JP7373054B2

JP7373054B2 - 製造システム

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Publication number: JP7373054B2
Application number: JP2022509776A
Authority: JP
Inventors: 大郊高松; 純早川; 直人深谷; 晃平吉川; 明男米山
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Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2020-03-23
Filing date: 2020-03-23
Publication date: 2023-11-01
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Description

本発明は、逆シフト反応によって一酸化炭素ガスを生成する技術に関するものである。

一酸化炭素は、例えば樹脂などの様々な化成品を製造するために重要な原料である。二酸化炭素から化成品を製造することも可能であるが、現時点では製造コストが高いので、一酸化炭素の有用性は高い。一酸化炭素を製造する技術としては、二酸化炭素を一酸化炭素へ変換する逆シフト反応が知られている。しかし逆シフト反応の理論的変換効率は非常に低く、これまであまり検討されていない。

下記特許文献１は、触媒に対して電場を印加させることにより、一酸化炭素生成反応を促進する技術について記載している。同文献は、『製鉄所において利用されていない顕熱や排熱を利用しつつ、製鉄所の副生ガスを改質して燃料ガスを生成することが可能な製鉄所副生ガスの改質装置及び改質方法を提供する。』ことを課題として、『上記課題は、コークス炉ガスに含まれるメタンと製鉄所副生ガスに含まれる二酸化炭素とからなる原料ガスを反応させて一酸化炭素と水素を生成させる電場印加触媒反応装置と、製鉄所から発生する排熱を熱用途へ供給する排熱供給装置を有し、熱用途が、電場印加触媒反応装置及び原料ガスを加熱する熱交換器のうち少なくとも一つであることを特徴とする、製鉄所副生ガスの改質装置とこの装置を用いた製鉄所副生ガスの改質方法によって解決される。』という技術を開示している（要約参照）。

特開２０１９－２０６４５３号公報

二酸化炭素と水素から一酸化炭素を製造する逆シフト反応においては、原料の水素の製造コストが高く、かつ、高温化が必要であり、環境への考慮は検討しきれていない。特許文献１においても水素の製造コストが高い点については、課題として残っていると考えられる。

本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、二酸化炭素から原料ガスである一酸化炭素を環境に配慮して効率よく製造することを可能とする製造システムを提供することを目的とする。

本発明に係る製造システムにおいて、電場印加逆シフト反応装置は、水電解装置が生成した水素ガスを用いて一酸化炭素ガスを生成し、前記水電解装置は、前記電場印加逆シフト反応装置が生成した水から生成された水蒸気を少なくとも用いて水素ガスを生成する。

本発明に係る製造システムによれば、水電解装置と電場印加逆シフト反応装置を協調動作させることにより、水電解装置が生成した水素ガスを用いて一酸化炭素ガスを生成することができる。これにより、逆シフト反応の原料である水素のコストを抑制することができる。

実施形態１に係る製造システム１００の反応工程を示す模式図である。製造システム１００の詳細構成を示すブロック図である。電場印加逆シフト反応装置１１０の詳細構成図である。固体酸化物燃料電池装置１３０の詳細構成図である。水電解装置１２０の詳細構成図である。熱電変換装置１４３の熱電変換素子部の構成例を示す模式図である。実施形態２に係る製造システム１００の構成を示すブロック図である。実施形態３に係る製造システム１００の構成を示すブロック図である。

世界的な気象変動を受け、温室効果ガスである二酸化炭素を排出しない脱炭素社会の実現が急務である。そのために、再生可能エネルギーの利用拡大と、水素をエネルギー源として最大限に利活用する水素社会に期待が集まっている。水素社会の実現には、水素の製造・運搬・利用の各段階での課題を解決してコストを低減する必要がある。本発明は、二酸化炭素と水素を原料として一酸化炭素と水を生成する逆シフト反応において、水電解装置から生成される水素を利活用することで、脱炭素化と水素の高効率な利活用を両立する手段を提供する。

＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施形態１に係る製造システム１００の反応工程を示す模式図である。製造システム１００は、電場印加逆シフト反応装置１１０、水電解装置１２０、固体酸化物燃料電池装置１３０を備える。

電場印加逆シフト反応装置１１０は、二酸化炭素ガスと水素ガスを用いて、一酸化炭素ガスと水を生成する。この生成反応は吸熱反応である。電場印加逆シフト反応装置１１０は、一酸化炭素ガスを生成する反応を促進する触媒を備える。この触媒反応は、ＮＥＭＣＡ（Ｎｏｎ－ｆａｒａｄａｉｃＥｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌＭｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆＣａｔａｌｙｔｉｃＡｃｔｉｖｉｔｙ：非ファラデー電気化学的触媒活性化）効果によってさらに促進することができる。ＮＥＭＣＡ効果は、例えばイオン伝導体（固体電解質）上に形成したアノードおよびカソードと、電極上に形成した酸化還元触媒からなる系に対して電場を印加することにより、発生する。

水電解装置１２０は、水を電気分解することによって、水素ガスと酸素を生成する。この反応は吸熱反応であり、かつ電気エネルギーを必要とする。水電解装置１２０は、水素ガスを生成する反応を促進する触媒を備える。この触媒反応もＮＥＭＣＡ効果によってさらに促進することができる。

固体酸化物燃料電池装置１３０は、水素ガスと酸素ガスを用いて水を生成する。この反応は発熱反応であり、電気エネルギーを生成する。酸素ガスは空気によって代用することもできる。

図２は、製造システム１００の詳細構成を示すブロック図である。製造システム１００は図１で説明した各装置に加えて、排熱供給装置１４１、熱交換器１４２、熱電変換装置１４３、電源１４４、燃焼器１４５、減圧器１４６を備える。これら装置間の連携について以下説明する。図２の実線は物質の移動を表し、点線はエネルギーの移動を表す。後述する図７と図８においても同様である。

＜実施の形態１：装置間の連携について＞
逆シフト反応において用いられる水素ガスは、製造コストが高いことが課題である。そこで本実施形態１においては、電場印加逆シフト反応装置１１０と水電解装置１２０を同じ場所に設置して協調動作させ、電場印加逆シフト反応装置１１０は水電解装置１２０が生成した水素ガスのうち少なくとも一部を用いて一酸化炭素ガスを生成する。これにより、水素ガスの製造コストを抑制することができる。

電場印加逆シフト反応装置１１０と水電解装置１２０には熱を必要とする。通常、反応温度は６００℃以上だが、ＮＥＭＣＡ効果によって４００℃以下に低温化することを試みる。この温度の熱は、例えば化成プラントで利用されていない顕熱や排熱を利用できる。排熱は、断熱配管を通して排熱供給装置１４１と熱交換器１４２から電場印加逆シフト反応装置１１０と水電解装置１２０に供給する。または、固体酸化物燃料電池装置１３０で熱源として用いる燃焼器１４５が生成する熱を排熱供給装置１４１によって回収し、排熱供給装置１４１と熱交換器１４２から断熱配管を通して供給することができる。すなわち、排熱を効率的に利用することができる。

固体酸化物燃料電池装置１３０には熱を必要とする。通常、反応温度は７００℃～１０００℃だが、触媒の改良により６００℃程度に低温化できる可能性がある。この温度の熱は、例えば燃焼器１４５の熱源を利用する。燃焼器１４５には、水電解装置１２０で生成した酸素ガスのうち少なくとも一部を投入することができる。これにより、固体酸化物燃料電池を効率よく運転することができる。

電場印加逆シフト反応装置１１０は水を生成するので、水電解装置１２０はその水を電気分解の原料として用いることができる。固体酸化物燃料電池装置１３０は水を生成するので、水電解装置１２０はその水を電気分解の原料として用いることができる。これにより、水電解装置１２０を効率よく運用することができる。

固体酸化物燃料電池装置１３０の熱源を熱電変換装置１４３の高温側に取り付けることにより、電源を駆動する電気エネルギーを得ることができる。そこで本実施形態１においては、熱電変換装置１４３によって固体酸化物燃料電池装置１３０の熱源を熱電変換し、その電気エネルギーを電源１４４へ供給する。電源１４４は電場印加逆シフト反応装置１１０に対して電場を印加することにより、ＮＥＭＣＡ反応を促進する。ＮＥＭＣＡ反応により触媒反応が促進されるので、吸熱反応である逆シフト反応をより低温度で進行させることができる。

電源１４４は、水電解装置１２０に対しても同様に電場を印加することにより、ＮＥＭＣＡ反応を促進する。ＮＥＭＣＡ反応により触媒反応が促進されるので、吸熱反応である水電気分解反応をより低温度で進行させることができる。

固体酸化物燃料電池装置１３０は電気エネルギーを生成するので、水電解装置１２０はその電気エネルギーを、水電解反応における電気化学反応の電気エネルギーとして用いることができる。同様に、固体酸化物燃料電池装置１３０で生成した電気エネルギーは、電源１４４に供給することができる。電源１４４から電場印加逆シフト反応装置１１０に対して電場を印加することにより、ＮＥＭＣＡ反応を促進することができる。

水電解装置１２０が生成する水素ガスは、固体酸化物燃料電池装置１３０が水を生成する反応における燃料ガスとして用いることができる。これにより水電解装置１２０をさらに効率的に運用することができる。また固体酸化物燃料電池装置１３０の燃料ガスの製造コストを抑制することができる。

水電解装置１２０が水を電気分解することにより、酸素ガスが生じる。この酸素ガスを燃焼器１４５に対して供給することにより、燃焼器１４５を効率的に動作させて熱源として用いることができる。燃焼器１４５は固体酸化物燃料電池装置１３０の熱源として用いることができる。同様に、電場印加逆シフト反応装置１１０における逆シフト反応の吸熱工程に対してその熱を供給することができる。同様に水電解装置１２０の水電解反応の吸熱工程に対してその熱を供給することができる。これにより水電解装置１２０をより効率的に運用できる。

熱電変換装置１４３の冷却側は、電場印加逆シフト反応装置１１０が生成する水を減圧器１４６によって減圧して熱電変換装置１４３に対して供給することにより、冷却することができる。さらに、この冷却水が蒸発することによって生じた水蒸気を、水電解装置１２０の水電解反応における原料水として用いることができる。これにより、熱電変換装置１４３の変換効率を良好に維持するとともに、電場印加逆シフト反応装置１１０をより効率的に運用することができる。

＜実施の形態１：各装置の詳細について＞
図３は、電場印加逆シフト反応装置１１０の詳細構成図である。電場印加逆シフト反応装置１１０は、流量制御装置１１１、原料ガス供給口１１２、触媒１１３、熱源１１４、電場印加部１１５、反応容器１１６を備える。電源１４４は電場印加逆シフト反応装置１１０の一部として構成してもよいし、製造システム１００内において各装置が共有する装置として構成してもよい。

流量制御装置１１１は、原料として供給される二酸化炭素ガスと水素ガスそれぞれの流量を調整した上で、原料ガス供給口１１２に対して供給する。二酸化炭素ガスは、例えば化成プラントから回収したものなどを用いると効率がよい。水素ガスのうち少なくとも一部は、水電解装置１２０が生成したものを用いる。

原料ガスは、原料ガス供給口１１２を介して反応容器１１６へ導入される。反応容器１１６内には触媒１１３が配置されており、触媒反応を介して、一酸化炭素ガスと水が生成される。この反応は吸熱反応であるので、熱源１１４から熱が供給される。熱源１１４としては例えば、排熱供給装置１４１や熱交換器１４２から供給される熱を用いることができる。

電場印加部１１５は、電源１４４から供給される電気エネルギーを用いて、反応容器１１６に対して電場を印加することにより、触媒１１３の触媒反応を活性化する。電源１４４は、熱電変換装置１４３から供給される電気エネルギーを用いることができる。

反応容器１１６からは、原料ガスを用いて生成した一酸化炭素ガスと水が出力される。一酸化炭素ガスは、様々な化成品の原料ガスとして用いることができる。水は熱電変換装置１４３の冷却水として用いることができる。高温の水蒸気は、水電解装置１２０の原料ガスとして用いることができる。

図４は、固体酸化物燃料電池装置１３０の詳細構成図である。固体酸化物燃料電池装置１３０は、流量制御装置１３１、空気導入口１３２、原料ガス供給口１３３、熱源１３７、配管１３８、固体燃料電池スタックを備える。固体燃料電池スタックは、カソード１３４、アノード１３５、固体電解質１３６（酸素イオン伝導体）によって構成されている。

流量制御装置１３１は、原料として供給される水素ガスと酸素ガスそれぞれの流量を調整した上で、原料ガス供給口１３３に対して供給する。水素ガスのうち少なくとも一部は、水電解装置１２０が生成したものを用いる。酸素ガスのうち少なくとも一部は、水電解装置１２０が生成したものを用いる。空気導入口１３２から導入される空気内に含まれる酸素を併用してもよい。

原料ガスは、原料ガス供給口１３３を介して、固体燃料電池スタックへ供給される。固体燃料電池スタックは、燃料ガスを用いて、水と熱と電気エネルギーを生成する。水は水電解装置１２０の原料として供給される。電気エネルギーは、水電解装置１２０の電気化学反応における電気エネルギーとして供給される。熱は、熱源１３７を介して熱電変換装置１４３に対して供給される。熱電変換装置１４３が出力する電気エネルギーは、電源１４４を介して、電場印加逆シフト反応装置１１０と水電解装置１２０それぞれのＮＥＭＣＡ反応のために供給される。

固体酸化物燃料電池装置１３０が水素と酸素から水を生成する反応は、例えば６００℃程度の温度下で進行する。熱源１３７は、その反応のための熱を提供する。熱源１３７としては、例えば排熱供給装置１４１からの熱や、燃焼器１４５からの熱を用いることができる。熱源１３７は、熱電変換装置１４３の高温側に対して熱を供給する役割も有している。

配管１３８は、電場印加逆シフト反応装置１１０が生成した水を、熱電変換装置１４３の冷却側へ搬送する配管である。例えば配管１３８と、熱電変換装置１４３の冷却側とを接触させることにより、水冷効果を得ることができる。配管１３８内の水と熱電変換装置１４３の冷却側との間で熱交換することができればその限りにおいて水冷効果が得られるので、これら部材は必ずしも厳密な意味で接触していなくともよい。あるいはこれら部材の間に媒介物（例：固定部材、接着剤、空気、など）を挟んでもよい。

図５は、水電解装置１２０の詳細構成図である。水電解装置１２０は、流量制御装置１２１、原料ガス供給口１２２、熱源１２３、固体酸化物形電解セル（ＳＯＥＣ）スタックを備える。ＳＯＥＣスタックは、カソード１２４、アノード１２５、固体電解質１２６（酸素イオン伝導体）によって構成されている。

流量制御装置１２１は、原料として供給される水の流量を調整した上で、原料ガス供給口１２２に対して供給する。水は原料ガス供給口１２２を介して、ＳＯＥＣスタックへ供給される。ＳＯＥＣスタックは、原料水を用いて、水素ガスと酸素ガスを生成する。水素ガスは、電場印加逆シフト反応装置１１０と固体酸化物燃料電池装置１３０へ供給される。酸素ガスは、固体酸化物燃料電池装置１３０へ供給されるとともに、燃焼器１４５へも供給される。

熱源１２３は、水電解反応の吸熱工程に対して熱を供給する。熱源１２３としては、例えば排熱供給装置１４１からの熱や、燃焼器１４５からの熱を用いることができる。

水電解装置１２０の役割について、以下さらに考察する。逆シフト反応の原料として用いる水素は、従来は炭化水素の水蒸気改質反応などによって合成する場合があったが、これは効率が悪いことに加えて二酸化炭素ガス排出が生じる課題もある。またアルカリ水電解や高分子電解質は低温（６０℃程度）で水素ガスを製造できるが、他方で入力電力あたりの水素変換効率が８０％以下と低い。これらに対して高温水蒸気電解（ＳＯＥＣ）は、二酸化炭素排出がないことに加えて入力電力あたりの水素変換効率がよく、また周辺装置からの未利用熱を再利用できる点も有利である。

水の電気分解は、分子数が増加する反応であり、高温になるほど、反応に必要な仕事が低くなる。特に１００℃周辺を境界として、水電解のために必要なエネルギーが低下することが分かっている。水電解によって得られた水素を燃焼させることにより得るエネルギーは温度に依存しないので、水の電気分解を高温で実施すると吸熱反応となり、入力電力以上のエネルギー量の水素と酸素を得ることができる。換言すると、排熱を水素として回収することができるといえる。

特にＳＯＥＣは、熱を水素ガスなどの燃料物質へ変換するプロセスであり、水素製造方法としては高効率である。また同時に、排熱を回収する新たな方法としても期待できる。ＳＯＥＣの熱源は、１５０℃以上程度の中低温であっても十分であるので、太陽熱や低温排熱を回収する手段として使用できるからである。

ＳＯＥＣの水電解反応においては、電気エネルギーを必要とするので、夜間の余剰電力を水素に変換して貯蔵することもできる。また、発電電力がピークとなる昼間において、固体酸化物燃料電池装置１３０によって発電することにより、その水素から電力を得ることができる。すなわちこれら装置を協調動作させることによって、電力負荷を平滑化することができる利点がある。

ＳＯＥＣにおいては、水素ガスを生成するために用いるエネルギーのうち、約７５％が電気エネルギー、約２５％が熱エネルギーである。この２５％の熱エネルギーを排熱から補うことができれば、排熱を水素として回収できることになる。さらにＳＯＥＣにおいて副生される酸素を燃焼器１４５へ再循環させることにより、燃焼器１４５の効率を向上できる。

図６は、熱電変換装置１４３の熱電変換素子部の構成例を示す模式図である。固体酸化物燃料電池装置１３０の反応温度は７００℃～１０００℃程度であるが、触媒の改良により６００℃程度に低温化できる可能性がある。固体酸化物燃料電池装置１３０の反応に必要な６００℃程度の温度を熱電変換装置１４３の高温側として用いることを考える。

図６に示す熱電変換素子部の高温側を６００℃、冷却側を５０℃と仮定し、電場印可したい固体酸化物触媒材料の抵抗値から、電気エネルギー出力を試算したところ、以下の（ａ）（ｂ）２つの試算結果を得ることができた。（ａ）触媒材料の抵抗が９ｋΩの場合、出力電圧：１００Ｖ、出力電流：１１ｍＡ、出力電力：１．１Ｗ、モジュール寸法：２３ｃｍ×２３ｃｍ、（ｂ）触媒材料の抵抗が１８ｋΩの場合、出力電圧：１００Ｖ、出力電流：１１ｍＡ、出力電力：２．３Ｗ、モジュール寸法：３３ｃｍ×３３ｃｍ。一方でＮＥＭＣＡ効果において必要となるのは、電力については１Ｗ程度、電圧については１００Ｖ～２００Ｖ、電流については１ｍＡ～１０ｍＡであることが知られている。したがって熱電変換装置１４３から得られる電気エネルギーにより、ＮＥＭＣＡ効果のために必要な電気エネルギーをまかなえることが分かる。

＜実施の形態１：まとめ＞
本実施形態１に係る製造システム１００において、水電解装置１２０が製造した水素ガスを、逆シフト反応における原料水素ガスとして用いる。また固体酸化物燃料電池装置１３０で用いる熱は、排熱供給装置１４１などによって回収して逆シフト反応における吸熱工程に対して供給するとともに、熱電変換装置１４３を介してＮＥＣＭＡ効果のための電場供給の電気エネルギーとして用いる。これにより、一酸化炭素ガスの製造コストや効率を従来よりも向上させ、様々な化成品における原料として一酸化炭素ガスを安価に供給することができる。

＜実施の形態２＞
図７は、本発明の実施形態２に係る製造システム１００の構成を示すブロック図である。本実施形態２においては、電源１４４は、熱電変換装置１４３を介することなく、固体酸化物燃料電池装置１３０が生成した電気エネルギーを固体酸化物燃料電池装置１３０から直接受け取り、その電気エネルギーを用いて、ＮＥＭＣＡ効果のための電場を供給する。その他構成は実施形態１と同様である。

本実施形態２のように、熱電変換装置１４３を備えていない場合であっても、実施形態１と同様の効果を発揮することができる。例えば、水電解装置１２０が製造した水素ガスを、逆シフト反応における原料水素ガスとして用いることにより、水素ガスの製造コストを抑制できる。またＮＥＭＣＡ効果によって一酸化炭素ガスの製造コストや効率を従来よりも向上させることができる。

＜実施の形態３＞
図８は、本発明の実施形態３に係る製造システム１００の構成を示すブロック図である。本実施形態３において、水電解装置１２０は、海水を電気分解することにより、水素ガスと酸素ガスを生成する。水電解反応のために必要な電気エネルギーとしては、固体酸化物燃料電池装置１３０から得られる電気エネルギーに加えて、海洋発電設備１５０が発電する電力を用いる。海洋発電設備１５０は、製造システム１００の一部として構成してもよいし、製造システム１００とは別の設備として構成してもよい。

海洋発電設備１５０は、例えば海洋またはその近傍に設置される設備である。例えば海上風力発電、海流発電、などの再生エネルギーシステムによって、海洋発電設備１５０を構成することができる。水電解装置１２０は海水を用いるので、海洋近傍に設置することが望ましい。この場合は海洋発電設備１５０も、水電解装置１２０近傍に設置することができる。したがって、水電解装置１２０と海洋発電設備１５０との間の連携を容易に確保できる。

＜本発明の変形例について＞
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

以上の実施形態において、図１の矢印が示すように、各装置が生成する物質などを装置間で循環させることを説明したが、これら物質などの循環は、図１に示すもののうち一部のみであってもよい。一部のみ循環させる場合であっても、その循環を実施する限りにおいて、各装置を効率的に運用できる。例えば水電解装置１２０が生成する酸素ガスを燃焼器１４５へ供給しなくとも、逆シフト反応の原料である水素ガスを効率的に確保できる効果を発揮できる。

以上の実施形態において、電場印加逆シフト反応装置１１０、水電解装置１２０、固体酸化物燃料電池装置１３０は、各装置からの生成物を循環させる観点から、同じ場所に設置されていることが望ましい。具体的には、（ａ）電場印加逆シフト反応装置１１０と水電解装置１２０は、水電解装置１２０が生成した水素ガスを電場印加逆シフト反応装置１１０が受け取ることができる場所にそれぞれ設置されており、（ｂ）電場印加逆シフト反応装置１１０と固体酸化物燃料電池装置１３０は、固体酸化物燃料電池装置１３０の熱源からの熱供給を電場印加逆シフト反応装置１１０が受け取ることができる場所にそれぞれ設置されている、ことが望ましい。

より具体的には、図２、図７、図８における実線で示した物質移動は、各装置を接続する配管によって実施することが望ましい。すなわち各装置は、その配管によって物質を授受できる位置にそれぞれ設置されていることが望ましい。

以上の実施形態において、各装置が備える熱源は、製造システム１００内における様々な熱を回収することによって、各装置を接続する配管によって各装置に対してその熱を供給してもよい。すなわち熱源は、燃焼器１４５が生成する熱に限らず、その他様々に発生する熱を回収することによって構成してもよい。

１００：製造システム
１１０：電場印加逆シフト反応装置
１２０：水電解装置
１３０：固体酸化物燃料電池装置
１４１：排熱供給装置
１４２：熱交換器
１４３：熱電変換装置
１４４：電源
１４５：燃焼器
１４６：減圧器
１５０：海洋発電設備

Claims

電場印加逆シフト反応装置と、水電解装置と、固体酸化物燃料電池装置と、を有する製造システムにおいて、
前記電場印加逆シフト反応装置は、二酸化炭素ガスと、少なくとも前記水電解装置が生成した水素ガスおよび前記固体酸化物燃料電池装置の熱源からの熱供給により生成された電気エネルギーを用いて、一酸化炭素ガスおよび水を生成し、
前記水電解装置は、前記電場印加逆シフト反応装置が生成した水から生成された水蒸気および前記固体酸化物燃料電池装置の熱源からの熱供給により生成された電気エネルギーを用いて、水素ガスを生成する
ことを特徴とする製造システム。
前記固体酸化物燃料電池装置は、水素ガスと酸素ガスを用いて水を生成し、
前記水電解装置は、前記固体酸化物燃料電池装置が生成した水を用いて、水素ガスを生成する
ことを特徴とする請求項１記載の製造システム。
前記製造システムはさらに、
前記固体酸化物燃料電池装置の熱源からの熱を電力に変換する熱電変換装置、
前記熱電変換装置が生成する電力を用いて前記電場印加逆シフト反応装置に対して電場を供給する電源、
を備え、
前記電場印加逆シフト反応装置は、前記一酸化炭素ガスと水を生成する反応における触媒反応を、前記電源が供給する電場によって活性化させる
ことを特徴とする請求項１記載の製造システム。
前記製造システムはさらに、
前記固体酸化物燃料電池装置の熱源からの熱を電力に変換する熱電変換装置、
前記熱電変換装置が生成する電力を用いて前記水電解装置に対して電場を供給する電源、
を備え、
前記水電解装置は、前記水素ガスを生成する反応における触媒反応を、前記電源が供給する電場によって活性化させる
ことを特徴とする請求項１記載の製造システム。
前記固体酸化物燃料電池装置は、水素ガスと酸素ガスを用いて水を生成するとともに、その生成反応にともなって電気エネルギーを生成し、
前記水電解装置は、前記電気エネルギーを用いた電気化学反応によって、水素ガスを生成する
ことを特徴とする請求項１記載の製造システム。
前記固体酸化物燃料電池装置は、前記水電解装置が生成した水素ガスを用いて、水を生成する
ことを特徴とする請求項１記載の製造システム。
前記水電解装置は、水素ガスに加えて酸素ガスを生成し、
前記製造システムはさらに、前記水電解装置が生成した酸素ガスを用いた燃焼反応によって熱を生成する燃焼器を備え、
前記電場印加逆シフト反応装置は、前記燃焼器が生成した熱を用いて、一酸化炭素ガスおよび水を生成する
ことを特徴とする請求項１記載の製造システム。
前記水電解装置は、水素ガスに加えて酸素ガスを生成し、
前記製造システムはさらに、前記水電解装置が生成した酸素ガスを用いた燃焼反応によって熱を生成する燃焼器を備え、
前記水電解装置は、前記燃焼器が生成した熱を用いて、水素ガスを生成する
ことを特徴とする請求項１記載の製造システム。
前記製造システムはさらに、前記固体酸化物燃料電池装置の熱源に高温側を設置して電力に変換する熱電変換装置を備え、
前記熱電変換装置の冷却側は、前記電場印加逆シフト反応装置が生成した水が通る配管によって冷却される
ことを特徴とする請求項１記載の製造システム。
前記水電解装置は、前記熱電変換装置の冷却側を冷却する水が蒸発することによって生じた水蒸気を用いて、水素ガスを生成する
ことを特徴とする請求項９記載の製造システム。
前記固体酸化物燃料電池装置は、水素ガスと酸素ガスを用いて水を生成するとともに、その生成反応にともなって電気エネルギーを生成し、
前記製造システムはさらに、前記電気エネルギーを用いて前記水電解装置に対して電場を供給する電源を備え、
前記電場印加逆シフト反応装置は、前記一酸化炭素ガスと水を生成する反応における触媒反応を、前記電源が供給する電気エネルギーによって活性化させる
ことを特徴とする請求項１記載の製造システム。
前記水電解装置は、海上風力発電または海流発電のうち少なくともいずれかが供給する電気エネルギーを用いた電気化学反応によって、水素ガスを生成する
ことを特徴とする請求項１１記載の製造システム。
前記電場印加逆シフト反応装置と前記水電解装置は、前記水電解装置が生成した水素ガスを前記電場印加逆シフト反応装置が受け取ることができる場所にそれぞれ設置されており、
前記電場印加逆シフト反応装置と前記固体酸化物燃料電池装置は、前記固体酸化物燃料電池装置の熱源からの熱供給を前記電場印加逆シフト反応装置が受け取ることができる場所にそれぞれ設置されている
ことを特徴とする請求項１記載の製造システム。
前記電場印加逆シフト反応装置と前記水電解装置は、前記水電解装置が生成した水素ガスを前記電場印加逆シフト反応装置へ搬送する配管によって接続されている
ことを特徴とする請求項１３記載の製造システム。