电化学还原装置及芳香烃化合物或含氮杂环芳香族化合物的氢化物的制备方法

电化学还原装置及芳香烃化合物或含氮杂环芳香族化合物的氢化物的制备方法
【专利摘要】电解池(100)具有电解质膜(110)、还原电极(120)和氧发生用电极(130)。电解质膜(110)由具有质子传导性的材料(离聚物)形成。还原电极(120)中使用的还原催化剂，由含有Pt、Pd中至少一者的第1催化剂金属(贵金属)、和选自Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Mo、Ru、Sn、W、Re、Pb、Bi中的一种或两种以上的第2催化剂金属的组合物构成。氧发生用电极(130)含有RuO2、IrO2等的贵金属氧化物系的催化剂。
【专利说明】电化学还原装置及芳香烃化合物或含氮杂环芳香族化合物 的氢化物的制备方法

【技术领域】
[0001] 本发明涉及将芳香烃化合物或含氮杂环芳香族化合物进行电化学地氢化的装置 和方法。

【背景技术】
[0002] 已知环己烷、十氢萘之类的环状有机化合物可以通过使用氢气将对应的芳香烃化 合物（苯、萘）进行核氢化来有效地获得。对于该反应，需要高温且高压的反应条件，因此 以小?中规模进行制造是不适合的。与此相对，已知采用电解池的电化学反应能使用水作 为氢源，故无需处理气体状的氢，而且反应条件也比较温和（常温?200°C左右、常压）地进 行。
[0003] 然而，将与水的亲和性低、电导率低的这些化合物通过以水为原料的电化学反应 进行还原，显然需要在电极构造、电极材料上下工夫，为了进行低耗能且高效的芳香烃化合 物的还原反应，需要开发出适合于本目的的电极催化剂。
[0004] 〔现有技术文献〕
[0005] 〔专利文献〕
[0006] 专利文献1 :日本特开2003-045449号公报
[0007] 专利文献2 :日本特开2005-126288号公报
[0008] 专利文献3 :日本特开2005-239479号公报 [0009]〔非专利文献〕
[0010]〔非专利文献 1〕市川胜，J. Jpn. Inst. Energy, 85 卷，517 (2006)


【发明内容】

[0011] 作为将甲苯等芳香烃化合物进行电化学地氢化的例子，已报告了将气化成气体状 的甲苯送到还原电极侧，以与水电解类似的构成，不经过氢气状态而得到作为核氢化物的 甲基环己烷的技术（参照非专利文献1)，但每电极面积?小时内可以转化的物质量（电流 密度）不大，为增大每装置体积可以处理的物质量，在电极构造、特别是还原极侧的电极方 面还存在改良的余地。
[0012] 当想要将芳香烃化合物进行电化学还原时，必须同时在还原极进行从异性极（氧 发生极）输送的质子、电子、及成为原料的芳香烃化合物的供给、以及生成的核氢化物的排 出。在这些质子、电子、物质移动中，为了高效地形成反应界面、例如若是苯则通过6电子还 原得到环己烷，若是萘则通过10电子还原得到十氢萘，需要高的电极催化剂活性，而且用 于形成反应界面的三维构造也是重要的。
[0013] 本发明是鉴于这样的问题而完成的，其目的在于提供一种能够将芳香烃化合物或 含氮杂环芳香族化合物高效地进行电化学核氢化的技术。
[0014] 本发明的一个方式是电化学还原装置。该电化学还原装置，其特征在于，具备：具 有质子传导性的电解质膜、设置在上述电解质膜的一侧的、含有用于将芳香烃化合物核氢 化的催化剂金属的还原电极、和设置在上述电解质膜另一侧的氧发生用电极，上述催化剂 金属是含有包括Pt、Pd中的至少一个的第1催化剂金属、和选自Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、 Mo、Ru、Sn、W、Re、Pb、Bi中的一种或两种以上的第2催化剂金属的组合物。需要说明的是， 对于芳香烃化合物的核氢化，氢化的苯环数目不限于1，也可以是2以上。
[0015] 第1催化剂金属相对于上述第1催化剂金属和上述第2催化剂金属的总质量的比 例可以是l〇wt%以上95wt%以下。上述第1催化剂金属及上述第2催化剂金属可以担载 于含有多孔性碳、多孔性金属、多孔性金属氧化物中的任一者的导电性材料。上述导电性材 料可以具有l.〇Xl〇_ 2S/cm以上的电导率。上述还原电极可以含有质子传导体。上述质子 传导体可以是离子传导性聚合物。上述催化剂金属可以由上述质子传导体部分地覆盖。
[0016] 本发明的其他方式是芳香烃化合物或含氮杂环芳香族化合物的氢化物的制备方 法。该芳香烃化合物或含氮杂环芳香族化合物的氢化物的制备方法，其特征在于，在上述的 任一个方式的电化学还原装置的还原电极侧导入芳香烃化合物或含氮杂环芳香族化合物， 在氧发生用电极侧通入水或加湿的气体，以还原电极成为低电位、氧发生用电极成为高电 位的方式从外部施加电场，由此将导入还原电极侧的芳香烃化合物或含氮杂环芳香族化合 物进行核氢化。
[0017] 在上述方式的芳香烃化合物或含氮杂环芳香族化合物的氢化物的制备方法中，可 以在反应温度下以液体状态导入要向还原电极侧导入的芳香烃化合物或含氮杂环芳香族 化合物。
[0018] 需要说明的是，适当组合上述各要素的发明也可包括在本件专利申请所要求专利 保护的发明范围内。
[0019] 〔发明效果〕
[0020] 通过本发明，可以将芳香烃化合物或含氮杂环芳香族化合物高效地进行电化学地 核氢化。

【专利附图】

【附图说明】
[0021] 图1是表示实施方式的电化学还原装置的示意结构的示意图。
[0022] 图2是表示实施方式的电化学还原装置所具有的电解池的示意结构的图。
[0023] 图3是表示还原电极中采用的催化剂金属与电流密度的关系的图表。
[0024] 图4是表示第2催化剂金属的含量与相对电流密度的关系的图表。
[0025] 图5是表示离聚物比与相对电流密度的关系的图表。

【具体实施方式】
[0026] 以下参照【专利附图】

【附图说明】本发明的实施方式。需要说明的是，在所有附图中，对同样的结 构元素附加同样的标号，并适当省略说明。
[0027] 图1是表示实施方式的电化学还原装置的示意结构的示意图。图2是表示实施方 式的电化学还原装置所具有的电解池的示意结构的图。如图1所示那样，电化学还原装置 10具备电解池100、电控制部20、有机物贮藏槽30、水贮藏槽40和气水分离部50。
[0028] 电控制部20,例如是将电源的输出电压转换成规定电压的DC/DC转换器。电控制 部20的正极输出端子与电解池100的正极连接。电控制部20的负极输出端子与电解池 100的负极连接。由此，在电解池100的氧发生用电极（正极）130与还原电极（负极）120 之间被施加规定的电压。需要说明的是，电控制部20的参比电极输入端子与后述的电解质 膜110上设置的参比电极112连接，以参比电极112的电位为基准，确定正极输出端子的电 位和负极输出端子的电位。需要说明的是，作为电源，可以使用太阳光、风力等来自自然能 量的电。
[0029] 有机物贮藏槽30贮藏了芳香族化合物。本实施方式中使用的芳香族化合物， 是至少含有一个芳香环的芳香烃化合物、或含氮杂环芳香族化合物，可以列举苯、萘、蒽、 二苯乙烷、吡啶、嘧啶、吡嗪、喹啉、异喹啉、N-烷基吡咯（N-alkylpyrrole)、N-烷基吲哚 (N-alkylindole)、N_烧基二苯并批咯（N-alkyldibenzopyrrole)等。另外，上述芳香经及 含氮杂环芳香族化合物的芳香环中的1?4个氢原子可以由烷基取代。其中，上述芳香族 化合物中的"烷基"是碳原子数1?6的直链烷基或支链烷基。例如，作为烷基苯，可以列 举甲苯、乙基苯等，作为二烷基苯可以列举二甲苯、二乙基苯等，作为三烷基苯可以列举均 三甲苯等。作为烷基萘，可以列举甲基萘。此外，上述的芳香烃及含氮杂环芳香族化合物的 芳香环可以具有1?3个取代基。需要说明的是，在下面的说明中，有时将本发明中使用的 芳香烃化合物和含氮杂环芳香族化合物称为"芳香族化合物"。芳香族化合物优选在常温下 是液体。根据这种情况，可以不进行加热、加压等的处理地在液体状态下将芳香族化合物供 给电解池100,因此可以实现电化学还原装置10结构的简便化。液体状态的芳香族化合物 的浓度是〇. 1 %以上、优选〇. 3%以上、更优选0. 5%以上。
[0030] 贮藏在有机物贮藏槽30中的芳香族化合物通过第1液体供给装置32供给到电解 池100的还原电极120。第1液体供给装置32,例如可以使用齿轮泵或缸式泵等的各种泵、 或自然流下式装置等。在有机物贮藏槽30和电解池100的还原电极之间设置循环路径，被 电解池100核氢化后的芳香族化合物及未反应的芳香族化合物经由循环路径贮藏于有机 物贮藏槽30。电解池100的还原电极120中进行的主反应不产生气体，但若产生氢副产物， 则可以在循环路径中途设置气液分离机构。
[0031] 水贮藏槽40中贮藏了离子交换水、纯水等（以下简称为"水"）。在水贮藏槽40 中贮藏的水，利用第2液体供给装置42供给电解池100的氧发生用电极130。第2液体供 给装置42,与第1液体供给装置32同样地，例如可以使用齿轮泵或缸式泵等的各种泵、或者 自然流下式装置等。在水贮藏槽40与电解池100的氧发生用电极之间设置有循环路径，在 电解池100中未反应的水经由循环路径贮藏在水贮藏槽40中。需要说明的是，在将未反应 的水从电解池100送回水贮藏槽40的路径的中途设置有气水分离部50。利用气水分离部 50,经电解池100的水的电解产生的氧从水分离而排出到体系外。
[0032] 如图2所示那样，电解池100具有电解质膜110、还原电极120、氧发生用电极130、 液体扩散层140a、140b、及隔膜150a、150b。
[0033] 电解质膜110由具有质子传导性的材料（离聚物）形成，一方面要求选择性地传 导质子，另一方面抑制在还原电极120和氧发生用电极130之间物质的混合、扩散。电解质 膜110的厚度优选5?300 μ m，更优选10?150 μ m，最优选20?100 μ m。如果电解质膜 110的厚度低于5 μ m，则存在电解质膜110的阻隔性下降，交叉泄漏（crossleak)量增大的 可能性。另外，如果电解质膜110的厚度比300μπι厚，则离子迁移电阻变得过大，因此不优 选。
[0034] 电解质膜110的面积电阻、即单位几何面积的离子迁移电阻优选2000πιΩ · cm2以 下，更优选l〇〇〇m Ω · cm2以下，最优选500m Ω · cm2以下。如果电解质膜110的接触电阻高 于2000πιΩ ?cm2,则质子传导性不足。作为具有质子传导性的材料（阳离子交换型的离聚 物），可以列举Nafion (注册商标）、Flemion (注册商标）等全氟磺酸聚合物。阳离子交换型 离聚物的离子交换容量（IEC)优选0. 7?2meq/g，更优选1?1. 2meq/g。当阳离子交换型 离聚物的离子交换容量低于〇. 7meq/g时，离子传导性变得不足。另一方面，当阳离子交换 型离聚物的离子交换容量比2meq/g高时，离聚物对水的溶解度增大，因此电解质膜110的 强度变得不充分。
[0035] 还原电极120设置在电解质膜110的一侧。还原电极120是包括用于将芳香族化 合物进行核氢化的还原催化剂的还原极催化剂层。在还原电极120中使用的还原催化剂， 由含有包括Pt、Pd中的至少一者的第1催化剂金属（贵金属）、和选自Cr、Mn、Fe、Co、Ni、 Cu、Zn、Mo、Ru、Sn、W、Re、Pb、Bi中的一种或两种以上的第2催化剂金属的组合物构成。该 组合物中所含的第1及第2催化剂金属的形态，是由第1催化剂金属和第2催化剂金属的合 金、或、由第1催化剂金属与第2催化剂金属构成的金属间化合物。第1催化剂金属相对于 第1催化剂金属和第2催化剂金属的总质量的比例优选10?95wt %，更优选20?90wt %， 最优选25?80wt %。如果第1催化剂金属的比例低于10wt %，则从耐溶解性等的角度出 发，可能会导致耐久性的下降。另一方面，如果第1催化剂金属的比例高于95wt%，则还原 催化剂的性质接近于贵金属单独的性质，因此电极活性变得不充分。需要说明的是，通过组 合所选择的第1催化剂金属和第2催化剂金属，在组合物中所占的合金化率或金属间化合 物形成比率不同。因此，通过调整一种或两种以上的第2催化剂金属质量使得第1催化剂金 属的含量在上述值范围内，可以实现性能或经济上优点、或两者的兼顾。在下面的说明中， 有时将第1催化剂金属和第2催化剂金属总地称作"催化剂金属"。
[0036] 上述的催化剂金属可以由导电性材料（载体）担载。导电性材料的电导率优选 1. 0X10_2S/cm以上，更优选3. 0X10_2S/cm以上，最优选1. OXlOl/cm以上。当导电性材 料的电导率低于l.〇Xl〇_2S/cm时，无法赋予足够的导电性。作为该导电性材料，可以列举 含有多孔性碳、多孔性金属、多孔性金属氧化物中的任一者作为主成分的导电性材料。作为 多孔性碳，可以列举科琴黑（注册商标）、乙炔黑、VULCAN(注册商标）等碳黑。经氮吸附 法测定的多孔性碳的BET比表面积优选100m 2/g以上，更优选150m2/g以上，最优选200m2/ g以上。如果多孔性碳的BET比表面积小于100m2/g，则变得难以均匀地担载催化剂金属。 为此，催化剂金属表面的利用率下降，导致催化剂性能的下降。作为多孔性金属，例如可以 列举钼黑、钯黑、析出为碎片状的钼金属等。作为多孔性金属氧化物，可以列举Ti、Zr、Nb、 Mo、Hf、Ta、W的氧化物。除此之外，作为用于担载催化剂金属的多孔性导电性材料，可以列 举Ti、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W等金属的氮化物、碳化物、氮氧化物、碳氮化物、部分氧化的碳氮 化物（以下，将其总称为多孔性金属碳氮化物等）。经氮吸附法测定的多孔性金属、多孔性 金属氧化物和多孔性金属碳氮化物等的BET比表面积优选lm 2/g以上，更优选3m2/g以上， 最优选l〇m2/g以上。如果多孔性金属、多孔性金属氧化物和多孔性金属碳氮化物等的BET 比表面积小于lm2/g，则变得难以均匀地担载催化剂金属。因此，催化剂金属表面的利用率 下降，导致催化剂性能的下降。
[0037] 相对于将第1催化剂金属、第2催化剂金属和载体加在一起得到的总质量，由第1 催化剂金属和第2催化剂金属构成的组合物所占的比例、换言之为担载率优选1?90wt %， 更优选3?75wt%，最优选5?50wt%。如果担持率低于lwt%，贝U在还原电极120中每单 位体积的活性变得不足。另一方面，如果担持率大于90wt%，则变得难以使催化剂金属高分 散，容易产生凝聚。另外，由于贵金属的量增加，因此还原电极120的制造成本提高。
[0038] 将催化剂金属担载于载体上的方法，虽然根据第1催化剂金属、第2催化剂金属的 种类、组成有所不同，但可以采用下面的使第1催化剂金属和第2催化剂金属同时浸渍于载 体的同时浸渍法、或使第1催化剂金属浸渍于载体后，使第2催化剂金属浸渍于载体的顺序 浸渍法。在采用顺序浸渍法时，可以使第1催化剂金属担载于载体后，施以暂时热处理等， 然后使第2催化剂金属担载于载体。在第1催化剂金属和第2催化剂金属两者的浸渍完成 后，通过热处理工序进行第1催化剂金属和第2催化剂金属的合金化、由第1催化剂金属和 第2催化剂金属构成的金属间化合物的形成。
[0039] 还原电极120中可以添加不同于担载了催化剂金属的导电性化合物的前述导电 性氧化物、碳黑等具有导电性的材料。由此，可以增加还原催化剂粒子间的电子传导路径， 有时也可以降低还原催化剂层的单位几何面积的电阻。
[0040] 还原电极120中还可以含有作为添加剂的聚四氟乙烯（PTFE)等的含氟树脂。
[0041] 还原电极120可以含有具有质子传导性离聚物。还原电极120,优选以规定的质量 比含有与上述电解质膜110具有相同或类似结构的离子传导性物质（离聚物）。利用该物 质，可以使还原电极120的离子传导性提高。特别地，在催化剂载体为多孔性时，还原电极 120含有具有质子传导性的离聚物，由此可以大大有助于离子传导性的提高。作为具有质子 传导性的离聚物（阳离子交换型离聚物），可以列举Nafion (注册商标）、Flemion(注册商 标）等全氟磺酸聚合物。阳离子交换型离聚物的离子交换容量（IEC)优选0. 7?3meq/g， 更优选1?2. 5meq/g，最优选1. 2?2meq/g。当催化剂金属担载在多孔性碳（碳载体）上 时，阳离子交换型离聚物（I) /碳载体（C)的质量比Ι/C优选0. 1?2,更优选0. 2?1. 5,最 优选0. 3?1. 1。如果质量比Ι/C低于0. 1，则变得难以获得足够的离子传导性。另一方面， 如果质量比Ι/C大于2,则离聚物对催化剂金属的覆盖厚度增加，由此作为反应物质的芳香 族化合物与催化剂活性位点的接触受到阻碍，或者电子传导性降低，从而电极活性下降。
[0042] 此外，还原电极120中所含的离聚物优选部分地覆盖还原催化剂。由此，可以将还 原电极120的电化学反应所需的3要素（芳香族化合物、质子、电子）有效地供给反应场。
[0043] 液体扩散层140a层叠在电解质膜110相反侧的还原电极120的面上。液体扩散 层140a起到将由后述的隔膜150a供给的液态芳香族化合物均匀地扩散到还原电极120中 的功能。作为液体扩散层140a，例如可以使用碳纸、碳布。
[0044] 隔膜150a层叠在电解质膜110相反侧的液体扩散层140a的面上。隔膜150a由 碳樹脂、Cr-Ni-Fe 系、Cr-Ni_M〇-Fe 系、Cr-M〇-Nb_Ni 系、Cr-M〇-Fe-W_Ni 系等的耐腐蚀性合 金形成。在隔膜150a的液体扩散层140a侧的面并设了单个或多个沟状的流路152a。流 路152a中流通了由有机物贮藏槽30供给的液态芳香族化合物，液态芳香族化合物从流路 152a渗入液体扩散层140a。流路152a的形态没有特别限定，例如可以采用直线状流路、弯 曲流路。另外，当隔膜150a使用金属材料时，隔膜150a可以是将球状、颗粒状金属微粉末 烧结而成的结构体。
[0045] 氧发生用电极130设置在电解质膜110的另一侧。氧发生用电极130优选使用含 有Ru0 2、lr02等贵金属氧化物系催化剂的电极。它们的催化剂可以是Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、 Zn、Nb、Mo、Ta、W等金属或者分散担载或涂覆在以这些金属为主成分的合金等金属线、丝网 等的金属基材中。特别地，Ir0 2是高价的，因此当将Ir02作为催化剂使用时，对金属基材进 行薄膜涂覆，由此可以降低制造成本。
[0046] 液体扩散层140b层叠在电解质膜110相反侧的氧发生用电极130的面上。液体扩 散层140b起到将由后述的隔膜150b供给的水均匀地扩散到氧发生用电极130中的功能。 作为液体扩散层140b，例如可以使用碳纸、碳布。
[0047] 隔膜150b层叠在电解质膜110相反侧的液体扩散层140b的面上。隔膜150b由 Cr/Ni/Fe 系、Cr/Ni/Mo/Fe 系、Cr/Mo/Nb/Ni 系、Cr/Mo/Fe/W/Ni 系等耐腐蚀性合金形成，或 者这些金属表面由氧化物皮膜覆盖的材料形成。在隔膜150b的液体扩散层140b侧的面并 设了单个或多个沟状流路152b。流路152b中通入由水贮藏槽40供给的水，水从流路152b 渗入液体扩散层140b。流路152b的形态没有特别限定，例如可以使用直线状流路、弯曲流 路。另外，当将金属材料用于隔膜150b时，隔膜150b可以是将球状、颗粒状金属微粉末烧 结而成的结构体。
[0048] 在本实施方式中，可向氧发生用电极130供给液态水，但可以使用加湿的气体（例 如空气）代替液态水。在这种情况下，加湿气体的露点温度优选室温?l〇〇°C，更优选50? 100。。。
[0049] 作为芳香族化合物使用甲苯时的电解池100的反应如下。
[0050] 〈氧发生用电极时的电极反应〉
[0051] 3H20 ^ 1. 502+6H++6e_ ：E〇 = 1. 23V
[0052] 〈还原电极时的电极反应〉
[0053] 甲苯 +册++6丨一甲基环己烷：E。= 0· l53V(vs RHE)
[0054] S卩，并行地进行氧发生用电极的电极反应、和还原电极的电极反应，通过氧发生用 电极的电极反应使经水的电解产生的质子介由电解质膜110供给还原电极，在还原电极的 电极反应中，可被用于芳香族化合物的核氢化。
[0055] 更详细来讲，将还原电极120的电极电位设为用作原料的芳香族化合物的标准氧 化还原电位&以下，使氧发生用电极130的电极电位高于氧发生电位，使电化学反应在两 极进行。因此，进行本反应所需的外部电场的电压是对该电位差加上反应所需的过电压、物 质移动扩散的过电压、电解质膜110的电阻产生的电阻损失（Ohmic loss :欧姆损耗）后的 电压。外部电场的电压优选1.2?2. 4V，更优选1.3?2. 0V，最优选1.35?1.6V。如果 外部电场的电压低于1. 2V，则从理论上来讲，电极反应不进行，因此难以在工业上实施芳香 族化合物的核氢化。另外，如果外部电场的电压高于2. 4V，则由外部电场施加的电能变得 比必要过剩，因此从能量效率的角度出发是不理想的。另外，还原电极120侧的电位变得过 低，则会进行芳香族化合物的核氢化以外的副反应（例如产生氢）。另一方面，随着氧发生 用电极130侧的电位变得过高，氧发生用电极130所用的催化剂的腐蚀容易进行。
[0056] 除此之外，使用了电化学还原装置10的芳香族化合物的核氢化优选使用以下的 反应条件。电解池10的温度优选室温?l〇〇°C，更优选40?80°C。如果电解池100的温 度比室温低，则电解反应的进行可能会变慢，或者伴随于本反应的进行而发生的热的除去 需要很大的能量，因此不优选。另一方面，如果电解池100的温度高于100°c，则在氧发生用 电极130发生水的沸腾，还原电极120有机物的蒸汽压增高，因此作为两极均以液相进行反 应的电化学还原装置10,是不理想的。还原电极120的电位优选-100?150mV(vs RHE)， 更优选-50?100mV(vs RHE)，最优选-25?50mV(vs RHE)。如果还原电极120的电位低 于-10mV(vs RHE)，则变成与氢发生反应的竞争，有机物还原的选择性下降，因此是不理想 的。另一方面，如果还原电极120的电位高于150mV(vs RHE)，则在实际应用上无法得到足 够的反应速度（电流密度），因此是不理想的。
[0057] 由电化学还原装置10得到的核氢化物从原则上来讲，成为原料的芳香族化合物 是完整还原体，如上所述，作为芳香族化合物使用甲苯时，得到的核氢化物是甲基环己烷。 除此之外，例如当作为芳香族化合物使用萘时，得到的核氢化物是十氢萘。
[0058] 作为还原电极120的催化剂金属，当单独地使用上述的第1催化剂金属（Pt、Pd) 时，显示出某种程度的电极活性，然而第1催化剂金属特异地吸附在具有η电子系的芳香 族化合物的活性位点，因此电极反应被阻碍。另一方面，在本实施方式中，还原电极120的 催化剂金属使用由第1催化剂金属和第2催化剂金属构成的合金、金属间化合物，从而催化 剂金属特异地吸附在芳香族化合物的活性位点的情况被抑制。由此，可以实现还原电极120 的电极活性的提高，进而可以有效地实现芳香族化合物的核氢化。
[0059] (电流密度评价）
[0060] 使用实施例1?7和比较例1?4的电解池，进行实行了甲苯的核氢化反应时的 电流密度评价。表1中表示了实施例1?7和比较例1?4的电解池中所使用的结构和成 分。
[0061] 〔表 1〕
[0062]

【权利要求】
1. 一种电化学还原装置，其特征在于，具备： 具有质子传导性的电解质膜， 设置在所述电解质膜的一侧的、含有用于将芳香烃化合物或含氮杂环芳香族化合物核 氢化的还原催化剂的还原电极，以及 在所述电解质膜的另一侧设置的氧发生用电极； 所述还原催化剂是含有Pt、Pd中的至少一者的第1催化剂金属、和选自Cr、Mn、Fe、Co、 Ni、Cu、Zn、Mo、Ru、Sn、W、Re、Pb、Bi中的一种或两种以上的第2催化剂金属的组合物。
2. 根据权利要求1所述的电化学还原装置，其中，第1催化剂金属相对于所述第1催化 剂金属和所述第2催化剂金属的总质量的比例为10wt%以上、95wt%以下。
3. 根据权利要求1或2所述的电化学还原装置，其中，所述第1催化剂金属和所述第 2催化剂金属被担载于含有多孔性碳、多孔性金属、或多孔性金属氧化物的任一者的导电性 材料。
4. 根据权利要求1至3的任一项所述的电化学还原装置，其中，所述导电性材料具有 1. 0X10_2S/cm以上的电导率。
5. 根据权利要求1至4的任一项所述的电化学还原装置，其中，所述还原电极含有质子 传导体。
6. 根据权利要求5所述的电化学还原装置，其中，所述质子传导体为离子传导性聚合 物。
7. 根据权利要求5或6所述的电化学还原装置，其中，所述还原催化剂由所述质子传导 体部分地覆盖。
8. -种芳香烃化合物或含氮杂环芳香族化合物的、氢化物的制备方法，其特征在于，在 权利要求1至7的任一项所述的电化学还原装置的还原电极侧导入芳香烃化合物或含氮杂 环芳香族化合物，使氧发生用电极侧通入水或加湿的气体，从外部施加电场，使得还原电极 成为低电位、氧发生用电极成为高电位，由此使被导入还原电极侧的芳香烃化合物或含氮 杂环芳香族化合物核氢化。
9. 根据权利要求8所述的芳香烃化合物或含氮杂环芳香族化合物的、氢化物的制备方 法，其中，将要向还原电极侧导入的芳香烃化合物或含氮杂环芳香族化合物在反应温度下 以液体状态导入。
【文档编号】B01J19/08GK104160066SQ201380006529
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2013年1月23日 优先权日:2012年1月24日
【发明者】佐藤康司, 三好康太, 中川幸次郎, 小堀良浩 申请人:吉坤日矿日石能源株式会社