2so4、na2so4、koh等作为电解质材料106。
[0053]
此处，对本实施方式的co2吸附剂102b进行说明。co2吸附剂102b是在吸附co2时化学骨架不发生变化的材料。本实施方式中，co2吸附剂102b是当给对电极施加负电位时可以转移电子而不改变其化学骨架的材料。co2吸附剂102b是当从对电极103接收电子时允许电荷在整个材料中离域而不集中在其化学结构中的特定元素上的材料。
[0054]
当在工作电极102和对电极103之间施加第一电压v1时，电子从对电极103流向工作电极102，co2吸附剂102b吸收电子并通过电子的库仑力吸附co2。当在工作电极102和对电极103之间施加第二电压v2时，电子从工作电极102流向对电极103，并且co2吸附剂102b释放电子并解吸co2。
[0055]
当co2吸附剂102b吸附co2时，由co2吸附剂102b吸收的电子和电解质材料106中包含的离子形成双电层。通过形成如上所述吸附co2的双电层，电子可以稳定地保持在co2吸附剂102b的表面上。因此，可以通过电子的库仑力吸附扩散在co2吸附剂102b表面附近和抵达co2吸附剂102b表面的co2。
[0056]
本实施方式的co2吸附剂102b具有co2吸附位点，所述co2吸附位点当在工作电极102和对电极103之间施加第一电压v1时吸收电子，当在工作电极102和对电极103之间之间施加第二电压v2时释放电子。由于co2吸附剂102b具有能够以这种方式吸收电子的co2吸附位点，所以可以增加双电层的电容。
[0057]
如图4所示，本实施方式的co2吸附剂102排除附含co2的气体中的co2。图4中，省略了工作电极导电物质102c和工作电极粘合剂102d的图示。
[0058]
本实施方式的co2吸附剂102b在吸收电子时，电子均匀地分布在co2吸附位点所包含的多个元素上。因此，电子不是局部地位于co2吸附位点的特定元素中。此外，如上所述，由于co2吸附剂102b吸收电子并通过电子的库仑力吸附co2，所以当吸附co2时，不会产生在co2吸附剂102b和co2之间共享电子轨道的键合。即，co2吸附剂102b不通过与电荷集中的特定位点的化学键来吸附co2，而是通过均匀分布在多个元素上的离域电子的库仑力来吸附co2。
[0059]
通过将电子吸入co2吸附剂102b中所含的co2吸附位点，可以在具有电子偏压的co2吸附位点与电解质材料106中所含的离子之间形成双电层，该双电层的电容可以进一步增加。在co2吸附剂102b中，电子在co2吸附位点离域，使得与电解质材料106的离子形成双电层和通过电子的库仑力吸附co2之间可以高速交替切换。因此，可以同时实现双电层电容的增加和co2吸附力的增加。
[0060]
co2吸附剂102b可以是能够转移电子而不改变其化学骨架结构的任何材料。co2吸附剂102b是当比自然电位更负的电位施加到co2吸附剂102b时可以接收电荷的材料。co2吸附剂102b在转移电子时不会改变其化学骨架，并且电荷不会集中在co2吸附剂102b的特定元素上。
[0061]
本实施方式中，使用有机化合物作为co2吸附剂102b。对于有机化合物，例如可以使用芳香族化合物。芳香族化合物优选在芳香环中至少含有n和s。n和s是具有高电负性的元素。在有机化合物中，这些具有高电负性的元素充当co2吸附位点。
[0062]
作为有机化合物，例如，可以使用苯并噻二唑、聚乙烯基苯并噻二唑和聚二氮杂邻苯二甲酰亚胺(polydiazaphthalimide)中的至少一种。
[0063]
苯并噻二唑具有如下结构，芳香环中所含的n和s作为co2吸附位点。当苯并噻二唑得到一个电子时，电子均匀地分布在n和s上并且电子离域。
[0064]
[化学式2]
[0065][0066]
聚二氮杂邻苯二甲酰亚胺具有以下结构，芳香环中所含的n作为co2吸附位点。当聚二氮杂邻苯二甲酰亚胺接受一个电子时，电子在n上均匀分布并且电子离域。
[0067]
【化学式3】
[0068][0069]
y1，y2＝s或o
[0070]
之后，参照图5、6和7说明本实施方式的二氧化碳回收系统10的运作。图6和图7示出了使用苯并噻二唑作为co2吸附剂102b的实例。
[0071]
如图5所示，二氧化碳回收系统10通过在co2回收模式和co2释放模式之间交替切换来运作。二氧化碳回收系统10的运作由控制器14控制。
[0072]
首先，将描述co2回收模式。在co2回收模式中，运转压缩机11以向co2回收装置100供应含co2的气体。在co2回收装置100中，将施加在工作电极102和对电极103之间的电压设置为第一电压v1。结果是，同时发生对电极103的电活性辅助材料103b的电子供给和工作电极102的co2吸附剂102b的电子吸引。对电极103的电活性辅助材料103b释放电子并被氧化，电子从对电极103供给到工作电极102。
[0073]
如图6所示，流向工作电极102的电子通过工作电极导电物质102c移动到co2吸附剂102b。由有机化合物制成的co2吸附剂102b接收电子并被还原。当电子进入co2吸附剂102b的co2吸附位点时，在具有电子偏压的co2吸附位点和电解质材料106的阳离子106a之间形成双电层。
[0074]
如下所示，由有机化合物制成的co2吸附剂102b通过在co2吸附位点接收电子而被强烈极化。苯并噻二唑被虚线包围的部分表示负电荷的偏压。
[0075]
[化学式4]
[0076][0077]
co2中所含的c为δ ，co2通过静电相互作用被吸附到co2吸附剂102b的co2吸附位点。结果是，co2被co2吸附剂102b吸附，并且co2回收装置100可以从含co2的气体中回收co2。
[0078]
co2被co2回收装置100回收后，已移除co2的气体从co2回收装置100排出。流路切换阀12将气体流路的出口切换至大气，已移除co2的气体从co2回收装置100被排放到大气中。
[0079]
之后，将描述co2释放模式。在co2释放模式中，停止压缩机11并且停止含co2的气体向co2回收装置100的供应。
[0080]
如图5所示，在co2回收装置100中，将工作电极102和对电极103之间施加的电压设定为第二电压v2。结果是，同时发生工作电极102的co2吸附剂102b的电子供给和对电极103的电活性辅助材料103b的电子吸引。对电极103的电活性辅助材料103b接收电子并被还原。
[0081]
如图7所示，co2吸附剂102b释放电子。通过释放电子，co2吸附剂102b解吸通过静电相互作用吸附的co2。
[0082]
来自co2吸附剂102b的co2从co2回收装置100排出。流路切换阀12将气体流路的出口切换到co2利用装置13，从co2回收装置100排出的co2供给到co2利用装置13。
[0083]
根据以上说明的本实施方式，对于工作电极102的co2吸附剂102b，使用能够转移电子而不改变其化学骨架结构并且其中电荷离域化的材料。当在工作电极102和对电极103之间施加第一电压时，电子从对电极103流向工作电极102，co2吸附剂吸收电子并通过电子的库仑力来吸附co2，而不通过与co2共享电子轨道来结合co2。当在工作电极102和对电极103之间施加第二电压时，电子从工作电极102流向对电极103，并且co2吸附剂释放电子并解吸co2。
[0084]
由于本实施方式的co2吸附剂102b通过离域电子的库仑力吸附co2，因此与通过与特定元素的化学键(即通过与co2共享电子轨道的键)吸附co2的材料相比，co2可更容易地释放。因此，根据本实施方式的co2吸附剂102b，能够抑制co2吸附能力的降低和co2回收效率的降低。
[0085]
此外，在本实施方式的二氧化碳回收系统中，当co2吸附剂吸附co2时，由co2吸附剂吸收的电子与电解质材料106中所含的离子形成双电层。结果是，电子可以稳定地保持在co2吸附剂102b的表面上，并且可以通过电子的库仑力吸附扩散到co2吸附剂102b的表面附近并抵达co2吸附剂102b的表面的co2。
[0086]
此外，本实施方式的co2吸附剂102b具有co2吸附位点，当在工作电极102和对电极103之间施加第一电压v1时，所述co2吸附位点吸收电子，当在工作电极102和对电极103之间施加第二电压v2时，所述co2吸附位点释放电子。这使得可以增加由co2吸附剂吸收的电子和电解质材料106中包含的离子形成的双电层的电容。
[0087]
当co2吸附剂102b吸收电子时，电子均匀地分布在co2吸附位点所含的多个元素上，
并且电子不局限于特定元素。因此，在co2吸附剂102b中，双电层形成和co2吸附可以高速交替切换，可以同时实现双电层电容的增加和co2吸附力的增加。
[0088]
(第二实施方式)
[0089]
接下来，将描述本公开的第二实施方式。在下文中，将仅描述与第一实施方式不同的部分。
[0090]
在第二实施方式中，使用无机化合物作为co2吸附剂102b。在使用无机化合物作为co2吸附剂102b的情况下，无机化合物可以共同用作co2吸附剂102b和工作电极导电物质102c。
[0091]
用作co2吸附剂102b的无机化合物是可以通过改变所含金属元素的价态来转移电子的材料。无机化合物可以是无机氧化物、无机氮化物、无机硫属化物(chalcogenide)系材料等中的至少一种。无机硫属化物系材料的实例包括硫化物、硒化物和碲化物。
[0092]
期望无机化合物包含具有高电负性并且可以与co2相互作用的主族元素。期望无机化合物包含o、n、s、se和te中的至少一种元素。在无机化合物中，这些具有高电负性的元素充当co2吸附位点。
[0093]
作为无机氧化物，例如，可以使用ruo2或mno2。无机硫属化物系材料是包含金属元素和s、se或te的化合物，例如可以使用mos2。
[0094]
图8说明了使用无机化合物作为co2吸附剂102b时的co2吸附。图8中示出了使用ruo2作为co2吸附剂102b，并且co2吸附剂102b还用作工作电极导电物质102c的实例。
[0095]
如图8所示，当电子从对电极103流向工作电极102时，一部分co2吸附剂102b接收电子以通过氧化还原反应被还原。图8中，还原的co2吸附剂102b以对角线表示。
[0096]
由无机化合物构成的co2吸附剂102b将电子吸收到由主族元素(在ruo2的情况下为o)构成的co2吸附位点，在co2吸附位点与电解质材料106的阳离子106a之间形成双电层。
[0097]
由无机化合物构成的co2吸附剂102b通过静电相互作用将co2吸附在co2吸附位点(在ruo2的情况下为o)。
[0098]
如以下反应式所示，在一部分ruo2中，通过接收电子，ru的价态从四价变为三价，通过释放电子，ru的价态从三价变为四价。
[0099]
ru(iv)o2 x[emim]

xe-←→
ru(iv)ru(iii)
1-x
o2[emim]
x
[0100]
[emim]

是作为电解质材料106的离子液体的阳离子106a。
[0101]
在上述第二实施方式中，无机化合物用作co2吸附剂102b。在第二实施方式的配置中，也能够得到与第一实施方式相同或相似的优点，并且可以抑制co2吸附剂102b的co2回收效率的降低。
[0102]
(第三实施方式)
[0103]
接下来，将描述本公开的第三实施方式。在下文中，将仅描述与上述实施方式不同的部分。
[0104]
在第三实施方式中，使用多孔材料作为co2吸附剂102b。在第三实施方式中，使用碳材料作为构成co2吸附剂102b的多孔材料。
[0105]
碳材料具有多孔体和导电性。当使用碳材料作为co2吸附剂102b时，碳材料共同用作co2吸附剂102b和工作电极导电物质102c。对于碳材料，例如，可以使用石墨、炭黑、碳纳米管、石墨烯和活性炭中的至少一种。
[0106]
图9示出了使用碳材料作为co2吸附剂102b时的co2吸附。如图9所示的实例，co2吸附剂102b还作为工作电极导电物质102c。
[0107]
