JPH0221992A

JPH0221992A - 高温吸着処理方法

Info

Publication number: JPH0221992A
Application number: JP63169023A
Authority: JP
Inventors: Teruo Makabe; 真壁　輝男; Nobuyuki Funabashi; 信之船橋; Masao Kaneko; 金子　政雄; Koji Tanaka; 孝二田中; Yasuo Egashira; 江頭　泰夫
Original assignee: Toshiba Corp; Tokyo Electric Power Co Inc
Current assignee: Toshiba Corp; Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
Priority date: 1988-07-08
Filing date: 1988-07-08
Publication date: 1990-01-24

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、燃料電池の高温の冷却水中等に含まれる、配
管系統や熱交換器等から溶出した銅、鉄などの重金属腐
食生成物を捕獲する高温吸着処理方法に関する。

（従来の技術）燃料電池は水素と酸素とを反応器内で触媒を使って緩か
に反応させ、これによって電気を発生させるものであり
、燃料となる水素と酸素の化学エネルギが直接電気エネ
ルギに変換されるので、他の発電方式より高効率である
。

この場合、水素と酸素との反応によって水を生成しなが
ら発電が行なわれるが、同時に熱も発生するので高い発
電効率を維持するためには反応容器内の温度を１６０〜
２３０℃に保つ必要があり、常時冷却水を反応器中に流
している。この冷却水は反応器内の温度より５〜１０℃
低いものを使用する。

すなわち、１５０〜２２５℃という高温である。冷却水
中には冷却管および他の配管の内壁、継手、タンク、熱
交換器等から銅または鉄等の重金属腐食生成物が溶出す
る。また、冷却管およびその継手部分には燃料電池の構
造上、電位が加わっており。

腐食を促進するうえに、重金属腐食生成物を付着または
堆積させやすい。この冷却水は循環流路を流れており、
長時間処理を継続すると前記の付着や堆積が進行して冷
却管やその継手の一部が閉塞し、反応器内の温度分布が
不均一となり、発電効率を低下させ、電池の寿命を短か
くする。

この冷却管と継手への重金属腐食生成物の付着と堆積を
抑制するためには冷却水水質を高純度に維持する必要が
ある。従来はこの冷却水の一部を循環系から取り出し、
熱交換器（冷却器）で４０〜６０℃に降温した後にイオ
ン交換樹脂で低温浄化していた。

しかし、イオン交換樹脂による低温浄化はエネルギロス
が太きいため、この量を、循環している冷却水量の１０
％以十とするのは実用的ではなく、十分な浄化ができな
かった。従って、高温状態の冷却水中かＪう重金属腐食
生成物を除去できることが要望されている。

本発明者らは、この処理に適用できる高温吸着ろ材とし
て、二酸化マンガンが最適であることを実験により確認
している。この二酸化マンガン吸着ろ材としては電解で
生成させた電解二酸化マンガンが適していることも確認
した。

（発明が解決しようとする課題）しかし、この電解二酸化マンガンは、硫酸マンガンの電
解で生成するため、そのブロック中に１．５％以下（平
均１％）の硫酸塩を含有している。

この電解二酸化マンガン中の硫酸塩は、燃料電池の冷却
水のような高温水（１５０〜２２５℃）中では溶出し硫
酸Ｈ２ＳＯ４となる。硫酸が冷却水に溶出すると冷却管
、配管、継手、タンク等を腐食し、冷却管および配管の
閉塞を著しく促進することになる。従って、この硫酸に
よる腐食を防止する必要がある。

本発明者らは電解二酸化マンガンから溶出した硫酸によ
る腐食について検討した結果、以下のことを確認した。

電解二酸化マンガンからの硫酸塩の溶出量は通水処理開
始直後が極めて高濃度であり、時間の経過とともに減少
し、遂には溶出しなくなる。この冷却水中に溶出した硫
酸は冷却管。

配管、継手、タンク等を著しく腐食させる。溶出量に応
じて腐食量も変化するが、　１　ｐｐｍ以下の溶出でも
腐食量は大きいことを確認した。

本発明の目的は電解二酸化マンガンから溶出する硫酸に
よる腐食を防止した高温吸着方法を提供することにある
。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）本発明による高温吸着方法は、重金属腐食生成物を含む
被処理水を高温状態のまま、電解二酸化マンガンを吸着
ろ材とした高温吸着処理塔に流通させ、浄化を行うと共
に、この浄化系中にアルカリを供給し、被処理水を中和
することを特徴とする。

（作用）本発明では、高温の被処理水中に含まれる重金属腐食生
成物を電解二酸化マンガンによる吸着ろ材で浄化する際
、電解二酸化マンガンから硫酸が溶出するので、これに
アルカリを加えて中和し、硫酸による腐食を防止する。

ここで、金属は硫酸酸性による腐食は大きいが、わずか
なアルカリ性で腐食はほとんど生じない。したがって、
被処理液はアルカリ供給により中性あるいはわずかにア
ルカリ性となるようにする。

（実施例）本発明の一実施例を第１図に示す。１は反応器で、冷却
管を内蔵しており、その出口側は気液分煎器３に接続さ
れる。この気液分離器３からの冷却水出口配管４は、循
環ポンプ５に接続し、さらに開閉弁６を介して高温吸着
処理塔７に接続する。

この高温吸着処理塔７は、電解二酸化マンガンを高温吸
着ろ材として収容している。高温吸着処理塔７の出口配
管８は開閉弁９を介して冷却管２の入口に接続しており
、これによって、冷却水の循環系を形成する。また前記
冷却水出口配管４は分岐してあり、分岐側は開閉弁１０
を介して冷却器１１に接続した後、イオン交換樹脂等か
らなる低温浄化器１２に接続する。低温浄化器１２の出
口配管１３はポンプ１４とヒータ１５を経て気液分離器
３に接続する。一方、水酸化ナトリウム、水酸化カリウ
ム等のアルカリを収容したアルカリタンク１６は、加圧
ポンプ１７に接続する。この加圧ポンプ１７の出口配管
１８は、ヒータ１９および開閉弁２０を介して高温吸着
処理塔７の出口配管８に接続する。

上記構成においては、まず、電解二酸化マンガンによる
冷却水中の重金属腐食生成物の除去について説明する。

始めに、開閉弁６，９を開き、開閉弁１．０．２０を閉
じる。冷却水は冷却管２．気液分離器３および各種配管
を通り、これらから発生する重金属腐食生成物を含有す
る。この冷却水は循環ポンプ５によって高温吸着処理塔
７に送りこまれる。高温吸着処理塔７には、これらの重
金属腐食生成物を吸着処理する電解二酸化マンガンを収
容している。この電解二酸化マンガンは燃料電池の冷却
水のような高温熱水中の重金属を効率よく吸着する。こ
の主祭′二酸化マンガンは重金属以外のもの、例えばｃ
Ｑ−，５ｏＨ−等の陰イオンは吸着できないため、次に
示す低温浄化が必要となる。

すなわち、循環系内の冷却水の一部を開閉弁１０から取
出し、冷却器１１へ送り４０〜６０°Ｃに降温した後、
イオン交換樹脂等の低温浄化器１２により処理する。

この処理液はポンプ１４で加圧され、ヒータ１５で昇温
された後に気液分離器３に戻される。

上記の処理を行う場合、運転開始当初は電解二酸化マン
カンから硫酸が溶出し、冷却管、配管。

タンク等を腐食するため、次のようにして腐食を防止す
る。開閉弁２０を開き、アルカリタンク１６内のアルカ
リ溶液をポンプ１７で加圧し、ヒータ】９で冷却水と同
程度に昇温した後に開閉弁２０を通し、高温吸着処理塔
７の出口配管８に供給する。出口配管８に供給されたア
ルカリ溶液は高温吸着処理塔７で冷却水中に溶出した硫
酸を中和する。酸性よりもアルカリ性の方が冷却管等の
腐食が少ないため、中性あるいは、わずかにアルカリ性
となるように中和を行う。このように中和することによ
り硫酸による腐食は防止できるが、塩濃度（例えば水酸
化ナトリウムで中和した場合は硫酸ナトリウム）が高い
ため、低温浄化器１２でこれらの塩を除去する必要があ
る。しかし、この電解二酸化マンガンの硫酸塩は約１％
であり、それも処理開始後の一時期で溶出が終了するた
め、上記のアルカリ溶液の供給はその期間だけでよい。

また、低温浄化器１２として、イオン交換樹脂を使用し
た場合、１ボの電解二酸化マンガンに対し硫酸塩除去に
必要な樹脂量は５００〜６００ｋｇと推定される。

このように電解二酸化マンガン中から溶出した硫酸をア
ルカリ溶液で中和するため、硫酸による配管、タンク、
継手等の腐食を防止できる。

上記実施例ではアルカリ溶液の供給を高温吸着処理塔７
の出口配管８で行っているが、入口配管でも同様の効果
が得られる。

また、アルカリ溶液の供給点での混合を迅速に行うため
にスタティックミキサ等の混合器を使用してもよい。更
に、高温吸着処理塔７から出た冷却水のＰＨあるいは酸
度を測定し、これらに応じた量のアルカリ溶液を供給す
ることで、中和の精度を向上させてもよい。

前記実施例では硫酸塩を含有した電解二酸化マンガンを
高温吸着処理塔７に充填した後に溶出する硫酸をアルカ
リにより中和したが、含有している硫酸塩を中和するの
に適した量のアルカリを含浸させた電解二酸化マンガン
を使用することで、溶出する硫酸とアルカリで中和させ
るようにできる。この場合、アルカリ溶液の供給装置は
不必要となる。

〔発明の効果〕

以上説明したように１本発明によれば、電解二酸化マン
ガン中から溶出した硫酸をアルカリで中和するようにし
たため、硫酸による配管、冷却管。

タンク等の腐食を防止しながら、冷却水中の重金属腐食
生成物の高温吸着処理を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による高温吸着処理方法を実行する装置
の構成例を示す系統図である。１・・・反応器　　　　　２・・・冷却管３・・気液分
離器　　　４・・・冷却水出口配管５・・・循環ポンプ
　　６．９．１０．２０・・・開閉弁７・・・高温吸着
処理塔　８・・・出口配管１１、１７・・・冷却器　　
　１２・・・低温浄化器１３・・・出口配管　　　　１
４．１７・・・ポンプ１５、１９・・・ヒータ　　　１
６・・・アルカリタンク１８・・・出口配管代理人　弁理士　則　近　憲　佑同　　第子丸　健

Claims

【特許請求の範囲】

重金属腐食生成物を含む被処理水を高温状態のまま、電
解二酸化マンガンを吸着ろ材とした高温吸着処理塔に流
通させ、浄化を行うと共に、この浄化系中にアルカリを
供給し、被処理水を中和することを特徴とする高温吸着
処理方法。