JP7127621B2 - エネルギ変換システム - Google Patents
エネルギ変換システム Download PDFInfo
- Publication number
- JP7127621B2 JP7127621B2 JP2019132352A JP2019132352A JP7127621B2 JP 7127621 B2 JP7127621 B2 JP 7127621B2 JP 2019132352 A JP2019132352 A JP 2019132352A JP 2019132352 A JP2019132352 A JP 2019132352A JP 7127621 B2 JP7127621 B2 JP 7127621B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas passage
- gas
- cathode
- fuel
- reaction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G2/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon
- C10G2/30—Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon from carbon monoxide with hydrogen
- C10G2/32—Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon from carbon monoxide with hydrogen with the use of catalysts
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
- C25B1/01—Products
- C25B1/02—Hydrogen or oxygen
- C25B1/04—Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
- C25B1/042—Hydrogen or oxygen by electrolysis of water by electrolysis of steam
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
- C25B1/01—Products
- C25B1/23—Carbon monoxide or syngas
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
- C25B11/02—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by shape or form
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B15/00—Operating or servicing cells
- C25B15/02—Process control or regulation
- C25B15/023—Measuring, analysing or testing during electrolytic production
- C25B15/025—Measuring, analysing or testing during electrolytic production of electrolyte parameters
- C25B15/027—Temperature
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B15/00—Operating or servicing cells
- C25B15/08—Supplying or removing reactants or electrolytes; Regeneration of electrolytes
- C25B15/081—Supplying products to non-electrochemical reactors that are combined with the electrochemical cell, e.g. Sabatier reactor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B15/00—Operating or servicing cells
- C25B15/08—Supplying or removing reactants or electrolytes; Regeneration of electrolytes
- C25B15/087—Recycling of electrolyte to electrochemical cell
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
- C25B9/13—Single electrolytic cells with circulation of an electrolyte
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
- C25B9/17—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof
- C25B9/19—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof with diaphragms
- C25B9/23—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof with diaphragms comprising ion-exchange membranes in or on which electrode material is embedded
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
- C25B9/60—Constructional parts of cells
- C25B9/67—Heating or cooling means
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Description
以下、本発明の第1実施形態に係るエネルギ変換システムについて図面を用いて説明する。
H2O+2e-→H2+O2-
〔CO2電解反応〕
CO2+2e-→CO+O2-
〔燃料合成反応〕
3H2+CO→CH4+H2O
H2O電解反応では、H2Oを電解してH2が生成される。CO2電解反応ではCO2を電解してCOが生成される。燃料合成反応では、H2とCOを用いてCH4が合成される。燃料合成反応では、CH4の合成に伴ってH2Oが副生される。燃料合成反応で生成したH2Oは、H2O電解反応で電解される。H2O電解反応およびCO2電解反応は、吸熱反応である。燃料合成反応は、発熱反応である。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。以下、上記第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
次に、本発明の第3実施形態について説明する。以下、上記各実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
次に、本発明の第4実施形態について説明する。以下、上記各実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。また、上記各実施形態に開示された手段は、実施可能な範囲で適宜組み合わせてもよい。
Claims (6)
- 酸素イオン伝導性を有する電解質(11)と、前記電解質の一方側に設けられたカソード極(12)と、前記電解質の他方側に設けられたアノード極(13)とを有する燃料合成装置(10)と、
前記燃料合成装置に電力を供給する電力供給装置(14)と、
前記カソード極にH2Oを供給するH2O供給部(20、22)と、
前記カソード極にCO2を供給するCO2供給部(23、25)と、
を備え、
前記カソード極では、H2Oを電解してH2を生成するH2O電解反応と、CO2を電解してCOを生成するCO2電解反応と、前記H2と前記COとを用いて炭化水素を合成する燃料合成反応とが発生し、
前記カソード極には、前記H2O電解反応、前記CO2電解反応および前記燃料合成反応の各反応に用いられるガスと各反応で生成されるガスが通過するガス通路(12c、12d)が形成されており、
前記ガス通路のうち、上流側ガス通路(12c)では主に前記H2O電解反応および前記CO2電解反応が発生し、前記上流側ガス通路よりガス流れ下流側に位置する下流側ガス通路(12d)では主に前記燃料合成反応が発生し、
前記上流側ガス通路と前記下流側ガス通路は、仕切り部(12e)で仕切られており、
前記上流側ガス通路を流れるガスと前記下流側ガス通路を流れるガスは、前記仕切り部を介して熱交換可能となっているエネルギ変換システム。 - 前記上流側ガス通路を流れるガスと前記下流側ガス通路を流れるガスは、対向流となっている請求項1に記載のエネルギ変換システム。
- 前記H2O供給部が供給するH2Oと、前記CO2供給部が供給するCO2からなる原料ガスの供給制御を行う制御部(29)を備え、
前記制御部は、前記原料ガスの流速および流量の少なくともいずれかを制御する請求項1または2に記載のエネルギ変換システム。 - 前記カソード極の温度を検出する複数の温度センサ(30、31、32)を備え、
前記制御部は、前記複数の温度センサが検出した前記カソード極の温度に基づいて前記カソード極の温度分布を検出し、前記カソード極の温度分布に基づいて前記原料ガスの流速および流量の少なくともいずれかを制御する請求項3に記載のエネルギ変換システム。 - 前記仕切り部は、前記上流側ガス通路を囲うように形成された立体構造を備えており、
前記上流側ガス通路と前記下流側ガス通路は、前記仕切り部を介して交差している請求項1ないし4のいずれか1つに記載のエネルギ変換システム。 - 前記仕切り部の一部に、前記燃料合成反応で合成された炭化水素を透過させることができる透過部(12f)が設けられており、
前記下流側ガス通路で合成された炭化水素は、前記透過部を介して前記上流側ガス通路に移動可能となっている請求項1ないし5のいずれか1つに記載のエネルギ変換システム。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019132352A JP7127621B2 (ja) | 2019-07-18 | 2019-07-18 | エネルギ変換システム |
DE102020208605.2A DE102020208605B4 (de) | 2019-07-18 | 2020-07-09 | Energiewandlungssystem |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019132352A JP7127621B2 (ja) | 2019-07-18 | 2019-07-18 | エネルギ変換システム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021017469A JP2021017469A (ja) | 2021-02-15 |
JP7127621B2 true JP7127621B2 (ja) | 2022-08-30 |
Family
ID=74093374
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019132352A Active JP7127621B2 (ja) | 2019-07-18 | 2019-07-18 | エネルギ変換システム |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7127621B2 (ja) |
DE (1) | DE102020208605B4 (ja) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013533245A (ja) | 2010-07-09 | 2013-08-22 | ハルドール・トプサー・アクチエゼルスカベット | バイオガスをメタンリッチのガスに転化する方法 |
JP2016522166A (ja) | 2013-04-08 | 2016-07-28 | コミッサリア タ レネルジー アトミク エ オ エネルジー オルタネイティヴ | 可燃ガスを同一チャンバ内での水の電解(hte)又はh2o/co2との共電解から生産する方法並びに関連触媒反応器及びシステム |
JP2019108238A (ja) | 2017-12-18 | 2019-07-04 | 株式会社東芝 | 水素製造装置、燃料製造システム、水素製造方法、および燃料製造方法 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6037385B2 (ja) | 2013-02-07 | 2016-12-07 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 燃料合成システムおよびその運転方法 |
-
2019
- 2019-07-18 JP JP2019132352A patent/JP7127621B2/ja active Active
-
2020
- 2020-07-09 DE DE102020208605.2A patent/DE102020208605B4/de active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013533245A (ja) | 2010-07-09 | 2013-08-22 | ハルドール・トプサー・アクチエゼルスカベット | バイオガスをメタンリッチのガスに転化する方法 |
JP2016522166A (ja) | 2013-04-08 | 2016-07-28 | コミッサリア タ レネルジー アトミク エ オ エネルジー オルタネイティヴ | 可燃ガスを同一チャンバ内での水の電解(hte)又はh2o/co2との共電解から生産する方法並びに関連触媒反応器及びシステム |
JP2019108238A (ja) | 2017-12-18 | 2019-07-04 | 株式会社東芝 | 水素製造装置、燃料製造システム、水素製造方法、および燃料製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2021017469A (ja) | 2021-02-15 |
DE102020208605A1 (de) | 2021-01-21 |
DE102020208605B4 (de) | 2023-03-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Voitic et al. | Hydrogen production | |
Kugler et al. | Towards a carbon independent and CO 2-free electrochemical membrane process for NH 3 synthesis | |
US9963791B2 (en) | Methods for producing combustible gas from the electrolysis of water (HTE) or co-electrolysis with H2O/CO2 in the same chamber, and associated catalytic reactor and system | |
JP6564778B2 (ja) | 有効な電力がない状態においてメタンの生成のためにsoecタイプのスタック反応器を作動させる方法 | |
JP4761195B2 (ja) | 水素製造装置 | |
US7169281B2 (en) | Electrochemical pressurizer/purifier of hydrogen for operation at moderately elevated temperatures (including high-temperature electrochemical pump in a membrane generator of hydrogen) | |
CN108698820B (zh) | Soec优化的一氧化碳生产方法 | |
JP2012530352A5 (ja) | ||
WO2021002183A1 (ja) | エネルギ変換システム | |
Du et al. | Modelling of effect of pressure on co-electrolysis of water and carbon dioxide in solid oxide electrolysis cell | |
Di Marcoberardino et al. | Definition of validated membrane reactor model for 5 kW power output CHP system for different natural gas compositions | |
US20090291336A1 (en) | Solid oxide fuel cell system and its operating method | |
JP7127621B2 (ja) | エネルギ変換システム | |
Dong et al. | Ion-conducting ceramic membranes for renewable energy technologies | |
Xu et al. | High-temperature electrolysis and co-electrolysis | |
JP7147705B2 (ja) | エネルギ変換システム | |
KR20180098252A (ko) | 압축 수소를 생산하는 방법 및 장치 | |
Dehimi et al. | Thermal field under the effect of the chemical reaction of a direct internal reforming solid oxide fuel cell DIR-SOFC | |
JP6522393B2 (ja) | 燃料電池装置および燃料電池システム | |
Loreti et al. | In-depth characterization through dimensional analysis of the performance of a membrane-integrated fuel processor for high purity hydrogen generation | |
JP2024500221A (ja) | 合成ガスの製造のための方法及びプラント | |
Piroonlerkgul et al. | Integration of solid oxide fuel cell and palladium membrane reactor: Technical and economic analysis | |
JP7270865B1 (ja) | メタン生成システム | |
JP6993488B1 (ja) | 燃料電池発電システム、及び、燃料電池発電システムの制御方法 | |
Milewski | Solid Oxide Electrolysis Cell co-methanation supported by Molten Carbonate Fuel Cell--a concept. |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210825 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220719 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20220720 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220801 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 7127621 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |