JP7327341B2 - 反応セル用セパレーター、およびそれを用いた反応セル - Google Patents

Description

本発明は、反応セル用セパレーター、およびそれを用いた反応セルに関する。

太陽光エネルギーを用いて水（Ｈ_２Ｏ）から水素（Ｈ_２）、水（Ｈ_２Ｏ）と二酸化炭素（ＣＯ_２）から一酸化炭素（ＣＯ）、ギ酸（ＨＣＯＯＨ）、メタノール（ＣＨ_３ＯＨ）等を合成する人工光合成に用いられる反応セルの技術が開示されている。これを実用化するためには、高い効率で反応を生じさせる反応用電極を実現することが望まれる。

反応セルでは、還元反応用電極（カソード）と酸化反応用電極（アノード）とが組み合わせて用いられる。例えば、特許文献１には、還元反応用電極と酸化反応用電極を備えたＣＯ_２還元電気化学セルの例が記載されている。このようなＣＯ_２還元電気化学セルでは、酸化反応用電極からＯ_２、還元反応用電極からＣＯの気泡が発生する。また、酸化反応用電極にてＨ^＋が生成し、これが電解液に溶解して還元反応用電極へ伝搬して、還元反応用電極でのＣＯ発生反応に用いられる。ここで、Ｏ_２とＣＯの気泡の混合を防ぐために還元反応用電極と酸化反応用電極との間にセパレーターが設けられる。特許文献１には、セパレーターとして、イオン交換膜、例えばナフィオン（登録商標）やフレミオンのようなカチオン交換膜、ネオセプタやセレミオンのようなアニオン交換膜を用いることができると記載されている。

しかし、特許文献１に記載されているイオン交換膜をセパレーターとして用いると反応効率が低下する場合がある。

特開２０１５－２１８３８０号公報

本発明の目的は、ＣＯ_２還元電気化学セル等の反応セルに用いても反応効率の低下を抑制することができる反応セル用セパレーター、およびそれを用いた反応セルを提供することにある。

本発明は、容器中の液体内に２種類の異なる反応面を備え、反応によって少なくとも１方の反応面において気泡が発生し、少なくとも１方の反応面において生成した反応生成物が前記液体に溶解してもう１方の反応面へ前記液体中を伝搬する反応セルにおける、前記２種類の異なる反応面の間に配置される、反応セル用のセパレーターであって、前記液体との親和性を有する多孔性の高分子材料から構成されるか、前記液体との親和性を有するように表面処理が施された多孔性の高分子材料から構成され、前記セパレーターの平均孔径は、１μｍ～２００μｍの範囲である、反応セル用セパレーターである。

前記反応セル用セパレーターにおいて、前記反応セルは、前記反応面として、アノードまたは光アノードと、カソードまたは光カソードとを備えた電気化学セルまたは光電気化学セルであり、前記アノードまたは光アノード、前記カソードまたは光カソードの少なくとも一方において前記気泡が発生し、前記アノードまたは光アノード、前記カソードまたは光カソードの少なくとも一方において生成した前記反応生成物が前記液体に溶解してもう一方へ前記液体中を伝搬することが好ましい。

前記反応セル用セパレーターにおいて、前記反応セルは、前記反応面として、アノードまたは光アノードと、カソードまたは光カソードとを備えた電気化学セルまたは光電気化学セルであり、前記アノードまたは光アノード、前記カソードまたは光カソードの少なくとも一方において前記気泡が発生し、前記アノードまたは光アノード、前記カソードまたは光カソードの少なくとも一方において生成した前記反応生成物が前記液体に溶解してもう一方へ前記液体中を伝搬し、前記液体は、水が溶媒であり、前記セパレーターは、多孔性の親水性高分子材料から構成されるか、親水化処理が表面に施された多孔性の高分子材料から構成されることが好ましい。

前記反応セル用セパレーターにおいて、前記反応セルは、前記反応面として、アノードまたは光アノードと、カソードまたは光カソードとを備えた電気化学セルまたは光電気化学セルであり、前記液体は、二酸化炭素を溶解させた水を溶媒とする電解液であり、前記アノードまたは光アノードにおいて酸素の気泡が発生し、前記カソードまたは光カソードにおいて二酸化炭素が還元され、前記アノードまたは光アノードにおいて前記水の酸化反応により生成した前記反応生成物であるＨ^＋が前記カソードまたは光カソードへ前記電解液中を伝搬し、前記セパレーターは、多孔性の親水性高分子材料から構成されるか、表面に親水化処理が施された多孔性の高分子材料から構成されることが好ましい。

前記反応セル用セパレーターにおいて、前記セパレーターは、平滑表面の水の接触角が７５°以下である親水性高分子材料から構成されるか、または、平滑表面の水の接触角が７５°以下となる親水化処理が表面に施された高分子材料から構成されることが好ましい。

前記反応セル用セパレーターにおいて、前記親水性高分子材料は、セルロース、ナイロン、酢酸セルロース、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸塩のうちの少なくとも１つを含むことが好ましい。

前記反応セル用セパレーターにおいて、前記高分子材料は、オレフィン系ポリマー、塩化ビニル、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合樹脂（ＡＢＳ樹脂）、ポリカーボネートのうちの少なくとも１つを含むことが好ましい。

前記反応セル用セパレーターにおいて、前記親水化処理は、紫外線（ＵＶ）照射、プラズマ照射、オゾン酸化、コロナ放電、高圧放電、親水基のグラフト重合のうちの少なくとも１つであることが好ましい。

前記反応セル用セパレーターにおいて、前記セパレーターの厚さは、２０μｍ～５００μｍの範囲であることが好ましい。

前記反応セル用セパレーターにおいて、前記セパレーターの気孔率は、１０％～９０％の範囲であることが好ましい。

本発明は、前記反応セル用セパレーターを備える、反応セルである。

本発明により、ＣＯ_２還元電気化学セル等の反応セルに用いても反応効率の低下を抑制することができる反応セル用セパレーター、およびそれを用いた反応セルを提供することができる。

本発明の実施形態に係る反応セル用セパレーターを用いた反応セルを備える反応デバイス（人工光合成装置）の構成の一例を示す概略構成図である。 （Ａ）カチオン交換膜の測定結果であり、（ａ）はＬＳＶ測定結果、（ｂ）は定電圧（１．９５Ｖ）測定結果を示すグラフである。 （Ｂ）レーヨン不織布および（Ｃ－２）ビニロン不織布（ＢＮＦ－２）の測定結果であり、（ａ）はＬＳＶ測定結果、（ｂ）は定電圧（２Ｖ）測定結果を示すグラフである。 （Ｃ－１）ビニロン不織布（ＶＮ１０６０）の測定結果であり、（ａ）はＬＳＶ測定結果、（ｂ）は定電圧（１．９５Ｖ）測定結果を示すグラフである。 （Ｃ－３）ビニロン不織布（ＢＮＦ－５）の測定結果であり、（ａ）はＬＳＶ測定結果、（ｂ）は定電圧（１．９５Ｖ）測定結果を示すグラフである。 （Ｄ）親水性ポリエチレン粉末焼結シート（親水性ポリエチレンシート）のＬＳＶ測定結果を示すグラフである。 超高分子量ポリエチレン多孔体フィルム（（Ｅ）未処理および（Ｆ）親水化処理）の測定結果であり、（ａ）はＬＳＶ測定結果、（ｂ）は定電圧（２．３Ｖ）測定結果を示すグラフである。 交点融着ポリプロピレンメッシュ（（Ｇ）未処理および（Ｈ）親水化処理）の測定結果であり、（ａ）はＬＳＶ測定結果、（ｂ）は定電圧（２Ｖ）測定結果を示すグラフである。 実験２におけるＬＳＶ測定結果を示すグラフである。 実験２における定電圧測定時の、（ａ）平均電流、（ｂ）ギ酸生成速度、（ｃ）ギ酸生成のファラデー効率を示すグラフである。 （Ｉ）セルロース混合エステルタイプメンブレンフィルター（平均孔径１μｍ）、（Ｊ）セルロース混合エステルタイプメンブレンフィルター（平均孔径０．１μｍ）の測定結果であり、（ａ）はＬＳＶ測定結果、（ｂ）は定電圧（２．２Ｖ）測定結果を示すグラフである。

本発明の実施の形態について以下説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。

本発明の実施の形態に係る反応セル用セパレーターは、容器中の液体内に２種類の異なる反応面を備え、反応によって少なくとも１方の反応面において気泡が発生し、少なくとも１方の反応面において生成した反応生成物が前記液体に溶解してもう１方の反応面へ前記液体中を伝搬する反応セルにおいて、前記２種類の異なる反応面の間に配置される。この反応セル用セパレーターは、前記液体との親和性を有する多孔性の高分子材料から構成されるか、前記液体との親和性を有するように表面処理が施された多孔性の高分子材料から構成される。

本発明者らの検討の結果、従来セパレーターとして用いられていたイオン交換膜は、イオン交換膜の中のイオン伝導に対する抵抗が大きいか、またはイオン交換膜の表面に気泡が付着して実効的な面積が小さくなるので、セパレーターとして反応セルに挿入することにより反応効率が低下すると考えられる。

本実施形態に係る反応セル用セパレーターは、気泡よりも孔径の小さい多孔性であるため、気泡の伝搬が抑制され、かつ、液体との親和性を有することから、溶解した反応生成物の液体中の伝搬はほとんど妨げられない。

気泡の伝搬を抑制することにより、１方の反応面にて発生した気体（例えばＯ_２）ともう１方の反応面にて発生した気体（例えばＨ_２，ＣＯ，ＣＨ_４）とを分離して取り出すことができ、１方の反応面にて発生した気体（例えばＯ_２）ともう１方の反応面にて発生した気体（例えばＨ_２，ＣＯ，ＣＨ_４）が混合して反応するのを抑制することができ、また、１方の反応面にて発生した気体（例えばＯ_２）がもう１方の反応面での反応を妨げるのを抑制することができる。溶解した反応生成物の液体の伝搬は妨げられないので、所望の反応は維持される。

セパレーターは、上記液体として水が用いられる場合、平滑表面の水の接触角が７５°以下である親水性高分子材料から構成されるか、または、平滑表面の水の接触角が７５°以下となる親水化処理が表面に施された高分子材料から構成されることが好ましい。セパレーターは、平滑表面の水の接触角が７２°以下である親水性高分子材料から構成されるか、または、平滑表面の水の接触角が７２°以下となる親水化処理が表面に施された高分子材料から構成されることがより好ましい。平滑表面の水の接触角が７５°を超えると、親水性が不十分となり、溶解した反応生成物の液体中の伝搬が妨げられる場合がある。

セパレーターは、上記液体として水以外の液体、例えば、アセトニトリル、イオン液体が用いられる場合、平滑表面の液体の接触角が７５°以下である親和性高分子材料から構成されるか、または、平滑表面の液体の接触角が７５°以下となる親和化処理が表面に施された高分子材料から構成されることが好ましい。

セパレーターは、多孔性であるが、多孔体としては、球形または扁平粒子の結合体、不織布、メッシュの形態を含む。

親水性高分子材料としては、レーヨン繊維、銅アンモニアレーヨン繊維、ポリノジック繊維等のセルロース；ナイロン繊維等のナイロン；アセテート繊維等の酢酸セルロース；ポリビニルアルコール；ポリアクリル酸、ポリアクリル酸塩等のアクリル系ポリマー等が挙げられ、耐薬品性等の観点から、レーヨン繊維が好ましい。

親水化処理としては、紫外線（ＵＶ）照射、プラズマ照射、オゾン酸化、コロナ放電、高圧放電、親水基のグラフト重合等が挙げられ、大面積への処理が比較的容易である等の観点から、紫外線（ＵＶ）照射、プラズマ照射、オゾン酸化が好ましい。親水化処理としては、例えば、金澤，“超高分子量ポリエチレン、ポリプロピレン、シリコン樹脂、フッ素樹脂などの接着性の改良”，日本接着学会誌，Vol. 46，No. 4，pp.151-157(2010)に記載の方法等が挙げられる。

親水化処理に用いられる疎水性の高分子材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン系ポリマー、塩化ビニル、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合樹脂（ＡＢＳ樹脂）、ポリカーボネート等が挙げられる。

セパレーターの厚さは、例えば、２０μｍ～５００μｍの範囲であり、５０μｍ～２００μｍの範囲であることが好ましい。セパレーターの厚さが２０μｍ未満であると、強度が弱いので動作中に破損する場合があり、５００μｍを超えると、反応生成物の液体中の伝搬が妨げられる場合がある。

セパレーターの平均孔径は、例えば、０．１μｍ～２００μｍの範囲であり、０．５μｍ～５０μｍの範囲であることが好ましい。セパレーターの平均孔径が２００μｍを超えると、強度が弱いので動作中に破損する場合があり、０．１μｍ未満であると、反応生成物の液体中の伝搬が妨げられる場合がある。セパレーターの平均孔径は、パームポロメーターにより測定することができる。

セパレーターの気孔率は、１０％～９０％の範囲であり、２０％～８０％の範囲であることが好ましい。セパレーターの気孔率が９０％を超えると、強度が弱いので動作中に破損する場合があり、１０％未満であると、反応生成物の液体中の伝搬が妨げられる場合がある。セパレーターの気孔率は、水銀ポロシメーターにより測定することができる。

［反応セル］
本発明の実施形態に係る反応セルは、上記反応セル用セパレーターを備える反応セルである。

本実施形態に係る反応セルは、例えば、容器中の液体内に２種類の異なる反応面を備え、反応によって少なくとも１方の反応面において気泡が発生し、少なくとも１方の反応面において生成した反応生成物が前記液体に溶解してもう１方の反応面へ前記液体中を伝搬する反応セルであり、前記２種類の異なる反応面の間に上記反応セル用セパレーターが配置される。

本実施形態に係る反応セルは、例えば、反応面として、アノードまたは光アノードと、カソードまたは光カソードとを備えた電気化学セルまたは光電気化学セルであり、アノードまたは光アノード、カソードまたは光カソードの少なくとも一方において気泡が発生し、アノードまたは光アノード、カソードまたは光カソードの少なくとも一方において生成した反応生成物が液体に溶解してもう一方へ前記液体中を伝搬し、アノードまたは光アノードとカソードまたは光カソードとの間に上記反応セル用セパレーターが配置される。

本実施形態に係る反応セルは、例えば、反応面として、アノードまたは光アノードと、カソードまたは光カソードとを備えた電気化学セルまたは光電気化学セルであり、アノードまたは光アノード、カソードまたは光カソードの少なくとも一方において気泡が発生し、アノードまたは光アノード、カソードまたは光カソードの少なくとも一方において生成した反応生成物が前記液体に溶解してもう一方へ前記液体中を伝搬し、前記液体は、水が溶媒であり、アノードまたは光アノードとカソードまたは光カソードとの間に上記反応セル用セパレーターが配置される。

本実施形態に係る反応セルは、例えば、反応面として、アノードまたは光アノードと、カソードまたは光カソードとを備えた電気化学セルまたは光電気化学セルであり、前記液体は、二酸化炭素を溶解させた水を溶媒とする電解液であり、アノードまたは光アノードにおいて酸素の気泡が発生し、カソードまたは光カソードにおいて二酸化炭素が還元され、アノードまたは光アノードにおいて水の酸化反応により生成した反応生成物であるＨ^＋がカソードまたは光カソードへ電解液中を伝搬し、アノードまたは光アノードとカソードまたは光カソードとの間に上記反応セル用セパレーターが配置される。

本実施形態に係る反応セルは、電気化学セルまたは光電気化学セルには限定されず、その他の例としては、例えば、２種類の異なる反応面の間の酸化還元反応等が挙げられる。

本実施形態に係る反応セルは、例えば、還元反応用電極（カソード）と、酸化反応用電極（アノード）と、上記セパレーターを組み合わせて構成される反応セルである。反応セルは、例えば、二酸化炭素還元装置とすることができ、その二酸化炭素還元装置と、太陽電池セルと、を組み合わせた反応デバイスである人工光合成装置とすることもできる。

二酸化炭素還元装置は、例えば、二酸化炭素の還元反応を進行させる還元反応用電極と、還元反応用電極と電気的に接続され、酸化反応を生起する酸化反応用電極と、が離間されて対向する位置に配置され、還元反応用電極と酸化反応用電極との間に上記セパレーターが配置され、還元反応用電極と酸化反応用電極との間を、反応基質（二酸化炭素）を含む電解液が流れる流路を有する電気化学反応装置である。二酸化炭素還元装置は、例えば、二酸化炭素の還元反応を進行させる還元反応用電極と、還元反応用電極と電気的に接続され、酸化反応を生起する酸化反応用電極と、を有し、還元反応用電極および酸化反応用電極が反応基質（二酸化炭素）を含む電解液に浸漬され、還元反応用電極と酸化反応用電極との間に上記セパレーターが配置されている装置であってもよい。

人工光合成装置は、上記二酸化炭素還元装置と、二酸化炭素還元装置の還元反応用電極および酸化反応用電極に供給される電力を生成する太陽電池セルと、を備える装置である。

図１は、上記セパレーターを用いた反応セルを備える反応デバイスの一例として人工光合成装置の構成の一例を示す概略構成図である。人工光合成装置１は、二酸化炭素の還元反応を進行させる還元反応用電極１０と、酸化反応を生起する酸化反応用電極１２と、が離間されて対向する位置に配置され、還元反応用電極１０と酸化反応用電極１２との間にセパレーター１４が配置され、還元反応用電極１０と酸化反応用電極１２との間を、反応基質を含む電解液が流れる流路１６を有する二酸化炭素還元装置３と、二酸化炭素還元装置３の還元反応用電極１０および酸化反応用電極１２に供給される電力を生成する太陽電池セル２０と、を備える装置である。

人工光合成装置１は、流路入口から還元反応用電極１０と酸化反応用電極１２との間の流路１６に二酸化炭素等の反応基質を含む電解液が導入されることによって機能する。電解液は流路出口から排出される。酸化反応用電極１２においては、水（Ｈ_２Ｏ）が酸化されて酸素（１／２Ｏ_２）が得られるとともに、電子が生成する。還元反応用電極１０においては、酸化反応により生成する電子を受け取ることによって、例えば二酸化炭素が還元されてギ酸（ＨＣＯＯＨ）等が生成される。

（還元反応用電極）
還元反応用電極（カソード）１０は、還元反応によって物質を還元するために利用される電極である。還元反応用電極１０は、例えば、基板上に順に形成される導電層および導電体層を含んで構成される。

基板は、電極を構造的に支持する部材である。基板は、特に材料が限定されるものではないが、例えば、ガラス基板等が挙げられる。基板は、例えば、金属または半導体を含むものとしてもよい。基板として用いられる金属は、特に限定されるものではないが、例えば、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、カドミウム（Ｃｄ）、スズ（Ｓｎ）、パラジウム（Ｐｄ）、鉛（Ｐｂ）等が挙げられる。基板として用いられる半導体は、特に限定されるものではないが、例えば、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、酸化スズ（ＳｎＯ_２）、シリコン（Ｓｉ）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ_３）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）等が挙げられる。基板を金属または半導体を含むものとした場合、導電層および導電体層と基板との間には絶縁層を形成してもよい。絶縁層は、特に限定されるものではないが、半導体の酸化物、窒化物や樹脂等が挙げられる。金属基板と導電層および導電体層とが電気的に直接接続されている構成としてもよい。

基板は、実質的にチタン（Ｔｉ）からなるＴｉ基板であってもよい。Ｔｉ基板の表面には、不動態層が形成されていてもよい。不動態層の厚みは、例えば、１０ｎｍ以下である。

Ｔｉ基板は、水素（Ｈ_２）生成過電圧が高いので、ＣＯ_２還元等の使用条件ではＨ_２がほとんど生成されない。Ｔｉ基板は、表面に不動態層が形成されるので耐食性に優れる。かつガラスに比べて軽量、かつ形状加工が容易であり、貴金属に比べて低コストであるという特長がある。

基板は、高比表面積を有する等の点から、カーボン材料を含んで構成されてもよい。カーボン材料は、特に限定されるものではないが、例えば、カーボンブラック、グラフェン、フラーレン、カーボンナノチューブ、カーボンクロス、カーボンペーパー等が挙げられる。

導電層は、還元反応用電極１０における集電を効果的にするために設けられる。導電層は、特に限定されるものではないが、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化錫（ＦＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の透明導電層等が挙げられる。特に、熱的および化学的な安定性を考慮すると、フッ素ドープ酸化錫（ＦＴＯ）を用いることが好適である。

導電体層は、還元触媒機能を有する材料を含む導電体を含んで構成される。導電体は、カーボン材料（Ｃ）を含む材料を含んで構成することができる。カーボン材料の構造体の単体のサイズが１ｎｍ以上１μｍ以下であることが好適である。カーボン材料は、例えば、マルチウォール・カーボンナノチューブ（ＭＷＣＮＴｓ）等のカーボンナノチューブ、グラフェンおよびグラファイトの少なくとも１つ等が挙げられる。グラフェンおよびグラファイトであればサイズが１ｎｍ以上１μｍ以下であることが好適である。カーボンナノチューブであれば直径が１ｎｍ以上４０ｎｍ以下であることが好適である。導電体は、例えば、エタノール等の液体に混ぜ合わせたカーボン材料をスプレーで塗布し、加熱することによって形成することができる。スプレーの代わりに、スピンコートによって塗布してもよい。また、スピンコートを用いず、直接溶液を滴下して乾かして塗布してもよい。

還元触媒機能を有する材料として、錯体触媒等を用いることができる。錯体触媒は、例えば、ルテニウム錯体とすることが好適である。錯体触媒は、例えば、［Ｒｕ｛４，４’－ｄｉ（１－Ｈ－１－ｐｙｒｒｏｌｙｐｒｏｐｙｌ ｃａｒｂｏｎａｔｅ）－２，２’－ｂｉｐｙｒｉｄｉｎｅ｝（ＣＯ）（ＭｅＣＮ）Ｃｌ_２］、［Ｒｕ｛４，４’－ｄｉ（１－Ｈ－１－ｐｙｒｒｏｌｙｐｒｏｐｙｌ ｃａｒｂｏｎａｔｅ）－２，２’－ｂｉｐｙｒｉｄｉｎｅ｝（ＣＯ）_２Ｃｌ_２］、［Ｒｕ｛４，４’－ｄｉ（１－Ｈ－１－ｐｙｒｒｏｌｙｐｒｏｐｙｌ ｃａｒｂｏｎａｔｅ）－２，２’－ｂｉｐｙｒｉｄｉｎｅ｝（ＣＯ）_２］_ｎ、［Ｒｕ｛４，４’－ｄｉ（１－Ｈ－１－ｐｙｒｒｏｌｙｐｒｏｐｙｌ ｃａｒｂｏｎａｔｅ）－２，２’－ｂｉｐｙｒｉｄｉｎｅ｝（ＣＯ）（ＣＨ_３ＣＮ）Ｃｌ_２］等が挙げられる。さらに、ルテニウム錯体は、Ｒｕ錯体モノマーと重合開始剤（例えばピロール）、触媒（例えば塩化鉄）を含むＲｕ錯体が高分子化（ポリマー）された状態のＲｕ錯体ポリマーであってもよい。

還元触媒の担持は、例えば、金属錯体（触媒）をアセトニトリル（ＭｅＣＮ）溶液に溶解した液（例えば、Ｒｕ錯体ポリマー溶液）をカーボンペーパー、カーボンクロス等のカーボン系材料の上に塗布、乾燥することで作製することができる。また、還元触媒の担持は、電解重合法により行うこともできる。例えば、作用極としてカーボン系材料の電極、対極にフッ素含有酸化スズ（ＦＴＯ）で被覆したガラス基板、参照電極にＡｇ／Ａｇ^＋電極を用い、還元触媒を含む電解液中においてＡｇ／Ａｇ^＋電極に対して負電圧となるようにカソード電流を流した後、Ａｇ／Ａｇ^＋電極に対して正電位となるようにアノード電流を流すことによりカーボン系材料に還元触媒で担持することができる。電解質の溶液には、例えば、アセトニトリル（ＭｅＣＮ）、電解質には、例えば、Ｔｅｔｒａｂｕｔｙｌａｍｍｏｎｉｕｍｐｅｒｃｈｌｏｒａｔｅ（ＴＢＡＰ）を用いることができる。

このように形成された導電体層は、還元反応用電極１０を構成する導電層上に担持、塗布または貼付される。これにより、基板上に、順に導電層および導電体層を有する還元反応用電極１０が形成される。このとき、接着剤として、導電性のカーボン素材、例えばグラファイトまたはグラフェンを含むポリマー（例えば、アクリルポリマー結合剤）を含むカーボン系接着剤を用いることが好適である。接着層には、例えば、少なくとも直径が１μｍ以上１００μｍ以下のサイズのグラファイトまたはグラフェンを含むことが好適である。

（酸化反応用電極）
酸化反応用電極（アノード）１２は、酸化反応によって物質を酸化するために利用される電極である。酸化反応用電極１２は、例えば、基板上に導電層が形成された基板とその上に形成された酸化触媒層とを含んで構成される。

基板は、酸化反応用電極１２を構造的に支持する部材である。基板は、特に材料が限定されるものではないが、例えば、ガラス基板やプラスチック等としてもよい。

基板は、耐食性を有する金属を表面とする導電性基板であってもよく、例えば、耐食性を有する金属からなる基板、または下地基板の表面に耐食性を有する金属層を形成してなる基板等が挙げられる。ここで、「耐食性を有する金属」とは、ｐＨ４以上の電解液中で、かつ水の酸化還元電位以上の電位で腐食しない金属を指す。

耐食性を有する金属としては、高い導電性、高い耐食性等の点で、Ｔｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｓｎ、Ｒｈからなる群から選択される少なくとも１種を含むことが好ましく、特に、Ｔｉを含むことが好ましい。基板としては、実質的にチタン（Ｔｉ）からなるＴｉ基板であることが特に好ましい。これによって、軽量化、低コスト化が可能であり、高性能、耐腐食性、かつ加工性に優れるという利点がある。

下地基板の表面に耐食性を有する金属層を形成する方法としては、特に限定されないが、電気めっき、溶融めっき、真空蒸着、スパッタリング等が挙げられる。これらの中では、金属層の薄膜化が容易である等の点で、スパッタリングが好ましい。下地基板としては、特に限定されるものではなく、ガラス基板、プラスチック基板、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化錫（ＦＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等を被覆したガラス基板やプラスチック基板等が挙げられる。また、下地基板は、ｐＨ４以上の電解液中で、かつ水の酸化還元電位以上の電位で腐食しないまたは腐食する金属基板でもよく、例えば、Ｔｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｓｎ、Ｒｈ、Ｃｕ、Ａｇ等の基板等でもよい。

導電層は、酸化反応用電極１２における集電を効果的にするために設けられる。導電層は、特に限定されるものではないが、例えば、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化錫（ＦＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の透明導電層等が挙げられる。特に、熱的および化学的な安定性を考慮すると、フッ素ドープ酸化錫（ＦＴＯ）を用いることが好適である。

酸化触媒層は、酸化触媒機能を有する材料を含んで構成される。酸化触媒機能を有する材料としては、例えば、酸化イリジウム（ＩｒＯｘ）、酸化ルテニウムを含む材料等が挙げられる。これらは１種単独でも２種以上を混合してもよい。酸化イリジウムや酸化ルテニウムは、ナノコロイド溶液として導電層または基板の表面上に担持することができる（T．Arai et．al， Energy Environ． Sci ８， １９９８ （２０１５）参照）。

例えば、酸化イリジウム（ＩｒＯｘ）のナノコロイドを合成する。２ｍＭの塩化イリジウム酸（ＩＶ）カリウム（Ｋ_２ＩｒＣｌ_６）水溶液５０ｍＬに１０ｗｔ％の水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液を加えてｐＨ１３に調整した黄色溶液を、ホットスターラを用いて９０℃で２０分加熱する。これによって得られた青色溶液を氷水で１時間冷却する。そして、冷やした溶液（２０ｍＬ）に３Ｍ硝酸（ＨＮＯ_３）を滴下してｐＨ１に調整し、８０分撹拌し、酸化イリジウム（ＩｒＯｘ）のナノコロイド水溶液を得る。さらに、この溶液に１．５ｗｔ％ＮａＯＨ水溶液（１－２ｍＬ）を滴下してｐＨ１２に調整する。このようにして得られた酸化イリジウム（ＩｒＯｘ）のナノコロイド水溶液を、導電層上にｐＨ１２で塗布し、乾燥炉内において６０℃で４０分間保持して乾燥させる。乾燥後、析出した塩を超純水で洗浄し、酸化反応用電極１２を形成することができる。なお、酸化イリジウム（ＩｒＯｘ）のナノコロイド水溶液の塗布および乾燥を複数回繰り返してもよい。

電解液に含まれる反応基質は、例えば、炭素化合物が挙げられ、例えば、二酸化炭素（ＣＯ_２）とすることができる。また、電解液は、リン酸緩衝水溶液やホウ酸緩衝水溶液とすることが好適である。具体的な構成例では、例えば、二酸化炭素（ＣＯ_２）飽和リン酸緩衝液のタンクを設け、ポンプによってこの溶液を還元反応用電極１０と酸化反応用電極１２との間に設けられた流路１６に供給し、還元反応によって生じたギ酸（ＨＣＯＯＨ）や酸素（Ｏ_２）等を外部の燃料タンクに回収すればよい。

窓材２２は、太陽電池セル２０を保護する部材である。太陽電池セル２０に対しては、受光面側に窓材２２を設けることが好適である。窓材２２は、太陽電池セル２０において発電に寄与する波長の光を透過する部材とし、例えば、ガラス、プラスチック等とすることができる。

還元反応用電極１０、酸化反応用電極１２、太陽電池セル２０および窓材２２は、枠材２４によって構造的に支持されている。枠材２４は、還元反応用電極１０および酸化反応用電極１２を支持するとともに、電解液が流れる流路１６を構成する部材である。枠材２４は、電気化学反応装置をセルとして構成するために必要な機械的な強度を備える材料で構成される。例えば、枠材２４は、金属、プラスチック等によって構成することができる。

還元反応用電極１０と酸化反応用電極１２との間を電気的に接続し、適切なバイアス電圧を印加した状態とする。バイアス電圧を印加する手段は、特に限定されるものではなく、化学電池（一次電池、二次電池等を含む）、定電圧源、太陽電池セル等が挙げられる。このとき、酸化反応用電極１２に正極が接続され、還元反応用電極１０に負極が接続される。

図１のように、バイアス電圧を印加する手段として太陽電池セル２０を用いることにより、二酸化炭素還元装置等の電気化学反応装置と、還元反応用電極および酸化反応用電極に供給される電力を生成する太陽電池セルと、を備える人工光合成装置とすることができる。バイアス電圧を印加する手段として太陽電池セルを用いる場合、太陽電池セルは、例えば、酸化反応用電極および還元反応用電極に隣接して配置することができる。例えば、還元反応用電極の背面に太陽電池セルを配置し、太陽電池セルの正極を酸化反応用電極に接続し、負極を還元反応用電極に接続すればよい。

二酸化炭素（ＣＯ_２）からギ酸（ＨＣＯＯＨ）等を合成する場合、水（Ｈ_２Ｏ）は酸化されて二酸化炭素（ＣＯ_２）に電子とプロトンを供給する。ｐＨ７付近では水（Ｈ_２Ｏ）の酸化電位は０．８２Ｖ、還元電位は－０．４１Ｖ（いずれも標準水素電極（ＮＨＥ））である。また、二酸化炭素（ＣＯ_２）から一酸化炭素（ＣＯ）、ギ酸（ＨＣＯＯＨ）、メチルアルコール（ＣＨ_３ＯＨ）への還元電位はそれぞれ－０．５３Ｖ，－０．６１Ｖ，－０．３８Ｖである。したがって、酸化電位と還元電位の電位差は１．２０～１．４３Ｖである。炭素化合物である二酸化炭素（ＣＯ_２）を還元する場合、太陽電池セルは、例えば４～６枚の結晶系シリコン太陽電池を直接に接続した構成やアモルファスシリコン系３接合太陽電池とすることが好適である。

以下、実施例および比較例を挙げ、本発明をより具体的に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

［実験１］
水の電気分解セルにセパレーターを挿入した。セルの動作の際には、アノードからはＯ_２、カソードからはＨ_２の気泡がそれぞれ発生し、アノードにて生成したＨ^＋がカソードへ電解液中を伝搬して、カソードでのＨ_２発生反応に用いられる。

１０ｃｍ角のアノード、カソードを間隔１２ｍｍで対向させ、その間にセパレーター試料を配置したセルを構成し、０．４Ｍリン酸緩衝水溶液（Ｋ_２ＨＰＯ_４＋ＫＨ_２ＰＯ_４）で満たした。アノードにはＩｒＯｘ（日進化成、アノデック１００）を、カソードにはＰｔ（日進化成、アノデック４００）を用い、リニアスイープボルタンメトリー（ＬＳＶ）測定（走査速度２ｍＶ／ｓ）および定電圧測定を行った。試料（または試料群）毎に、セパレーターなしの場合の測定も併せて行い、比較を行った。用いたセパレーター試料は以下の通りである。

［比較例１］
（Ｉ）プロトン伝導フィルム
（Ａ）カチオン交換膜、厚さ２２０μｍ（ＤｕＰｏｎｔ、ナフィオン１１７）

［実施例１～８、参考例９、比較例２，３］
（ＩＩ）多孔体フィルム
（Ｂ）レーヨン不織布、厚さ１１０μｍ、平均孔径４０μｍ（推定）（アドバンテック、Ｔ－２２０）・・・実施例１
（Ｃ－１）ビニロン不織布、厚さ２０μｍ（廣瀬製紙、ＶＮ１０６０）・・・実施例２
（Ｃ－２）ビニロン不織布、厚さ９０μｍ（クラレ、ＢＮＦ－２）・・・実施例３
（Ｃ－３）ビニロン不織布、厚さ１９０μｍ（クラレ、ＢＮＦ－５）・・・実施例４
（Ｄ）親水性ポリエチレン粉末焼結シート、厚さ１ｍｍ、気孔率４９％、平均孔径約１００μｍ（推定）（旭化成、サンファインＡＱ－２００）・・・実施例５
（Ｅ）超高分子量ポリエチレン多孔体フィルム、厚さ１００μｍ、気孔率３０％、平均孔径１３μｍ（日東電工、サンマップＬＣ）・・・比較例２
（Ｆ）親水化超高分子量ポリエチレン多孔体フィルム、（Ｅ）のフィルムにＵＶオゾン照射によって親水化処理を施したもの・・・実施例６
（Ｇ）交点融着ポリプロピレンメッシュ、５０メッシュ、線径１３６μｍ（厚さに相当）、目開き３７０μｍ（孔径に相当）、開口率５３％（気孔率に相当）（くればぁ）・・・比較例３
（Ｈ）親水化ポリプロピレンメッシュ、（Ｇ）のメッシュにＵＶオゾン照射によって親水化処理を施したもの・・・実施例７
（Ｉ）セルロース混合エステルタイプメンブレンフィルター、厚さ１５０μｍ、気孔率８０％、平均孔径１μｍ（アドバンテック東洋、Ａ１００Ａ１４２Ｃ）・・・実施例８
（Ｊ）セルロース混合エステルタイプメンブレンフィルター、厚さ１１０μｍ、気孔率６５％、平均孔径０．１μｍ（アドバンテック東洋、Ａ０１０Ａ１４２Ｃ）・・・参考例９

なお、親水化処理は、ＵＶオゾンクリーナー（日本レーザ電子株式会社、ＮＬ－ＵＶ２５３）を用い、純酸素充填、処理時間２０分の条件で、まず試料の片面より、その後、もう一方の片面より行った（合計処理時間：４０分）。

図２に、（Ａ）カチオン交換膜（比較例１）についての測定結果を示す。図２（ａ）は、ＬＳＶ測定結果であり、図２（ｂ）は、定電圧（１．９５Ｖ）測定結果である。ＬＳＶ、定電圧測定ともに、セパレーターとしてカチオン交換膜を挿入すると、セパレーターなしに比べて電流が小さくなったので、Ｈ^＋の伝搬が妨げられることがわかった。測定中には、カチオン交換膜の表面に気泡が付着するのが観測された。その結果、実効的な面積が低下するので電流が小さくなると考えられる。

図３に、（Ｂ）レーヨン不織布（実施例１）および（Ｃ－２）ビニロン不織布（ＢＮＦ－２、実施例３）についての測定結果を示す。両者は、ほぼ同じ厚さである。図３（ａ）は、ＬＳＶ測定結果であり、図３（ｂ）は、定電圧（２Ｖ）測定結果である。

図４、図５に、厚さの異なるビニロン不織布についての測定結果を示す。図４は、（Ｃ－１）ビニロン不織布（ＶＮ１０６０、実施例２）、図５は、（Ｃ－３）ビニロン不織布（ＢＮＦ－５、実施例４）についての測定結果である。図４（ａ）、図５（ａ）は、ＬＳＶ測定結果であり、図４（ｂ）、図５（ｂ）は、定電圧（１．９５Ｖ）測定結果である。

ＬＳＶ測定結果では、レーヨン不織布、ビニロン不織布、およびセパレーターなしの測定結果はほぼ重なっていて区別がつかず、いずれもセパレーターなしの場合と同等であった。定電圧測定の結果には違いが見られた。レーヨンの場合はセパレーターなしと同等、すなわちレーヨンはＨ^＋の伝搬を妨げなかった。一方、ビニロンの場合はセパレーターなしに比べて動作中の電流の低下量が大きかったが、その違いはわずかであった。すなわち、ビニロンのＨ^＋の伝搬への影響はわずかであった。セパレーターはＯ_２，Ｈ_２の気泡に晒されているにもかかわらず、レーヨン、ビニロンともに気泡の付着は目視では確認されなかった。

図６に、（Ｄ）親水性ポリエチレン粉末焼結シート（実施例５）についてのＬＳＶ測定結果を示す。セパレーターなしに比べて電流がやや低下した。親水性であるにもかかわらず、レーヨン、ビニロン（１９０μｍ以下）に比べて厚いため（厚さ１ｍｍ）、Ｈ^＋の伝搬がやや妨げられたと考えられる。

図７に、（Ｅ）未処理（比較例２）および（Ｆ）親水化処理を施した（実施例６）超高分子量ポリエチレン多孔体フィルムについての測定結果を示す。図７（ａ）は、ＬＳＶ測定結果であり、親水化処理品とセパレーターなしの測定結果はほぼ重なっていて区別がつかなかった。図７（ｂ）は、定電圧（２．３Ｖ）測定結果であり、親水化処理品のＬＳＶ測定結果はセパレーターなしと同等であった。これに対し、未処理品は電流が大きく低下、すなわち、Ｈ^＋の伝搬が著しく妨げられたので、セパレーターは親水性の材料であるか、または疎水性材料の場合には親水化処理が必須であることがわかった。一方、定電圧測定の際には、セパレーターなしに比べて親水化処理品の方が動作中の電流の低下がわずかにあるものの、その違いはわずかであった。すなわち、Ｈ^＋の伝搬への影響はわずかであった。

図８に、（Ｇ）未処理（比較例３）および（Ｈ）親水化処理を施した（実施例７）交点融着ポリプロピレンメッシュについての測定結果を示す。図８（ａ）は、ＬＳＶ測定結果であり、図８（ｂ）は、定電圧（２Ｖ）測定結果である。電流のスパイク状の増大とその後の急激な減少は、振動のために電極の気泡が一部除かれたために生じたと考えられる。未処理品は、表面が疎水性であるため気泡の付着が著しく、その結果、実効的な開口面積が小さくなるので、Ｈ^＋の伝搬が著しく妨げられ、その結果、電流が低下したと考えられる。親水化処理品は、Ｈ^＋の伝搬への影響はわずかになり、セパレーターなしに比べてわずかに低い程度にまで電流は増大したと考えられる。この結果を反映し、図８（ｂ）より明らかなように、定電圧測定時の電流もセパレーターなしに比べて小さいものの、その違いはわずかであった。

図１１に、セルロース混合エステルタイプメンブレンフィルター（実施例８，参考例９）についての測定結果を示す。図１１（ａ）は、ＬＳＶ測定結果であり、図１１（ｂ）は、定電圧（２．２Ｖ）測定結果である。ＬＳＶ測定結果、定電圧測定共に、セパレーターなし、実施例８、参考例９の３つの測定結果の大部分がほぼ重なっていて区別がつかず、セパレーターありの結果はセパレーターなしと同等であった。すなわち、Ｈ^＋の伝搬への影響はわずかであった。セパレーターはＯ_２、Ｈ_２の気泡に晒されているにもかかわらず、泡の付着は目視では確認されなかった。電流のスパイク状の増大とその後の急激な減少は、振動のために電極の気泡が一部除かれたために生じたと考えられる。

これらの実験結果より、実施例のセパレーターは、アノードにて発生するＯ_２とカソードにて発生するＨ_２を分離しながらも、電解液中のＨ^＋の伝搬をほとんど妨げないので、水の電気分解反応効率に悪影響をほとんど与えないことがわかった。

［実験２］
ＣＯ_２を還元してギ酸を生成する電気化学セルにセパレーターを挿入した。セルの動作の際には、アノードからはＯ_２の気泡が発生する。カソードからの主な生成物はギ酸であるが、わずかながらもＣＯ，Ｈ_２の気泡が発生する。アノードにて発生したＨ^＋がカソードへ電解液中を伝搬し、カソードでのギ酸生成反応に用いられる。１０ｃｍ角（有効サイズは９ｃｍ角）のアノード、カソードを間隔１２ｍｍで対向させ、その間にセパレーター試料を配置したセルを構成した。

アノードには、ＩｒＯｘ（日進化成、アノデック１００）を用いた。カソードには、カーボンペーパー／マルチウォールカーボンナノチューブ／Ｒｕ錯体ポリマー（ＣＰ／ＭＷＣＮＴｓ／ＲｕＣＰ）シートを、グラファイト系接着剤（導電性のグラファイトとアクリルポリマー結合剤を含む）を用いてＴｉ基板に貼り付けたものを用いた。なお、ＣＰ／ＭＷＣＮＴｓ／ＲｕＣＰシートは、溶媒にマルチウォールカーボンナノチューブ（ＭＷＣＮＴｓ）を分散させたインクを用い、カーボンペーパー（ＣＰ）にディップ塗布、乾燥することによって、ＣＰ／ＭＷＣＮＴｓシートを作製し、その後、ＣＰ／ＭＷＣＮＴｓシートにＲｕ錯体ポリマー溶液を用いてＲｕ錯体ポリマーを担持させて作製した。セパレーターには、超高分子量ポリエチレン多孔体フィルム（厚さ１００μｍ、気孔率３０％、平均孔径１３μｍ、日東電工、サンマップＬＣ）にＵＶオゾン照射親水化処理を施したもの（実験１の（Ｆ））を用いた。

電解液には、ＣＯ_２をバブリングして飽和溶解させた０．４Ｍリン酸緩衝電解水溶液（Ｋ_２ＨＰＯ_４＋ＫＨ_２ＰＯ_４）を用いた。リニアスイープボルタンメトリー（ＬＳＶ）測定（走査速度２ｍＶ／ｓ）を行った。さらに、１．７Ｖまたは１．８Ｖの定電圧を３０分間印加し、電流を測定するとともに、終了時のギ酸濃度をイオンクロマトグラフィにより測定した。セパレーターあり、セパレーターなしの評価を交互に行い、比較した。

図９に、ＬＳＶ測定結果を示す。セパレーターあり、セパレーターなしの結果がほぼ重なっていて区別がつかず、セパレーターあり、セパレーターなしの差はほとんど見られなかった。

図１０に、定電圧測定時の平均電流、ギ酸生成速度、ギ酸生成のファラデー効率を示す。定電圧測定時の、図１０（ａ）は、平均電流、図１０（ｂ）は、ギ酸生成速度、図１０（ｃ）は、ギ酸生成のファラデー効率である。ＩＴ－１～ＩＴ－９は測定順序である。印加電圧１．７Ｖのときは、何れの値も、セパレーターの有無にかかわらず、測定を繰り返す毎に徐々に低下した。印加電圧１．８Ｖの場合は、平均電流はほぼ一定であったが、ギ酸生成速度とファラデー効率は徐々に低下した。ただし、セパレーターあり、セパレーターなしの影響はほとんど見られなかった。

これらの実験結果より、実施例のセパレーターは、アノードにて発生するＯ_２とカソードにて発生するＣＯ，Ｈ_２を分離しながらも、電解液中のＨ^＋の伝搬をほとんど妨げないので、ギ酸生成効率に悪影響をほとんど与えないことがわかった。

［実験３］
表面が平滑なポリエチレン板、および表面が平滑なポリプロピレン板に、実験１，２と同じＵＶオゾン照射親水化処理を施した。処理の前後で、イオン交換水を滴下したときの接触角を測定したところ、表１の通りであり、実験１，２で施した親水化処理によって水の接触角が７５°以下に低下したことがわかる。

以上のように、実施例のセパレーターは、ＣＯ_２還元電気化学セル等の反応セルに用いても反応効率の低下を抑制することができた。

１ 人工光合成装置、３ 二酸化炭素還元装置、１０ 還元反応用電極、１２ 酸化反応用電極、１４ セパレーター、１６ 流路、２０ 太陽電池セル、２２ 窓材、２４ 枠材。

Claims (11)

1. 容器中の液体内に２種類の異なる反応面を備え、反応によって少なくとも１方の反応面において気泡が発生し、少なくとも１方の反応面において生成した反応生成物が前記液体に溶解してもう１方の反応面へ前記液体中を伝搬する反応セルにおける、前記２種類の異なる反応面の間に配置される、反応セル用のセパレーターであって、
   前記液体との親和性を有する多孔性の高分子材料から構成されるか、前記液体との親和性を有するように表面処理が施された多孔性の高分子材料から構成され、
   前記セパレーターの平均孔径は、１μｍ～２００μｍの範囲であることを特徴とする反応セル用セパレーター。
2. 請求項１に記載の反応セル用セパレーターであって、
   前記反応セルは、前記反応面として、アノードまたは光アノードと、カソードまたは光カソードとを備えた電気化学セルまたは光電気化学セルであり、
   前記アノードまたは光アノード、前記カソードまたは光カソードの少なくとも一方において前記気泡が発生し、
   前記アノードまたは光アノード、前記カソードまたは光カソードの少なくとも一方において生成した前記反応生成物が前記液体に溶解してもう一方へ前記液体中を伝搬することを特徴とする反応セル用セパレーター。
3. 請求項１または２に記載の反応セル用セパレーターであって、
   前記反応セルは、前記反応面として、アノードまたは光アノードと、カソードまたは光カソードとを備えた電気化学セルまたは光電気化学セルであり、
   前記アノードまたは光アノード、前記カソードまたは光カソードの少なくとも一方において前記気泡が発生し、
   前記アノードまたは光アノード、前記カソードまたは光カソードの少なくとも一方において生成した前記反応生成物が前記液体に溶解してもう一方へ前記液体中を伝搬し、
   前記液体は、水が溶媒であり、
   前記セパレーターは、多孔性の親水性高分子材料から構成されるか、親水化処理が表面に施された多孔性の高分子材料から構成されることを特徴とする反応セル用セパレーター。
4. 請求項１または２に記載の反応セル用セパレーターであって、
   前記反応セルは、前記反応面として、アノードまたは光アノードと、カソードまたは光カソードとを備えた電気化学セルまたは光電気化学セルであり、
   前記液体は、二酸化炭素を溶解させた水を溶媒とする電解液であり、
   前記アノードまたは光アノードにおいて酸素の気泡が発生し、前記カソードまたは光カソードにおいて二酸化炭素が還元され、
   前記アノードまたは光アノードにおいて前記水の酸化反応により生成した前記反応生成物であるＨ^＋が前記カソードまたは光カソードへ前記電解液中を伝搬し、
   前記セパレーターは、多孔性の親水性高分子材料から構成されるか、表面に親水化処理が施された多孔性の高分子材料から構成されることを特徴とする反応セル用セパレーター。
5. 請求項３または４に記載の反応セル用セパレーターであって、
   前記セパレーターは、平滑表面の水の接触角が７５°以下である親水性高分子材料から構成されるか、または、平滑表面の水の接触角が７５°以下となる親水化処理が表面に施された高分子材料から構成されることを特徴とする反応セル用セパレーター。
6. 請求項３～５のいずれか１項に記載の反応セル用セパレーターであって、
   前記親水性高分子材料は、セルロース、ナイロン、酢酸セルロース、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸塩のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする反応セル用セパレーター。
7. 請求項３～５のいずれか１項に記載の反応セル用セパレーターであって、
   前記高分子材料は、オレフィン系ポリマー、塩化ビニル、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合樹脂（ＡＢＳ樹脂）、ポリカーボネートのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする反応セル用セパレーター。
8. 請求項３～５，７のいずれか１項に記載の反応セル用セパレーターであって、
   前記親水化処理は、紫外線（ＵＶ）照射、プラズマ照射、オゾン酸化、コロナ放電、高圧放電、親水基のグラフト重合のうちの少なくとも１つであることを特徴とする反応セル用セパレーター。
9. 請求項１～８のいずれか１項に記載の反応セル用セパレーターであって、
   前記セパレーターの厚さは、２０μｍ～５００μｍの範囲であることを特徴とする反応セル用セパレーター。
10. 請求項１～９のいずれか１項に記載の反応セル用セパレーターであって、
    前記セパレーターの気孔率は、１０％～９０％の範囲であることを特徴とする反応セル用セパレーター。
11. 請求項１～１０のいずれか１項に記載の反応セル用セパレーターを備えることを特徴とする反応セル。

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