CN111837277B - 二氧化碳制造系统 - Google Patents

二氧化碳制造系统 Download PDF

Info

Publication number
CN111837277B
CN111837277B CN201980010548.5A CN201980010548A CN111837277B CN 111837277 B CN111837277 B CN 111837277B CN 201980010548 A CN201980010548 A CN 201980010548A CN 111837277 B CN111837277 B CN 111837277B
Authority
CN
China
Prior art keywords
carbon dioxide
gas
fuel gas
production system
fuel
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
Application number
CN201980010548.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111837277A (zh
Inventor
中岛达哉
道幸立树
白井麻理惠
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Gas Co Ltd
Original Assignee
Tokyo Gas Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Gas Co Ltd filed Critical Tokyo Gas Co Ltd
Publication of CN111837277A publication Critical patent/CN111837277A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111837277B publication Critical patent/CN111837277B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/50—Carbon dioxide
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0662—Treatment of gaseous reactants or gaseous residues, e.g. cleaning
    • H01M8/0668—Removal of carbon monoxide or carbon dioxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/22—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04014—Heat exchange using gaseous fluids; Heat exchange by combustion of reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04014—Heat exchange using gaseous fluids; Heat exchange by combustion of reactants
    • H01M8/04022—Heating by combustion
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04119—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
    • H01M8/04156—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying with product water removal
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04291—Arrangements for managing water in solid electrolyte fuel cell systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0438—Pressure; Ambient pressure; Flow
    • H01M8/04425—Pressure; Ambient pressure; Flow at auxiliary devices, e.g. reformers, compressors, burners
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04746—Pressure; Flow
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04746—Pressure; Flow
    • H01M8/04753—Pressure; Flow of fuel cell reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04746—Pressure; Flow
    • H01M8/04776—Pressure; Flow at auxiliary devices, e.g. reformer, compressor, burner
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04791—Concentration; Density
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04858—Electric variables
    • H01M8/04925—Power, energy, capacity or load
    • H01M8/0494—Power, energy, capacity or load of fuel cell stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
    • H01M8/0618—Reforming processes, e.g. autothermal, partial oxidation or steam reforming
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0662—Treatment of gaseous reactants or gaseous residues, e.g. cleaning
    • H01M8/0687—Reactant purification by the use of membranes or filters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/249—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells comprising two or more groupings of fuel cells, e.g. modular assemblies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2256/00—Main component in the product gas stream after treatment
    • B01D2256/22—Carbon dioxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/047—Pressure swing adsorption
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/26—Drying gases or vapours
    • B01D53/268—Drying gases or vapours by diffusion
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H01M2008/1293—Fuel cells with solid oxide electrolytes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/249—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells comprising two or more groupings of fuel cells, e.g. modular assemblies
    • H01M8/2495—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells comprising two or more groupings of fuel cells, e.g. modular assemblies of fuel cells of different types
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/151—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions, e.g. CO2
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)

Abstract

二氧化碳制造系统10A具有燃料电池堆16、将阳极废气分离为至少含有二氧化碳以及水的非燃料气体和再生燃料气体的分离部20、将水从非燃料气体分离的第二热交换器32、水箱42以及将水被分离后的二氧化碳回收的二氧化碳回收箱48。

Description

二氧化碳制造系统
技术领域
本发明涉及一种二氧化碳制造系统。
背景技术
当在燃料电池系统中使用碳化合物燃料的情况下，会产生二氧化碳。该二氧化碳还包含在从阳极排出的阳极废气中，在将阳极废气作为再生燃料用于发电的情况下，从阳极废气去除二氧化碳。
例如，在特开平6-203845号公报中，公开了以下技术，即，对阳极废气冷凝，将水蒸气分离，把水蒸气被分离后的阳极废气导入二氧化碳分离装置，通过分离膜将二氧化碳分离并回收。
发明内容
发明要解决的问题
通过从二氧化碳浓度比混有阴极废气的燃烧废气高的燃料电池系统的阳极废气将二氧化碳分离并回收，能够易于回收高浓度的二氧化碳。此时，寻求高效地将再生燃料气体再利用于发电，并且研究二氧化碳的回收。
本发明是考虑上述事实而做出的，其目的在于，易于从阳极废气分离二氧化碳，并高效地再利用发电用的再生燃料气体。
用于解决问题的手段
本发明的第一方面的二氧化碳制造系统具有：燃料电池，通过含有碳化合物并向燃料极供给的燃料气体和含有氧并向空气极供给的氧化剂气体进行发电，从所述燃料极排出阳极废气；分离部，将所述阳极废气分离为至少含有二氧化碳以及水的非燃料气体和再生燃料气体；水分离部，将水从所述非燃料气体分离；以及二氧化碳回收部，对在所述水分离部水被分离后的二氧化碳进行回收。
在第一方面的二氧化碳制造系统中，通过向燃料极供给的燃料气体和向空气极供给的氧化剂气体，在燃料电池进行发电。燃料气体中含有碳化合物，从燃料极排出至少含有二氧化碳以及水的阳极废气。此外，这里的燃料气体只要含有碳化合物即可，不对其做特别限定，例如，可以是将碳氢化合物重整而得到的重整气，也可以是碳氢化合物本身，也可以是一氧化碳本身。
分离部将阳极废气分离为至少含有二氧化碳以及水的非燃料气体和再生燃料气体。与通过冷凝将水分离的情况相比，因为能够将再生燃料气体维持为高温，所以能够减少热能的损失，高效地将再生燃料气体用于发电。另外，与从阳极废气仅分离二氧化碳的情况相比，能够提高分离方法的选择的自由度。
对于非燃料气体，水在水分离部被分离，在二氧化碳回收部回收水被分离后的非燃料气体。在与再生燃料气体分离之后的非燃料气体中，水和二氧化碳变为主要成分，因此能够易于通过冷凝将水分离。
本发明的第二方面的二氧化碳制造系统具有第二燃料电池，所述第二燃料电池使用从所述分离部送出的所述再生燃料气体进行发电。
根据第二方面的二氧化碳制造系统，因为使用再生燃料气体在第二燃料电池发电，所以能够提高发电效率。
本发明的第三方面的二氧化碳制造系统，所述分离部被分离膜划分为非透过侧和透过侧，所述分离膜使所述非燃料气体透过，所述二氧化碳制造系统具有吸引泵，所述吸引泵从所述透过侧吸引所述非燃料气体，向所述二氧化碳回收部送出。
根据第三方面的二氧化碳制造系统，通过吸引泵进行吸引，能够促进非燃料气体向透过侧透过。
本发明的第四方面的二氧化碳制造系统具有，燃料电池，通过含有碳化合物并向燃料极供给的燃料气体和含有氧并向空气极供给的氧化剂气体进行发电，从所述燃料极排出阳极废气；分离部，将所述阳极废气分离为至少含有二氧化碳的非燃料气体和再生燃料气体；二氧化碳回收部，对在所述分离部被分离后的非燃料气体进行回收；以及二氧化碳调整部，以使所述二氧化碳回收部回收的非燃料气体中的二氧化碳的浓度以及非燃料气体的流量中的至少一方处于设定范围内的方式进行调整。
在第四方面的二氧化碳制造系统中，通过向燃料极供给的燃料气体与向空气极供给的氧化剂气体，在燃料电池进行发电。在燃料气体中含有碳化合物，从燃料极排出至少含有二氧化碳以及水的阳极废气。分离部将阳极废气分离为至少含有二氧化碳的非燃料气体和再生燃料气体。而且，通过二氧化碳调整部，将二氧化碳回收部回收的非燃料气体中的二氧化碳的浓度以及非燃料气体的流量中的至少一方调整为处于设定范围内。由此，能够回收期望的设定范围内的浓度、流量的二氧化碳。
本发明的第五方面的二氧化碳制造系统具有第二燃料电池，所述第二燃料电池使用从所述分离部送出的所述再生燃料气体进行发电。
根据第五方面的二氧化碳制造系统，因为能够使用再生燃料气体在第二燃料电池进行发电，所以能够提高发电效率。
本发明的第六方面的二氧化碳制造系统，其特征在于，所述二氧化碳调整部对所述燃料电池的发电量进行调整。
根据第六方面的二氧化碳制造系统，通过对燃料电池的发电量进行调整，阳极废气中的二氧化碳浓度、二氧化碳流量发生变化，由此能够对二氧化碳回收部回收的每单位时间的二氧化碳的量和浓度进行调整。
本发明的第七方面的二氧化碳制造系统，其特征在于，所述二氧化碳调整部对系统整体的发电量进行调整。
根据第七方面的二氧化碳制造系统，通过调整系统整体的发电量，阳极废气中的二氧化碳浓度、二氧化碳流量发生变化，由此能够对二氧化碳回收部回收的每单位时间的二氧化碳的量和浓度进行调整。
本发明的第八方面的二氧化碳制造系统，所述分离部将所述阳极废气分离为至少含有二氧化碳以及水的非燃料气体和再生燃料气体，所述二氧化碳制造系统还具有将水从所述非燃料气体分离的水分离部。
根据第八方面的二氧化碳制造系统，与通过冷凝将水分离的情况相比，因为能够将再生燃料气体维持为高温，所以能够高效地将再生燃料气体用于发电。另外，与从阳极废气仅将二氧化碳分离的情况相比，能够增加分离方法的选择。
对于非燃料气体，水在水分离部被分离，在二氧化碳回收部回收水被分离后的非燃料气体。在与再生燃料气体分离后的非燃料气体中，水和二氧化碳变为主要成分，因此能够增加用于将水分离的方法的选择。
本发明的第九方面的二氧化碳制造系统，其特征在于，所述水分离部通过冷凝从所述非燃料气体除去水蒸气，所述二氧化碳调整部对所述水分离部的冷凝量进行调整。
根据第九方面的二氧化碳制造系统，通过对水分离部的冷凝量进行调整，能够对二氧化碳回收部回收的二氧化碳的浓度进行调整。
本发明的第十方面的二氧化碳制造系统，其特征在于，在所述水分离部的下游侧具有变压吸附部，所述浓度调整部对所述变压吸附部的吸附条件进行调整。
根据第十方面的二氧化碳制造系统，通过调整变压吸附部的吸附条件，能够调整二氧化碳回收部回收的二氧化碳的浓度。
本发明的第十一方面的二氧化碳制造系统，其特征在于，所述二氧化碳调整部对向所述燃料极送出的所述燃料气体量进行调整。
