炭化水素の生成
本発明は、電気分解および２つの別々の反応容器を用いて、二酸化炭素および水からの炭化水素の生成方法に関する。第１の反応容器（１４）は、正電極ならびに、水およびイオン化材料を含む液体電解媒体を含む。第２の反応容器（１２）は、負電極ならびに、水および二酸化炭素の混合物を含む液体電解媒体を含む。反応容器は、第１および第２の反応容器の電解媒体間にイオンが通過するのを可能とする連結手段に連結される。直流電流は正電極および負電極に印加され、炭化水素（典型的にはメタン）；および酸素を生成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
地球は、現在、地球およびその住民に対する深刻な影響を有する２つの主要問題、すなわち、
過剰な二酸化炭素生成に起因する地球温暖化；および
過度に高い原油、したがって高いガソリンおよびディーゼル価格
に悩まされている。
【０００２】
本発明の目的は、これらの問題を緩和し、したがって、世界の将来を改善することである。
【背景技術】
【０００３】
化石燃料を利用するエンジンの製造の増加の結果、原油の過剰需要を生じさせ、今度は過剰に高い価格を生じさせている。これらの燃料の消費は、地球温暖化に導く二酸化炭素の生成量を増加させている。木々による二酸化炭素の吸収および得られた酸素の放出は、広範囲の森林の除去によって衰弱している。この不均衡は、世界の生態系を不調にし、累積的に不調にし続けている。
【０００４】
エンジンの効率を改善し、化石燃料生成物の消耗を改善する努力は、指数関数的に増大する人口およびそれらの願望のため、その状況を改善する機会をほとんど有さない。他の技術が積極的に求められている。
【０００５】
前記の問題に対処する方法は：
大気中の二酸化炭素の低減；
「カーボンフットプリント」（炭素生成物の使用）の低減；および
原油および他の化石燃料の需要の低減（代替物を見出すことにより、それらの価格の減少が生じる）を含む。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記の低減に貢献し、さらに、燃料を含む炭化水素の生成のための化学原料の供給材料を提供するプロセスおよび装置を提供することが、本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
二酸化炭素と水からの炭化水素の生成方法は、
（ａ）正電極ならびに、水およびイオン化材料を含む液体電解媒体を含む第１の反応容器（１４）を提供し；
（ｂ）負電極ならびに、水および二酸化炭素の混合物を含む液体電解媒体を含む第２の反応容器（１２）を提供し；
（ｃ）第１および第２の反応容器と、電子および／またはイオンが、第１および第２の反応容器の電解媒体間を通過するのを可能とする連結手段とを連結し、
（ｄ）直流電流を正電極および負電極に印加して：
・反応容器（１２）および（１４）中の電解媒体を介して、電子を陰極から陽極に流し（またはそれらの帯電を原子から隣接する原子に移し、それにより、うまくそれらをイオン化し、それらを脱イオン化し）；
・第２の反応容器中の水素、酸素の脱イオンを達成して、正に帯電した水素および炭素イオンを生成し、これを組み合わせて炭化水素（典型的にはメタン）、おそらく炭素、水素および一酸化炭素を形成し、
・第１の反応容器中の酸素のイオン化を達成し、これを組み合わせて、酸素を形成する工程を含む。
【０００８】
炭化水素（典型的にはメタン）を第２の反応容器（１２）から回収する。
【０００９】
酸素は第１の反応容器（１４）から回収する。
【００１０】
反応容器（１２）および（１４）は、同一の内部圧力にて操作され、異なる温度にて操作し得る。
【００１１】
連結手段は、液体電解媒体であり得、その場合には、おそらくいくらかのイオンで、原子ではない電子が通過するのを可能とする膜を提供し得る。
【００１２】
連結手段は、毛細管／毛細管群のごとき１以上の管／管群により規定し得る。
【００１３】
好ましくは、連結手段は、バルブまたはバルブ群のごとき栓手段で提供される。
【００１４】
管／各管の内部直径−対−長さの比は、０．００００１：１〜０．１：１、好ましくは０．００００１：１〜０．００１：１であり得る。
【００１５】
第１の反応容器（１４）中の正電極は、１端にて閉じられ、Ｐｔで調製された微孔性中空円筒の形態であり得る。
【００１６】
第２の反応容器（１２）中の負電極は、１端にて閉じられ、ＣｕＰｔアマルガムまたはＰｔで調製された微孔性中空円筒の形態であり得る。
【００１７】
第１および第２の反応容器（１４）および（１２）中の電解媒体の液体状態は、適当な高圧力下、および適当な温度での容器の操作により達成し得る。
【００１８】
例えば、第１および第２の反応容器（１４）および（１２）は、５．１気圧を超える圧力、５．１〜１０００気圧、典型的には１０気圧〜４００気圧、好ましくは１０〜２００気圧にて操作されるであろう、
【００１９】
反応容器（１２）および（１４）は、異なる温度にて操作でき、例えば、第１の反応容器（１４）は、２０℃〜２００℃、典型的には２０℃〜３０℃にて操作でき；第２の反応容器（１２）は、−５０℃〜２００℃、典型的には−１０℃〜７０℃にて操作できる。
【００２０】
通常、第１の反応容器（１４）は周囲温度（２０℃〜３０℃）で操作され、第２の反応容器の温度は所望の温度に制御され、例えば、それは−５０℃〜１０℃に冷却し得るか、またはそれは、５０℃〜２００℃に加熱し得る。
【００２１】
正電極および負電極を横切って印加される電圧は、−０．５ｖ〜−２０ｖ、−０．５ｖ〜−１０ｖ、−０．５ｖ〜−６ｖまたは−０．５ｖ〜−３ｖであり得る。
【００２２】
正電極および負電極を横切って印加される直流は、５０〜５００ｍＡ、典型的には１００〜２００ｍＡであり得る。
【００２３】
複数電極のグリッドが平行に結ばれているならば、正電極および負電極を横切って印加される直流は、０．１〜１０アンペアまたはそれ以上であり得る。
【００２４】
第２の反応容器中の二酸化炭素および水は、１：１〜１：２の容量比にて、または式：
【００２５】
【化１】
【００２６】
による化学量論的な（より大きな）比で混合し得る。
【００２７】
第２の反応容器の電解媒体から分離された二酸化炭素、水および一酸化炭素は、第２の反応容器に再利用し得る。
【００２８】
第１の反応容器の電解媒体から分離された水は、第２の反応容器に再利用し得る。
【００２９】
方法は、反応チャンバー（１２）中の水および二酸化炭素の混合物が超臨界流体である条件下で実行し得る。
【００３０】
また、本発明は、二酸化炭素および水からの炭化水素生成用装置に関し、該装置は：
液相中の水を含有させるための第１の反応容器（１４）；
液相中の二酸化炭素および水の混合物を含有させるための第２の反応容器（１２）；
第１の反応容器（１４）内に位置する正電極；
第２の反応容器（１２）内に位置する負電極；および
第１および第２の反応容器（１４）および（１２）中の電解媒体を連結する連結手段
を含む。
【００３１】
連結手段は、液体電解媒体であり得、その場合には、おそらくいくらかのイオンで、原子ではない電子が通過するのを可能とする膜が提供され得る。
【００３２】
連結手段は、毛細管／毛細管群のごとき１以上の管／管群であり得る。
【００３３】
好ましくは、連結手段は、バルブまたはバルブ群のごとき栓手段で提供される。
【００３４】
好ましくは、装置は、双方の反応容器内の圧力を等しくするための高圧増圧器を含む。
【００３５】
高圧増圧器は、好ましくはＣＯ２で加圧され、ＣＯ２で直接的に第２の反応容器（１２）を加圧し、高圧アキュムレータはＨ２Ｏで第１の反応容器（１４）を加圧するために提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は、本発明の具体例による反応器の図面である。
【図２】図２は、二酸化炭素用の相図である。
【図３】図３は、二酸化炭素用の密度圧力プロフィールである。
【図４】図４は、ガスクロマトグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
国際特許出願第ＰＣＴ／ＩＢ２００９／０５３１３６号（その内容をここに出典明示して本明細書の一部とみなす）は、二酸化炭素および水からの水素、酸素および炭化水素の生成のプロセスを記載し、これは、
（ａ）正電極および負電極を含む高い圧力および温度に耐えることができる容器において、液相中の二酸化炭素と液相中の水を混合して、液体電解媒体を提供し；
（ｂ）正電極および負電極に直流電流を印加して、水素、炭素および酸素のイオン化を達成し、正に帯電した水素および炭素イオンならびに負に帯電した酸素イオンを生成し；
（ｃ）正電極への酸素イオンの移動、および負電極への水素および炭素イオンの移動によって好都合に達成し得る酸素イオンからの水素および炭素のイオンの分離；
（ｄ）炭素および水素イオンからの水素、おそらく炭素および炭化水素（典型的にメタン）の形成、および酸素イオンからの酸素の形成；および
（ｅ）別々の容器（炭素も集め得る）中の水素、炭化水素および酸素生成物を集める（炭素も集め得る）
工程を含む。
【００３８】
正反応：
Ｃ＋Ｏ２ → ＣＯ２
は、熱力学的考察のために逆に優先的に生じる。
【００３９】
同様に、反応：
２Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２ → ＣＨ４＋２Ｏ２
は、逆反応より厄介な全体的な熱力学的要件を有する。
【００４０】
後者のプロセスの間にメタン（また他の炭化水素）を得ることの１つの難しさは、一旦形成されるとそれらが再度結合して反応を反転できないような生成物の分離である。
【００４１】
異なる反応容器において生成されるためにそれらが再結合することができないように、プロセスの間に生成物成分を分離することにより、第２の（後者）反応生成物を達成する改善された手段を提供することが、本発明の目的である。
【００４２】
図１に関して、反応器システム（数字１０により一般的に示される）は、細い毛細管１６（内部直径１．２〜１．５ｍｍ、長さ約２ｍ、かくして、管の内部直径−対−長さの比は、０．００００１：１〜０．１：１であり得る）により連結される、２つの別々の反応容器１２および１４で提供され、それは、電子が通過するのを可能とするが、ＣＯ２および酸素移動に不浸透性である結合点１８および／または２０にて選択的な膜を含有し得る。毛細管１６は、異なる温度条件が別々の反応容器１２および１４内に維持し得るように、その中の材料を介して温度伝導を制限する細い寸法を有する。毛細管１６はバルブ２２で提供される。電子流または移動、電流は、イオンの物理的な移動で毛細管１６内に生じ得る。平行に配列された複数の毛細管が存在し得る。
【００４３】
反応容器１２には、液体ＣＯ２ ２４、液体Ｈ２Ｏ ２６、おそらく少量の二酸化硫黄または塩化ナトリウムが供給されて、さらなるイオン化材料として水の凍結温度を低下させ、ＣＯ２およびＨ２Ｏの混合物を含有する液体電解媒体２８を提供する。
【００４４】
反応容器１４には、液体Ｈ２Ｏ ２６、酸のごとき少量のイオン化材料、および少量の二酸化硫黄が供給され、塩化ナトリウムまたはＮａＫＨＣＯ３もしくはＫＨＣＯ３（０．１〜０．５Ｍ）のごとき電解質を触媒として添加して、Ｈ２Ｏを含む液体電解媒体３０を提供し得る
【００４５】
毛細管１６は、液体電解媒体２８または３０のいずれか、または双方の混合物、または導電性ゲルを含有し得る。
【００４６】
反応容器１２を適合させて、５．１気圧を超える高圧力、典型的には、５．１〜１０００気圧および−５０℃の低温〜２００℃までの高温にて操作する。低温は、反応容器１２を冷蔵庫に入れることにより達成するが、高温は、反応容器１２内に位置する加熱要素を用いて達成する。負電極３２は、反応容器１２内に位置する。負電極３２は、１端にて閉じられ、６６％／３４％ＣｕＰｔアマルガムまたはＰｔで調製し得る微孔性中空円筒の形態である。
【００４７】
反応容器１４を適合させて、５．１気圧を超える〜１０００気圧の高圧力および、雰囲気温度（２０℃〜３０℃、典型的には２５℃）にて操作する。Ｐｔで調製された正電極３４は、反応容器１４内に位置する。正電極３４は、１端にて閉じられた微孔性中空円筒の形態である。
【００４８】
反応容器１４内の圧力を制御し、および／またはその内部圧力を反応容器１２内の圧力と等しくするような手段が提供される：圧力増圧器３６は、ＣＯ２ ３８が供給され、反応容器１２に直接的に連結し、ＣＯ２ ２４で反応容器１２を加圧する。高圧力の増圧器３６は、ＣＯ２が反応容器１４の内容物と反応するのを防止する高圧アキュムレータ４２を介して反応容器１４に連結されている。高圧アキュムレータ４２は、圧力増圧器３６からの二酸化炭素４４で加圧され、水４６で反応容器１４を加圧する。このシステムは、等しく反応容器１２および１４を加圧して、毛細管コネクターを介する反応容器１２および１４の間の電解質の逸脱を防止する。２つの反応容器１２および１４の間のバルブ２２を閉じることにより、電気分解反応が開始される前に、加圧を最初に安定し得る。高圧アキュムレータ４２は媒体分離器として働き、二酸化炭素が第２の反応器１２のチャンバーに入らないことを確実にし、および双方の反応器１２および１４内の圧力が等しくなることを同時に確実にする。
【００４９】
使用において、バルブ２２は閉まり、（高圧力ＣＯ２増圧器３６からの）液相中のＣＯ２ ２４および液相中のＨ２Ｏ ２６は、反応容器１２へ移され；次いで、Ｈ２Ｏ ２６は、反応容器１４に移されて、各々、反応容器１２および１４中の電解流体２８および３０を供給する。高圧増圧器３６を用いて、反応器１２および１４内で高くかつ等しい圧力、および反応容器内の液相条件を適用および維持する。一旦、容器１２および１４内の圧力が同一になれば、バルブ２２を開くこともでき、反応器１２および１４の間の最小の流体の流れが存在するであろう。電解流体２８および３０の液体状態は、反応容器１２および１４内の圧力および温度の適当な条件を維持することにより維持される。好ましくは、反応容器１２および１４内の圧力は、５．１気圧〜１０００気圧、１０気圧〜４００気圧、好ましくは１０気圧〜２００気圧に維持される。
【００５０】
反応容器１４は、周囲温度（２０℃〜３０℃、典型的には２５℃）に維持される。
【００５１】
電気分解反応は、電気回路３５上の正電極３４および負電極３２を横切る−０．５ｖ〜−１０ｖの直流電圧および５０〜５００ｍＡの電流を印加することにより開始される。印加帯電は、電解媒体２８および３０中の原子をイオン化する。電子（ｅ−）は、電極３４および３２の間で、かくして、毛細管１６を介してイオンから隣接するイオンに流れる。理論によって拘束されずに、Ｈ＋、（ＯＨ）−、Ｏ２−イオンは、反応容器１４に形成され、Ｈ＋、Ｃ４＋、（ＣＯ）２−イオンは反応容器１２に形成されると考えれれる。反応容器１２において、炭素および水素イオンを組み合わせて、炭化水素、特に、メタンおよび他の炭化水素を形成する。電気分解プロセスの開始は、電解質３０に存在するＨ２Ｏから形成される発生期（イオン化）水素イオンを生じさせ、炭素イオンは電解質２８中のＣＯ２から離れて分離される。かくして、ＣＯ２は、反応容器１２において低下する。反応容器１４において、電子流は、その中の正に帯電した電極３４に引き付けられる負に帯電した酸素イオンを生じ、かくして、電極にて酸素分子を遊離する。また、Ｈ２は反応容器１４に形成し得る。
【００５２】
一方向の流れの酸素特性を有し得る毛細管１６は、電子の移動を可能とし、反応容器１４に遊離酸素を反応容器１２から離れて保ち、そこでの炭素および／または水素との再結合を回避するのに必要である。また、毛細管１６の細い寸法は、熱伝導移動を低下するように機能し、異なる温度条件を反応容器１２および１４に維持して、そこに生じる異なる反応を増強および促進し、エネルギーコストを節約し得る。２つの反応容器を分離する毛細管により分離されるならば、それらが生成（イオン化）される場合、正に帯電したイオン（炭素および水素）は、それら自体／相互に相互作用でき、かくして、反応容器１２に所望の生成物（炭化水素）を生成できる。
【００５３】
さらに、高圧力（＞５、１気圧）は、液相中に反応物を維持し、かくして、より小さな装置を用いて、生成されたイオンの濃度を増加させ、気相中で可能であるより多くの生成物を生成し得る。
【００５４】
毛細管１６は、成分原子が新しい所望の生成物を形成するために相互作用できるように、成分原子をイオン化する電子の移動を可能にするのに必要である。それらが生成（イオン化）される場合に分離されれば、正に帯電したイオン（炭素および水素）はそれら自体と単に相互作用することができ、かくして、所望の生成物（炭化水素）を生成できるが、陰イオン（酸素）はこれらから分離され、それら自体と単に組み合わせて酸素分子を形成できる。これらは、電子の最終移動が終了する電極にて単に遊離できる。圧力差のために、反応容器１２からの電解液体は、拡張容器４８に入る。拡張容器４８を適合して、炭化水素５０（典型的には反応容器１２に形成されたメタン）、炭素５２、およびＣＯ２、Ｈ２ＯおよびＣＯを含有する流れ５４を分離する。分離のいくつかの手段が存在し得るが、最も望ましく有望なものは、各生成物の異なる温度および圧力での液化または気体化であろう。ＣＯ２、Ｈ２ＯおよびＣＯを含有する流れ５４は、−ｖｅ電極３２を含有する反応容器１２に再利用して、プロセスの収率を増加し得る。
【００５５】
圧力差のために、反応容器１４からの電解液体は容器５６に入る。容器５６を適合して、酸素５８ならびに、Ｈ２ＯおよびおそらくＨ２を含有する流れ６０を分離する。その分離は、遠心分離機または差動位相（differential phase）変化パラメーターを用いて達成し得る。Ｈ２ＯおよびおそらくＨ２を含有する流れ６０は、−ｖｅ電極３２を含有する反応容器１２に再利用して、プロセスの収率を増加し得る。
【００５６】
１気圧＝１．０１３２５バール
１気圧＝１０１．３２５ｋＰａ
【００５７】
本発明は、図面に例示された具体例／具体例群に限定されていない。結果的に、添付された特許請求の範囲に言及された特徴は、引用符号に続き、かかる符号は、特許請求の範囲の理解度を増強する目的で単独で含まれ、何ら特許請求の範囲を限定するものではないと理解されるであろう。
【００５８】
本発明は、今や、以下の非限定の実施例を参照してより詳細に記載される：
【００５９】
実施例１
１． 計算
１．１ 電気化学
【００６０】
【化２】
【００６１】
【化３】
これらの反応により、通常の条件（室温、雰囲気圧）にて二酸化炭素からメタンを生成できるのに必要な電位差は、１．７７Ｖである。電気化学的挙動は、部分的に、これらの条件での限定された研究のために、検討された条件下で十分に理解されていない。さらに、検討は、実験計画の改善のために必要であろう。
【００６２】
１．２ 化学量論的な量
【００６３】
各試薬の化学量論的な量を特定の条件にて各試薬の密度を検討することにより計算した。蒸留水をすべての実験に用いた。
水の密度は、温度および圧力における変化を考慮して密度を計算する式（１）および（２）を用いることにより計算した。
【００６４】
【数１】
【００６５】
式中、βは、容量的な温度拡張係数（ｍ３／ｍ３．℃）であり、Ｔは℃での温度、ρはｋｇ／ｍ３での密度である。
【００６６】
【数２】
式中、ＰはＮ／ｍ２（Ｐａ）の圧力、Ｅはバルクモジュラス流体弾性（Ｎ／ｍ２）、ρはｋｇ／ｍ３での密度である。
【００６７】
モル密度は、以下の式（３）により計算される。
【００６８】
【数３】
【００６９】
式中、ｖはｃｍ３／モルでのモル密度、ρはｋｇ／ｍ３での密度であって、Ｍは、ｇ／モルでのモル質量である。
各試薬の量は、適当なセクションにおいて操作条件と一緒に報告される。
【００７０】
１．３ 超臨界点
【００７１】
水および二酸化炭素の化学量論的混合物では、その混合物の臨界点は、式（４）および（５）により見積もることができる。これらの見積りは、テーブル１に要約する。
【００７２】
【数４】
【００７３】
【表１】
【００７４】
１．４ 二酸化炭素
図２および３は、実験が行なわれた平衡条件を示す。
【００７５】
図２において、「Ａ」は超臨界条件を示し、「Ｂ」は実施例１Ａの条件を示し、「Ｃ」は、以下の条件を示す。
【００７６】
実施例１Ａ−毛細管を含む２つのチャンバーテスト
図面に例示された毛細管と連結した２つのチャンバー反応器システムを組み立て、−６ｖの電圧、約１２０ｍＡの電流で４４０分間操作した。実施例１Ａについてのテスト条件を以下のテーブル１に示す。反応器１２および１４の双方を周囲温度（２５℃）にて操作した。
【００７７】
【表２】
【００７８】
検出可能な量のメタンが反応器１２に生成した。ガスクロマトグラフにより生成された結果を図４に示す。
【００７９】
クロマトグラフ、以下の成分が示される：
空気：保持時間２．２７、幅７．２０、面積８３５４５２２．０、結果２０．９
メタン：保持時間４．７６、幅９．６０、面積１１６４４９．８、結果０．３
ＣＯ２：保持時間７．４３、幅２４．００、面積３１５０２１８８．０、結果７８．８
【００８０】
これらの結果は、小容量の分析試料のために、定量的に解釈されるべきではない。反応のいくつかの効果は、陰極で観察された炭素沈殿および陰極電解質の着色であった。陽極は影響されないままであったが、電解質のわずかな着色が現れた。
【００８１】
実施例１Ｂ−１Ｉについてのテスト条件を以下のテーブル２に提供する。各ケースにおいて、反応器１４は周囲温度（２２℃）で試行した。テーブル２に示した温度は、反応器１２の温度である。
【００８２】
以下の実験条件を気体試料におけるメタンの検出に用いた：
【表３】
【００８３】
メタンは以下の条件で生成した。
【００８４】
【表４】
【００８５】
実施例１Ｊ−低温条件でのテスト作業
また、実施例１Ａに用いた同一システム設定は、反応器１２を約７℃まで冷却することにより、比較的低い温度にて用いた。反応器１４は周囲温度（２２℃）であった。試験条件を以下のテーブル３に要約する：
【００８６】
【表５】
【００８７】
検出可能なメタンは１４０バールおよび７℃で生成されなかったが、いくらかのメタンが、この温度でのより低い圧力（６５バール）にて検出できた。検討に際して、双方の電極がきれいと分かり、双方の反応器からの電解質はきれいであった。
【００８８】
結論
観察されたものから、以下の結論をなすことができる：
・毛細管により連結した２つのチャンバー配置を用いて、検出可能な量のメタンを生成できた。
・同一の内部圧力および異なる温度の反応器１２および１４を試行して、検出可能な量のメタンを生成できた。
【技術分野】
【０００１】
地球は、現在、地球およびその住民に対する深刻な影響を有する２つの主要問題、すなわち、
過剰な二酸化炭素生成に起因する地球温暖化；および
過度に高い原油、したがって高いガソリンおよびディーゼル価格
に悩まされている。
【０００２】
本発明の目的は、これらの問題を緩和し、したがって、世界の将来を改善することである。
【背景技術】
【０００３】
化石燃料を利用するエンジンの製造の増加の結果、原油の過剰需要を生じさせ、今度は過剰に高い価格を生じさせている。これらの燃料の消費は、地球温暖化に導く二酸化炭素の生成量を増加させている。木々による二酸化炭素の吸収および得られた酸素の放出は、広範囲の森林の除去によって衰弱している。この不均衡は、世界の生態系を不調にし、累積的に不調にし続けている。
【０００４】
エンジンの効率を改善し、化石燃料生成物の消耗を改善する努力は、指数関数的に増大する人口およびそれらの願望のため、その状況を改善する機会をほとんど有さない。他の技術が積極的に求められている。
【０００５】
前記の問題に対処する方法は：
大気中の二酸化炭素の低減；
「カーボンフットプリント」（炭素生成物の使用）の低減；および
原油および他の化石燃料の需要の低減（代替物を見出すことにより、それらの価格の減少が生じる）を含む。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記の低減に貢献し、さらに、燃料を含む炭化水素の生成のための化学原料の供給材料を提供するプロセスおよび装置を提供することが、本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
二酸化炭素と水からの炭化水素の生成方法は、
（ａ）正電極ならびに、水およびイオン化材料を含む液体電解媒体を含む第１の反応容器（１４）を提供し；
（ｂ）負電極ならびに、水および二酸化炭素の混合物を含む液体電解媒体を含む第２の反応容器（１２）を提供し；
（ｃ）第１および第２の反応容器と、電子および／またはイオンが、第１および第２の反応容器の電解媒体間を通過するのを可能とする連結手段とを連結し、
（ｄ）直流電流を正電極および負電極に印加して：
・反応容器（１２）および（１４）中の電解媒体を介して、電子を陰極から陽極に流し（またはそれらの帯電を原子から隣接する原子に移し、それにより、うまくそれらをイオン化し、それらを脱イオン化し）；
・第２の反応容器中の水素、酸素の脱イオンを達成して、正に帯電した水素および炭素イオンを生成し、これを組み合わせて炭化水素（典型的にはメタン）、おそらく炭素、水素および一酸化炭素を形成し、
・第１の反応容器中の酸素のイオン化を達成し、これを組み合わせて、酸素を形成する工程を含む。
【０００８】
炭化水素（典型的にはメタン）を第２の反応容器（１２）から回収する。
【０００９】
酸素は第１の反応容器（１４）から回収する。
【００１０】
反応容器（１２）および（１４）は、同一の内部圧力にて操作され、異なる温度にて操作し得る。
【００１１】
連結手段は、液体電解媒体であり得、その場合には、おそらくいくらかのイオンで、原子ではない電子が通過するのを可能とする膜を提供し得る。
【００１２】
連結手段は、毛細管／毛細管群のごとき１以上の管／管群により規定し得る。
【００１３】
好ましくは、連結手段は、バルブまたはバルブ群のごとき栓手段で提供される。
【００１４】
管／各管の内部直径−対−長さの比は、０．００００１：１〜０．１：１、好ましくは０．００００１：１〜０．００１：１であり得る。
【００１５】
第１の反応容器（１４）中の正電極は、１端にて閉じられ、Ｐｔで調製された微孔性中空円筒の形態であり得る。
【００１６】
第２の反応容器（１２）中の負電極は、１端にて閉じられ、ＣｕＰｔアマルガムまたはＰｔで調製された微孔性中空円筒の形態であり得る。
【００１７】
第１および第２の反応容器（１４）および（１２）中の電解媒体の液体状態は、適当な高圧力下、および適当な温度での容器の操作により達成し得る。
【００１８】
例えば、第１および第２の反応容器（１４）および（１２）は、５．１気圧を超える圧力、５．１〜１０００気圧、典型的には１０気圧〜４００気圧、好ましくは１０〜２００気圧にて操作されるであろう、
【００１９】
反応容器（１２）および（１４）は、異なる温度にて操作でき、例えば、第１の反応容器（１４）は、２０℃〜２００℃、典型的には２０℃〜３０℃にて操作でき；第２の反応容器（１２）は、−５０℃〜２００℃、典型的には−１０℃〜７０℃にて操作できる。
【００２０】
通常、第１の反応容器（１４）は周囲温度（２０℃〜３０℃）で操作され、第２の反応容器の温度は所望の温度に制御され、例えば、それは−５０℃〜１０℃に冷却し得るか、またはそれは、５０℃〜２００℃に加熱し得る。
【００２１】
正電極および負電極を横切って印加される電圧は、−０．５ｖ〜−２０ｖ、−０．５ｖ〜−１０ｖ、−０．５ｖ〜−６ｖまたは−０．５ｖ〜−３ｖであり得る。
【００２２】
正電極および負電極を横切って印加される直流は、５０〜５００ｍＡ、典型的には１００〜２００ｍＡであり得る。
【００２３】
複数電極のグリッドが平行に結ばれているならば、正電極および負電極を横切って印加される直流は、０．１〜１０アンペアまたはそれ以上であり得る。
【００２４】
第２の反応容器中の二酸化炭素および水は、１：１〜１：２の容量比にて、または式：
【００２５】
【化１】
【００２６】
による化学量論的な（より大きな）比で混合し得る。
【００２７】
第２の反応容器の電解媒体から分離された二酸化炭素、水および一酸化炭素は、第２の反応容器に再利用し得る。
【００２８】
第１の反応容器の電解媒体から分離された水は、第２の反応容器に再利用し得る。
【００２９】
方法は、反応チャンバー（１２）中の水および二酸化炭素の混合物が超臨界流体である条件下で実行し得る。
【００３０】
また、本発明は、二酸化炭素および水からの炭化水素生成用装置に関し、該装置は：
液相中の水を含有させるための第１の反応容器（１４）；
液相中の二酸化炭素および水の混合物を含有させるための第２の反応容器（１２）；
第１の反応容器（１４）内に位置する正電極；
第２の反応容器（１２）内に位置する負電極；および
第１および第２の反応容器（１４）および（１２）中の電解媒体を連結する連結手段
を含む。
【００３１】
連結手段は、液体電解媒体であり得、その場合には、おそらくいくらかのイオンで、原子ではない電子が通過するのを可能とする膜が提供され得る。
【００３２】
連結手段は、毛細管／毛細管群のごとき１以上の管／管群であり得る。
【００３３】
好ましくは、連結手段は、バルブまたはバルブ群のごとき栓手段で提供される。
【００３４】
好ましくは、装置は、双方の反応容器内の圧力を等しくするための高圧増圧器を含む。
【００３５】
高圧増圧器は、好ましくはＣＯ２で加圧され、ＣＯ２で直接的に第２の反応容器（１２）を加圧し、高圧アキュムレータはＨ２Ｏで第１の反応容器（１４）を加圧するために提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は、本発明の具体例による反応器の図面である。
【図２】図２は、二酸化炭素用の相図である。
【図３】図３は、二酸化炭素用の密度圧力プロフィールである。
【図４】図４は、ガスクロマトグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
国際特許出願第ＰＣＴ／ＩＢ２００９／０５３１３６号（その内容をここに出典明示して本明細書の一部とみなす）は、二酸化炭素および水からの水素、酸素および炭化水素の生成のプロセスを記載し、これは、
（ａ）正電極および負電極を含む高い圧力および温度に耐えることができる容器において、液相中の二酸化炭素と液相中の水を混合して、液体電解媒体を提供し；
（ｂ）正電極および負電極に直流電流を印加して、水素、炭素および酸素のイオン化を達成し、正に帯電した水素および炭素イオンならびに負に帯電した酸素イオンを生成し；
（ｃ）正電極への酸素イオンの移動、および負電極への水素および炭素イオンの移動によって好都合に達成し得る酸素イオンからの水素および炭素のイオンの分離；
（ｄ）炭素および水素イオンからの水素、おそらく炭素および炭化水素（典型的にメタン）の形成、および酸素イオンからの酸素の形成；および
（ｅ）別々の容器（炭素も集め得る）中の水素、炭化水素および酸素生成物を集める（炭素も集め得る）
工程を含む。
【００３８】
正反応：
Ｃ＋Ｏ２ → ＣＯ２
は、熱力学的考察のために逆に優先的に生じる。
【００３９】
同様に、反応：
２Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２ → ＣＨ４＋２Ｏ２
は、逆反応より厄介な全体的な熱力学的要件を有する。
【００４０】
後者のプロセスの間にメタン（また他の炭化水素）を得ることの１つの難しさは、一旦形成されるとそれらが再度結合して反応を反転できないような生成物の分離である。
【００４１】
異なる反応容器において生成されるためにそれらが再結合することができないように、プロセスの間に生成物成分を分離することにより、第２の（後者）反応生成物を達成する改善された手段を提供することが、本発明の目的である。
【００４２】
図１に関して、反応器システム（数字１０により一般的に示される）は、細い毛細管１６（内部直径１．２〜１．５ｍｍ、長さ約２ｍ、かくして、管の内部直径−対−長さの比は、０．００００１：１〜０．１：１であり得る）により連結される、２つの別々の反応容器１２および１４で提供され、それは、電子が通過するのを可能とするが、ＣＯ２および酸素移動に不浸透性である結合点１８および／または２０にて選択的な膜を含有し得る。毛細管１６は、異なる温度条件が別々の反応容器１２および１４内に維持し得るように、その中の材料を介して温度伝導を制限する細い寸法を有する。毛細管１６はバルブ２２で提供される。電子流または移動、電流は、イオンの物理的な移動で毛細管１６内に生じ得る。平行に配列された複数の毛細管が存在し得る。
【００４３】
反応容器１２には、液体ＣＯ２ ２４、液体Ｈ２Ｏ ２６、おそらく少量の二酸化硫黄または塩化ナトリウムが供給されて、さらなるイオン化材料として水の凍結温度を低下させ、ＣＯ２およびＨ２Ｏの混合物を含有する液体電解媒体２８を提供する。
【００４４】
反応容器１４には、液体Ｈ２Ｏ ２６、酸のごとき少量のイオン化材料、および少量の二酸化硫黄が供給され、塩化ナトリウムまたはＮａＫＨＣＯ３もしくはＫＨＣＯ３（０．１〜０．５Ｍ）のごとき電解質を触媒として添加して、Ｈ２Ｏを含む液体電解媒体３０を提供し得る
【００４５】
毛細管１６は、液体電解媒体２８または３０のいずれか、または双方の混合物、または導電性ゲルを含有し得る。
【００４６】
反応容器１２を適合させて、５．１気圧を超える高圧力、典型的には、５．１〜１０００気圧および−５０℃の低温〜２００℃までの高温にて操作する。低温は、反応容器１２を冷蔵庫に入れることにより達成するが、高温は、反応容器１２内に位置する加熱要素を用いて達成する。負電極３２は、反応容器１２内に位置する。負電極３２は、１端にて閉じられ、６６％／３４％ＣｕＰｔアマルガムまたはＰｔで調製し得る微孔性中空円筒の形態である。
【００４７】
反応容器１４を適合させて、５．１気圧を超える〜１０００気圧の高圧力および、雰囲気温度（２０℃〜３０℃、典型的には２５℃）にて操作する。Ｐｔで調製された正電極３４は、反応容器１４内に位置する。正電極３４は、１端にて閉じられた微孔性中空円筒の形態である。
【００４８】
反応容器１４内の圧力を制御し、および／またはその内部圧力を反応容器１２内の圧力と等しくするような手段が提供される：圧力増圧器３６は、ＣＯ２ ３８が供給され、反応容器１２に直接的に連結し、ＣＯ２ ２４で反応容器１２を加圧する。高圧力の増圧器３６は、ＣＯ２が反応容器１４の内容物と反応するのを防止する高圧アキュムレータ４２を介して反応容器１４に連結されている。高圧アキュムレータ４２は、圧力増圧器３６からの二酸化炭素４４で加圧され、水４６で反応容器１４を加圧する。このシステムは、等しく反応容器１２および１４を加圧して、毛細管コネクターを介する反応容器１２および１４の間の電解質の逸脱を防止する。２つの反応容器１２および１４の間のバルブ２２を閉じることにより、電気分解反応が開始される前に、加圧を最初に安定し得る。高圧アキュムレータ４２は媒体分離器として働き、二酸化炭素が第２の反応器１２のチャンバーに入らないことを確実にし、および双方の反応器１２および１４内の圧力が等しくなることを同時に確実にする。
【００４９】
使用において、バルブ２２は閉まり、（高圧力ＣＯ２増圧器３６からの）液相中のＣＯ２ ２４および液相中のＨ２Ｏ ２６は、反応容器１２へ移され；次いで、Ｈ２Ｏ ２６は、反応容器１４に移されて、各々、反応容器１２および１４中の電解流体２８および３０を供給する。高圧増圧器３６を用いて、反応器１２および１４内で高くかつ等しい圧力、および反応容器内の液相条件を適用および維持する。一旦、容器１２および１４内の圧力が同一になれば、バルブ２２を開くこともでき、反応器１２および１４の間の最小の流体の流れが存在するであろう。電解流体２８および３０の液体状態は、反応容器１２および１４内の圧力および温度の適当な条件を維持することにより維持される。好ましくは、反応容器１２および１４内の圧力は、５．１気圧〜１０００気圧、１０気圧〜４００気圧、好ましくは１０気圧〜２００気圧に維持される。
【００５０】
反応容器１４は、周囲温度（２０℃〜３０℃、典型的には２５℃）に維持される。
【００５１】
電気分解反応は、電気回路３５上の正電極３４および負電極３２を横切る−０．５ｖ〜−１０ｖの直流電圧および５０〜５００ｍＡの電流を印加することにより開始される。印加帯電は、電解媒体２８および３０中の原子をイオン化する。電子（ｅ−）は、電極３４および３２の間で、かくして、毛細管１６を介してイオンから隣接するイオンに流れる。理論によって拘束されずに、Ｈ＋、（ＯＨ）−、Ｏ２−イオンは、反応容器１４に形成され、Ｈ＋、Ｃ４＋、（ＣＯ）２−イオンは反応容器１２に形成されると考えれれる。反応容器１２において、炭素および水素イオンを組み合わせて、炭化水素、特に、メタンおよび他の炭化水素を形成する。電気分解プロセスの開始は、電解質３０に存在するＨ２Ｏから形成される発生期（イオン化）水素イオンを生じさせ、炭素イオンは電解質２８中のＣＯ２から離れて分離される。かくして、ＣＯ２は、反応容器１２において低下する。反応容器１４において、電子流は、その中の正に帯電した電極３４に引き付けられる負に帯電した酸素イオンを生じ、かくして、電極にて酸素分子を遊離する。また、Ｈ２は反応容器１４に形成し得る。
【００５２】
一方向の流れの酸素特性を有し得る毛細管１６は、電子の移動を可能とし、反応容器１４に遊離酸素を反応容器１２から離れて保ち、そこでの炭素および／または水素との再結合を回避するのに必要である。また、毛細管１６の細い寸法は、熱伝導移動を低下するように機能し、異なる温度条件を反応容器１２および１４に維持して、そこに生じる異なる反応を増強および促進し、エネルギーコストを節約し得る。２つの反応容器を分離する毛細管により分離されるならば、それらが生成（イオン化）される場合、正に帯電したイオン（炭素および水素）は、それら自体／相互に相互作用でき、かくして、反応容器１２に所望の生成物（炭化水素）を生成できる。
【００５３】
さらに、高圧力（＞５、１気圧）は、液相中に反応物を維持し、かくして、より小さな装置を用いて、生成されたイオンの濃度を増加させ、気相中で可能であるより多くの生成物を生成し得る。
【００５４】
毛細管１６は、成分原子が新しい所望の生成物を形成するために相互作用できるように、成分原子をイオン化する電子の移動を可能にするのに必要である。それらが生成（イオン化）される場合に分離されれば、正に帯電したイオン（炭素および水素）はそれら自体と単に相互作用することができ、かくして、所望の生成物（炭化水素）を生成できるが、陰イオン（酸素）はこれらから分離され、それら自体と単に組み合わせて酸素分子を形成できる。これらは、電子の最終移動が終了する電極にて単に遊離できる。圧力差のために、反応容器１２からの電解液体は、拡張容器４８に入る。拡張容器４８を適合して、炭化水素５０（典型的には反応容器１２に形成されたメタン）、炭素５２、およびＣＯ２、Ｈ２ＯおよびＣＯを含有する流れ５４を分離する。分離のいくつかの手段が存在し得るが、最も望ましく有望なものは、各生成物の異なる温度および圧力での液化または気体化であろう。ＣＯ２、Ｈ２ＯおよびＣＯを含有する流れ５４は、−ｖｅ電極３２を含有する反応容器１２に再利用して、プロセスの収率を増加し得る。
【００５５】
圧力差のために、反応容器１４からの電解液体は容器５６に入る。容器５６を適合して、酸素５８ならびに、Ｈ２ＯおよびおそらくＨ２を含有する流れ６０を分離する。その分離は、遠心分離機または差動位相（differential phase）変化パラメーターを用いて達成し得る。Ｈ２ＯおよびおそらくＨ２を含有する流れ６０は、−ｖｅ電極３２を含有する反応容器１２に再利用して、プロセスの収率を増加し得る。
【００５６】
１気圧＝１．０１３２５バール
１気圧＝１０１．３２５ｋＰａ
【００５７】
本発明は、図面に例示された具体例／具体例群に限定されていない。結果的に、添付された特許請求の範囲に言及された特徴は、引用符号に続き、かかる符号は、特許請求の範囲の理解度を増強する目的で単独で含まれ、何ら特許請求の範囲を限定するものではないと理解されるであろう。
【００５８】
本発明は、今や、以下の非限定の実施例を参照してより詳細に記載される：
【００５９】
実施例１
１． 計算
１．１ 電気化学
【００６０】
【化２】
【００６１】
【化３】
これらの反応により、通常の条件（室温、雰囲気圧）にて二酸化炭素からメタンを生成できるのに必要な電位差は、１．７７Ｖである。電気化学的挙動は、部分的に、これらの条件での限定された研究のために、検討された条件下で十分に理解されていない。さらに、検討は、実験計画の改善のために必要であろう。
【００６２】
１．２ 化学量論的な量
【００６３】
各試薬の化学量論的な量を特定の条件にて各試薬の密度を検討することにより計算した。蒸留水をすべての実験に用いた。
水の密度は、温度および圧力における変化を考慮して密度を計算する式（１）および（２）を用いることにより計算した。
【００６４】
【数１】
【００６５】
式中、βは、容量的な温度拡張係数（ｍ３／ｍ３．℃）であり、Ｔは℃での温度、ρはｋｇ／ｍ３での密度である。
【００６６】
【数２】
式中、ＰはＮ／ｍ２（Ｐａ）の圧力、Ｅはバルクモジュラス流体弾性（Ｎ／ｍ２）、ρはｋｇ／ｍ３での密度である。
【００６７】
モル密度は、以下の式（３）により計算される。
【００６８】
【数３】
【００６９】
式中、ｖはｃｍ３／モルでのモル密度、ρはｋｇ／ｍ３での密度であって、Ｍは、ｇ／モルでのモル質量である。
各試薬の量は、適当なセクションにおいて操作条件と一緒に報告される。
【００７０】
１．３ 超臨界点
【００７１】
水および二酸化炭素の化学量論的混合物では、その混合物の臨界点は、式（４）および（５）により見積もることができる。これらの見積りは、テーブル１に要約する。
【００７２】
【数４】
【００７３】
【表１】
【００７４】
１．４ 二酸化炭素
図２および３は、実験が行なわれた平衡条件を示す。
【００７５】
図２において、「Ａ」は超臨界条件を示し、「Ｂ」は実施例１Ａの条件を示し、「Ｃ」は、以下の条件を示す。
【００７６】
実施例１Ａ−毛細管を含む２つのチャンバーテスト
図面に例示された毛細管と連結した２つのチャンバー反応器システムを組み立て、−６ｖの電圧、約１２０ｍＡの電流で４４０分間操作した。実施例１Ａについてのテスト条件を以下のテーブル１に示す。反応器１２および１４の双方を周囲温度（２５℃）にて操作した。
【００７７】
【表２】
【００７８】
検出可能な量のメタンが反応器１２に生成した。ガスクロマトグラフにより生成された結果を図４に示す。
【００７９】
クロマトグラフ、以下の成分が示される：
空気：保持時間２．２７、幅７．２０、面積８３５４５２２．０、結果２０．９
メタン：保持時間４．７６、幅９．６０、面積１１６４４９．８、結果０．３
ＣＯ２：保持時間７．４３、幅２４．００、面積３１５０２１８８．０、結果７８．８
【００８０】
これらの結果は、小容量の分析試料のために、定量的に解釈されるべきではない。反応のいくつかの効果は、陰極で観察された炭素沈殿および陰極電解質の着色であった。陽極は影響されないままであったが、電解質のわずかな着色が現れた。
【００８１】
実施例１Ｂ−１Ｉについてのテスト条件を以下のテーブル２に提供する。各ケースにおいて、反応器１４は周囲温度（２２℃）で試行した。テーブル２に示した温度は、反応器１２の温度である。
【００８２】
以下の実験条件を気体試料におけるメタンの検出に用いた：
【表３】
【００８３】
メタンは以下の条件で生成した。
【００８４】
【表４】
【００８５】
実施例１Ｊ−低温条件でのテスト作業
また、実施例１Ａに用いた同一システム設定は、反応器１２を約７℃まで冷却することにより、比較的低い温度にて用いた。反応器１４は周囲温度（２２℃）であった。試験条件を以下のテーブル３に要約する：
【００８６】
【表５】
【００８７】
検出可能なメタンは１４０バールおよび７℃で生成されなかったが、いくらかのメタンが、この温度でのより低い圧力（６５バール）にて検出できた。検討に際して、双方の電極がきれいと分かり、双方の反応器からの電解質はきれいであった。
【００８８】
結論
観察されたものから、以下の結論をなすことができる：
・毛細管により連結した２つのチャンバー配置を用いて、検出可能な量のメタンを生成できた。
・同一の内部圧力および異なる温度の反応器１２および１４を試行して、検出可能な量のメタンを生成できた。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二酸化炭素および水からの炭化水素の生成方法であって、
（ｅ）正電極ならびに、水およびイオン化材料を含む液体電解媒体を含む第１の反応容器（１４）を提供し；
（ｆ）負電極ならびに、水および二酸化炭素の混合物を含む液体電解媒体を含む第２の反応容器（１２）を提供し；
（ｇ）第１および第２の反応容器と、電子および／またはイオンが、第１および第２の反応容器の電解媒体間で通過するのを可能とする連結手段とを連結し；
（ｈ）直流電流を正電極および負電極に印加して：
・反応容器（１２）および（１４）中の電解媒体を介して、電子を陰極から陽極に流し；
・反応容器（１２）中に炭化水素を形成する
工程を含むことを特徴とする該方法。
【請求項２】
炭化水素がメタンを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
酸素が反応容器（１４）中で形成されることを特徴とする請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
炭化水素が第２の反応容器（１２）から回収されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１記載の方法。
【請求項５】
酸素が第１の反応容器（１４）から回収されることを特徴とする請求項３または４記載の方法。
【請求項６】
反応容器（１２）および（１４）が同一の内部圧力で操作されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１記載の方法。
【請求項７】
反応容器（１２）および（１４）が異なる温度にて操作されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１記載の方法。
【請求項８】
連結手段が、液体電解媒体であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１記載の方法。
【請求項９】
連結手段が、おそらくいくらかのイオンで、原子ではない電子が通過するのを可能とする膜を含むことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１記載の方法。
【請求項１０】
連結手段が、１以上の管／管群により規定されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１記載の方法。
【請求項１１】
管／管群が毛細管／毛細管群であることを特徴とする請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
連結手段が、栓手段で提供されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１記載の方法。
【請求項１３】
栓手段が、バルブまたはバルブ群であることを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
内部直径−対−その／各管の長さの比が、０．００００１：１〜０．１：１であることを特徴とする請求項１０〜１３のいずれか１記載の方法。
【請求項１５】
内部直径−対−その／各管の長さの比が、０．００００１：１〜０．００１：１であることを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
第１の反応容器（１４）中の正電極が、１端にて閉じられ、Ｐｔで調製されている、微孔性中空円筒の形態であることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１記載の方法。
【請求項１７】
第２の反応容器（１２）中の負電極が、１端にて閉じられ、ＣｕＰｔアマルガムまたはＰｔで調製されている、微孔性中空円筒の形態であることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１記載の方法。
【請求項１８】
第１の反応容器（１４）および第２の反応容器（１２）中の電解媒体が、適当な圧力および温度条件下で、容器（１２）および（１４）を操作することにより液体状態に維持されることを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１記載の方法。
【請求項１９】
第１の反応容器（１４）および第２の反応容器（１２）が、５．１気圧を超える圧力にて操作されることを特徴とする請求項１〜１８のいずれか１記載の方法。
【請求項２０】
第１の反応容器（１４）および第２の反応容器（１２）が、５．１〜１０００気圧の圧力にて操作されることを特徴とする請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
第１の反応容器（１４）および第２の反応容器（１２）が、１０気圧〜４００気圧の圧力にて操作されることを特徴とする請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
第１の反応容器（１４）および第２の反応容器（１２）が、１０〜２００気圧の圧力にて操作されることを特徴とする請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
反応容器（１２）および（１４）が、異なる温度にて操作されることを特徴とする請求項１〜２２のいずれか１記載の方法。
【請求項２４】
第１の反応容器（１４）が、２０℃〜２００℃の温度にて操作されることを特徴とする請求項１〜２３のいずれか１記載の方法。
【請求項２５】
第１の反応容器（１４）が、２０℃〜２００℃の温度にて操作されることを特徴とする請求項２４記載の方法。
【請求項２６】
第１の反応容器（１４）が、２０℃〜３０℃の温度にて操作されることを特徴とする請求項２５記載の方法。
【請求項２７】
第２の反応容器（１２）が、−５０℃〜２００℃の温度にて操作されることを特徴とする請求項１〜２６のいずれか１記載の方法。
【請求項２８】
第２の反応容器（１２）が、−１０℃〜７０℃の温度にて操作されることを特徴とする請求項２７記載の方法。
【請求項２９】
第１の反応容器（１４）が、周囲温度（１０℃〜３０℃）にて操作されることを特徴とする請求項１〜２８のいずれか１記載の方法。
【請求項３０】
第２の反応容器の温度が所望の温度に制御されることを特徴とする請求項２９記載の方法。
【請求項３１】
その所望の温度が、−５０℃〜１０℃であることを特徴とする請求項３０記載の方法。
【請求項３２】
その所望の温度が、１０℃〜２００℃であることを特徴とする請求項３０記載の方法。
【請求項３３】
正電極および負電極を横切って印加される電圧が、−０．５ｖ〜−２０ｖであることを特徴とする請求項１〜３２のいずれか１記載の方法。
【請求項３４】
正電極および負電極を横切って印加される電圧が、−０．５ｖ〜−１０ｖであることを特徴とする請求項３３記載の方法。
【請求項３５】
正電極および負電極を横切って印加される電圧が、−０．５ｖ〜−６ｖであることを特徴とする請求項３４記載の方法。
【請求項３６】
正電極および負電極を横切って印加される電圧が、−０．５ｖ〜−３ｖであることを特徴とする請求項３５記載の方法。
【請求項３７】
正電極および負電極を横切って印加される直流が、５０〜５００ｍＡであることを特徴とする請求項１〜３６のいずれか１記載の方法。
【請求項３８】
正電極および負電極を横切って印加される直流が、１００〜２００ｍＡであることを特徴とする請求項３７記載の方法。
【請求項３９】
正電極および負電極が、平行に結ばれている複数電極のグリッドであって、電極を横切って印加される直流が０．１〜１０アンペアであることを特徴とする請求項１〜３８のいずれか１記載の方法。
【請求項４０】
第２の反応容器（１２）中の二酸化炭素および水が、１：１〜１：２の容量比にて、または式：
【化１】
による化学量論（またはより大きな）比で混合されることを特徴とする、請求項１〜３９のいずれか１記載の方法。
【請求項４１】
二酸化炭素、水および一酸化炭素が、第２の反応容器（２０）の電解媒体から分離され、第２の反応容器（１２）に再利用されることを特徴とする、請求項１〜４０のいずれか１記載の方法。
【請求項４２】
水が、第１の反応容器（１４）の電解媒体から分離され、第２の反応容器（１２）に再利用されることを特徴とする、請求項１〜４１のいずれか１記載の方法。
【請求項４３】
二酸化炭素および水からの炭化水素生成用装置であって、該装置は：
液相に水を含有させるための第１の反応容器（１４）；
液相に二酸化炭素および水の混合物を含有させるための第２の反応容器（１２）；
第１の反応容器（１４）内に位置する正電極；
第２の反応容器（１２）内に位置する負電極；および
第１の反応容器（１４）および第２の反応容器（１２）中の電解媒体を連結する連結手段を含む該装置。
【請求項４４】
連結手段が、液体電解媒体である請求項４３記載の装置。
【請求項４５】
連結手段が、おそらくいくらかのイオンで、原子ではない電子が通過するのを可能とする膜を含む請求項４４記載の装置。
【請求項４６】
連結手段が、１以上の管／管群により規定される請求項４３〜４５のいずれか１記載の装置。
【請求項４７】
管／管群が毛細管／毛細管群である請求項４６記載の装置。
【請求項４８】
連結手段が、栓手段で提供される請求項４３〜４７のいずれか１記載の装置。
【請求項４９】
栓手段が、バルブまたはバルブ群である請求項４８記載の装置。
【請求項５０】
内部直径−対−その／各管の長さの比が、０．００００１：１〜０．１：１である請求項４６〜４９のいずれか１記載の装置。
【請求項５１】
内部直径−対−その／各管の長さの比が、０．００００１：１〜０．００１：１である請求項５０記載の装置。
【請求項５２】
反応容器（１２）および（１４）の双方における圧力を等しくするための高圧増圧器を含む、請求項４３〜５１のいずれか１記載の装置。
【請求項５３】
高圧増圧器がＣＯ２で加圧され、ＣＯ２で第２の反応容器（１２）を直接的に加圧し、高圧アキュムレータがＨ２Ｏで第１の反応容器（１４）を加圧するために提供される請求項５２記載の装置。
【請求項１】
二酸化炭素および水からの炭化水素の生成方法であって、
（ｅ）正電極ならびに、水およびイオン化材料を含む液体電解媒体を含む第１の反応容器（１４）を提供し；
（ｆ）負電極ならびに、水および二酸化炭素の混合物を含む液体電解媒体を含む第２の反応容器（１２）を提供し；
（ｇ）第１および第２の反応容器と、電子および／またはイオンが、第１および第２の反応容器の電解媒体間で通過するのを可能とする連結手段とを連結し；
（ｈ）直流電流を正電極および負電極に印加して：
・反応容器（１２）および（１４）中の電解媒体を介して、電子を陰極から陽極に流し；
・反応容器（１２）中に炭化水素を形成する
工程を含むことを特徴とする該方法。
【請求項２】
炭化水素がメタンを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
酸素が反応容器（１４）中で形成されることを特徴とする請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
炭化水素が第２の反応容器（１２）から回収されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１記載の方法。
【請求項５】
酸素が第１の反応容器（１４）から回収されることを特徴とする請求項３または４記載の方法。
【請求項６】
反応容器（１２）および（１４）が同一の内部圧力で操作されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１記載の方法。
【請求項７】
反応容器（１２）および（１４）が異なる温度にて操作されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１記載の方法。
【請求項８】
連結手段が、液体電解媒体であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１記載の方法。
【請求項９】
連結手段が、おそらくいくらかのイオンで、原子ではない電子が通過するのを可能とする膜を含むことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１記載の方法。
【請求項１０】
連結手段が、１以上の管／管群により規定されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１記載の方法。
【請求項１１】
管／管群が毛細管／毛細管群であることを特徴とする請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
連結手段が、栓手段で提供されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１記載の方法。
【請求項１３】
栓手段が、バルブまたはバルブ群であることを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
内部直径−対−その／各管の長さの比が、０．００００１：１〜０．１：１であることを特徴とする請求項１０〜１３のいずれか１記載の方法。
【請求項１５】
内部直径−対−その／各管の長さの比が、０．００００１：１〜０．００１：１であることを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
第１の反応容器（１４）中の正電極が、１端にて閉じられ、Ｐｔで調製されている、微孔性中空円筒の形態であることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１記載の方法。
【請求項１７】
第２の反応容器（１２）中の負電極が、１端にて閉じられ、ＣｕＰｔアマルガムまたはＰｔで調製されている、微孔性中空円筒の形態であることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１記載の方法。
【請求項１８】
第１の反応容器（１４）および第２の反応容器（１２）中の電解媒体が、適当な圧力および温度条件下で、容器（１２）および（１４）を操作することにより液体状態に維持されることを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１記載の方法。
【請求項１９】
第１の反応容器（１４）および第２の反応容器（１２）が、５．１気圧を超える圧力にて操作されることを特徴とする請求項１〜１８のいずれか１記載の方法。
【請求項２０】
第１の反応容器（１４）および第２の反応容器（１２）が、５．１〜１０００気圧の圧力にて操作されることを特徴とする請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
第１の反応容器（１４）および第２の反応容器（１２）が、１０気圧〜４００気圧の圧力にて操作されることを特徴とする請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
第１の反応容器（１４）および第２の反応容器（１２）が、１０〜２００気圧の圧力にて操作されることを特徴とする請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
反応容器（１２）および（１４）が、異なる温度にて操作されることを特徴とする請求項１〜２２のいずれか１記載の方法。
【請求項２４】
第１の反応容器（１４）が、２０℃〜２００℃の温度にて操作されることを特徴とする請求項１〜２３のいずれか１記載の方法。
【請求項２５】
第１の反応容器（１４）が、２０℃〜２００℃の温度にて操作されることを特徴とする請求項２４記載の方法。
【請求項２６】
第１の反応容器（１４）が、２０℃〜３０℃の温度にて操作されることを特徴とする請求項２５記載の方法。
【請求項２７】
第２の反応容器（１２）が、−５０℃〜２００℃の温度にて操作されることを特徴とする請求項１〜２６のいずれか１記載の方法。
【請求項２８】
第２の反応容器（１２）が、−１０℃〜７０℃の温度にて操作されることを特徴とする請求項２７記載の方法。
【請求項２９】
第１の反応容器（１４）が、周囲温度（１０℃〜３０℃）にて操作されることを特徴とする請求項１〜２８のいずれか１記載の方法。
【請求項３０】
第２の反応容器の温度が所望の温度に制御されることを特徴とする請求項２９記載の方法。
【請求項３１】
その所望の温度が、−５０℃〜１０℃であることを特徴とする請求項３０記載の方法。
【請求項３２】
その所望の温度が、１０℃〜２００℃であることを特徴とする請求項３０記載の方法。
【請求項３３】
正電極および負電極を横切って印加される電圧が、−０．５ｖ〜−２０ｖであることを特徴とする請求項１〜３２のいずれか１記載の方法。
【請求項３４】
正電極および負電極を横切って印加される電圧が、−０．５ｖ〜−１０ｖであることを特徴とする請求項３３記載の方法。
【請求項３５】
正電極および負電極を横切って印加される電圧が、−０．５ｖ〜−６ｖであることを特徴とする請求項３４記載の方法。
【請求項３６】
正電極および負電極を横切って印加される電圧が、−０．５ｖ〜−３ｖであることを特徴とする請求項３５記載の方法。
【請求項３７】
正電極および負電極を横切って印加される直流が、５０〜５００ｍＡであることを特徴とする請求項１〜３６のいずれか１記載の方法。
【請求項３８】
正電極および負電極を横切って印加される直流が、１００〜２００ｍＡであることを特徴とする請求項３７記載の方法。
【請求項３９】
正電極および負電極が、平行に結ばれている複数電極のグリッドであって、電極を横切って印加される直流が０．１〜１０アンペアであることを特徴とする請求項１〜３８のいずれか１記載の方法。
【請求項４０】
第２の反応容器（１２）中の二酸化炭素および水が、１：１〜１：２の容量比にて、または式：
【化１】
による化学量論（またはより大きな）比で混合されることを特徴とする、請求項１〜３９のいずれか１記載の方法。
【請求項４１】
二酸化炭素、水および一酸化炭素が、第２の反応容器（２０）の電解媒体から分離され、第２の反応容器（１２）に再利用されることを特徴とする、請求項１〜４０のいずれか１記載の方法。
【請求項４２】
水が、第１の反応容器（１４）の電解媒体から分離され、第２の反応容器（１２）に再利用されることを特徴とする、請求項１〜４１のいずれか１記載の方法。
【請求項４３】
二酸化炭素および水からの炭化水素生成用装置であって、該装置は：
液相に水を含有させるための第１の反応容器（１４）；
液相に二酸化炭素および水の混合物を含有させるための第２の反応容器（１２）；
第１の反応容器（１４）内に位置する正電極；
第２の反応容器（１２）内に位置する負電極；および
第１の反応容器（１４）および第２の反応容器（１２）中の電解媒体を連結する連結手段を含む該装置。
【請求項４４】
連結手段が、液体電解媒体である請求項４３記載の装置。
【請求項４５】
連結手段が、おそらくいくらかのイオンで、原子ではない電子が通過するのを可能とする膜を含む請求項４４記載の装置。
【請求項４６】
連結手段が、１以上の管／管群により規定される請求項４３〜４５のいずれか１記載の装置。
【請求項４７】
管／管群が毛細管／毛細管群である請求項４６記載の装置。
【請求項４８】
連結手段が、栓手段で提供される請求項４３〜４７のいずれか１記載の装置。
【請求項４９】
栓手段が、バルブまたはバルブ群である請求項４８記載の装置。
【請求項５０】
内部直径−対−その／各管の長さの比が、０．００００１：１〜０．１：１である請求項４６〜４９のいずれか１記載の装置。
【請求項５１】
内部直径−対−その／各管の長さの比が、０．００００１：１〜０．００１：１である請求項５０記載の装置。
【請求項５２】
反応容器（１２）および（１４）の双方における圧力を等しくするための高圧増圧器を含む、請求項４３〜５１のいずれか１記載の装置。
【請求項５３】
高圧増圧器がＣＯ２で加圧され、ＣＯ２で第２の反応容器（１２）を直接的に加圧し、高圧アキュムレータがＨ２Ｏで第１の反応容器（１４）を加圧するために提供される請求項５２記載の装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公表番号】特表２０１３−５１０２３８（Ｐ２０１３−５１０２３８Ａ）
【公表日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５３７４７５（Ｐ２０１２−５３７４７５）
【出願日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２０１０／０５５００１
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０５５３２２
【国際公開日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【出願人】（５１２１１７４４３）エフエフジーエフ・リミテッド (1)
【氏名又は名称原語表記】ＦＦＧＦ ＬＩＭＩＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２０１０／０５５００１
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０５５３２２
【国際公開日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【出願人】（５１２１１７４４３）エフエフジーエフ・リミテッド (1)
【氏名又は名称原語表記】ＦＦＧＦ ＬＩＭＩＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
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