如图9所示，当电子从对电极103流向工作电极102时，电子可以传导到co2吸附剂102b的表面。co2吸附剂102b吸收电子以与电解质材料106的阳离子106a形成双电层。
[0108]
由于由碳材料制成的co2吸附剂102与电解质材料106的接触面积大，双电层的电容增加。因此，能够提高co2吸附剂102的co2吸附量和吸附效率。
[0109]
在上述第三实施方式中，使用碳材料作为co2吸附剂102b。在第三实施方式的配置中，也能够得到与第一实施方式相同或类似的优点，并且可以抑制co2吸附剂102b的co2回收效率的降低。
[0110]
(第四实施方式)
[0111]
接下来，将描述本公开的第四实施方式。在下文中，将仅描述与上述实施方式不同的部分。
[0112]
在第四实施方式中，使用多孔材料作为co2吸附剂102b。在第四实施方式中，使用有机金属络合物作为构成co2吸附剂102b的多孔材料。当使用有机金属络合物作为co2吸附剂102b时，希望将由碳材料制成的工作电极导电物质102c与有机金属络合物混合。
[0113]
有机金属络合物是具有多孔结构的金属-有机结构(metal-organic framework，mof)，其中有机配体与金属离子配位并键合。对于有机金属络合物，例如可以使用cau-8、hkust-1(mof-199)、mof-801、mof-867中的至少一种。
[0114]
cau-8是一种有机金属结构，其包含al离子作为金属离子，二苯甲酮二羧酸盐作为有机配体。hkust-1(mof-199)是一种有机金属结构，其包含铜离子作为金属离子，1,3,5-苯三羧酸盐作为有机配体。mof-801和mof-867是包含zr离子作为金属离子的有机金属结构。
[0115]
co2吸附剂102b吸收电子以与电解质材料106的阳离子106a形成双电层。由于由有机金属络合物制成的co2吸附剂102与电解质材料106的接触面积大，因此电双层的电容增加。因此，能够提高co2吸附剂102的co2吸附量和吸附效率。
[0116]
在上述第四实施方式中，使用有机金属络合物作为co2吸附剂102b。在第四实施方式的配置中，也能够获得与第一实施方式相同或类似的优点，并且可以抑制co2吸附剂102b的co2回收效率的降低。
[0117]
(实施例)
[0118]
接下来，将参照图10描述上述实施方式的实例。参照实施例和比较例描述co2吸附剂102b吸附co2时的电流效率。电流效率是指吸附在co2吸附剂102b上的co2分子数与流向co2吸附剂102b的电子数的比率。
[0119]
实施例1至7的co2吸附剂102b分别为苯并噻二唑(实施例1)、聚乙烯基苯并噻二唑(实施例2)、炭黑(实施例3)、聚二氮杂邻苯二甲酰亚胺(实施例4)、ruo2(实施例5)、mos2(实施例6)和mno2(实施例7)。对于co2吸附剂102b，在比较例1中使用蒽醌，在比较例2中使用芴酮。
[0120]
如图10所示，实施例1的电流效率为93％,，实施例2的电流效率为95％，实施例3的电流效率为96％，实施例4的电流效率为93％，实施例5的电流效率为102％，实施例6的电流效率为92％，实施例7的电流效率为105％。比较例1的电流效率为60％，比较例2的电流效率为40％。如上所述，实施例1至7的材料的电流效率显著高于比较例1和2的材料，并且实施例
1至7的材料的co2吸附能力优于比较例1和2的材料。
[0121]
(其他实施方式)
[0122]
本公开不限于上文描述的实施方式，并且可以在不脱离本公开的主旨的情况下以各种方式进行修改。此外，上述实施方式中公开的手段可以在能够实施的范围内适当组合。
[0123]
例如，在上述各实施方式中，对于co2吸附剂102b，单独使用有机化合物、无机化合物、碳材料或有机金属络合物，但也可以适当组合使用它们。
[0124]
此外，在上述各实施方式中，设置工作电极粘合剂102d以将co2吸附剂102b保持在工作电极基底102a上，但本公开不限于此。工作电极粘合剂102d可以省略。