CN116867928A - 甲烷制造系统 - Google Patents

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Abstract

甲烷制造系统(1)具备：共电解装置(30)、以及与共电解装置(30)连接的重整装置(40)。共电解装置(30)具有共电解单元(32)，共电解单元(32)包括：由CO2及H2O生成H2、CO及O2‑的氢极(2)、能够传导O2‑的电解质(3)、以及由经由电解质(3)而从氢极(2)传递来的O2‑生成O2的氧极(4)。重整装置(40)由在氢极(2)生成的H2及CO生成CH4。

Description

甲烷制造系统
技术领域
本发明涉及甲烷制造系统。
背景技术
专利文献1中公开一种固体氧化物型电解单元(以下简称为“SOEC”)，其具备：电解H2O的氢极、能够传导O2-的电解质、以及由经由电解质而从氢极传递来的O2-生成O2的氧极。
专利文献2中公开了：通过在SOEC的氢极对CO2及H2O进行共电解，能够生成H2及CO。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2018-154864号公报
专利文献2：日本特开2019-175636号公报
发明内容
不过，对于将通过采用了SOEC的共电解由CO2及H2O生成的H2及CO作为燃料而充分利用而言，采用重整装置由H2及CO生成CH4是有效的。
然而，对于将H2及CO从设置有SOEC的成套设备输送至设置有重整装置的成套设备而言，需要将H2及CO进行分离并分别进行液化或者压缩气体化。
因此，希望将H2及CO的生成和CH4的生成原地(即一个设施内)实施。
本发明是鉴于上述状况而完成的，其课题在于，提供能够将H2及CO的生成和CH4的生成原地实施的甲烷制造系统。
本发明所涉及的甲烷制造系统具备：共电解装置；以及与共电解装置连接的重整装置。共电解装置具有共电解单元，该共电解单元包括：由CO2及H2O生成H2、CO及O2-的第一电极、能够传导O2-的电解质、以及由经由电解质而从第一电极传递来的O2-生成O2的第二电极。重整装置具有重整单元，该重整单元由在第一电极生成的H2及CO生成CH4。
发明效果
根据本发明，可以提供能够将H2及CO的生成和CH4的生成原地实施的甲烷制造系统。
附图说明
图1是表示甲烷制造系统的构成的框图。
图2是共电解装置的立体图。
图3是共电解装置的截面图。
图4是共电解单元的立体图。
图5是共电解单元的截面图。
图6是重整装置的立体图。
图7是重整装置的截面图。
图8是重整单元的立体图。
图9是重整单元的截面图。
图10是表示甲烷制造系统的其他构成的框图。
具体实施方式
(甲烷制造系统)
图1是表示本实施方式所涉及的甲烷制造系统1的构成的框图。
甲烷制造系统1具备：CO2供给装置10、H2O供给装置20、共电解装置30、重整装置40、电压检测器50以及控制部60。
CO2供给装置10借助第一配管L1而与共电解装置30连接。CO2供给装置10向共电解装置30供给CO2(二氧化碳)。在共电解装置30工作中，从CO2供给装置10朝向共电解装置30的CO2供给量优选恒定。据此，能够抑制因共电解装置30的各共电解单元32中生成的CO(一氧化碳)的歧化反应而生成C(固体碳)及CO2。结果，能够抑制后述的各共电解单元32的氢极2的电极活性降低。
H2O供给装置20借助第一配管L1而与共电解装置30连接。H2O供给装置20向共电解装置30供给H2O(水分)。从H2O供给装置20向共电解装置30供给的H2O的全部或大部分为气体(水蒸汽)，不过，一部分可以为液体(水)。从H2O供给装置20向共电解装置30供给的H2O可以利用在后述的第三配管L3中流动的含甲烷(CH4)气体的热而汽化。在共电解装置30的工作中，从H2O供给装置20朝向共电解装置30的H2O供给量由控制部60进行控制。据此，实现了重整装置40中的CH4的生成效率的优化。
共电解装置30具有歧管31及多个共电解单元32。
歧管31具有能够向各共电解单元32分配CO2及H2O和从各共电解装置30回收H2及CO的构成。歧管31的内部具有气体供给室31a及气体回收室31b。气体供给室31a和气体回收室31b彼此气密地分离。在气体供给室31a连接有第一配管L1。从第一配管L1向气体供给室31a供给CO2及H2O。气体回收室31b对在各共电解单元32生成的H2及CO进行回收。在气体回收室31b连接有第二配管L2。从气体回收室31b向第二配管L2排出H2及CO。
各共电解单元32的基端部通过歧管31而被支撑。各共电解单元32的末端部为自由端。从气体供给室31a向各共电解单元32供给CO2及H2O。各共电解单元32中，在后述的氢极2由CO2及H2O生成H2、CO及O2-(氧离子)，并在后述的氧极4由O2-生成O2。所生成的H2及CO被回收到气体回收室31b后，从第二配管L2排出。应予说明，共电解单元32的个数没有特别限制，其为1以上即可。
各共电解单元32通过将CO2及H2O共电解而生成H2(氢)、CO及O2(氧)。本说明书中，共电解是指：通过将CO2及H2O同时电解而生成H2、CO及O2。H2及CO被回收于共电解装置30的内部，O2被释放到共电解装置30的外部。各共电解单元32于高温(例如600℃～850℃)进行工作。可考虑电解质3的性能和各共电解单元32的耐久性而确定各共电解单元32的工作温度。本说明书中，共电解单元32的工作温度是指：共电解单元32的长度方向(x轴方向)中央的温度。
下文中，对共电解装置30的构成的一例进行说明。
重整装置40与共电解装置30连接。本实施方式中，重整装置40借助第二配管L2而与共电解装置30直接连接。因此，在共电解装置30生成的H2及CO在组成没有发生变更的状态下直接被供给到重整装置40。
重整装置40具有歧管41及多个重整单元42。
歧管41具有能够向各重整单元42分配气体和从各重整单元42回收气体的构成。歧管41的内部具有气体供给室41a及气体回收室41b。气体供给室41a和气体回收室41b彼此气密地分离。气体供给室41a与第二配管L2连接。从第二配管L2向气体供给室41a供给H2及CO。气体回收室41b对在各重整单元42生成的CH4及H2O进行回收。气体回收室41b与第三配管L3连接。在气体回收室41b可以配置有重整催化剂。重整催化剂可以为颗粒状。重整催化剂也可以填充于气体回收室41b。作为重整催化剂，例如可以使用Ru/Al2O3、Ni/Al2O3等。
各重整单元42的基端部通过歧管41而被支撑。各重整单元42的末端部为自由端。从气体供给室41a向各重整单元42供给H2及CO。各重整单元42中，通过后述的重整催化剂的催化而由H2及CO生成CH4及H2O。所生成的CH4及H2O被回收到气体回收室41b后，从第三配管L3排出到甲烷制造系统1的外部。应予说明，重整单元42的个数没有特别限制，其为1以上即可。
各重整单元42由在共电解装置30生成的H2及CO生成CH4(甲烷)及H2O。本说明书中，重整是指：由H2及CO生成CH4及H2O。各重整单元42于比共电解单元32的工作温度低的温度(例如200℃～500℃)进行工作。本说明书中，重整单元42的工作温度是指：重整单元42的长度方向(x轴方向)中央的温度。后述的重整单元42的支撑基板45含有MgO(氧化镁)的情况下，如果工作温度低于300℃，则在支撑基板45中析出MgCO3(碳酸镁)，因此，重整单元42的工作温度优选为350℃以上。
重整装置40中设置有重整单元42的空间的体积(以下称为“重整单元设置体积”)优选小于共电解装置30中设置有共电解单元32的空间的体积(以下称为“共电解单元设置体积”)。据此，能够提高发生作为发热反应的甲烷生成反应的重整单元42的发热密度，因此，能够使重整单元42的温度控制变得容易。
应予说明，重整单元设置体积是指：将对置的重整单元42间的间隙的体积和各重整单元42本身的体积相加得到的体积。同样地，共电解单元设置体积是指：将对置的共电解单元32间的间隙的体积和各共电解单元32本身的体积相加得到的体积。
下文中，对重整装置40的构成的一例进行说明。
电压检测器50对多个重整单元42中的至少1个重整单元42的电动势进行检测。本实施方式中，电压检测器50对多个重整单元42中的最靠近第三配管L3的流入口(气体回收室41b内的开口)的最下游的重整单元42(以下称为“最下游重整单元42”)的电动势进行检测。最下游重整单元42的电动势为表示重整装置40中的CH4的生成效率的指标。最下游重整单元42的电动势小于规定值意味着重整装置40中的CH4的生成效率不充分。不过，电压检测器50也可以对除最下游重整单元42以外的重整单元42的电动势进行检测。
控制部60对从H2O供给装置20朝向共电解装置30的H2O供给量进行控制。控制部60根据通过电压检测器50检测出的最下游重整单元42的电动势而对H2O供给量进行变更。具体而言，控制部60在最下游重整单元42的电动势小于规定值的情况下，判断为重整装置40中的CH4的生成效率不充分，从而使从H2O供给装置20朝向共电解装置30的H2O供给量减少。据此，重整装置40中的CH4的生成效率提高，使得最下游重整单元42的电动势上升。结果，重整装置40中的CH4的生成效率维持在期望的适当范围内。
(共电解装置30的构成)
图2是共电解装置30的立体图。图3是共电解装置30的截面图。图4是共电解单元32的立体图。图2中省略了一部分共电解单元32。
[歧管31]
如图2及图3所示，歧管31具有歧管主体部33及隔板34。
歧管主体部33形成为中空状。隔板34配置于歧管主体部33的内部。隔板34将气体供给室31a和气体回收室31b气密地分离。
歧管主体部33具有顶板部33a。如图3所示，在顶板部33a形成有多个贯通孔33b。各贯通孔33b在歧管主体部33的长度方向(z轴方向)上以规定间隔并排。各贯通孔33b在歧管主体部33的宽度方向(y轴方向)上延伸。本实施方式中，各贯通孔33b为与气体供给室31a及气体回收室31b这两者连通的长孔，不过，也可以分为与气体供给室31a连通的孔和与气体回收室31b连通的孔。
[共电解单元32]
如图2及图3所示，各共电解单元32在离开歧管31的方向上延伸。各共电解单元32的基端部借助接合材料(未图示)等而被固定于顶板部33a的贯通孔33b。各共电解单元32的基端部可以插入于贯通孔33b的内侧，也可以出现在贯通孔33b的外侧。
各共电解单元32以主面彼此对置的方式配置。各共电解单元32沿着歧管31的长度方向(z轴方向)以规定间隔并排。即，共电解单元32的排列方向沿着歧管31的长度方向。各共电解单元32借助未图示的集电部件而串联电连接，或者以将串联和并联组合的形式连接。
如图3及图4所示，共电解单元32具有：支撑基板35、连通部件36、被覆层37以及多个元件部38。本实施方式的共电解单元32为所谓的横向条纹型的固体氧化物型电解单元(SOEC)。
支撑基板35为板状。本实施方式中，图3的上下方向(x轴方向)为支撑基板35的长度方向，图3的左右方向(y轴方向)为支撑基板35的宽度方向。
在支撑基板35的内部形成有多个第一气体流路35a和多个第二气体流路35b。各第一气体流路35a及各第二气体流路35b分别从共电解单元32的基端部朝向末端部而在支撑基板35内延伸。各第一气体流路35a及各第二气体流路35b分别贯穿支撑基板35。各第一气体流路35a在支撑基板35的宽度方向上彼此空开间隔地配置。各第二气体流路35b在支撑基板35的宽度方向上彼此空开间隔地配置。本实施方式中，各第一气体流路35a的内径大于各第二气体流路35b的内径，不过，各第一气体流路35a及各第二气体流路35b各自的内径没有特别限制。
各第一气体流路35a在气体供给室31a呈开口。CO2及H2O从气体供给室31a流入到各第一气体流路35a。各第二气体流路35b在气体回收室31b呈开口。H2及CO从各第二气体流路35b流出到气体回收室31b。
支撑基板35由不具有电子传导性的多孔质材料构成，以防止元件部38彼此短路且使气体能够透过。支撑基板35可以由例如CSZ(氧化钙稳定氧化锆)、8YSZ(氧化钇稳定氧化锆)、Y2O3(氧化钇)、MgO(氧化镁)、MgAl2O4(镁铝尖晶石)或者它们的复合物等构成。支撑基板35的气孔率可以为20～60％。应予说明，本说明书中记载的气孔率是利用阿基米德法测定得到的值。
连通部件36安装于支撑基板35的末端部。连通部件36例如可以由与支撑基板35同样的多孔质材料构成。连通部件36的内部具有连通流路36a。连通流路36a与各第一气体流路35a及各第二气体流路35b连通。
被覆层37将支撑基板35及连通部件36的外表面被覆。被覆层37比支撑基板35及连通部件36致密。被覆层37的气孔率可以为0～7％左右。被覆层37可以由用于后述的电解质3的材料、结晶化玻璃等构成。
各元件部38被支撑于支撑基板35。元件部38可以配置于支撑基板35的两个主面上，也可以仅配置于任一个主面。
[元件部38]
图5是沿着第一气体流路35a切断后的共电解单元32的截面图。
各元件部38具有：氢极2、电解质3、氧极4、防反应膜5以及互连器6。氢极2为本发明的“第一电极”的一例。电解质3为本发明的“电解质”的一例。氧极4为本发明的“第二电极”的一例。
氢极2按照下述(1)式给出的共电解的化学反应而由CO2及H2O生成H2、CO及O2-。
·氢极2：CO2+H2O+4e-→CO+H2+2O2-···(1)
氢极2具有氢极基体21及氢极活性部22。
氢极基体21配置于支撑基板35上。本实施方式中，氢极基体21植入于在支撑基板35的表面所形成的凹部，不过，也可以载放于支撑基板35的表面上。氢极基体21的厚度可以为50～500μm。
氢极基体21由具有电子传导性的多孔质材料构成。氢极基体21优选具有比氢极活性部22高的电子传导性。氢极基体21可以具有氧离子传导性，也可以不具有氧离子传导性。氢极基体21可以由例如NiO与8YSZ的复合物、NiO与Y2O3的复合物、NiO与CSZ的复合物等构成。
氢极活性部22配置于氢极基体21上。氢极活性部22的厚度可以为5～100μm。氢极活性部22具有氧离子传导性及电子传导性。氢极活性部22优选具有比氢极基体21高的氧离子传导性。氢极活性部22可以由例如NiO与8YSZ的复合物、NiO与GDC((Ce，Gd)O2、钆掺杂氧化铈)的复合物等构成。
电解质3配置于氢极2与氧极4之间。电解质3使在氢极2生成的O2-传递到氧极4。电解质3配置于氢极2上。本实施方式中，电解质3在2个互连器6之间沿着支撑基板35的长度方向延伸。电解质3的厚度可以为例如3～50μm。
电解质3由具有氧离子传导性且不具有电子传导性的致密材料构成。电解质3比支撑基板35致密。电解质3的气孔率可以为例如0～7％。电解质3可以由例如8YSZ、LSGM(镓酸镧)等构成。
氧极4按照下述(2)式给出的化学反应而由经由电解质3从氢极2传递来的O2-生成O2。
·氧极4：2O2-→O2+4e-···(2)
氧极4具有氧极活性部41及氧极基体42。
氧极活性部41配置于防反应膜5上。氧极活性部41的厚度可以为例如10～100μm。
氧极活性部41由具有氧离子传导性及电子传导性的多孔质材料构成。氧极活性部41优选具有比氧极基体42高的氧离子传导性。氧极活性部41可以由例如LSCF＝(La，Sr)(Co，Fe)O3(镧锶钴铁酸盐)、LSF＝(La，Sr)FeO3(镧锶铁酸盐)、LNF＝La(Ni，Fe)O3(镧镍铁酸盐)、LSC＝(La，Sr)CoO3(镧锶钴酸盐)、SSC＝(Sm，Sr)CoO3(钐锶钴酸盐)等构成。
氧极基体42配置于氧极活性部41上。氧极基体42借助互连器6而与相邻的元件部38的氢极基体21电连接。氧极基体42的厚度可以为例如50～500μm。
氧极基体42由具有电子传导性的多孔质材料构成。氧极基体42优选具有比氧极活性部41高的电子传导性。氧极基体42可以具有氧离子传导性，也可以不具有氧离子传导性。氧极基体42可以由例如LSCF、LSC、Ag(银)、Ag-Pd(银钯合金)等构成。
防反应膜5配置于电解质3与氧极活性部41之间。防反应膜5抑制电解质3及氧极活性部41中含有的物质发生反应而形成电阻较大的反应层。防反应膜5的厚度可以为例如3～50μm。防反应膜5由致密材料构成。防反应膜5可以由例如GDC构成。
互连器6与氧极基体42连接，并且，与相邻的元件部38的氢极基体21连接。互连器6的厚度可以为例如10～100μm。互连器6由具有电子传导性的致密材料构成。互连器6比支撑基板35致密。互连器6的气孔率可以为0～7％。互连器6可以由例如LaCrO3(铬酸镧)、(Sr，La)TiO3(锶钛酸盐)等构成。
(重整装置40的构成)
图6是重整装置40的立体图。图7是重整装置40的截面图。图8是重整单元42的立体图。图6中省略了一部分重整单元42。
[歧管41]
如图6及图7所示，歧管41具有歧管主体部43及隔板44。
歧管主体部43形成为中空状。隔板44配置于歧管主体部43的内部。隔板44将气体供给室41a和气体回收室41b气密地分离。
歧管主体部43具有顶板部43a。如图7所示，在顶板部43a形成有多个贯通孔43b。各贯通孔43b在歧管主体部43的长度方向(z轴方向)上以规定间隔并排。各贯通孔43b在歧管主体部43的宽度方向(y轴方向)上延伸。本实施方式中，各贯通孔43b为与气体供给室41a及气体回收室41b这两者连通的长孔，不过，也可以分为与气体供给室41a连通的孔和与气体回收室41b连通的孔。
[重整单元42]
如图6及图7所示，各重整单元42在离开歧管41的方向上延伸。各重整单元42的基端部借助接合材料(未图示)等而被固定于顶板部43a的贯通孔43b。各重整单元42的基端部可以插入于贯通孔43b的内侧，也可以出现在贯通孔43b的外侧。
各重整单元42以主面彼此对置的方式配置。各重整单元42沿着歧管41的长度方向(z轴方向)以规定间隔并排。即，重整单元42的排列方向与歧管41的长度方向相同。各重整单元42借助未图示的集电部件而串联电连接。本实施方式中，在多个重整单元42中的最下游重整单元42连接有电压检测器50。
如图7及图8所示，重整单元42具有：支撑基板45、连通部件46、被覆层47以及多个重整元件部48。本实施方式的重整单元42具有与上述的共电解单元32相同的构成。本说明书中，相同构成是指：各构成部件的形状实质上相同且各构成部件的材料实质上相同，不管在制作中或制作后有无缺陷、损伤。
支撑基板45为板状。本实施方式中，图7的上下方向(x轴方向)为支撑基板45的长度方向，图7的左右方向(y轴方向)为支撑基板45的宽度方向。
在支撑基板45的内部形成有多个第一气体流路45a和多个第二气体流路45b。各第一气体流路45a及各第二气体流路45b分别从重整单元42的基端部朝向末端部而在支撑基板45内延伸。各第一气体流路45a及各第二气体流路45b分别贯穿支撑基板45。各第一气体流路45a在支撑基板45的宽度方向上彼此空开间隔地配置。各第二气体流路45b在支撑基板45的宽度方向上彼此空开间隔地配置。本实施方式中，各第一气体流路45a的内径大于各第二气体流路45b的内径，不过，各第一气体流路45a及各第二气体流路45b各自的内径没有特别限制。
各第一气体流路45a在气体供给室41a呈开口。CO2及H2O从气体供给室41a流入到各第一气体流路45a。各第二气体流路45b在气体回收室41b呈开口。H2及CO从各第二气体流路45b流出到气体回收室41b。
支撑基板45由不具有电子传导性的多孔质材料构成，以防止重整元件部48彼此短路且使气体能够透过。支撑基板45可以由例如CSZ、NiO与8YSZ的复合物、NiO与Y2O3的复合物、MgO与MgAl2O4的复合物等构成。支撑基板45的气孔率可以为20～60％。
连通部件46安装于支撑基板45的末端部。连通部件46例如可以由与支撑基板45同样的多孔质材料构成。连通部件46的内部具有连通流路46a。连通流路46a与各第一气体流路45a及各第二气体流路45b连通。
被覆层47将支撑基板45及连通部件46的外表面被覆。被覆层47比支撑基板45及连通部件46致密。被覆层47的气孔率可以为0～7％左右。被覆层47可以由用于后述的致密膜3a的材料、结晶化玻璃等构成。
各重整元件部48被支撑于支撑基板45。重整元件部48可以配置于支撑基板45的两个主面上，也可以仅配置于任一个主面。
[重整元件部48]
图9是沿着第一气体流路45a切断后的重整单元42的截面图。
各重整元件部48具有：第一电极2a、致密膜3a、第二电极4a、防反应膜5a以及互连器6a。本实施方式的重整元件部48具有与上述的共电解单元32的元件部38相同的构成。
第一电极2a按照下述(3)式给出的化学反应而由在共电解单元32的氢极2生成的H2及CO生成CH4及H2O。
·第一电极2a：3H2+CO→CH4+H2O···(3)
第一电极2a具有第一电极基体21a及第一电极催化剂部22a。
第一电极基体21a配置于支撑基板45上。本实施方式中，第一电极基体21a植入于在支撑基板45的表面所形成的凹部，不过，也可以载放于支撑基板45的表面上。第一电极基体21a的厚度可以为50～500μm。
第一电极基体21a由具有电子传导性的多孔质材料构成。第一电极基体21a可以不具有氧离子传导性。第一电极基体21a可以由例如NiO与8YSZ的复合物、NiO与Y2O3的复合物、NiO与CSZ的复合物等构成。
第一电极催化剂部22a配置于第一电极基体21a上。第一电极催化剂部22a的厚度可以为5～30μm。第一电极催化剂部22a含有用于催化由H2及CO生成CH4及H2O的重整催化剂。第一电极催化剂部22a具有电子传导性。第一电极催化剂部22a可以不具有氧离子传导性。第一电极催化剂部22a可以由例如NiO与8YSZ的复合物、NiO与GDC的复合物等构成。这种情况下，Ni作为催化由H2及CO生成CH4及H2O的重整催化剂而发挥作用。
致密膜3a配置于第一电极2a上。本实施方式中，致密膜3a在2个互连器6a之间沿着支撑基板45的长度方向延伸。致密膜3a的厚度可以为例如3～50μm。
致密膜3a由致密材料构成。致密膜3a比支撑基板45致密。致密膜3a的气孔率可以为例如0～7％。致密膜3a可以不具有氧离子传导性及电子传导性。致密膜3a可以由例如8YSZ、LSGM(镓酸镧)等构成。
第二电极4a具有第二电极活性部41a及第二电极基体42a。
第二电极活性部41a配置于防反应膜5a上。第二电极活性部41a的厚度可以为例如10～100μm。
第二电极活性部41a由具有电子传导性的多孔质材料构成。第二电极活性部41a可以不具有氧离子传导性。第二电极活性部41a可以由例如LSCF、LSF、LNF、LSC、SSC等构成。
第二电极基体42a配置于第二电极活性部41a上。第二电极基体42a借助互连器6a而与相邻的重整元件部48的第一电极基体21a电连接。第二电极基体42a的厚度可以为例如50～500μm。
第二电极基体42a由具有电子传导性的多孔质材料构成。第二电极基体42a可以不具有氧离子传导性。第二电极基体42a可以由例如LSCF、LSC、Ag(银)、Ag-Pd(银钯合金)等构成。
防反应膜5a配置于致密膜3a与第二电极活性部41a之间。防反应膜5a抑制致密膜3a及第二电极活性部41a中含有的物质发生反应而形成电阻较大的反应层。防反应膜5a的厚度可以为例如3～50μm。防反应膜5a由致密材料构成。防反应膜5a可以由例如GDC构成。
互连器6a与第二电极基体42a连接，并且，与相邻的重整元件部48的第一电极基体21a连接。互连器6a的厚度可以为例如10～100μm。互连器6a由具有电子传导性的致密材料构成。互连器6a比支撑基板45致密。互连器6a的气孔率可以为0～7％。互连器6a可以由例如LaCrO3(铬酸镧)、(Sr，La)TiO3(锶钛酸盐)等构成。
(特征)
(1)甲烷制造系统1具备：共电解装置30；以及与共电解装置30连接的重整装置40。共电解装置30具有共电解单元32，该共电解单元32包括：由CO2及H2O生成H2、CO及O2-的氢极2、能够传导O2-的电解质3、以及由经由电解质3而从氢极2传递来的O2-生成O2的氧极4。重整装置40具有重整单元42，该重整单元42由在氢极2生成的H2及CO生成CH4。
据此，能够利用在共电解装置30生成的H2及CO原地生成CH4。因此，不需要将H2及CO从设置有SOEC的成套设备输送至设置有重整装置的成套设备。
(2)最下游重整单元42包括：含有重整催化剂的第一电极2a、第二电极4a、以及配置于第一电极2a与第二电极4a之间的致密膜3a。控制部60根据通过电压检测器50检测出的最下游重整单元42的电动势来对H2O供给量进行变更。据此，能够将重整装置40中的CH4的生成效率维持在期望的适当范围。
(3)重整单元40具有与共电解单元32相同的构成。据此，不需要分开制作共电解单元32和重整单元40，因此，能够降低制造成本。
(实施方式的变形例)
以上，对本发明的实施方式进行了说明，不过，本发明并不限定于这些实施方式，只要不脱离本发明的主旨就可以进行各种变更。
[变形例1]
上述实施方式中，共电解单元32为横向条纹型的SOEC，但不限于此。共电解单元32可以为纵向条纹型(中空平板型)、平板型、圆筒型等的SOEC。纵向条纹型的SOEC的构成在例如日本特开2015-125897号公报中有所记载。平板型的SOEC的构成在例如日本特开2020-177839号公报中有所记载。圆筒型SOEC的构成在例如日本特开2008-270203号公报中有所记载。不过，横向条纹型的SOEC与其他的SOFC相比，H2O的利用效率较高，故特别优选。
[变形例2]
上述实施方式中，元件部38具有：氢极2、电解质3、氧极4、防反应膜5以及互连器6，不过，至少具有氢极2、电解质3以及氧极4即可。
[变形例3]
上述实施方式中，重整单元42具有与共电解单元32相同的构成，不过，也可以具有与共电解单元32不同的构成。
[变形例4]
上述实施方式中，电压检测器50对最下游重整单元42的电动势进行检测，不过，也可以对除最下游重整单元42以外的重整单元42的电动势进行检测，还可以对多个重整单元42的平均电动势进行检测。
[变形例5]
上述实施方式中，控制部60根据通过电压检测器50检测出的最下游重整单元42的电动势而对H2O供给量进行变更，不过，H2O供给量可以固定为恒定值。这种情况下，重整单元42不需要具有第一电极2a及第二电极4a，具有与H2及CO接触的重整催化剂即可。重整催化剂也可以配置于致密膜3a的内侧。
[变形例6]
上述实施方式中，将来自重整装置40的排出气体(在各重整单元42生成的CH4及H2O)全部从第三配管L3排出到甲烷制造系统1的外部，但不限于此。
例如，如图10所示，甲烷制造系统1可以进一步具备回流部70，该回流部70使来自重整装置40的排出气体的一部分回流到共电解装置30。回流部70为与第一配管L1及第三配管L3连通的配管。通过像这样使来自重整装置40的排出气体的一部分回流到共电解装置30，能够将排出气体中含有的CO或者H2的一部分供给到共电解装置30的氢极2，因此，能够促进氢极2处的水的汽化，从而使电解效率上升。另外，共电解装置30的氢极2中的氢极活性部22含有Ni的情况下，能够抑制因CO或者H2的还原作用而导致Ni氧化。
应予说明，排出气体的回流量可以通过对构成回流部70的配管的内径进行调整而简便地控制。
附图标记说明
1甲烷制造系统
10CO2供给装置
20H2O供给装置
30共电解装置
31歧管
32共电解单元
38元件部
2氢极
3电解质
4氧极
40重整装置
41歧管
42重整单元
48重整元件部
2a第一电极
3a致密膜
4a第二电极
50电压检测器
60控制部
70回流部
L1第一配管
L2第二配管
L3第三配管

Claims (7)

1.一种甲烷制造系统，其中，
具备：共电解装置；以及与所述共电解装置连接的重整装置，
所述共电解装置具有共电解单元，该共电解单元包括：由CO2及H2O生成H2、CO及O2-的第一电极、能够传导O2-的电解质、以及由经由所述电解质而从所述第一电极传递来的O2-生成O2的第二电极，
所述重整装置具有重整单元，该重整单元由在所述第一电极生成的H2及CO生成CH4。
2.根据权利要求1所述的甲烷制造系统，其中，
所述重整单元含有重整催化剂，该重整催化剂催化由在所述第一电极生成的H2及CO生成CH4。
3.根据权利要求2所述的甲烷制造系统，其中，
所述重整单元包括：含有所述重整催化剂的第一电极、第二电极、以及配置于所述第一电极与所述第二电极之间的致密膜。
4.根据权利要求3所述的甲烷制造系统，其中，具备：
H2O供给装置，该H2O供给装置向所述共电解装置供给H2O；
控制部，该控制部对从所述H2O供给装置朝向所述共电解装置的H2O供给量进行控制；以及
电压检测器，该电压检测器对所述重整单元的电动势进行检测，
所述控制部根据由所述电压检测器检测出的所述重整单元的电动势而对所述H2O供给量进行变更。
5.根据权利要求3或4所述的甲烷制造系统，其中，
所述重整单元具有与所述共电解单元相同的构成。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的甲烷制造系统，其中，
所述重整单元的工作温度低于所述共电解单元的工作温度。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的甲烷制造系统，其中，
所述甲烷制造系统还具备回流部，该回流部使来自所述重整装置的排出气体的一部分回流到所述共电解装置。
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