根据第十一方面的二氧化碳制造系统，通过对向燃料极送出的所述燃料气体量进行调整，阳极废气中的二氧化碳浓度、二氧化碳流量发生变化，由此能够对二氧化碳回收部回收的每单位时间的二氧化碳的量或浓度进行调整。
本发明的第十二方面的二氧化碳制造系统，其特征在于，具有重整器，所述重整器将原料气体重整，生成所述燃料气体，所述二氧化碳调整部对向所述重整器供给的重整水的量进行调整。
根据第十二方面的二氧化碳制造系统，通过对向重整器供给的重整水的量进行调整，能够对二氧化碳回收部回收的每单位时间的二氧化碳的量或浓度进行调整。
本发明的第十三方面的二氧化碳制造系统，所述分离部被分离膜划分为非透过侧和透过侧，所述分离膜使所述非燃料气体透过，所述二氧化碳制造系统具有吸引泵，所述吸引泵从所述透过侧吸引所述非燃料气体，向所述二氧化碳回收部送出。
根据第十三方面的二氧化碳制造系统，通过利用吸引泵降低透过侧的压力，能够在不降低二氧化碳的浓度的情况下回收二氧化碳。
本发明的第十四方面的二氧化碳制造系统，其特征在于，所述分离部被分离膜划分为非透过侧和透过侧，所述分离膜使所述非燃料气体透过，所述二氧化碳制造系统具有吸引泵，所述吸引泵从所述透过侧吸引所述非燃料气体，向所述二氧化碳回收部送出，所述二氧化碳调整部对所述吸引泵的吸引流量进行调整。
根据第十四方面的二氧化碳制造系统，通过调整吸引泵的吸引流量，能够对二氧化碳回收部回收的二氧化碳的流量进行调整。
发明的效果
根据本发明的二氧化碳制造系统，能够从阳极废气高效地将二氧化碳分离，且高效地将发电用的再生燃料气体再利用。
附图说明
图1是第一实施方式的二氧化碳制造系统的概略图。
图2是第一实施方式的二氧化碳制造系统的控制系统的框图。
图3是第一实施方式的二氧化碳流量调整处理的流程图。
图4是第二实施方式的二氧化碳制造系统的概略图。
图5是第二实施方式的二氧化碳制造系统的控制系统的框图。
图6是第二实施方式的二氧化碳浓度调整处理的流程图。
图7是第三实施方式的二氧化碳制造系统的概略图。
图8是第四实施方式的二氧化碳制造系统的概略图。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的实施方式的一例。
(第一实施方式)
图1示出本发明的第一实施方式的二氧化碳制造系统10A。作为主要的结构，二氧化碳制造系统10A具有气化器12、重整器14、第一燃料电池堆16、第二燃料电池堆18、分离部20、第一热交换器30、第二热交换器32、燃烧器40、水箱42、吸引泵44、变压吸附(PSA：Pressure Swing Adsorption)装置46以及二氧化碳回收箱48。另外，如图2所示，具有控制二氧化碳制造系统10A的控制部50。
原料气体管P1的一端连接重整器14，原料气体管P1的另一端连接未图示的气体源。通过原料供给鼓风机B1从气体源向重整器14送出甲烷。此外，在本实施方式中，使用甲烷作为原料气体，但是只要是能够重整的气体即可，不对其做特别限定，能够使用碳氢化合物燃料。作为碳氢化合物燃料，举例示出天然气、液化石油气(LP气)、煤炭重整气、低级碳氢化合物气体等。作为低级碳氢化合物气体，能够举出甲烷、乙烷、乙烯、丙烷、丁烷等碳原子数4以下的低级碳氢化合物，优选在本实施方式中使用甲烷。此外，作为碳氢化合物燃料，可以是将上述低级碳氢化合物气体混合而成的物质，上述低级碳氢化合物气体可以是天然气、城市燃气、液化石油气等气体。
在气化器12上连接有供水管P2，通过供水泵PO1将水(液相)送入。水在气化器12被气化。在气化中，使用后述的燃烧器40的热量。从气化器12送出水蒸气，送出水蒸气的水蒸气管P3与原料气体管P1合流。
甲烷以及水蒸气在原料气体管P1合流，向重整器14供给。重整器14与燃烧器40、第一燃料电池堆16以及第二燃料电池堆18相邻，通过与他们之间进行热交换而被加热。
在重整器14中，将甲烷重整，生成含有氢的600℃左右的温度的燃料气体。重整器14与第一燃料电池堆16的阳极(燃料极)16A连接。在重整器14生成的燃料气体经由燃料气体管P4向第一燃料电池堆16的阳极16A供给。此外，未在重整器14反应的原料气体成分也包含在燃料气体中向阳极16A供给。
第一燃料电池堆16是固体氧化物燃料电池堆，具有层积的多个燃料电池单元。第一燃料电池堆16是本发明的燃料电池(第一燃料电池)的一个例子，在本实施方式中，工作温度在650℃左右。每个燃料电池单元具有电解质层16C，分别在该电解质层16C的表背两面层积的阳极16A以及阴极(空气极)16B。
此外，第二燃料电池堆18的基本结构与第一燃料电池堆16相同，具有与阳极16A相对应的阳极18A、与阴极16B相对应的阴极18B以及与电解质层16C相对应的电解质层18C。
从氧化剂气体管P5向第一燃料电池堆16的阴极16B供给氧化剂气体(空气)。空气通过氧化剂气体鼓风机B2导入氧化剂气体管P5。在氧化剂气体管P5中设置有第二热交换器32，空气通过与后述的非燃料气体的热交换被加热，并向阴极16B供给。
在阴极16B，如下述(1)式所示，氧化剂气体中的氧与电子反应生成氧离子。生成的氧离子穿过电解质层，到达第一燃料电池堆16的阳极16A。
(空气极反应)
1/2O2+2e-→O2-…(1)
另外，在阴极16B连接有阴极废气管P6，阴极废气管P6将从阴极16B排出的阴极废气向第二燃料电池堆18的阴极18B引导。
另一方面，在第一燃料电池堆16的阳极16A，如下述(2)式以及(3)式所示，穿过电解质层的氧离子与燃料气体中的氢以及一氧化碳反应，生成水(水蒸气)、二氧化碳和电子。在阳极16A生成的电子从阳极16A通过外部电路向阴极16B移动，由此在各燃料电池单元发电。另外，各燃料电池单元在发电时发热。从第一燃料电池堆16取出电力的电缆16D与电力计E1连接。通过电力计E1，对从第一燃料电池堆16输出的电力进行测量。第一燃料电池堆16的发电量由控制部50控制。
(燃料极反应)
H2+O2-→H2O+2e-…(2)
CO+O2-→CO2+2e-…(3)
在第一燃料电池堆16的阳极16A连接阳极废气管P7的一端，阳极废气从阳极16A向阳极废气管P7排出。阳极废气包括未重整的原料气体成分、未反应的氢、未反应的一氧化碳、二氧化碳以及水蒸气等。
此外，作为本发明的燃料电池，并不限于固体氧化物燃料电池(SOFC：Solid OxideFuel Cell)，也可以是阳极废气中含有二氧化碳的其他燃料电池，例如熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、高分子电解质燃料电池(PEFC)。
阳极废气管P7的另一端经由后述的第一热交换器30与分离部20的流入部24连接。分离部20通过后述的分离膜28将二氧化碳以及水从阳极废气分离。分离部20具有流入部24以及透过部26。流入部24和透过部26被分离膜28划分。流入部24是阳极废气的非透过侧，透过部26是透过侧。
在此，说明分离膜28。在本实施方式中，使用的分离膜28具有使二氧化碳以及水透过的功能。只要具有使二氧化碳以及水透过的功能即可，不对其做特别限定，能够举出例如有机高分子膜、无机材料膜、有机高分子-无机材料复合膜、液体膜等。
阳极废气经由阳极废气管P7向分离部20的流入部24供给。阳极废气所含有的二氧化碳以及水透过分离膜28向透过部26移动。将二氧化碳以及水的浓度降低并残留在流入部24侧的阳极废气作为再生燃料气体从流入部24送出。再生燃料气体管P9与第二燃料电池堆18的阳极18A连接，再生燃料气体经由再生燃料气体管P9向第二燃料电池堆18的阳极18A供给。
在阳极废气管P7中流动的阳极废气与在再生燃料气体管P9中流动的再生燃料气体在第一热交换器30进行热交换。在第一热交换器30，阳极废气被冷却，再生燃料气体被加热。
一端与水箱42连接的非燃料气体管P16的另一端与分离部20的透过部26连接。
在分离部20，二氧化碳以及水(气相)从流入部24透过分离膜28向透过部26移动。
二氧化碳、水(气相)以及其他透过分离膜28的阳极废气中的气体作为非燃料气体从透过部26送出。被送出的非燃料气体通过非燃料气体管P16且经由第二热交换器32向水箱42送出。
在水箱42中，通过冷凝而液化的水以及除去了水且主要成分是二氧化碳的非燃料气体(以下称为“富二氧化碳气体”)以被分离的状态贮存。水箱42的上部的气体贮存部分与回收管P18的一端连接，水箱42的下部的液体贮存部分与向气化器12供给水的水循环管P19的一端连接。富二氧化碳气体向回收管P18送出。
回收管P18的另一端与变压吸附装置46连接。在变压吸附装置46，通过吸附，从富二氧化碳气体除去二氧化碳以外的成分(以下将该气称为“二氧化碳气体”)，向CO2管P20送出。CO2管P20的一端与变压吸附装置46连接，CO2管P20的另一端与二氧化碳回收箱48连接。从变压吸附装置46送出的二氧化碳气体经由CO2管P20贮存在二氧化碳回收箱48。在二氧化碳回收箱48的入口设置有流量计48A。通过流量计48A，测量流入二氧化碳回收箱48的气体的流量。此外，CO2管P20可以与用于向其他系统供给的配管连接。另外，可以测量二氧化碳回收箱48的填充量和压力。
吸引泵44与回收管P18连接。吸引泵44吸引上游侧的气体并向下游侧送出。通过吸引泵44，从透过部26吸引非燃料气体，以规定的压力向变压吸附装置46送出。根据吸引泵44的输出，控制从流入部24透过分离膜28并向透过部26移动的非燃料气体的流量。
回收管P18的与吸引泵44相比的下游侧与分支管P21连接。在分支管P21设置有开闭阀V1。另外，在回收管P18的与分支管P21所连接的部分相比的下游侧设置有开闭阀V2。向回收管P18送出的富二氧化碳气体在开闭阀V1关闭、开闭阀V2打开时，向变压吸附装置46送出。另外，富二氧化碳气体在开闭阀V1打开、开闭阀V2关闭时，向分支管P21送出。分支管P21向外部开放。在无法向二氧化碳回收箱48填充二氧化碳的情况以及不停止回收二氧化碳的情况等下，能够向分支管P21送出富二氧化碳气体，向外部放出。通常，富二氧化碳气体向变压吸附装置46送出。
在第二热交换器32，非燃料气体与空气进行热交换，空气被加热，非燃料气体被冷却。被冷却的非燃料气体中的水蒸气冷凝，流入水箱42并贮存。水蒸气被分离且二氧化碳浓度变高的富二氧化碳气体从回收管P18送出，经由变压吸附装置46而被回收至二氧化碳回收箱48。
在第二燃料电池堆18的阳极18A以及阴极18B，通过与第一燃料电池堆16相同的反应进行发电。从第二燃料电池堆18取出电力的电缆18D与电力计E2连接。通过电力计E2对从第二燃料电池堆18输出的电力进行测量。第一燃料电池堆16的发电量由控制部50控制。
从阳极18A以及阴极18B排出的使用过的气体通过配管P11、阴极废气燃烧导入管P12向燃烧器40送出，在燃烧器40用于焚烧。本实施方式的二氧化碳制造系统10A是以下的系统，即，使在第一燃料电池堆16使用后的燃料即阳极废气再生，作为燃料气体在第二燃料电池堆18被再利用的多级式的二氧化碳制造系统。
从燃烧器40送出燃烧废气。燃烧废气在燃烧废气管P10内流通，经由气化器12排出。
控制部50控制整个二氧化碳制造系统10A，包括CPU、ROM、RAM、存储器等。在存储器中，储存有后述的二氧化碳流量调整处理和正常运转时的处理所必须的数据和顺序等。如图2所示，控制部50连接有原料供给鼓风机B1、供水泵PO1、吸引泵44、第一燃料电池堆16以及第二燃料电池堆18、电力计E1、E2、流量计48A以及变压吸附装置46。原料供给鼓风机B1、供水泵PO1、氧化剂气体鼓风机B2、吸引泵44以及变压吸附装置46的输出由控制部50控制。
接着，说明本实施方式的二氧化碳制造系统10A的动作。
在二氧化碳制造系统10A中，来自气体源的燃料即甲烷以及来自水箱42的水向气化器12供给。在气化器12，供给的甲烷以及水被混合，且从在燃烧废气管P10流通的燃烧废气获得热量被加热，水被气化变为水蒸气。
甲烷以及水蒸气从气化器12经由配管P1向重整器14送出。在重整器14，通过水蒸气重整反应，生成含有氢的600℃左右的燃料气体。燃料气体经由燃料气体管P4向第一燃料电池堆16的阳极16A供给。
空气经由氧化剂气体管P5被供给至第一燃料电池堆16的阴极16B。由此，在第一燃料电池堆16，通过上述反应进行发电。伴随着该发电，从燃料电池堆16的阳极16A排出阳极废气。另外，从阴极16B排出阴极废气。阴极废气通过阴极废气管P6向第二燃料电池堆18的阴极18B供给。
从阳极16A排出的阳极废气被引导至阳极废气管P7，经由第一热交换器30，流入分离部20的流入部24。在第一热交换器30，阳极废气的温度从约650℃降低至一定程度，例如200℃左右。这里的温度是指维持阳极废气中的水的气相状态的温度。阳极废气中的二氧化碳以及水(气相)通过透过分离膜28向透过部26侧移动而被分离。从流入部24送出再生燃料气体，经由第一热交换器30，升温至600℃左右，通过再生燃料气体管P9向第二燃料电池堆18的阳极18A供给。
在第二燃料电池堆18，通过上述反应进行发电。在阳极18A、阴极18B使用完的气体通过配管P11、P12分别向燃烧器40送出，在燃烧器40用于焚烧。来自燃烧器40的燃烧废气在气化器12经过热交换而被排出。
另一方面，吸引泵44以规定的输出从透过部26吸引非燃料气体。这里的吸引泵44的输出根据二氧化碳制造系统10A中要求的发电量等进行设定。非燃料气体透过分离膜28流入透过部26，再从透过部26送出。被送出的非燃料气体在第二热交换器32借助与通过氧化剂气体管P5的空气之间的热交换而被冷却。由此，非燃料气体中的水蒸气被冷凝，从非燃料气体分离。非燃料气体以及被冷凝的水向水箱42送出。将水从非燃料气体分离后的富二氧化碳气体从水箱42向回收管P18送出，并向变压吸附装置46送出，经由变压吸附装置46被回收至二氧化碳回收箱48。
本实施方式的二氧化碳制造系统10A，在通过分离膜28将二氧化碳与水(气相)分离后，通过在第二热交换器32的热交换使水冷凝，由此，与在分离前在分离膜使水冷凝的情况相比，能够在维持高的再生燃料气体的温度下从流入部24送出。因此，能够高效地对第二燃料电池堆18中的发电用的再生燃料气体进行再利用。
另外，能够通过冷凝易于从透过部26分离排出的非燃料气体中的水蒸气，能够回收高二氧化碳浓度的非燃料气体。
另外，因为能够进行发电，且能够伴随着发电还制造二氧化碳，所以能够在需要的地方容易地制造二氧化碳。
在此，说明二氧化碳回收箱48回收的二氧化碳的流量调整。在运转中对该二氧化碳的流量进行调整的情况下，从未图示的输入部输入期望的二氧化碳流量值。被输入的值(设置值)向控制部50发送，在控制部50执行图3所示的二氧化碳流量调整处理。
在步骤S10中，取得流量计48A的测量值(流量测量值)，在步骤S12中，与设定值进行比较。在步骤S14中，基于流量测量值与设定值的比较结果，调整吸引泵44的输出。关于调整，在流量测量值小于设定值的情况下，将吸引泵44的输出提高，使透过分离膜28的非燃料气体的量增加，在流量测量值大于设定值的情况下，将吸引泵44的输出降低，使透过分离膜28的非燃料气体的量减少。这样，基于流量测量值，对吸引泵44进行反馈控制，由此能够使二氧化碳回收箱48回收的二氧化碳气体流量处在期望的设定范围内。在不需要二氧化碳流量调整处理的情况下，从输入部输入处理结束的指示。在步骤S16中，判断是否输入了结束的指示，在判断为肯定的情况下，结束二氧化碳流量调整处理。
此外，在本实施方式中，通过调整吸引泵44的输出，使二氧化碳回收箱48回收的二氧化碳气体的流量接近设定值，但也可以调整原料供给鼓风机B1和供水泵PO1的输出。另外，可以调整所有的吸引泵44、原料供给鼓风机B1以及供水泵PO1，也可以以任意多个设备的组合的方式进行调整。
另外，为了适当地向二氧化碳回收箱48填充二氧化碳，可以对二氧化碳回收箱48内的压力进行测量或对填充量进行测量。
在调整原料供给鼓风机B1的输出的情况下，在流量测量值小于设定值的情况下，提高原料供给鼓风机B1的输出，增加流入分离部20的阳极废气的流量，由此，使透过分离膜28的非燃料气体的量增加。另外，在流量测量值大于设定值的情况下，降低原料供给鼓风机B1的输出，减少流入分离部20的阳极废气的流量，由此，使透过分离膜28的非燃料气体的量减少。
此外，在调整原料供给鼓风机B1的输出的情况下，也适当地对发电量进行调整。
另外，在调整供水泵PO1的输出的情况下，在流量测量值小于设定值的情况下，提高供水泵PO1的输出，增加流入分离部20的阳极废气的流量，由此，使透过分离膜28的非燃料气体的量增加。另外，在流量测量值大于设定值的情况下，降低供水泵PO1的输出，减少流入分离部20的阳极废气的流量，由此，使透过分离膜28的非燃料气体的量减少。
另外，为了使二氧化碳回收箱48回收的二氧化碳气体的流量接近设定值，可以调整二氧化碳制造系统10A的发电量。作为发电量，可以基于通过二氧化碳制造系统10A产生的整体电力(通过第一燃料电池堆16发电的电力与通过第二燃料电池堆18发电的电力的和，即电力计E1的测量值与电力计E2的测量值E2的和)进行调整，也可以基于在第一燃料电池堆16产生的电力(电力计E1的测量值)进行调整。
在对通过二氧化碳制造系统10A产生的整体电力进行调整的情况下，在流量测量值小于设定值的情况下，使第一燃料电池堆16的发电量与第二燃料电池堆18的发电量的和(电力计E1的测量值与电力计E2的测量值E2的和)增加。另一方面，在流量测量值大于设定值的情况下，使第一燃料电池堆16的发电量与第二燃料电池堆18的发电量的和(电力计E1的测量值与电力计E2的测量值E2的和)减少。
此外，在对通过二氧化碳制造系统10A产生的整体电力进行调整的情况下，能够对通过第一燃料电池堆16产生的电力进行调整，得到期望的二氧化碳的流量，并且对通过第二燃料电池堆18产生的电力进行调整，由此将通过二氧化碳制造系统10A产生的整体电力调整为期望的值。
另外，在对通过第一燃料电池堆16产生的电力进行调整的情况下，当流量测量值小于设定值时，使第一燃料电池堆16的发电量(电力计E1的测量值)增加。另一方面，当流量测量值大于设定值时，使第一燃料电池堆16的发电量(电力计E1的测量值)减少。
此外，在对通过第一燃料电池堆16产生的电力进行调整的情况下，可以对通过第二燃料电池堆18产生的电力进行调整，也可以不对第二燃料电池堆18进行调整，顺其自然。
另外，在本实施方式中具有变压吸附装置46，但不是必须设置变压吸附装置46。通过设置变压吸附装置46来调整二氧化碳和其他成分的吸附条件，能够对二氧化碳回收箱48回收的二氧化碳的浓度进行调整。
此外，在本实施方式中，在一个二氧化碳制造系统内的第一燃料电池堆16与第二燃料电池堆18之间回收二氧化碳，但也可以在多个燃料电池系统之间回收二氧化碳。即，可以在多个燃料电池系统之间将燃料电池堆的阳极串联连接，从由上游侧的燃料电池系统的燃料电池堆的阳极排出并向下游侧的燃料电池系统的阳极供给之前的阳极废气分离并回收二氧化碳。
(第二实施方式)
接着，说明本实施方式的第二实施方式。在本实施方式中，与第一实施方式相同的部分标有相同的附图标记，省略详细的说明。
如图4所示，本实施方式的二氧化碳制造系统10B不具有变压吸附装置46。另外，通过燃烧废气管P10而被排出的燃烧废气从气化器12分支至燃烧废气排气管P10A与温度调整管P10B。燃烧废气从燃烧废气排气管P10A向外部排气。温度调整管P10B与氧化剂气体鼓风机B2的上游侧连接。在温度调整管P10B设置有流量调整阀54，通过开度来对向氧化剂气体鼓风机B2送出的燃烧废气的流量进行调整。如图5所示，流量调整阀54与控制部50连接，通过控制部50调整开度。
在二氧化碳回收箱48的入口，设置有成分检测计48B来代替流量计48A。成分检测计48B能够检测出流入二氧化碳回收箱48的气体的二氧化碳浓度。成分检测计48B与控制部50连接，向控制部50发送检测出的二氧化碳浓度值。
接着，说明本实施方式的二氧化碳制造系统10B的动作。
在二氧化碳制造系统10B，以与第一实施方式相同的方式发电。在二氧化碳制造系统10B，能够调整二氧化碳回收箱48回收的二氧化碳的浓度。在调整该二氧化碳的浓度的情况下，从未图示的输入部输入期望的二氧化碳浓度值。被输入的值(设定值)向控制部50发送，在控制部50执行图6所示的二氧化碳流量调整处理。
在步骤S20中，取得成分检测计48B的测量值(成分测量值)，在步骤S22中，与设定值进行比较。在步骤S24中，基于成分测量值与设定值的比较结果，对流量调整阀54或氧化剂气体鼓风机B2进行调整。
关于调整，在成分测量值小于设定值的情况下，将流量调整阀54关闭，提高氧化剂气体鼓风机B2的输出。由此，通过氧化剂气体管P5的氧化剂气体的流量增加，通过在第二热交换器32的热交换而被冷凝的水蒸气增加，二氧化碳回收箱48回收的二氧化碳气体的浓度变高。在成分测量值大于设定值的情况下，将流量调整阀54打开。由此，通过氧化剂气体管P5的氧化剂气体的温度上升，通过在第二热交换器32的热交换而被冷凝的水蒸气减少，二氧化碳回收箱48回收的二氧化碳气体的浓度变低。
这样，基于成分测量值，对氧化剂气体鼓风机B2、流量调整阀54进行反馈控制，由此能够使二氧化碳回收箱48回收的二氧化碳气体的浓度处在期望的设定范围内。在不需要二氧化碳浓度调整处理的情况下，从输入部输入处理结束的指示。在步骤S26中，判断是否输入了结束的指示，在判断为肯定的情况下，结束二氧化碳浓度调整处理。
(第三实施方式)
接着说明本发明的第三实施方式。此外，在与第一实施方式、第二实施方式相同的部分标有相同的附图标记，省略说明。
图7示出本发明的第三实施方式的二氧化碳制造系统10C。二氧化碳制造系统10C与在第一实施方式说明的二氧化碳制造系统10A相比，在不具有第二燃料电池堆18的方面不同。
与分离部20连接的再生燃料气体管P9在设置于第一热交换器30的上游侧的分支部D1分支。被分支的一方的循环气管P9-1经由第一热交换器30与配管P1连接。被分支的另一方的再生燃料气体管P9-2与燃烧器40连接。在分支部D1，再生燃料气体向循环气管P9-1和再生燃料气体管P9-2分流。
经由循环气管P9-1导入重整器14的再生燃料气体与甲烷以及从气化器12供给的水蒸气混合，向重整器14供给。经由再生燃料气体管P9-2导入燃烧器40的再生燃料气体在燃烧器40燃烧。此外，从阴极16B排出的阴极废气经由阴极废气管P6导入燃烧器40。
本实施方式的二氧化碳制造系统10C是使在第一燃料电池堆16使用完的燃料即阳极废气再生，再次在第一燃料电池堆16被再利用的循环式的二氧化碳制造系统。在本实施方式中，也能够实现与第一实施方式相同的效果。
(第四实施方式)
接着，说明本发明的第四实施方式。此外，在与第一至第三实施方式相同的部分标有相同的附图标记，省略说明。
图8示出本发明的第四实施方式的二氧化碳制造系统10D。二氧化碳制造系统10D与在第三实施方式说明的二氧化碳制造系统10C相同，是使在第一燃料电池堆16使用完的燃料即阳极废气再生，再次在第一燃料电池堆16被再利用的循环式的二氧化碳制造系统。
二氧化碳制造系统10D与在第三实施方式说明的二氧化碳制造系统10C相比，与第二实施方式相同，不具有变压吸附装置46。另外，通过燃烧废气管P10而被排出的燃烧废气从气化器12分支至燃烧废气排气管P10A与温度调整管P10B。燃烧废气从燃烧废气排气管P10A向外部排气。温度调整管P10B与氧化剂气体鼓风机B2的上游侧连接。在温度调整管P10B设置有流量调整阀54，通过开度来对向氧化剂气体鼓风机B2送出的燃烧废气的流量进行调整。
在本实施方式的二氧化碳制造系统10D中，也能够实现与第二实施方式相同的效果。
此外，本发明并不限于上述的第一至第四实施方式，在本发明的技术的思想内，本领域技术人员能够将上述的各实施方式组合并实施。另外，在本发明中，例如，热交换器、鼓风机、泵的设置位置、组合等并不限于这些实施方式。
另外，二氧化碳回收箱48可以容纳二氧化碳的吸收剂或吸附剂。另外，可以是二氧化碳液化装置，也可以是二氧化碳固化装置。
另外，在本实施方式中，使甲烷等碳氢化合物原料在重整器14重整，得到燃料气体，但也可以在外部生成含有碳化合物的燃料气体，向燃料电池系统供给。作为碳化合物，除了甲烷等碳氢化合物之外，还包含一氧化碳。而且，可以不搭载重整器14，将甲烷等碳氢化合物原料作为燃料气体直接向第一燃料电池堆16供给来进行发电。
附图标记说明
日本申请2018-019502的公开内容通过参照将其整体援引至本说明书中。将本说明书记载的全部的文献、专利申请及技术规格，与具体且分别记述通过参照将各个文献、专利申请及技术规格援引的情况相同程度地，通过参照援引至本说明书中。

Claims (11)

1.一种二氧化碳制造系统，其中，具有：
燃料电池，通过含有碳化合物并向燃料极供给的燃料气体和含有氧并向空气极供给的氧化剂气体进行发电，从所述燃料极排出阳极废气；
分离部，将所述阳极废气分离为至少含有二氧化碳的非燃料气体和再生燃料气体；
二氧化碳回收部，对在所述分离部被分离后的非燃料气体进行回收；以及
二氧化碳调整部，以使所述二氧化碳回收部回收的非燃料气体中的二氧化碳的浓度以及非燃料气体的流量中的至少一方处于设定范围内的方式进行调整。
2.根据权利要求1所述的二氧化碳制造系统，其中，具有第二燃料电池，所述第二燃料电池使用从所述分离部送出的所述再生燃料气体进行发电。
3.根据权利要求2所述的二氧化碳制造系统，其特征在于，所述二氧化碳调整部对所述燃料电池的发电量进行调整。
4.根据权利要求1或2所述的二氧化碳制造系统，其特征在于，所述二氧化碳调整部对系统整体的发电量进行调整。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的二氧化碳制造系统，其中，
所述分离部将所述阳极废气分离为至少含有二氧化碳以及水的非燃料气体和再生燃料气体，
所述二氧化碳制造系统还具有将水从所述非燃料气体分离的水分离部。
6.根据权利要求5所述的二氧化碳制造系统，其特征在于，所述水分离部通过冷凝从所述非燃料气体除去水蒸气，所述二氧化碳调整部对所述水分离部的冷凝量进行调整。
7.根据权利要求6所述的二氧化碳制造系统，其特征在于，在所述水分离部的下游侧具有变压吸附部，所述二氧化碳调整部对所述变压吸附部的吸附条件进行调整。
8.根据权利要求1～3中任一项所述的二氧化碳制造系统，其特征在于，所述二氧化碳调整部对向所述燃料极送出的所述燃料气体量进行调整。
9.根据权利要求1～3中任一项所述的二氧化碳制造系统，其特征在于，
具有重整器，所述重整器将原料气体重整，生成所述燃料气体，
所述二氧化碳调整部对向所述重整器供给的重整水的量进行调整。
10.根据权利要求1～3中任一项所述的二氧化碳制造系统，其中，
所述分离部被分离膜划分为非透过侧和透过侧，所述分离膜使所述非燃料气体透过，
所述二氧化碳制造系统具有吸引泵，所述吸引泵从所述透过侧吸引所述非燃料气体，向所述二氧化碳回收部送出。
11.根据权利要求10所述的二氧化碳制造系统，其特征在于，所述二氧化碳调整部对所述吸引泵的吸引流量进行调整。
CN201980010548.5A 2018-02-06 2019-01-24 二氧化碳制造系统 Active CN111837277B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018-019502 2018-02-06
JP2018019502A JP6664423B2 (ja) 2018-02-06 2018-02-06 二酸化炭素製造システム
PCT/JP2019/002372 WO2019155901A1 (ja) 2018-02-06 2019-01-24 二酸化炭素製造システム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111837277A CN111837277A (zh) 2020-10-27
CN111837277B true CN111837277B (zh) 2023-09-12

Family

ID=67549037

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201980010548.5A Active CN111837277B (zh) 2018-02-06 2019-01-24 二氧化碳制造系统

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11581559B2 (zh)
EP (2) EP3751655A4 (zh)
JP (1) JP6664423B2 (zh)
KR (1) KR20200116957A (zh)
CN (1) CN111837277B (zh)
WO (1) WO2019155901A1 (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7245136B2 (ja) * 2019-09-13 2023-03-23 東京瓦斯株式会社 燃料電池システム
JP7370792B2 (ja) * 2019-09-30 2023-10-30 東京瓦斯株式会社 燃料電池システム、及び燃料電池システムの運転方法
DE102020214166A1 (de) * 2020-11-11 2022-05-12 Ford Global Technologies, Llc Verfahren zum Betrieb eines Brennstoffzellen-Kraftfahrzeugs
JP7407351B2 (ja) 2021-01-07 2024-01-04 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 二酸化炭素分離回収装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101794897A (zh) * 2009-01-23 2010-08-04 索尼公司 燃料电池系统和电子设备
JP2012071290A (ja) * 2010-09-30 2012-04-12 Hitachi Ltd 二酸化炭素回収方法及び二酸化炭素回収装置
JP2016184504A (ja) * 2015-03-26 2016-10-20 東京瓦斯株式会社 燃料電池システム

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3000118B2 (ja) 1992-08-04 2000-01-17 運輸省船舶技術研究所長 固体酸化物燃料電池を用い電力発生と同時に二酸化炭素を分離回収する方法
JP2009224264A (ja) 2008-03-18 2009-10-01 Toyota Motor Corp 燃料電池システム
EP3095149B1 (en) 2014-01-17 2018-05-09 EZ-Energies GmbH Method and system for producing carbon dioxide and electricity from a gaseous hydrocarbon feed
JP6152436B1 (ja) * 2016-01-26 2017-06-21 東京瓦斯株式会社 燃料電池システム
JP2018019502A (ja) 2016-07-27 2018-02-01 京セラ株式会社 送受電アンテナシステム
JP6986839B2 (ja) 2016-12-28 2021-12-22 東京瓦斯株式会社 燃料電池システム、及び二酸化炭素分離方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101794897A (zh) * 2009-01-23 2010-08-04 索尼公司 燃料电池系统和电子设备
JP2012071290A (ja) * 2010-09-30 2012-04-12 Hitachi Ltd 二酸化炭素回収方法及び二酸化炭素回収装置
JP2016184504A (ja) * 2015-03-26 2016-10-20 東京瓦斯株式会社 燃料電池システム

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200116957A (ko) 2020-10-13
EP3751655A4 (en) 2022-07-13
EP3751655A1 (en) 2020-12-16
CN111837277A (zh) 2020-10-27
EP4142001A2 (en) 2023-03-01
JP2019139858A (ja) 2019-08-22
US11581559B2 (en) 2023-02-14
US20210036351A1 (en) 2021-02-04
WO2019155901A1 (ja) 2019-08-15
JP6664423B2 (ja) 2020-03-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111837277B (zh) 二氧化碳制造系统
KR102383498B1 (ko) 연료 전지 시스템
JP6808677B2 (ja) 二酸化炭素供給システム
JP2017084542A (ja) 燃料電池システム
JP2018107098A (ja) 燃料電池システム、及び二酸化炭素分離方法
JP6084314B1 (ja) 燃料電池システム
JP4463846B2 (ja) 水素製造発電システム
JP2017084768A (ja) 燃料電池システム
JP7148320B2 (ja) 二酸化炭素回収型燃料電池発電システム
JP6134832B1 (ja) 燃料電池システム
JP7377734B2 (ja) 燃料電池発電システム
JP6688818B2 (ja) 燃料電池システム
JP7165502B2 (ja) 燃料電池システム
JP6997032B2 (ja) 燃料電池システム
JP2009117170A (ja) 水素製造発電システム及びその負荷追従発電方法
JP7102204B2 (ja) 燃料電池システム
JP7065918B2 (ja) 二酸化炭素供給システム
JP6847900B2 (ja) 二酸化炭素回収型燃料電池発電システム
JP7370792B2 (ja) 燃料電池システム、及び燃料電池システムの運転方法
JP7315507B2 (ja) 燃料電池システム、及び、燃料電池システム運転方法
JP7245136B2 (ja) 燃料電池システム
JP7117191B2 (ja) 二酸化炭素回収型燃料電池発電システム
JP6947678B2 (ja) 燃料電池システム
KR20240056388A (ko) 공기 분리 유닛을 구비하는 sofc-ccs 하이브리드 시스템
JP2022066934A (ja) 燃料電池システム

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant