JP2000048847A - ガス分離方法及びガス分離装置 - Google Patents
ガス分離方法及びガス分離装置Info
- Publication number
- JP2000048847A JP2000048847A JP10229346A JP22934698A JP2000048847A JP 2000048847 A JP2000048847 A JP 2000048847A JP 10229346 A JP10229346 A JP 10229346A JP 22934698 A JP22934698 A JP 22934698A JP 2000048847 A JP2000048847 A JP 2000048847A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- oxygen
- fuel cell
- oxygen gas
- air
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- 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
- 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
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高純度の窒素ガスや酸素ガスを常温下で製造
することによって安価に製造できるガス分離方法及びガ
ス分離装置を提供する。 【解決手段】 燃料電池１０〜１２内で水素ガスと空気
中の酸素ガスを常温下で反応させて窒素ガスを主成分と
する不活性ガスを発生させると共に、この反応によって
発生した電力及び太陽電池３４等によって発生した外部
補助電力を用いることによって水を電気分解して水素ガ
スと酸素ガスを発生し、この電気分解によって発生した
水素ガスを燃料電池１０〜１２に気体燃料として供給す
る。
することによって安価に製造できるガス分離方法及びガ
ス分離装置を提供する。 【解決手段】 燃料電池１０〜１２内で水素ガスと空気
中の酸素ガスを常温下で反応させて窒素ガスを主成分と
する不活性ガスを発生させると共に、この反応によって
発生した電力及び太陽電池３４等によって発生した外部
補助電力を用いることによって水を電気分解して水素ガ
スと酸素ガスを発生し、この電気分解によって発生した
水素ガスを燃料電池１０〜１２に気体燃料として供給す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、空気を分離して窒
素ガスを主成分とする不活性ガスや酸素ガスを発生させ
ることができるガス分離方法及びガス分離装置に関す
る。
素ガスを主成分とする不活性ガスや酸素ガスを発生させ
ることができるガス分離方法及びガス分離装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、空気から窒素ガスを製造するに際
しては、きわめて高い圧力で空気を圧縮して超低温（−
２００℃）の液体空気を製造し、これを窒素ガスを主成
分とする窒素と酸素の沸点の相違を利用して窒素と酸素
に低温分離・精留し、高圧ボンベに詰めて、これらを必
要とする工場等に運んでいる。
しては、きわめて高い圧力で空気を圧縮して超低温（−
２００℃）の液体空気を製造し、これを窒素ガスを主成
分とする窒素と酸素の沸点の相違を利用して窒素と酸素
に低温分離・精留し、高圧ボンベに詰めて、これらを必
要とする工場等に運んでいる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した空気
分離方法では、空気を超高圧で圧縮する必要があるため
に設備が大型化し、設備費が高くなると共に窒素の生産
コストも高くなる。また、高圧ボンベに液体窒素を充填
した状態で運ばなければならないので、手軽に窒素を必
要に応じて使用することができなかった。
分離方法では、空気を超高圧で圧縮する必要があるため
に設備が大型化し、設備費が高くなると共に窒素の生産
コストも高くなる。また、高圧ボンベに液体窒素を充填
した状態で運ばなければならないので、手軽に窒素を必
要に応じて使用することができなかった。
【０００４】本発明は、このような事情に鑑みなされた
ものであり、窒素ガスを主成分とする不活性ガスや酸素
ガスを常温又は低温下で製造することによって安価に、
しかも手軽にどこででも製造できるようにしたことを特
徴とするガス分離方法及びガス分離装置を提供すること
を目的とする。
ものであり、窒素ガスを主成分とする不活性ガスや酸素
ガスを常温又は低温下で製造することによって安価に、
しかも手軽にどこででも製造できるようにしたことを特
徴とするガス分離方法及びガス分離装置を提供すること
を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記目的に沿う請求項１
記載のガス分離方法は、水の電気分解によって発生する
水素ガスと、空気に含まれる酸素ガスを反応させて電気
を発生する燃料電池を用いて窒素ガスを主成分とする不
活性ガスと、酸素ガスを発生させる方法であって、不足
する電力を補いながら、前記燃料電池によって発生する
電力で、前記水の電気分解を促進させて酸素ガスを発生
させ、前記燃料電池の反応を促進して空気から酸素ガス
を除去した後、更に、含まれる酸素ガスを酸素除去手段
によって除去し、窒素ガスを主成分とする不活性ガスを
発生させるようにしている。ここで、燃料電池とは、連
続的反応によって燃料のもつ化学エネルギーを直接電気
エネルギー、即ち、電力に変換することができる電池を
いい、例えば、特開昭５８−１５８８７１号公報や、特
開昭６３−１３１４７１号公報に記載されている燃料電
池を用いることができる。
記載のガス分離方法は、水の電気分解によって発生する
水素ガスと、空気に含まれる酸素ガスを反応させて電気
を発生する燃料電池を用いて窒素ガスを主成分とする不
活性ガスと、酸素ガスを発生させる方法であって、不足
する電力を補いながら、前記燃料電池によって発生する
電力で、前記水の電気分解を促進させて酸素ガスを発生
させ、前記燃料電池の反応を促進して空気から酸素ガス
を除去した後、更に、含まれる酸素ガスを酸素除去手段
によって除去し、窒素ガスを主成分とする不活性ガスを
発生させるようにしている。ここで、燃料電池とは、連
続的反応によって燃料のもつ化学エネルギーを直接電気
エネルギー、即ち、電力に変換することができる電池を
いい、例えば、特開昭５８−１５８８７１号公報や、特
開昭６３−１３１４７１号公報に記載されている燃料電
池を用いることができる。
【０００６】請求項２記載のガス分離方法は、請求項１
記載のガス分離方法において、前記酸素除去手段は、含
まれる酸素ガスの量を分析しながら水素ガスを添加して
触媒下で反応させて酸素ガスを除去する水添触媒装置
と、該水添触媒装置に後続し含まれる水分を除去する除
湿装置と、該除湿装置に後続し、吸着剤によって含まれ
る酸素ガスを吸着する酸素吸着装置とを備える。ここ
で、水添触媒とは、水素ガスを添加して微量の酸素ガス
と反応させ水を生成することによって酸素ガスを除去す
るための触媒をいい、例えば、白金やパラジウム等を用
いることができる。
記載のガス分離方法において、前記酸素除去手段は、含
まれる酸素ガスの量を分析しながら水素ガスを添加して
触媒下で反応させて酸素ガスを除去する水添触媒装置
と、該水添触媒装置に後続し含まれる水分を除去する除
湿装置と、該除湿装置に後続し、吸着剤によって含まれ
る酸素ガスを吸着する酸素吸着装置とを備える。ここ
で、水添触媒とは、水素ガスを添加して微量の酸素ガス
と反応させ水を生成することによって酸素ガスを除去す
るための触媒をいい、例えば、白金やパラジウム等を用
いることができる。
【０００７】請求項３記載のガス分離方法は、請求項１
又は２記載のガス分離方法において、前記不足する電力
は、風力発電又は太陽電池によって補う。
又は２記載のガス分離方法において、前記不足する電力
は、風力発電又は太陽電池によって補う。
【０００８】請求項４記載のガス分離方法は、請求項１
〜３のいずれか１項に記載のガス分離方法において、前
記燃料電池には低温型燃料電池が使用され、全体の反応
が常温又は常温に近い低温で行われる。
〜３のいずれか１項に記載のガス分離方法において、前
記燃料電池には低温型燃料電池が使用され、全体の反応
が常温又は常温に近い低温で行われる。
【０００９】請求項５記載のガス分離装置は、空気中の
酸素ガスと、水素ガスとを反応させることによって、電
力を発生する燃料電池と、電気燃料電池から発生する電
力を充電し、更に不足する電力を外部から充電する蓄電
池を電源とし、水を電気分解して所定量の水素ガスと酸
素ガスを分離発生する電気分解装置と、前記燃料電池の
供給される空気の排気側に接続され、含まれる酸素ガス
の量を分析しながら水素ガスを添加して触媒下で反応さ
せて酸素ガスを除去する水添触媒装置と、前記水添触媒
装置の排気側に接続されて含まれる水分を除去する除湿
装置と、前記除湿装置の排気側に接続されて、残存する
微量の酸素ガスを吸着剤によって除去する酸素吸着装置
とを有して、窒素ガスを主体とする不活性ガスを発生す
ると共に、前記電気分解装置から酸素ガスを発生するよ
うにしている。
酸素ガスと、水素ガスとを反応させることによって、電
力を発生する燃料電池と、電気燃料電池から発生する電
力を充電し、更に不足する電力を外部から充電する蓄電
池を電源とし、水を電気分解して所定量の水素ガスと酸
素ガスを分離発生する電気分解装置と、前記燃料電池の
供給される空気の排気側に接続され、含まれる酸素ガス
の量を分析しながら水素ガスを添加して触媒下で反応さ
せて酸素ガスを除去する水添触媒装置と、前記水添触媒
装置の排気側に接続されて含まれる水分を除去する除湿
装置と、前記除湿装置の排気側に接続されて、残存する
微量の酸素ガスを吸着剤によって除去する酸素吸着装置
とを有して、窒素ガスを主体とする不活性ガスを発生す
ると共に、前記電気分解装置から酸素ガスを発生するよ
うにしている。
【００１０】請求項６記載のガス分離装置は、請求項５
記載のガス分離装置において、前記蓄電池に外部から電
力を供給する手段に、太陽電池が使用されている。
記載のガス分離装置において、前記蓄電池に外部から電
力を供給する手段に、太陽電池が使用されている。
【００１１】
【発明の実施の形態】続いて、添付した図面を参照しつ
つ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発
明の理解に供する。まず、図１を参照して、本発明の一
実施の形態に係るガス分離方法を実施するためのガス分
離装置Ａの構成について説明する。図示するように、３
つの燃料電池１０〜１２が直列に接続された状態で配設
されている。そして、各燃料電池１０〜１２には、空気
源１３から空気供給管１４を通して空気が供給されると
共に、水素ガス供給管１５を通して気体としての水素ガ
スが供給される。
つ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発
明の理解に供する。まず、図１を参照して、本発明の一
実施の形態に係るガス分離方法を実施するためのガス分
離装置Ａの構成について説明する。図示するように、３
つの燃料電池１０〜１２が直列に接続された状態で配設
されている。そして、各燃料電池１０〜１２には、空気
源１３から空気供給管１４を通して空気が供給されると
共に、水素ガス供給管１５を通して気体としての水素ガ
スが供給される。
【００１２】上記した構成において、各燃料電池１０〜
１２内において空気中の酸素と水素ガス供給管１５から
供給される水素ガスを連続的に反応させることによって
電気エネルギー、即ち、電力を発生することができる。
また、上記した反応と同時に、水と窒素ガスを主成分と
する不活性ガスを発生することができる。燃料電池１０
〜１２は、好ましくは、低温型燃料電池を使用し、全体
の反応を常温又は常温い近い低温で行うことによって、
燃料電池１０〜１２における反応に要する外部エネルギ
ーを最小限に抑えることができる。
１２内において空気中の酸素と水素ガス供給管１５から
供給される水素ガスを連続的に反応させることによって
電気エネルギー、即ち、電力を発生することができる。
また、上記した反応と同時に、水と窒素ガスを主成分と
する不活性ガスを発生することができる。燃料電池１０
〜１２は、好ましくは、低温型燃料電池を使用し、全体
の反応を常温又は常温い近い低温で行うことによって、
燃料電池１０〜１２における反応に要する外部エネルギ
ーを最小限に抑えることができる。
【００１３】図１に示すように、最終の燃料電池１２の
下流側端には水取出口１６と窒素ガス取出口１７が設け
られており、それぞれ、水取出管１８と第１の窒素ガス
取出管１９の上流側端に連通連結されている。そして、
第１の窒素ガス取出管１９には、水添触媒を充填した水
添触媒装置の一例である水素ガス添加触媒槽２０が取付
けられている。また、水取出管１８と第１の窒素ガス取
出管１９の下流側端（排気側）は、それぞれ、水ドレン
タンク２１と窒素ガス冷却除湿タンク２２に連通されて
おり、上流側端が窒素ガス除湿タンク２２に連通した第
２の窒素ガス取出管２３の下流側端（排気側）には酸素
吸着装置の一例である吸着剤を充填した酸素吸着槽２４
が取付けられている。なお、窒素ガス冷却除湿タンク２
２によって除湿装置が形成される。また、水素ガス添加
触媒槽２０、窒素ガス冷却除湿タンク２２、及び酸素吸
着槽２４によって酸素除去手段が形成される。
下流側端には水取出口１６と窒素ガス取出口１７が設け
られており、それぞれ、水取出管１８と第１の窒素ガス
取出管１９の上流側端に連通連結されている。そして、
第１の窒素ガス取出管１９には、水添触媒を充填した水
添触媒装置の一例である水素ガス添加触媒槽２０が取付
けられている。また、水取出管１８と第１の窒素ガス取
出管１９の下流側端（排気側）は、それぞれ、水ドレン
タンク２１と窒素ガス冷却除湿タンク２２に連通されて
おり、上流側端が窒素ガス除湿タンク２２に連通した第
２の窒素ガス取出管２３の下流側端（排気側）には酸素
吸着装置の一例である吸着剤を充填した酸素吸着槽２４
が取付けられている。なお、窒素ガス冷却除湿タンク２
２によって除湿装置が形成される。また、水素ガス添加
触媒槽２０、窒素ガス冷却除湿タンク２２、及び酸素吸
着槽２４によって酸素除去手段が形成される。
【００１４】図１に示すように、燃料電池１０〜１２に
設けた電極２５〜３０は電気的に接続されると共に、燃
料電池１０に設けた電極２５、２６は、送電線３１、３
２を介して蓄電池３３に接続されている。従って、送電
線３１、３２を通して、燃料電池１０〜１２によって発
生した電力が蓄電池３３に送電され充電される。また、
蓄電池３３には、燃料電池１０のみでは不足する電力を
補うために、太陽電池３４によって発生した電力も送電
線３５、３６を介して送電され、同様に充電される。
設けた電極２５〜３０は電気的に接続されると共に、燃
料電池１０に設けた電極２５、２６は、送電線３１、３
２を介して蓄電池３３に接続されている。従って、送電
線３１、３２を通して、燃料電池１０〜１２によって発
生した電力が蓄電池３３に送電され充電される。また、
蓄電池３３には、燃料電池１０のみでは不足する電力を
補うために、太陽電池３４によって発生した電力も送電
線３５、３６を介して送電され、同様に充電される。
【００１５】一方、蓄電池３３の出力側は給電線３７、
３８を介して、水を充填した電気分解装置の一例である
電気分解槽３９内に配設された陽極４０と陰極４１にそ
れぞれ接続されている。陽極４０と陰極４１は、それぞ
れ酸素ガス捕集筒４２と水素ガス捕集筒４３内に収納さ
れており、陽極４０と陰極４１に電源となる蓄電池３３
より電圧を印加することによって、酸素ガス捕集筒４２
と水素ガス捕集筒４３内に酸素ガスと水素ガスを発生さ
せることができる。
３８を介して、水を充填した電気分解装置の一例である
電気分解槽３９内に配設された陽極４０と陰極４１にそ
れぞれ接続されている。陽極４０と陰極４１は、それぞ
れ酸素ガス捕集筒４２と水素ガス捕集筒４３内に収納さ
れており、陽極４０と陰極４１に電源となる蓄電池３３
より電圧を印加することによって、酸素ガス捕集筒４２
と水素ガス捕集筒４３内に酸素ガスと水素ガスを発生さ
せることができる。
【００１６】図１に示すように、酸素ガス捕集筒４２は
酸素ガス取出管４４の上流側端に連通連結されており、
酸素ガス取出管４４には開閉弁４５が取付けられてい
る。一方、水素ガス捕集筒４３は水素ガス取出管４６を
介して水素ガス貯蔵タンク４７に連通連結されている。
なお、水素ガス取出管４６にも開閉弁４８が取付けられ
ている。また、水素ガス貯蔵タンク４７の上部に設けた
水素ガス取出口４９は水素ガス供給管１５を介して燃料
電池１０に連通連結されている。そして、水素ガス供給
管１５には流量調整弁５０が取付けられている。
酸素ガス取出管４４の上流側端に連通連結されており、
酸素ガス取出管４４には開閉弁４５が取付けられてい
る。一方、水素ガス捕集筒４３は水素ガス取出管４６を
介して水素ガス貯蔵タンク４７に連通連結されている。
なお、水素ガス取出管４６にも開閉弁４８が取付けられ
ている。また、水素ガス貯蔵タンク４７の上部に設けた
水素ガス取出口４９は水素ガス供給管１５を介して燃料
電池１０に連通連結されている。そして、水素ガス供給
管１５には流量調整弁５０が取付けられている。
【００１７】上記した構成によって、電気分解槽３９に
よって発生した酸素ガスを酸素ガス取出管４４を介して
外部に取り出すことができると共に、電気分解槽３９に
よって発生した水素ガスを、燃料として、水素ガス取出
管４６→水素ガス貯蔵タンク４７→水素ガス供給管１５
を通して燃料電池１０〜１２に連続して供給することが
できる。図示の実施の形態におけるその他の構成につい
て説明すると、燃料電池１０〜１２には空気還流管５１
が設けられると共に、空気還流管５１の中途にはリサイ
クルポンプ５２、５３が取付けられている。また、分岐
管５４には開閉弁５５が取付けられている。
よって発生した酸素ガスを酸素ガス取出管４４を介して
外部に取り出すことができると共に、電気分解槽３９に
よって発生した水素ガスを、燃料として、水素ガス取出
管４６→水素ガス貯蔵タンク４７→水素ガス供給管１５
を通して燃料電池１０〜１２に連続して供給することが
できる。図示の実施の形態におけるその他の構成につい
て説明すると、燃料電池１０〜１２には空気還流管５１
が設けられると共に、空気還流管５１の中途にはリサイ
クルポンプ５２、５３が取付けられている。また、分岐
管５４には開閉弁５５が取付けられている。
【００１８】次に、上記したガス分離装置Ａを用いたガ
ス分離方法について、図１を参照して説明する。まず、
燃料としての水素ガスを水素ガス貯蔵タンク４７から燃
料電池１０〜１２に供給すると共に空気源１３より空気
を供給し、燃料電池１０〜１２において連続的に水素ガ
スと空気中の酸素ガスとの間で化学反応を促進し、水と
窒素ガスを主成分とする不活性ガスを発生させ、酸素ガ
スを除去している。このようにして発生した窒素ガスを
主成分とする不活性ガスを水素ガス添加触媒槽２０に送
り、窒素ガスに含まれる微量の酸素ガスの量を分析しな
がら水素ガスを添加して触媒下で酸素ガスと反応させて
水を生成し、微量の酸素ガスを除去する。その後、窒素
ガスを主成分とする不活性ガスを窒素ガス冷却除湿タン
ク２２を通して、その中に含まれる水分を除湿し、さら
に、酸素吸着槽２４を通して吸着剤によって残存する酸
素を吸着・除去した後、外部に取り出す。このようにし
て得られた窒素ガスを主成分とする不活性ガスは高純度
であり、食品保管倉庫等に充填するガス等として好適に
用いることができ、食品の腐敗や品質劣化を防止して長
期間にわたって保存することができる。
ス分離方法について、図１を参照して説明する。まず、
燃料としての水素ガスを水素ガス貯蔵タンク４７から燃
料電池１０〜１２に供給すると共に空気源１３より空気
を供給し、燃料電池１０〜１２において連続的に水素ガ
スと空気中の酸素ガスとの間で化学反応を促進し、水と
窒素ガスを主成分とする不活性ガスを発生させ、酸素ガ
スを除去している。このようにして発生した窒素ガスを
主成分とする不活性ガスを水素ガス添加触媒槽２０に送
り、窒素ガスに含まれる微量の酸素ガスの量を分析しな
がら水素ガスを添加して触媒下で酸素ガスと反応させて
水を生成し、微量の酸素ガスを除去する。その後、窒素
ガスを主成分とする不活性ガスを窒素ガス冷却除湿タン
ク２２を通して、その中に含まれる水分を除湿し、さら
に、酸素吸着槽２４を通して吸着剤によって残存する酸
素を吸着・除去した後、外部に取り出す。このようにし
て得られた窒素ガスを主成分とする不活性ガスは高純度
であり、食品保管倉庫等に充填するガス等として好適に
用いることができ、食品の腐敗や品質劣化を防止して長
期間にわたって保存することができる。
【００１９】また、上記した燃料電池１０〜１２におけ
る化学反応は、電力を直接的に発生させることになる
が、この電力は、送電線３１、３２を通して蓄電池３３
に送電され、蓄電池３３を充電する。同時に、太陽電池
３４によって得られた電力も蓄電池３３に充填される。
このようにして蓄電池３３に蓄えられた電力を電気分解
槽３９に給電することによって、水を電気分解して、酸
素ガスと水素ガスを発生させることができる。そして、
発生した酸素ガスを外部に取り出すことによって、各種
用途に有効に用いることができる。一方、発生した水素
ガスは、水素ガス貯蔵タンク４７に給送された後、再
度、燃料電池１０〜１２に燃料として利用することがで
きる。
る化学反応は、電力を直接的に発生させることになる
が、この電力は、送電線３１、３２を通して蓄電池３３
に送電され、蓄電池３３を充電する。同時に、太陽電池
３４によって得られた電力も蓄電池３３に充填される。
このようにして蓄電池３３に蓄えられた電力を電気分解
槽３９に給電することによって、水を電気分解して、酸
素ガスと水素ガスを発生させることができる。そして、
発生した酸素ガスを外部に取り出すことによって、各種
用途に有効に用いることができる。一方、発生した水素
ガスは、水素ガス貯蔵タンク４７に給送された後、再
度、燃料電池１０〜１２に燃料として利用することがで
きる。
【００２０】このように、本実施の形態では、燃料電池
１０〜１２を通して空気から高純度の窒素ガスを常温で
安価に製造することができると共に、燃料電池１０〜１
２において発生した電力を利用し、蓄電池３３による電
力の充填及び電気分解槽３９による電気分解を介して再
度燃料電池１０〜１２の気体燃料である水素を製造して
燃料電池１０〜１２における電力の発生に再利用するこ
とができる。さらに、電気分解によって酸素を容易に製
造することができる。即ち、本実施の形態では、空気か
ら窒素を安価に製造することができると共に酸素も同時
に安価に製造することができる。また、空気から窒素や
酸素を製造するに際して、空気を超低温に冷却する必要
がなく、極めて高価な超低温発生設備を製作する必要が
なく、設備費やメンテナンス費用も低減できる。
１０〜１２を通して空気から高純度の窒素ガスを常温で
安価に製造することができると共に、燃料電池１０〜１
２において発生した電力を利用し、蓄電池３３による電
力の充填及び電気分解槽３９による電気分解を介して再
度燃料電池１０〜１２の気体燃料である水素を製造して
燃料電池１０〜１２における電力の発生に再利用するこ
とができる。さらに、電気分解によって酸素を容易に製
造することができる。即ち、本実施の形態では、空気か
ら窒素を安価に製造することができると共に酸素も同時
に安価に製造することができる。また、空気から窒素や
酸素を製造するに際して、空気を超低温に冷却する必要
がなく、極めて高価な超低温発生設備を製作する必要が
なく、設備費やメンテナンス費用も低減できる。
【００２１】以上、本発明を、幾つかの実施の形態を参
照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形
態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の
範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他
の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、燃料
電池のみでは不足する電力を、風力発電によって補うこ
ともできる。
照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形
態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の
範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他
の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、燃料
電池のみでは不足する電力を、風力発電によって補うこ
ともできる。
【００２２】
【発明の効果】請求項１〜４記載のガス分離方法におい
ては、水の電気分解によって発生する水素ガスと、空気
に含まれる酸素ガスを反応させて電気を発生する燃料電
池を用いて窒素ガスを主成分とする不活性ガスを発生す
ると共に、不足する電力を補いながら燃料電池によって
発生する電力で、水の電気分解を促進させて酸素ガスを
発生させ、さらに、燃料電池の反応を促進して空気から
酸素ガスを除去した後、含まれる酸素ガスを酸素除去手
段によって除去し、窒素ガスを主成分とする不活性ガス
を発生させるようにしている。従って、燃料電池を通し
て空気から窒素ガスを主成分とする不活性ガスを安価に
製造することができると共に、燃料電池において発生し
た電力を利用して再度燃料電池の気体燃料である水素ガ
スを製造して燃料電池における電力の発生に再利用する
ことができ、さらに、電気分解によって酸素ガスを容易
に製造することができる。
ては、水の電気分解によって発生する水素ガスと、空気
に含まれる酸素ガスを反応させて電気を発生する燃料電
池を用いて窒素ガスを主成分とする不活性ガスを発生す
ると共に、不足する電力を補いながら燃料電池によって
発生する電力で、水の電気分解を促進させて酸素ガスを
発生させ、さらに、燃料電池の反応を促進して空気から
酸素ガスを除去した後、含まれる酸素ガスを酸素除去手
段によって除去し、窒素ガスを主成分とする不活性ガス
を発生させるようにしている。従って、燃料電池を通し
て空気から窒素ガスを主成分とする不活性ガスを安価に
製造することができると共に、燃料電池において発生し
た電力を利用して再度燃料電池の気体燃料である水素ガ
スを製造して燃料電池における電力の発生に再利用する
ことができ、さらに、電気分解によって酸素ガスを容易
に製造することができる。
【００２３】請求項２記載のガス分離方法においては、
酸素除去手段を、水添触媒装置と、除湿装置と、酸素吸
着装置とによって構成することによって、酸素や水を殆
ど含まない高純度の窒素ガスを主成分とする不活性ガス
を製造することができる。
酸素除去手段を、水添触媒装置と、除湿装置と、酸素吸
着装置とによって構成することによって、酸素や水を殆
ど含まない高純度の窒素ガスを主成分とする不活性ガス
を製造することができる。
【００２４】請求項３記載のガス分離方法においては、
不足する電力は、風力発電又は太陽電池によって補うよ
うにすることによって、実質的に不足する電力を無料で
得ることができ、省エネルギー化を図ることができる。
不足する電力は、風力発電又は太陽電池によって補うよ
うにすることによって、実質的に不足する電力を無料で
得ることができ、省エネルギー化を図ることができる。
【００２５】請求項４記載のガス分離方法においては、
燃料電池として低温型燃料電池を使用し、全体の反応を
常温又は常温に近い低温で行うようにしたので、空気か
ら窒素ガスを主成分とする不活性ガスを製造するに際し
て空気を超低温にする必要がなく、極めて高価な超低温
発生設備を不要とし、手軽にどこででも製造することが
できるので、設備費やメンテナンス費用の低減化を図る
ことができる。
燃料電池として低温型燃料電池を使用し、全体の反応を
常温又は常温に近い低温で行うようにしたので、空気か
ら窒素ガスを主成分とする不活性ガスを製造するに際し
て空気を超低温にする必要がなく、極めて高価な超低温
発生設備を不要とし、手軽にどこででも製造することが
できるので、設備費やメンテナンス費用の低減化を図る
ことができる。
【００２６】請求項５記載のガス分離装置においては、
空気中の酸素ガスと水素ガスとを反応させることによっ
て電力を発生する燃料電池と、燃料電池から発生する電
力を充電し、更に不足する電力を外部から充電する蓄電
池を電源とし、水を電気分解して所定量の水素ガスと酸
素ガスを分離発生する電気分解装置と、燃料電池の供給
される空気の排気側に接続される水添触媒装置と、水添
触媒装置の排気側に接続される除湿装置と、除湿装置の
排気側に接続される酸素吸着装置を具備する構成とした
ので、高純度の窒素ガスを主成分とする不活性ガスを製
造できる設備を安価に製作することができ、かつ、運転
費及びメンテナンスも容易になる。
空気中の酸素ガスと水素ガスとを反応させることによっ
て電力を発生する燃料電池と、燃料電池から発生する電
力を充電し、更に不足する電力を外部から充電する蓄電
池を電源とし、水を電気分解して所定量の水素ガスと酸
素ガスを分離発生する電気分解装置と、燃料電池の供給
される空気の排気側に接続される水添触媒装置と、水添
触媒装置の排気側に接続される除湿装置と、除湿装置の
排気側に接続される酸素吸着装置を具備する構成とした
ので、高純度の窒素ガスを主成分とする不活性ガスを製
造できる設備を安価に製作することができ、かつ、運転
費及びメンテナンスも容易になる。
【００２７】請求項６記載のガス分離装置においては、
蓄電池に外部から電力を供給する手段として太陽電池を
使用することによって、さらに、ガス分離装置の運転費
を低減することができる。
蓄電池に外部から電力を供給する手段として太陽電池を
使用することによって、さらに、ガス分離装置の運転費
を低減することができる。
【図１】本発明の一実施の形態に係るガス分離装置の全
体構成を示すブロック図である。
体構成を示すブロック図である。
Ａ ガス分離装置 １０ 燃料電池 １１ 燃料電池 １２ 燃料電池 １３ 空気源 １４ 空気供給
管 １５ 水素ガス供給管 １６ 水取出口 １７ 窒素ガス取出口 １８ 水取出管 １９ 第１の窒素ガス取出管 ２０ 水素ガス
添加触媒槽 ２１ 水ドレンタンク ２２ 窒素ガス
冷却除湿タンク ２３ 第２の窒素ガス取出管 ２４ 酸素吸着
槽 ２５ 電極 ２６ 電極 ２７ 電極 ２８ 電極 ２９ 電極 ３０ 電極 ３１ 送電線 ３２ 送電線 ３３ 蓄電池 ３４ 太陽電池 ３５ 送電線 ３６ 送電線 ３７ 給電線 ３８ 給電線 ３９ 電気分解槽 ４０ 陽極 ４１ 陰極 ４２ 酸素ガス
捕集筒 ４３ 水素ガス捕集筒 ４４ 酸素ガス
取出管 ４５ 開閉弁 ４６ 水素ガス
取出管 ４７ 水素ガス貯蔵タンク ４８ 開閉弁 ４９ 水素ガス取出口 ５０ 流量調整
弁 ５１ 空気還流管 ５２ リサイク
ルポンプ ５３ リサイクルポンプ ５４ 分岐管 ５５ 開閉弁
管 １５ 水素ガス供給管 １６ 水取出口 １７ 窒素ガス取出口 １８ 水取出管 １９ 第１の窒素ガス取出管 ２０ 水素ガス
添加触媒槽 ２１ 水ドレンタンク ２２ 窒素ガス
冷却除湿タンク ２３ 第２の窒素ガス取出管 ２４ 酸素吸着
槽 ２５ 電極 ２６ 電極 ２７ 電極 ２８ 電極 ２９ 電極 ３０ 電極 ３１ 送電線 ３２ 送電線 ３３ 蓄電池 ３４ 太陽電池 ３５ 送電線 ３６ 送電線 ３７ 給電線 ３８ 給電線 ３９ 電気分解槽 ４０ 陽極 ４１ 陰極 ４２ 酸素ガス
捕集筒 ４３ 水素ガス捕集筒 ４４ 酸素ガス
取出管 ４５ 開閉弁 ４６ 水素ガス
取出管 ４７ 水素ガス貯蔵タンク ４８ 開閉弁 ４９ 水素ガス取出口 ５０ 流量調整
弁 ５１ 空気還流管 ５２ リサイク
ルポンプ ５３ リサイクルポンプ ５４ 分岐管 ５５ 開閉弁
Claims (6)
- 【請求項１】 水の電気分解によって発生する水素ガス
と、空気に含まれる酸素ガスを反応させて電気を発生す
る燃料電池を用いて窒素ガスを主成分とする不活性ガス
と、酸素ガスを発生させる方法であって、 不足する電力を補いながら、前記燃料電池によって発生
する電力で、前記水の電気分解を促進させて酸素ガスを
発生させ、 前記燃料電池の反応を促進して空気から酸素ガスを除去
した後、更に、含まれる酸素ガスを酸素除去手段によっ
て除去し、窒素ガスを主成分とする不活性ガスを発生さ
せることを特徴とするガス分離方法。 - 【請求項２】 前記酸素除去手段は、含まれる酸素ガス
の量を分析しながら水素ガスを添加して触媒下で反応さ
せて酸素ガスを除去する水添触媒装置と、該水添触媒装
置に後続し含まれる水分を除去する除湿装置と、該除湿
装置に後続し、吸着剤によって含まれる酸素ガスを吸着
する酸素吸着装置とを備えることを特徴とする請求項１
記載のガス分離方法。 - 【請求項３】 前記不足する電力は、風力発電又は太陽
電池によって補うことを特徴とする請求項１又は２記載
のガス分離方法。 - 【請求項４】 前記燃料電池には低温型燃料電池が使用
され、全体の反応が常温又は常温に近い低温で行われる
請求項１〜３のいずれか１項に記載のガス分離方法。 - 【請求項５】 空気中の酸素ガスと、水素ガスとを反応
させることによって、電力を発生する燃料電池と、 前記燃料電池から発生する電力を充電し、更に不足する
電力を外部から充電する蓄電池を電源とし、水を電気分
解して所定量の水素ガスと酸素ガスを分離発生する電気
分解装置と、 前記燃料電池の供給される空気の排気側に接続され、含
まれる酸素ガスの量を分析しながら水素ガスを添加して
触媒下で反応させて酸素ガスを除去する水添触媒装置
と、 前記水添触媒装置の排気側に接続されて含まれる水分を
除去する除湿装置と、 前記除湿装置の排気側に接続されて、残存する微量の酸
素ガスを吸着剤によって除去する酸素吸着装置とを有し
て、窒素ガスを主体とする不活性ガスを発生すると共
に、前記電気分解装置から酸素ガスを発生するガス分離
装置。 - 【請求項６】 前記蓄電池に外部から電力を供給する手
段に、太陽電池が使用されていることを特徴とする請求
項５記載のガス分離装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10229346A JP2000048847A (ja) | 1998-07-29 | 1998-07-29 | ガス分離方法及びガス分離装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10229346A JP2000048847A (ja) | 1998-07-29 | 1998-07-29 | ガス分離方法及びガス分離装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000048847A true JP2000048847A (ja) | 2000-02-18 |
Family
ID=16890734
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10229346A Pending JP2000048847A (ja) | 1998-07-29 | 1998-07-29 | ガス分離方法及びガス分離装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000048847A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20050054125A (ko) * | 2003-12-04 | 2005-06-10 | 김학수 | 전기분해장치 및 연료전지를 이용한 산소 및 질소 제조장치 |
| JP2005522239A (ja) * | 2002-02-09 | 2005-07-28 | アロイス・ヴォベン | 防火 |
| JP6191003B1 (ja) * | 2017-02-21 | 2017-09-06 | 株式会社フクハラ | 高純度窒素ガス生成システム |
| JP2019129110A (ja) * | 2018-01-26 | 2019-08-01 | マイクロコントロールシステムズ株式会社 | 電力・低酸素ガスを供給可能な装置及び方法 |
| JP2022023069A (ja) * | 2017-04-28 | 2022-02-07 | マイクロコントロールシステムズ株式会社 | 加工装置又は加工システム用の発電装置及び発電システム、並びに当該加工装置又は加工システム |
-
1998
- 1998-07-29 JP JP10229346A patent/JP2000048847A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005522239A (ja) * | 2002-02-09 | 2005-07-28 | アロイス・ヴォベン | 防火 |
| KR100815219B1 (ko) * | 2002-02-09 | 2008-03-19 | 알로이즈 워벤 | 화재의 보호를 위한 장치가 구비된 풍력 발전 설비 |
| KR20050054125A (ko) * | 2003-12-04 | 2005-06-10 | 김학수 | 전기분해장치 및 연료전지를 이용한 산소 및 질소 제조장치 |
| JP6191003B1 (ja) * | 2017-02-21 | 2017-09-06 | 株式会社フクハラ | 高純度窒素ガス生成システム |
| JP2018137115A (ja) * | 2017-02-21 | 2018-08-30 | 株式会社フクハラ | 高純度窒素ガス生成システム |
| JP2022023069A (ja) * | 2017-04-28 | 2022-02-07 | マイクロコントロールシステムズ株式会社 | 加工装置又は加工システム用の発電装置及び発電システム、並びに当該加工装置又は加工システム |
| JP7277985B2 (ja) | 2017-04-28 | 2023-05-19 | マイクロコントロールシステムズ株式会社 | 加工装置又は加工システム用の発電装置及び発電システム、並びに当該加工装置又は加工システム |
| JP2019129110A (ja) * | 2018-01-26 | 2019-08-01 | マイクロコントロールシステムズ株式会社 | 電力・低酸素ガスを供給可能な装置及び方法 |
| JP7092329B2 (ja) | 2018-01-26 | 2022-06-28 | マイクロコントロールシステムズ株式会社 | 電力・低酸素ガスを供給可能な装置及び方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2823087B1 (en) | Process for production of high purity carbon monoxide | |
| WO2022012697A1 (zh) | 波动型功率输入的电解水制氢方法及其装置 | |
| US8790506B2 (en) | Method of purifying a hydrogen stream using an electrochemical cell | |
| US8444846B2 (en) | Method and system for producing hydrogen using sodium ion separation membranes | |
| JP2017520685A (ja) | 再循環する洗浄媒体を用いる電解法及び電解装置 | |
| JP2020524650A (ja) | 分離システム | |
| CN101638792A (zh) | 从高压水电解产生的气态氢和氧中回收压缩能量 | |
| US20220311035A1 (en) | Apparatus and method for generating nitrogen gas through dehumidifying and filtering fuel-cell exhaust gas | |
| WO2017104021A1 (ja) | アンモニアの製造方法 | |
| JP2017178810A (ja) | メタノール合成システム | |
| JP2000048847A (ja) | ガス分離方法及びガス分離装置 | |
| US9707509B2 (en) | Method of purifying a hydrogen stream using an electrochemical cell | |
| CN110129817A (zh) | 一种基于可再生能源的强碱溶液电解制氢、氢气纯化装置及其使用方法 | |
| CN113416131A (zh) | 燃气电厂碳捕集制取甲酸甲酯与净化天然气方法和装置 | |
| CN111979558B (zh) | 电解法制备硒化氢的方法和设备 | |
| WO2023178913A1 (zh) | 一种用于燃料电池的氢气杂质净化装置 | |
| CN202989293U (zh) | 高效交换膜电解水制氢装置 | |
| CN216698443U (zh) | 一种分布式氨储能系统 | |
| KR20130063797A (ko) | 해상 양식장용 전력 공급 장치 | |
| WO2023021075A2 (en) | Method and apparatus for producing hydrogen from water | |
| CN202953816U (zh) | 一种化工企业氢气尾气回收利用装置 | |
| JP4228144B2 (ja) | 固体高分子型水電解水素製造装置 | |
| JP6904611B2 (ja) | 電気エネルギー生成用の充電式電気化学デバイス | |
| CN216738562U (zh) | 一种氨气合成反应器及液氨制备系统 | |
| JPS581617B2 (ja) | エコノマイザ−を有する水↓−水素系同位体交換反応装置 |