人工光合成時代に突入

　　　　
彦根藩二代当主である井伊直孝公をお寺の門前で手招き雷雨から救ったと伝
えられる"招き猫"と、井伊軍団のシンボルとも言える赤備え。（戦国時代の
軍団編成の一種で、あらゆる武具を朱塗りにした部隊編のこと）の兜（かぶ
と）を合体させて生まれたキャラクタ

  　

【再エネ革命渦論 186 アフターコロナ時代 185】
● 技術的特異点でエンドレス・サーフィング
　　 特異点真っ直中 ㊿＋⑰


図１． NTTグループ温室効果ガス排出量の削減イメージ（国内＋海外）
●　人工光合成時代に突入？！
10月27日、日本電信電話（NTT）は，太陽光エネルギーを利用する半導体光
触媒と二酸化炭素（CO₂）を還元する金属触媒を電極として組み合わせた人
工光合成デバイスを作製し，世界最長の350時間連続炭素固定を実現。人工
光合成はこれまでに世界中で様々な研究が進められており，特に高いCO₂変
換効率を実現できる触媒に関する検討が盛んに行なわれている。
一方で，連続したCO₂変換の試験時間は数時間から数十時間レベルに留まっ
ており，長時間化に向けた劣化抑制の技術確立が課題となっていた。 同社
では，長時間連続して気相中のCO₂をより効率的に変換可能な人工光合成の
実現をめざし，光をエネルギーとして利用するための長寿命な半導体光触媒
電極と，気相のCO₂を高効率に変換するために電解質膜と一体化した繊維状
の金属触媒電極により構成した人工光合成デバイスを設計した。半導体光触
媒として用いている窒化ガリウム（GaN）系電極は，GaN表面と水溶液の界面
で生じる劣化反応の抑制が課題だった。そこで，GaN表面の凹凸をより滑ら
かにし，光を十分に透過する厚さ2nmの｝均一な酸化ニッケル（NiO）薄膜を
保護層として形成することでGaNと水溶液の接触を防ぎ，電極の劣化を大幅
に抑制することに成功。 また，従来の水溶液中に溶存しているCO₂を変換す
る金属電極は板状の構造が主流だが，今回，気相のCO₂を変換するために，C
O₂拡散性の高い繊維状金属とCO₂変換反応に必要なプロトン（H⁺）を反応場に
供給する役割を持つ電解質膜を一体化した電極構造を考案。 これにより水
溶液中に電極を浸漬させることなくCO₂変換反応に必要なプロトン（H⁺）を反
応場に供給できるようになり，気相のCO₂を直接変換することを可能にした。
これらの電極構造の工夫により，従来に比べ10倍以上のCO₂変換効率を実現
した。 この人工光合成デバイスに疑似太陽光を照射し，気相のCO₂変換試験
行なった結果，350時間連続してCO₂がCOやHCOOHに変換されたことを確認し
た。生成したCOやHCOOHから算出した単位面積当たりの累積炭素固定量は420
g/m²に達し，半導体光触媒を用いた人工光合成において世界最長の350時間
連続動作を実現した。この検証による炭素固定量は，樹木（スギ）の木1本
が1m²当たり約1年間で固定するCO₂を上回る量に相当するという。
【要点】
１．半導体光触媒電極の劣化反応抑制技術：半導体光触媒として用いている
　窒化ガリウム（GaN）系電極は、GaN表面と水溶液の界面で生じる劣化反応
　の抑制が課題でした。そこで、GaN表面の凹凸をより滑らかにし、光を十分
　に透過する厚さ2nmの均一な酸化ニッケル（NiO）薄膜を保護層として形成
　することでGaNと水溶液の接触を防ぎ（図2a）、電極の劣化を大幅に抑制
　することに成功。
２．従来の水溶液中に溶存しているCO2を変換する金属：　電極は板状の構造
　が主流ですが、今回、気相のCO2を変換するために、CO2拡散性の高い繊維
　状金属とCO2変換反応に必要なプロトン（H+）を反応場に供給する役割を持
つ電解質膜（※14）を一体化した電極構造を考案しました（図2b、左）　。
これにより水溶液中に電極を浸漬させることなくCO2変換反応に必要なプロト
ン（H+）を反応場に供給できるようになり、気相のCO2を直接変換することを
可能にしました。これらの電極構造の工夫により、従来に比べ10倍以上のCO2
変換効率を実現した。



図２．人工光合成デバイスの概略図


図3. 光照射時間に対する炭素固定量の変化【概要】
【展望】
<研究グループは，今後，より高性能な人工光合成反応を実現するために，
電極での反応の更なる高効率化，電極の長寿命化およびこれらの両立をめざ
す。
[関連特許]
特許7356067 二酸化炭素の気相還元装置、および、二酸化炭素の気相還元方法
[概要】
光触媒からなる酸化電極への光照射により、水の酸化反応と二酸化炭素の還
元反応を進行させる技術を人工光合成という。また、金属からなる酸化電極
と還元電極の間への電圧印加により、水の酸化反応と二酸化炭素の還元反応
を進行させる技術を二酸化炭素の電解還元という。太陽光を利用した人工光
合成技術や、再生可能エネルギー由来の電力を利用した電解還元技術は、二
酸化炭素を一酸化炭素、ギ酸、エチレン等の炭化水素やメタノール、エタノ
ール等のアルコールに再資源化することが可能な技術として注目され、近年
盛んに研究されている。従来、非特許文献１、２にあるように、人工光合成
技術や二酸化炭素の電解還元技術では、還元電極（Ｃｕ）を水溶液中に浸漬
させ、その水溶液中に溶解させた二酸化炭素（ＣＯ２）を当該還元電極に供
給し、還元する反応系が用いられてきた（非特許文献１の図２参照）。しかし、
この二酸化炭素の還元方法では、水溶液への二酸化炭素の溶解濃度や水溶液
中での二酸化炭素の拡散係数に限界があるため、還元電極への二酸化炭素の
供給量が制限されるという問題がある。

この問題に対し、還元電極への二酸化炭素の供給量を増加させるため、還元
電極に対して気相の二酸化炭素を供給する研究が進められている。非特許文
献３の図１に示された二酸化炭素の気相還元装置では、還元電極に対して気
相の二酸化炭素を供給できる構造を有する反応装置を用いることで、還元電
極への二酸化炭素の供給量が増大し、二酸化炭素の還元反応が促進する。
【非特許文献】
１．Satoshi Yotsuhashi、外６名、“CO2Conversion with Light and Water by GaN Pho-
toelectrode”、Japanese Journal of Applied Physics、51、2012年、p.02BP07-1-p.02B-
P07-3
２．Yoshio Hori、外２名、“Formation of Hydrocarbons in the Electrochemical Reduction
of Carbone Dioxide at a Copper Electrode in Aqueous Solution”、Journal of the Chemical
Society、85(8)、1989年、p.2309-p.2326
３．Ichitaro Waki、外2名、”Direct Gas-phase CO2 Reduction for Solar Methane Gener-
ation Using a Gas Diffusion Electrode with a BiVO4:Mo and a Cu-In-Se Photoanode”、
Chemistry Letter、47、2018年1月13日、p.436-p.439

(【特許請求の範囲】
【請求項１】 酸化電極を含む酸化槽と、 二酸化炭素が供給される還元槽と、
イオン交換膜と還元電極とを積層したガス還元シートであり、前記イオン交
換膜を前記酸化槽に向け、前記還元電極を前記還元槽に向けて、前記酸化槽
と前記還元槽との間に配置されたガス還元シートと、 前記酸化電極と前記
還元電極とを接続する導線と、 前記還元槽を囲む熱源と、を備え、 前記酸
化電極に光を照射する光源、又は、前記酸化電極と前記還元電極との間に電
圧を印加する電源を備える二酸化炭素の気相還元装置。
【請求項２】 前記酸化電極は、 ｎ型半導体である請求項１に記載の二酸化
炭素の気相還元装置。
【請求項３】 前記還元槽を囲む熱伝導性板及び断熱材を更に備える請求項１
又は２に記載の二酸化炭素の気相還元装置。
【請求項４】 二酸化炭素の気相還元装置で行う二酸化炭素の気相還元方法に
おいて、 前記二酸化炭素の気相還元装置は、 酸化電極を含む酸化槽と、 二
酸化炭素が供給される還元槽と、 イオン交換膜と還元電極とを積層したガス
還元シートであり、前記イオン交換膜を前記酸化槽に向け、前記還元電極を
前記還元槽に向けて、前記酸化槽と前記還元槽との間に配置されたガス還元
シートと、 前記酸化電極と前記還元電極とを接続する導線と、 前記還元槽
を囲む熱源と、を備え、 前記酸化槽に電解液を注水する第１の工程と、 前
記還元槽に熱を加える第２の工程と、 前記還元槽に前記二酸化炭素を流入す
る第３の工程と、 前記酸化電極に光を照射し、又は、前記酸化電極と前記還
元電極との間に電圧を印加する第４の工程と、 を行う二酸化炭素の気相還元
方法。
【請求項５】 前記第２の工程では、 前記還元電極の表面で起きた前記二酸
化炭素の還元反応により前記還元電極の表面に生成される液体の沸点よりも
高い温度の熱を加える請求項４に記載の二酸化炭素の気相還元方法。

【発明の概要】
しかしながら、非特許文献３に開示された二酸化炭素の気相還元装置では、
以下の式（１）－（４）に示すような二酸化炭素の還元反応が進行すると、
還元電極では水（Ｈ２Ｏ）、ギ酸（ＨＣＯＯＨ）、メタノール（ＣＨ３ＯＨ）、
エタノール（Ｃ２Ｈ５ＯＨ）等の液体生成物が生成され、その液体生成物が
還元電極の表面に付着してしまう。そのため、還元電極の表面に対して気相
の二酸化炭素を直接供給できなくなり、二酸化炭素の供給量が減少すること
で二酸化炭素の還元反応の寿命が低下してしまう。

ＣＯ２＋２Ｈ＋＋２ｅ－→ＣＯ＋Ｈ２Ｏ ・・・（１）
ＣＯ２＋２Ｈ＋＋２ｅ－→ＨＣＯＯＨ ・・・（２）
ＣＯ２＋６Ｈ＋＋６ｅ－→ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２Ｏ ・・・（３）
２ＣＯ２＋１２Ｈ＋＋１２ｅ－→Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋３Ｈ２Ｏ ・・・（４）

