JP2008223107A - System and method for electrolyzing high temperature steam - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は高温水蒸気電解システムおよび高温水蒸気電解方法に関する。 The present invention relates to a high temperature steam electrolysis system and a high temperature steam electrolysis method.
従来知られている高温水蒸気電解方法は、酸素イオン導電性固体電解質を用いた電解セルに高温の水蒸気を供給して電解を行なっている。水素極を有する水素極室に高温水蒸気を導入すると、水素極電解反応である
H2O+2e―→H2+O2− ・・・(1)
が起こり、高温水蒸気は分解され水素、酸素イオンが発生する。発生した酸素イオンは酸素イオン導電性固体電解質を介して酸素極を有する酸素極室へ移動する。酸素極室では酸素極電解反応の
O2−→1/2O2+2e− ・・・(2)
によって酸素と電子が発生し、電子は外部回路を介して水素極室へ移動する。水素極室で発生した水素は高温水蒸気と混合した水素富化水蒸気として水素極室から、また、酸素は酸素極室から排出される。
A conventionally known high-temperature steam electrolysis method performs electrolysis by supplying high-temperature steam to an electrolysis cell using an oxygen ion conductive solid electrolyte. When high-temperature steam is introduced into a hydrogen electrode chamber having a hydrogen electrode, H 2 O + 2e − → H 2 + O 2− (1), which is a hydrogen electrode electrolysis reaction
The high temperature steam is decomposed and hydrogen and oxygen ions are generated. The generated oxygen ions move to the oxygen electrode chamber having the oxygen electrode through the oxygen ion conductive solid electrolyte. O 2- → 1 / 2O 2 + 2e oxygen electrode electrolysis reaction at the oxygen electrode chamber - (2)
As a result, oxygen and electrons are generated, and the electrons move to the hydrogen electrode chamber via an external circuit. Hydrogen generated in the hydrogen electrode chamber is discharged from the hydrogen electrode chamber as hydrogen-enriched water vapor mixed with high-temperature water vapor, and oxygen is discharged from the oxygen electrode chamber.
このような高温水蒸気電解方法として、酸素イオン導電性固体電解質を用いた高温水蒸気電解装置に加熱源で加熱した空気と水蒸気を供給して高温下で電解し、高温水蒸気電解セルから取り出される水素富化水蒸気から水素を回収するものがある(たとえば特許文献1参照)。
従来の高温水蒸気電解装置では水素が水素富化水蒸気として排出されるため、水素と水蒸気を分離するプロセスが必要であった。また、従来の高温水蒸気電解装置では純酸素が生成するが、高温の純酸素は反応性が高いため、発生した酸素に空気を供給する等して酸素分圧を低減するプロセスが必要であった。 In the conventional high-temperature steam electrolysis apparatus, hydrogen is discharged as hydrogen-enriched steam, and thus a process for separating hydrogen and steam is necessary. In addition, pure oxygen is generated in the conventional high-temperature steam electrolysis apparatus, but since high-temperature pure oxygen has high reactivity, a process for reducing the oxygen partial pressure by supplying air to the generated oxygen is required. .
本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、水素と水蒸気の分離するプロセスと、生成した酸素の分圧を低減するプロセスを不要としうる高温水蒸気電解システムおよび高温水蒸気電解方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and includes a high-temperature steam electrolysis system and a high-temperature steam electrolysis method that can eliminate the process of separating hydrogen and steam and the process of reducing the partial pressure of generated oxygen. The purpose is to provide.
上述した目的を達成するため、本発明による高温水蒸気電解システムは、水供給部と、前記水供給部から供給される水を加熱して高温水蒸気とする昇温部と、容器、この容器内に隔壁として形成され酸素極室と水素極室を形成するガスを透過しないプロトン導電性固体電解質、このプロトン導電性固体電解質の前記水素極室に接した面に形成された多孔質の水素極、前記プロトン導電性固体電解質の前記酸素極室と接した面に形成された多孔質の酸素極を有し、前記昇温部から前記酸素極室に供給される高温水蒸気を電気分解し、前記酸素極室から酸素富化水蒸気を、前記水素極室から水素をそれぞれ排出する水蒸気電解装置と、前記水蒸気電解装置に電力を供給する電源と、前記酸素極室から排出された前記酸素富化水蒸気を冷媒と熱交換させ、前記酸素富化水蒸気を酸素と凝縮水として排出する凝縮器とを備えることを特徴とする。 In order to achieve the above-described object, a high-temperature steam electrolysis system according to the present invention includes a water supply unit, a temperature raising unit that heats water supplied from the water supply unit to form high-temperature steam, a container, A proton conductive solid electrolyte that is formed as a partition wall and does not transmit gas that forms an oxygen electrode chamber and a hydrogen electrode chamber; a porous hydrogen electrode formed on a surface of the proton conductive solid electrolyte in contact with the hydrogen electrode chamber; A porous oxygen electrode formed on a surface of the proton conductive solid electrolyte in contact with the oxygen electrode chamber; and electrolyzing high-temperature steam supplied from the temperature raising unit to the oxygen electrode chamber; A steam electrolyzer that discharges oxygen-enriched water vapor from the chamber and hydrogen from the hydrogen electrode chamber; a power source that supplies power to the water vapor electrolyzer; and the oxygen-enriched water vapor discharged from the oxygen electrode chamber as a refrigerant And heat exchange Allowed, characterized in that it comprises a condenser for discharging the oxygen-enriched water vapor as the oxygen and condensed water.
また、本発明による高温水蒸気電解方法は、容器内に隔壁として形成され酸素極室と水素極室を形成する分離ガス不透過なプロトン導電性固体電解質、このプロトン導電性固体電解質の前記水素極室に接した面に形成された多孔質の水素極、前記プロトン導電性固体電解質の前記酸素極室と接した面に形成された多孔質の酸素極を有する水蒸気電解装置に電力を供給し、水を加熱して高温水蒸気とし、前記酸素極室に前記高温水蒸気を供給して電気分解を行い前記酸素極室で酸素を、前記水素極室で水素を生成し、前記酸素極室から酸素富化水蒸気を、前記水素極室から水素をそれぞれ排出し、前記酸素富化水蒸気を冷媒と熱交換させて酸素と凝縮水に分離させることを特徴とする。 Further, the high temperature steam electrolysis method according to the present invention comprises a proton conductive solid electrolyte impermeable to separation gas which is formed as a partition in a container and forms an oxygen electrode chamber and a hydrogen electrode chamber, and the hydrogen electrode chamber of the proton conductive solid electrolyte. Power is supplied to a water vapor electrolysis apparatus having a porous hydrogen electrode formed on a surface in contact with the oxygen electrode and a porous oxygen electrode formed on a surface in contact with the oxygen electrode chamber of the proton conductive solid electrolyte. Is heated to high temperature water vapor, and the high temperature water vapor is supplied to the oxygen electrode chamber to perform electrolysis to produce oxygen in the oxygen electrode chamber and hydrogen in the hydrogen electrode chamber, and oxygen enrichment from the oxygen electrode chamber Water vapor is discharged from the hydrogen electrode chamber, respectively, and the oxygen-enriched water vapor is heat-exchanged with a refrigerant to be separated into oxygen and condensed water.
本発明によれば、水素と水蒸気の分離するプロセス及び生成した酸素の分圧を低減するプロセスを不要としうる高温水蒸気電解システムを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the high temperature steam electrolysis system which can make the process of isolate | separating hydrogen and water vapor | steam and the process of reducing the partial pressure of produced | generated oxygen unnecessary can be provided.
以下本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1、図2は本発明の実施例1による高温水蒸気電解システムとその変形例の構成を示すブロック図である。
1 and 2 are block diagrams showing the configuration of a high-temperature steam electrolysis system according to
本実施例による高温水蒸気電解システムの構成について以下説明する。 The configuration of the high-temperature steam electrolysis system according to this embodiment will be described below.
水供給部1は配管L1を介して昇温部2と接続されている。昇温部2は原子炉の排熱等を熱源とし、配管L2を介して水蒸気電解装置10の酸素極室12と接続されている。
The
水蒸気電解装置10は容器16内をガス不透過な電解質13によって分離して形成した水素極室11及び酸素極室12で構成され、電解質13の水素極室11に接した面には多孔質の水素極14が、また電解質13の酸素極室12と接した面には多孔質の酸素極15が設けられている。電解質13にはBaCeO3、SrCeO3などを用いたプロトン導電性の固体電解質を用いる。水素極14、酸素極15には例えばプロトン導電性電解質を混入したニッケル基金属等の多孔質体を用いる。
The water
また、水蒸気電解装置10の酸素極15は電線E1を介して電源5の正極と、水素極14は電線E2を介して電源5の負極と接続されており、電源5によって電圧が印加される。
Further, the
酸素極室12は配管L4を介して凝縮器3と接続されている。
The
凝縮器3は配管L4、配管L7が接続されており、この凝縮器3は配管L7内の冷媒と配管L4内の流体とを熱交換させる熱交換器である。配管L7内の冷媒には水等を用いる。配管L4は凝縮器3を介して配管L5、配管L6と接続されている。
The
また、水蒸気電解装置10の水素極室11は配管L3を介して水素処理部4と接続されている。水素処理部4は、例えば高圧水素タンクや水素吸蔵合金等に水素を貯蔵する水素貯蔵プロセス等、供給される水素を使用するプロセスである。
In addition, the
また、図2に示す本実施例の変形例による高温水蒸気電解システムでは、配管L3内の流体と配管L8内の冷媒の熱交換を行う熱交換器8が配管L3に設けられている点が図1の実施例と異なっている。
Further, in the high-temperature steam electrolysis system according to the modification of the present embodiment shown in FIG. 2, the
図1に示す本実施例による高温水蒸気電解システムの作用について以下説明する。 The operation of the high-temperature steam electrolysis system according to this embodiment shown in FIG. 1 will be described below.
水供給部1は配管L1を介して昇温部2に水を供給する。昇温部2は供給された水を昇温しておよそ600℃以上の高温水蒸気とし、配管L2を介して水蒸気電解装置10の酸素極室12へ供給する。
The
酸素極室12に供給された高温水蒸気は酸素極15において酸素極電解反応
H2O→2H++1/2O2+2e− ・・・(3)
によって水素イオンと酸素、電子に分解され、酸素が発生する。酸素極室12内で発生した水素イオンはプロトン導電性電解質13を介して、また、電子は電線E1、電源5、電線E2を介して水素極14へ移動する。水素極14では、酸素極室12から移動してきた水素イオンと電子が、水素極反応
2H++2e−→H2・・・ (4)
によって水素となる。
The high-temperature water vapor supplied to the
Is decomposed into hydrogen ions, oxygen and electrons to generate oxygen. Hydrogen ions generated in the
To hydrogen.
水素極室11で発生した純水素は配管L3を介して水素処理部5へ供給される。
Pure hydrogen generated in the
酸素極室12で発生した酸素は高温水蒸気と混合されて酸素富化水蒸気となり、配管L4を介して凝縮器3へ導入される。凝縮器3に導入された酸素富化水蒸気は配管L7内の冷媒と熱交換を行って冷却され、酸素と凝縮水に分離し、酸素は配管L5から、凝縮水は配管L6から排出される。このように、発生する高温の酸素を酸素富化水蒸気として排出し、その後に冷却して酸素と水に分離するため、酸素分圧を下げる必要がなくなる。
Oxygen generated in the
なお、図2に示したように配管L6を水供給部1と昇温部2とを接続する配管L1へ接続し、凝縮器3から排出される凝縮水を配管L1へ導入して高温水蒸気電解に利用することも可能である。
As shown in FIG. 2, the pipe L6 is connected to the pipe L1 connecting the
更に、熱交換器8によって配管L3内の水素の熱を回収することが可能で、配管L8内の冷媒が回収した熱を、たとえば配管L1内の水の昇温や、ランキンサイクル等の熱機関に利用できる。
Further, the heat of the hydrogen in the pipe L3 can be recovered by the
本実施例によれば、プロトン導電性の電解質13を有する水蒸気電解装置10を用いて構成した高温水蒸気電解システムで水蒸気電解を行うことにより、水素ガスと酸素富化水蒸気を発生させ、水素と水蒸気の分離するプロセス及び生成した酸素の分圧を低減するプロセスを不要とすることができる。
According to the present embodiment, hydrogen gas and oxygen-enriched water vapor are generated by performing water vapor electrolysis in a high temperature water vapor electrolysis system configured using a water
図3は実施例2による高温水蒸気電解システムの概略を示すブロック図である。本実施例の高温水蒸気電解システムでは、水素循環手段として配管L3の中途に設けられた分岐弁21と、この分岐弁21と水素極室11を接続する配管L21を設け、また酸素富化水蒸気循環手段として配管L4の中途に設けた分岐弁22と、この分岐弁22を配管L2に接続する配管L22を備えている点が実施例1と相違する。なお、実施例1と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
FIG. 3 is a block diagram showing an outline of the high-temperature steam electrolysis system according to the second embodiment. In the high-temperature steam electrolysis system of this embodiment, a
配管L3に設けられた分岐弁21は、水素極室11から配管L3へ排出された水素の一部を配管L21へ分岐し、分岐された水素は水素極室11へ供給される。
The
また、配管L4に設けられた分岐弁22は、酸素極室12から配管L4へ排出された酸素富化水蒸気の一部を配管L22へ分岐させる。配管L22に分岐された高温水蒸気は配管L2へ導入され、昇温部2から供給される高温水蒸気と共に酸素極室12へ供給される。
Further, the
本実施例による作用について、以下説明する。 The effect | action by a present Example is demonstrated below.
本実施例の水蒸気電解電圧Eは、ネルンストの式を用いた以下の式で算出することができる。
E=E0+(RT/2F)×ln(PH2×PO2^0.5) ・・・(5)
The steam electrolysis voltage E of the present embodiment can be calculated by the following equation using the Nernst equation.
E = E 0 + (RT / 2F) × ln (P H2 × P O2 ^ 0.5) (5)
この式を用いるには水素極室11内の水素分圧PH2、酸素極室12内の酸素分圧PO2が必要であるが、水素極室11及び酸素極室12において高温水蒸気電解によって発生した水素の分圧、酸素の分圧を測定することは困難であるため、電解電圧を算出するのは難しい。そこで分岐弁21、22を制御して水素極室11から排出された水素の一部を水素極室11へ、また、酸素極室12から排出された酸素富化水蒸気の一部を酸素極室12へそれぞれ再度導入して水素極室11内の水素分圧及び酸素極室12内の酸素分圧を制御し、それによって電解電圧を安定させることができる。
In order to use this equation, the hydrogen partial pressure P H2 in the
なお、本システムの水蒸気電解運転停止中において、分岐弁21において全ての水素を配管L21に導入して循環させ、また分岐弁22において全ての酸素富化水蒸気を配管L22に導入して循環させることにより、水素極室11を水素雰囲気に、酸素極室12を酸素雰囲気下に保ち、水素極14及び酸素極15の分解を防止することができる。
When the steam electrolysis operation of this system is stopped, all hydrogen is introduced into the pipe L21 and circulated in the
本実施例によれば、実施例1が有する効果に加えて、水素極室11の水素分圧および酸素極室12の酸素分圧を制御することにより水蒸気の電解電圧を安定させることができる。
According to the present embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, the electrolysis voltage of water vapor can be stabilized by controlling the hydrogen partial pressure in the
また、水蒸気電解運転停止中において水素極室11及び酸素極室12をそれぞれ水素雰囲気下、酸素雰囲気下に保ち水素極14、酸素極15の分解を防止することができる。
In addition, while the steam electrolysis operation is stopped, the
図4は実施例3による高温水蒸気電解システムの概略を示すブロック図である。なお、実施例1と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。 FIG. 4 is a block diagram showing an outline of the high-temperature steam electrolysis system according to the third embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure same as Example 1, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