従って、二酸化炭素の還元反応により還元電極の表面に生成する液体生成物
を除去して還元電極に対して常に気相の二酸化炭素を直接供給することで、二
酸化炭素の供給量を維持し、二酸化炭素還元反応の寿命を向上させることが
課題である。 
また、液体生成物が還元電極に付着していると、液体生成物を回収するため
に一度還元槽を開放する必要があり、その作業を行う間装置の運転が停止さ
れる。したがって、装置を停止させることなく、液体生成物を簡便に回収す
ることが課題である。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、二酸化炭
素の気相還元装置において、二酸化炭素の還元反応の寿命を改善し、還元電
極に付着した液体生成物を簡便に回収可能な技術を提供することである。

【課題を解決するための手段】
本発明の一態様の二酸化炭素の気相還元装置は、酸化電極を含む酸化槽と、
二酸化炭素が供給される還元槽と、イオン交換膜と還元電極とを積層したガ
ス還元シートであり、前記イオン交換膜を前記酸化槽に向け、前記還元電極
を前記還元槽に向けて、前記酸化槽と前記還元槽との間に配置されたガス還
元シートと、前記酸化電極と前記還元電極とを接続する導線と、前記還元槽
を囲む熱源と、を備え、前記酸化電極に光を照射する光源、又は、前記酸化
電極と前記還元電極との間に電圧を印加する電源を備える。 本発明の一態様
の二酸化炭素の気相還元方法は、二酸化炭素の気相還元装置で行う二酸化炭
素の気相還元方法において、前記二酸化炭素の気相還元装置は、酸化電極を
含む酸化槽と、二酸化炭素が供給される還元槽と、イオン交換膜と還元電極
とを積層したガス還元シートであり、前記イオン交換膜を前記酸化槽に向け、
前記還元電極を前記還元槽に向けて、前記酸化槽と前記還元槽との間に配置
されたガス還元シートと、前記酸化電極と前記還元電極とを接続する導線と、
前記還元槽を囲む熱源と、を備え、前記酸化槽に電解液を注水する第１の工
程と、前記還元槽に熱を加える第２の工程と、前記還元槽に前記二酸化炭素
を流入する第３の工程と、前記酸化電極に光を照射し、又は、前記酸化電極
と前記還元電極との間に電圧を印加する第４の工程と、を行う。

図１．実施例１～４に係る二酸化炭素の気相還元装置の構成を示す構成図

【符号の説明】 １：酸化槽 ２：酸化電極 ３：水溶液 ４：還元槽 ５：還元
電極 ６：イオン交換膜 ７：導線 ８：チューブ ９：光源 １０：気体入力口
１１：気体出力口 １２：電源 ２０：ガス還元シート ４０：熱伝導性板 ４１
：熱源 ４２：断熱材 ５１：槽 ５２：槽 ７１：めっき液 ７２：還元剤
１００：二酸化炭素の気相還元装置

【発明の効果】
本発明によれば、二酸化炭素の気相還元装置において、二酸化炭素の還元反
応の寿命を向上し、還元電極に付着した液体生成物を簡便に回収可能な技術
を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１～４に係る二酸化炭素の気相還元装置の構成を示す構成図
【図２】無電解めっき法を用いたガス還元シートの作製方法を示す図
【図３】実施例５～８に係る二酸化炭素の気相還元装置の構成を示す構成図
【図４】従来の二酸化炭素の気相還元装置の構成を示す構成図
【図５】従来の二酸化炭素の気相還元装置の構成を示す構成図
【発明を実施するための形態】
以下、図面を参照して発明の実施形態を説明する。図面の記載において同一
部分には同一の符号を付し説明を省略する。本発明は、下記実施例に限定さ
れるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。 
［発明の概要］
本発明は、光照射による二酸化炭素の還元反応を引き起こし、又は、二酸化
炭素の電解還元反応を引き起こし、当該還元反応の効率を向上させる二酸化
炭素の気相還元装置に関する発明であり、燃料生成技術や太陽エネルギー変
換技術の技術分野に属する。
本発明は、イオン交換膜上に還元電極を形成して得られるガス還元シートを
用いて、還元電極の表面に気相の二酸化炭素を直接供給して還元する。この
とき、二酸化炭素の還元反応により還元電極の表面に液体生成物が生成する
が、本発明では、還元槽の周りに熱源を配置し、その熱源によって還元電極
の温度を液体生成物の沸点以上又は沸点よりも高い温度に維持することで、
液体生成物を気化させて除去する。
これにより、還元電極の表面に生成される液体生成物を除去可能となり、常
に気相の二酸化炭素を還元電極に直接供給可能となることから、二酸化炭素
の還元反応の寿命を向上させることができる。また、液体生成物を気化させ
るので、液体生成物の回収が簡便になる。

［実施例１］
［二酸化炭素の気相還元装置の構成］
図１は、実施例１に係る二酸化炭素の気相還元装置の構成を示す構成図であ
る。二酸化炭素の気相還元装置１００は、酸化電極２を含む酸化槽１と、二
酸化炭素が供給される還元槽４と、イオン交換膜６と還元電極５とを積層し
たガス還元シート２０であり、イオン交換膜６を酸化槽１に向け、還元電極
５を還元槽４に向けて、酸化槽１と還元槽４との間に配置されたガス還元シ
ート２０と、酸化電極２と還元電極５とを接続する導線７と、還元槽４を囲
む熱伝導性板４０、熱源４１、断熱材４２と、酸化電極２に光を照射する光
源９と、を備える。 酸化槽１には、電解液である水溶液３が注水される。酸
化槽１内の酸化電極２は、酸化槽１内に注入された水溶液３に浸漬される。
実施例１の酸化電極２は、半導体又は金属錯体からなる電極であり、例えば、
窒化物半導体である。実施例１の酸化電極２は、異なる種類の窒化物半導体
を積層した積層構造でもよく、インジウムやアルミニウムを含むような異な
る組成で構成してもよい。実施例１の酸化電極２は、窒化物半導体の代わり
に、酸化チタン、アモルファスシリコンのような光活性を示す化合物を用い
てもよい。 水溶液３は、酸化槽１に注水される電解液である。
水溶液３は、例えば、水酸化カリウム水溶液である。水溶液３は、水酸化カ
リウム水溶液の代わりに、例えば、水酸化ナトリウム水溶液、塩化カリウム
水溶液、塩化ナトリウム水溶液等を用いてもよい。

ガス還元シート２０は、イオン交換膜６と還元電極５とを積層した構造を備
える。イオン交換膜６は、例えば、炭素－フッ素からなる骨格を持つ電解質
膜であるナフィオン（商標登録）、フォアブルーＳシリーズ、アクイヴィオ
ン等である。還元電極５は、例えば、銅である。還元電極５は、銅の代わり
に、金、白金、銀、パラジウム、ガリウム、インジウム、ニッケル、スズ、
カドニウム、それらの合金でもよく、それらの金属及び金属酸化物とカーボ
ンとの混合物質でもよい。還元電極５は、導線７で酸化電極２に接続される。
このガス還元シート２０は、酸化槽１と還元槽４との間に配置され、イオン
交換膜６は酸化槽１に向けて配置され、還元電極５は還元槽４に向けて配置
される。 
光源９は、二酸化炭素の気相還元装置１００を運転するための光源であり、
酸化電極２に対して対向配置される。光源９は、例えば、キセノンランプ、
擬似太陽光源、ハロゲンランプ、水銀ランプ、太陽光、これらの組み合わせ
等である。

［ガス還元シートの作製方法］ 図２は、ガス還元シート２０を作製する方
法として用いた無電解めっき法の反応系を示す図である。イオン交換膜６に
はナフィオンを用い、還元電極５には銅を用いた。イオン交換膜６の片面を
研磨し、イオン交換膜６を沸騰硝酸と沸騰純水とにそれぞれ漬け込む。左右
２つの槽５１，５２に、表１に示すめっき液７１と還元剤７２とをそれぞれ
満たす。 

図２．


槽５１と槽５２とは、イオン交換膜６によって隔てられている。イオン交換
膜６は、研磨面をめっき液７１側にして配置する。めっき液７１とイオン交
換膜６の研磨面との界面において、下記の酸化還元反応が起きて銅（Ｃｕ）
が析出することで、イオン交換膜６上に還元電極５が形成されたガス還元シ
ート２０が得られる。

ＢＨ4^－＋４ＯＨ^－ＢＯ2^-＋２Ｈ2Ｏ＋２Ｈ2＋４ｅ^-
Ｃｕ^2＋２ｅ^-→Ｃｕ
尚、ガス還元シート２０の作製方法は、無電解めっき法以外に、例えば、電
気めっき法、物理蒸着法、化学蒸着法等でもよい。

［二酸化炭素の気相還元方法］ 次に、二酸化炭素の気相還元装置１００で
行う二酸化炭素の気相還元方法について説明する。電気化学測定結果、ガス・
液体生成量測定結果も併せて説明する。 
第１の工程； まず、酸化槽１に電解液である水溶液３を注水し、その水溶
液３に酸化電極２を浸水させる。酸化電極２には、サファイア基板上にｎ型
半導体であるｎ型窒化ガリウム（ｎ－ＧａＮ）の薄膜と窒化アルミニウムガ
リウム（ＡｌＧａＮ）とをその順にエピタキシャル成長させ、その上にニッ
ケル（Ｎｉ）を真空蒸着して熱処理を行うことで酸化ニッケル（ＮｉＯ）の
助触媒薄膜を形成した基板を用いた。水溶液３は、１ｍｏｌ／Ｌの水酸化カ
リウム（ＫＯＨ）水溶液とした。酸化電極２の光照射面積（受光面積）は
２. ５ｃｍ2とした。

第２の工程； 次に、半導体光電極として機能する酸化電極２の酸化助触媒
形成面が照射面となるように光源９を固定する。光源９には、３００Ｗの高
圧キセノンランプ（波長４５０ｎｍ以上をカット、照度６．６ｍＷ／ｃｍ²
）を用いた。

第３の工程； 次に、還元槽４の周囲を熱伝導性板４０で囲い、その熱伝導
性板４０の周囲に熱源４１を配置し、更に熱源４１の周囲を断熱材４２で囲
う。熱効率を高めるため、それぞれは密着させることが好ましい。熱伝導性
板４０には、銅板を用いた。熱源４１には、ラバーヒーターを用いた。断熱
材４２には、硬質ウレタンフォームを用いた。そして、還元電極５の表面近
傍温度が６０℃となるように熱源４１で還元槽４を加熱する。尚、還元電極
５の表面近傍温度は、例えば熱電対を用いて測定可能である。

第４の工程； 次に、酸化槽１に対してはチューブ８からヘリウム（Ｈｅ）
を、還元槽４に対しては気体入力口１０から二酸化炭素（ＣＯ２）を、それ
ぞれ流量５ｍｌ／ｍｉｎかつ圧力０．１８ＭＰａで流入する。酸化槽１に
流入する気体は、アルゴン、窒素、二酸化炭素等の不活性ガスでもよい。 

第５の工程； 次に、酸化槽１と還元槽４とをヘリウムと二酸化炭素とでそ
れぞれ十分に置換した後、光源９を用いて酸化電極２に均一に光を照射する。こ
の光照射により、酸化電極２と還元電極５との間に電気が流れる。酸化電極
２の表面では水の酸化反応が起こり、ガス還元シート２０内の［イオン交換
膜６－還元電極５（銅）－気相の二酸化炭素］からなる三相界面では、二酸
化炭素の還元反応が進行する。このとき、還元電極５の表面には、水（Ｈ２
Ｏ）、ギ酸（ＨＣＯＯＨ）、メタノール（ＣＨ３ＯＨ）、エタノール（Ｃ２
Ｈ５ＯＨ）等の液体生成物が付着するが、熱源４１で還元槽４を加熱している
ため、付着した液体生成物は気化して還元電極５の表面から除去され、気相
の二酸化炭素と気化した液体生成物との混合気体が気体出力口１１から流出
する。 

第６の工程； 最後に、光照射中の任意の時刻に酸化槽１及び還元槽４の各
気体を採取し、ガスクロマトグラフ及びガスクロマトグラフ質量分析計にて
反応生成物を分析する。その反応生成物を分析した結果、酸化槽１内では、
水の酸化反応による酸素が生成され、還元槽４内では、プロトンの還元反応
による水素、及び、二酸化炭素の還元反応による一酸化炭素、ギ酸、メタン、
メタノール、エタノール、エチレンが生成していることを確認した。また、
光照射時の酸化電極２と還元電極５との間の電流値を、電気化学測定装置（
Solartron社製、1287型ポテンショガルバノスタット）を用いて測定した。

［実施例２］
実施例２では、還元電極５の表面近傍温度を１００℃とした。これ以外の方
法及び二酸化炭素の気相還元装置１００の構成は、実施例１と同様である。
［実施例３］
実施例３では、還元電極５の表面近傍温度を１１０℃とした。これ以外の方
法及び二酸化炭素の気相還元装置１００の構成は、実施例１と同様である。
［実施例４］ 実施例４では、還元電極５の表面近傍温度を１３０℃とした。
これ以外の方法及び二酸化炭素の気相還元装置１００の構成は、実施例１と
同様である。
図３．
［実施例５］
［二酸化炭素の気相還元装置の構成］
図３は、実施例５に係る二酸化炭素の気相還元装置の構成を示す構成図であ
る。実施例５では、光源９の代わりに、電源１２を用いる。電源１２は、導
線７の経路上に挿入される。実施例５では酸化電極２で光を受光する必要が
ないので、実施例５の酸化電極２は、白金（ニラコ製）を用いて構成した。
実施例５の酸化電極２は、白金の代わりに、例えば、金、銀、銅、インジウ
ム、ニッケル等の金属でもよい。実施例５の酸化電極２の表面積は、約０．
５５ｃｍ２とした。その他の構成は、実施例１と同様である。

［ガス還元シートの作製方法］
ガス還元シートの作製方法は、実施例１と同様である。 
［二酸化炭素の気相還元方法］
第１の工程； まず、酸化槽１に電解液である水溶液３を注水し、その水溶
液３に酸化電極２（白金）を浸水させる。

第２の工程； 次に、還元槽４の周囲を熱伝導性板４０で囲い、その熱伝導性
板４０の周囲に熱源４１を配置し、更に熱源４１の周囲を断熱材４２で囲う。
そして、還元電極５の表面近傍温度が６０℃となるように熱源４１で還元槽
４を加熱する。

第３の工程； 次に、酸化槽１に対してはチューブ８からヘリウム（Ｈｅ）を
還元槽４に対しては気体入力口１０から二酸化炭素（ＣＯ２）を、それぞれ
流量５ｍｌ／ｍｉｎかつ圧力０．１８ＭＰａで流入する。 

第４の工程； 次に、酸化槽１と還元槽４とをヘリウムと二酸化炭素とでそ
れぞれ十分に置換した後、酸化電極２と還元電極５との間に電源１２を導線
７でつなぎ、電圧１．５Ｖを印加する。 

第５の工程； 最後に、光照射中の任意の時刻に酸化槽１及び還元槽４の各気
体を採取し、ガスクロマトグラフ及びガスクロマトグラフ質量分析計にて反
応生成物を分析する。

［実施例６］
実施例６では、還元電極５の表面近傍温度を１００℃とした。これ以外の方
法及び二酸化炭素の気相還元装置１００の構成は、実施例５と同様である。 

［実施例７］
実施例７では、還元電極５の表面近傍温度を１１０℃とした。これ以外の方
法及び二酸化炭素の気相還元装置１００の構成は、実施例５と同様である。
［実施例８］
実施例８では、還元電極５の表面近傍温度を１３０℃とした。これ以外の方
法及び二酸化炭素の気相還元装置１００の構成は、実施例５と同様である。
［実施例１－８の効果］
次に、実施例１－８の効果を説明する。ここでは、従来構成の効果と比較す
る。図４は、実施例１－４（図１）に対応する従来構成であり、比較対象例
１という。図５は、実施例５－８（図３）に対応する従来構成であり、比較
対象例２という。比較対象例１、２は、いずれも、還元槽４の周囲に、熱伝
導性板４０、熱源４１、断熱材４２が配置されていない。 表２は、実施例
１－１０及び比較対象例１、２に関して、光照射時又は電圧印加時から１０
分後の二酸化炭素還元反応のファラデー効率を示す表である。



ファラデー効率とは、式（５）に示すように、光照射時又は電圧印加時に電
極間に流れた電流値に対して、各還元反応に使われた電流値の割合を示すも
のである。

各還元反応のファラデー効率＝（各還元反応の電流値）／（酸化電極－
　　　　　　　　　　　　　　　　　還元電極間の電流値） ・・・（５）

式（１）の「各還元反応の電流値」は、各還元生成物の生成量の測定値を、そ
の生成反応に必要な電子数に換算することで算出可能である。例えば、還元
反応生成物の濃度をＡ［ｐｐｍ］、キャリアガスの流量をＢ［Ｌ／ｓｅｃ］
、還元反応に必要な電子数をＺ［ｍｏｌ］、ファラデー定数をＦ［Ｃ／ｍｏ
ｌ］、気体のモル体をＶｍ［Ｌ／ｍｏｌ］としたとき、式（６）を用いて算
出可能である。

各還元反応の電流値［Ａ］＝（Ａ×Ｂ×Ｚ×Ｆ×１０－６）／Ｖｍ ・（６）

表２より、実施例１－３と比較対象例１とのファラデー効率は同程度の値で
あり、実施例５－７と比較対象例２とのファラデー効率も同程度の値である。
これは、光照射時又は電圧印加時から１０分後では還元電極５の表面に付着
する液体生成物が極微量であり、反応面が失われていないためと考えられる。 
一方で、実施例４及び実施例８では、ファラデー効率が０％であった。これ
は、還元電極５の表面近傍温度が１３０℃と高いため、イオン交換膜を形成
するスルホン酸基が分解され、イオン交換膜がイオン交換機能を失ったこと
が原因と考えられる。
以上より、還元電極５の表面近傍温度は１３０℃未満であることが好ましい
と考えられる。
尚、イオン交換膜６の例として挙げたナフィオンやフォアブルーＳシリーズ
の使用可能温度は１１０℃、アクイヴィオンの使用可能温度は１４０℃であ
り、この温度以下で使用する必要がある。
表３は、実施例１—３、５－７及び比較対象例１、２に関して、光照射時又は
電圧印加時から２０時間後の二酸化炭素還元反応のファラデー効率の維持率
を示す表である。


二酸化炭素還元反応のファラデー効率の維持率とは、式（７）に示すように、
１０分後の二酸化炭素還元反応のファラデー効率に対する２０時間後の二酸
化炭素還元反応のファラデー効率と定義した。 

二酸化炭素還元反応のファラデー効率の維持率＝（２０時間後の二酸化炭素
還元反応のファラデー効率）／（１０分後の二酸化炭素還元反応のファラデ
ー効率） ・・・（７）

上表３より、比較対象例１及び比較対象例２に対して、実施例２、３及び実
施例６、７は、それぞれ、二酸化炭素還元反応のファラデー効率の維持率が
向上しており、二酸化炭素還元反応の寿命が向上したことがわかる。これは、
実施例３及び実施例７において、還元電極５の表面近傍温度を１１０℃にす
ることで、還元電極５に付着した液体生成物である水（沸点１００℃）、ギ
酸（沸点１００．８℃）、メタノール（沸点６４．７℃）、エタノール（沸
点７８．３７）がすべて気化し、実施例２及び実施例６において、還元電極５
の表面近傍の温度を１００℃にすることで水、メタノール、エタノールが気
化し、還元電極５の表面から除去されたことにより、還元電極５の表面に気
相の二酸化炭素を常に供給できるようになったことが要因と想定される。実
施例２及び実施例６よりも実施例３及び実施例７の方が、二酸化炭素還元反
応のファラデー効率の維持率が高いのは、ギ酸が気化したことによると考え
られる。

更に、実施例１及び実施例５の二酸化炭素還元反応のファラデー効率の維持
率は、比較対象例１及び比較対象例２と同様の値で、実施例２、３及び実施
例６、７よりも小さい値である。これは、還元電極５の表面近傍温度が水、
ギ酸、メタノール、エタノールの沸点より低く、還元電極５に付着した液体
生成物が除去できなかったことにより、還元電極５の表面の反応場が失われ
てしまったためと考えられる。したがって、還元電極５の表面近傍温度は、
全ての液体生成物の沸点よりも大きい値であることが好ましい。すなわち、
熱源４１の加熱温度は、還元電極５の表面で起きた二酸化炭素の還元反応に
より還元電極５の表面に生成される全ての液体生成物の沸点よりも高い温度
であることが好ましい。

［本発明の効果］
本発明によれば、二酸化炭素の気相還元装置１００は、還元槽４を囲むよう
に配置された熱源４１を用いて、二酸化炭素の還元反応により還元電極５の
表面に生成する液体生成物を加熱するので、その液体生成物を気化させ、還
元電極５の表面から除去できる。これにより、還元電極５に対して常に気相
の二酸化炭素を直接供給可能となり、二酸化炭素の供給量を維持可能となる
ので、二酸化炭素還元反応の寿命を向上させることができる。更に、その液
体生成物を気化させるので、すべての還元生成物を気体としてまとめて回収
可能となり、還元電極５の表面に生じた液体生成物の回収が簡便になる。
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[脚注]
ナフィオン：ナフィオンはスルホ化されたテトラフルオロエチレンを基にし
たフッ素樹脂の共重合体で、1960年代にデュポン社のWalther Grotによって
発見された[1]。最初のイオン伝導性を持つポリマーである。ナフィオンの類
稀なイオン伝導性はスルホ基で修飾されたテトラフルオロエチレン（テフロ
ン）にペルフルオロビニルを組み込むによるものである[2][3]。ナフィオン
は優れた熱、機械的安定性により固体高分子形燃料電池のプロトン伝導体と
してかなり注目されている。ナフィオンの優れた導電特性の化学的特長に研
究の焦点があてられた。SO3H（スルホ酸）グループ上のプロトンは持ち上げ
られる。陰イオンや電子は膜内を移動せず陽イオンだけ移動する。
via Wikipedia

出所：燃料電池の要！高分子電解質「ナフィオン」とは | M-hub（エムハブ）

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自在行動概論 ⑤
パレスチナ問題とその歴史
「環境リスク本位制時代」を公言している私（たち）には、「パレスチナ問
題」は、「人類消滅」を加速させる「世界大戦」の説明要因の１つであるこ
とを踏まえ、その歴史をお温習いしておこう。
via jp.Wikipedia
2008 - 2009：ガザ紛争
イスラエル国防軍の作戦名は「キャストレッド作戦（ מבצע עופרת יצוקה、英語: Operation
Cast Lead）」。「鋳造された鉛」の意味で、ユダヤ教の祭日であるハヌカーの際、子
供達に与えられるドレイドルという独楽を指している。 イスラエルに批判的なアラブ
諸国などでは「ガザの虐殺（مجزرة غزة 、英語：Gaza Massacre）」と呼ばれている]。
この時点では、第四次中東戦争（1973年10月）以来最大の死傷者を出した紛争とな
った[15][16]。パレスチナ側では民間人を含む1,300人以上が死亡したが、犠牲者の
大多数は一般市民であり、特に死傷者の1/3は子供で、未成年の被害者が特段に
多い紛争となった。 これまでに、市民への無差別攻撃、怪我人搬送のために走行
していた国際赤十字の救急車両への攻撃、国際連合が運営し、避難所としてイス
ラエルへも通告していた女学校への無差別空爆、幼児への無差別銃撃など、数多
くの戦争犯罪が判明している 。

経過
イスラエル軍による空爆
2008年12月27日（現地時間午前11:30、UTC午前9:30）、イスラエル空軍がガザ地
区全土に大規模な空爆を開始した。2009年1月3日の地上侵攻までの死者は430人
にのぼった。

１月3日、イスラエル軍はガザ地区への大規模な砲撃の後、歩兵、戦車、砲撃隊な
どの隊列が侵攻を開始し、事態は市街戦に発展した。ハマースとの激烈な戦闘が
行われている。ガザ地区では、空爆や砲撃によって自宅を失った一般市民4,000人
が更に避難民と化した。

1月6日、イスラエル軍が国際連合パレスチナ難民救済事業機関 (UNRWA) の運営
する避難所となっている学校を砲撃、少なくとも40人が死亡した。これに対し、スラ
エル軍は同施設の付近からハマース側の攻撃があったために加えた反撃であると
主張しているが、UNRWAや地元住民は「現場に戦闘員はいなかった」と否定して
いる。 1月7日、イスラエル軍は国際機関らによる援助物資の搬入のため、27日の
攻撃開始以来初めて、3時間程度戦闘を停止した。

停戦への動き 戦闘開始が年末で、多くの諸外国がクリスマス及び年末年始の休暇
の時期に入っていたことから停戦調停が遅れ、戦闘が長引く要因になった。 ハマー
スの代表団は1月9日夜、カイロ入りし、仲裁国のエジプトと停戦交渉に入った。エジ
プトによる停戦案にイスラエル側は原則同意の方針を示したが、ハマースの在外指
導部はこれを拒否した。その他にも国際連合やフランスなどから停戦案が提示
されたが、どれも合意には至らなかった。 戦闘開始から3週間たった

1月17日、イスラエルは一方的な「停戦宣言」を出し部隊の引き上げを始めた。ただ
し、この停戦は上記のエジプト仲介による停戦プロセスとは関係がない。直後、ハマ
ースも抗戦を停止した。その後イスラエル軍は、アメリカのバラク・オバマ新大統領
が就任した20日にガザの市街地からの撤退を完了した。

戦闘後
戦闘停止後、各国・団体によるガザへの復興支援が始まったが、イスラエルとエジ
プトが国境封鎖と検問を継続しており生活用品の運搬にも支障が出ている。
1月27日、エジプト政府が停戦協定を2月5日前後に発効させる方向で調整をしてい
ると報じられた。 同27日、境界付近で爆発が起こり、パトロール中のイスラエル兵
1人が死亡。イスラエルは直ちにガザ方面へ反撃し、農民1人が殺害された。イスラ
エルは人道物資支援の検問所をすべて閉鎖した。 現在も散発的にガザから迫撃
砲が撃ちこまれ、それに対してイスラエル軍が反撃するなど小規模な戦闘は今も
続いている。このため、ガザの境界近くに住むイスラエル人住民の間からは、問題
の根本的解決のためにガザ再攻撃を望む声が強まっている。
1月18日にハマース側が1週間の停戦を表明したことで、一応の終結を見た。
1月21日にイスラエル国防軍は、ガザ地区から撤退した。これは、1月20日のバラク
・オバマの米国大統領就任に配慮したものといわれている。オバマは「イスラエルの
自衛権」に理解を示す声明を出し、引き続き米国はイスラエル支持を鮮明にした。
一方、ジョージ・ミッチェル元上院議員を中東問題特使に任命したが、米国最大の
ユダヤ人団体名誉毀損防止同盟のエイブラハム・フォックスマン委員長は、「ミッチ
ェル氏は中立だ」「だから心配だ」と不満を口にした。 イスラエル南部でロケット弾攻
撃のビデオ, 2009年3月 イスラエルはガザ地区の封鎖を継続しており、ハマースは
もとより、他の住民も密輸トンネルの再建で対抗しようとしている。これは民生品が
長期の包囲で不足しているためである。ハマースは1年の、イスラエルは1年半の停
戦案を提示したが、進展は見られない。 双方による報道管制も行われている。特に、
イスラエルは報道関係者のガザ地区への立ち入りを一切禁じ、アルジャジーラなど
従来よりガザ地区に記者が駐在しているマスコミ以外は、直接取材は不可能に近い
状況になっている。1月3日の地上侵攻作戦では、規制解除前に報じたイランの記者
を逮捕した。1月9日には米3大ネットワーク（ABC、CBS、NBC）やCNN、欧州の主
要メディアなどが連名で、現地取材を認めるよう声明を出した。イスラエル最高裁
は、外国メディアの現地取材を認める判決を出したが、イスラエル国防軍側はまだ
認めていない。
 3月31日、イスラエルのベンヤミン・ネタニヤフ・リクード（団結）代表が、1999年以来
10年ぶりに首相に就任。

2010 - 2017：パレスチナ側の手詰まりと米トランプ政権発足
 2010年4月13日、イスラエル国防軍の命令1649[66] およびイスラエル国防軍命令1
650（英語版）が発効した。1969年の命令329で布告した規制を拡大するもので、「不
法入国者」の定義を単に滞在・在住許可証を携帯していない者から、「ユダヤ・サマ
リア[注 9]」でイスラエル国防軍の在住・在留許可を受けていない者に拡大した。 こ
れにより、ガザ地区出身者の、ヨルダン川西岸への立ち入りが実質的に許可制とな
り、パレスチナ人住民のガザ地区への追放も法制化された。 アメリカ合衆国仲介の
和平交渉が暗礁に乗り上げ、12月には南アメリカ諸国においてパレスチナの国家
承認の動きが起こった[68]。 2011年5月15日、ヨルダン川西岸、ガザ地区、レバノン
のイスラエル国境付近、シリアのゴラン高原などで、イスラエルの占領に抗議する
集会・デモが行われ、国境を越えた参加者をイスラエル軍が砲撃・発砲し、合計で
12人が死亡した。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　この項つづく

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風蕭々と碧い時

John Lennon　Imagine

Deck The Halls
　


『アダムス ファミリー: サウンドトラック』はハミー・マンとマーク・シャイマンがプロデュ
ース]。 ハミー・マンが編曲し、デューク・エリントン、アーヴィング・ミルズ、マーク・シ
ャイマン、サクシー・ダウェルが作曲。 1991年12月3日にキャピトル・レコードからリリ
ース。 MCハマーの「Addams Groove」は映画のテーマソングであり、映画の上映
前にミュージックビデオが流された。

『アダムス・ファミリー』は、漫画家チャールズ・アダムスが作成した漫画と、デヴィッド
・レヴィが制作した1964年のテレビシリーズの登場人物のアメリカの超自然的ブラッ
クコメディ映画（1991年）。 元撮影監督バリー・ソネンフェルドがスクリーン監督デビ
ュー作の本作は、モーティシア・アダムス役でゴールデン・グローブ賞にノミネートさ
れたアンジェリカ・ヒューストン、ゴメス・アダムス役でラウル・ジュリア、フェスタ・アダ
ムス役でクリストファー・ロイドが出演。 この映画は、長く離れ離れになっていた親戚、
ゴメスの弟フェスター・アダムスと思われる人物と再会する、奇妙で不気味な貴族一
家に焦点を当る。

● 今夜の寸評：