図4に示した実施例3は、実施例1の構成に類似するが、凝縮器3内の配管L7の一端を水供給部1に、他端を昇温部2に接続している。配管L7内の冷媒には水を用いる。これによって配管L7内の水供給部1からの水は凝縮器3で配管L4内の酸素富化水蒸気と熱交換を行った後に昇温部2へ導入される。これによって酸素富化水蒸気の熱を回収して水の昇温に利用することができる。
The third embodiment shown in FIG. 4 is similar to the configuration of the first embodiment, but one end of the pipe L7 in the
本実施例によれば、実施例1の効果に加えて、水蒸気電解装置10から排出された酸素富化水蒸気の熱を水蒸気電解に再利用することができる。
According to the present embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, the heat of the oxygen-enriched steam discharged from the
なお、この変形例として、図4のように凝縮期3内の配管L7と水供給部1とを接続する代わりに、図5に示すように、配管L7に対して冷媒としての水を図示しない供給源から供給するようにしてもよい。
As a modified example, instead of connecting the pipe L7 in the
図6は本発明の第4の実施例による高温水蒸気電解システムの構成を示すブロック図である。本実施例では原子炉101によって水供給部1から供給される水の昇温を行い、また原子炉101とタービン104を用いて発電を行い水蒸気電解装置10への電力供給を行っている。なお、上述した実施例と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a high-temperature steam electrolysis system according to a fourth embodiment of the present invention. In this embodiment, the temperature of the water supplied from the
原子炉101へは配管L101、L102が導入されており、配管L101、L102内の第1の熱媒、第2の熱媒を原子炉101で加熱する。
Pipes L <b> 101 and L <b> 102 are introduced into the
配管L101は原子炉101、熱交換器102を熱媒が循環する閉ループとして形成されている。熱交換器102は配管L1内の流体と配管L101内の熱媒を熱交換させる。第1の熱媒は熱交換器102を通過した後にふたたび原子炉101で加熱される。
The pipe L101 is formed as a closed loop in which a heat medium circulates through the
配管L102は原子炉101、熱交換器103を熱媒が循環する閉ループとして形成されている。熱交換器103は配管L103内の流体と配管L102内の第2の熱媒を熱交換させる。配管L102内の第2の熱媒は熱交換器103で熱交換を行った後にふたたび原子炉101で加熱される。
The pipe L102 is formed as a closed loop in which a heat medium circulates through the
配管L103は内部の水が熱交換器103、タービン104、復水器106を通過する閉ループとして形成されている。
The pipe L103 is formed as a closed loop in which the internal water passes through the
タービン104には発電機105が接続されており、発電機105はタービン104の回転によって発電を行う。発電機105は電線E3を介して水蒸気電解装置10の水素極14、酸素極15と接続され、又電線E4を介して図示しない主変圧器と接続されている。
A
本実施例の作用について以下説明する。 The operation of this embodiment will be described below.
原子炉101は配管L101、L102内の第1の熱媒、第2の熱媒を昇温させる。配管L101内の第1の熱媒は熱交換器102内で、又配管L102内の第2の熱媒は熱交換器103内でそれぞれ配管L1、L103内の水と熱交換を行った後に再度原子炉101で加熱される。
The
配管L103内の水は配管L102内の熱媒との熱交換によって昇温して水蒸気となりタービン104へ供給され、その後に復水器106で凝縮されて水に戻り、再度熱交換器103へ導入される。タービン104は水蒸気の供給を受けて回転し、それによってタービン104に接続された発電機105が発電し、電線E3を介して水蒸気電解装置10の水素極14と酸素極15に電圧を印加し、また電線E4を介して図示しない主変圧器へ電力を供給する。
The water in the pipe L103 is heated by heat exchange with the heat medium in the pipe L102 to become steam, supplied to the
水供給部1は配管L101を介して水蒸気電解装置10の酸素極室12に水を供給する。配管L1内の水は熱交換器102で配管L101内の熱媒と熱交換を行って高温水蒸気とされた後に酸素極室12へ導入される。
The
本実施例によれば、高温水蒸気の昇温手段と水蒸気電解装置の電源に原子炉の排熱を用いる高温水蒸気電解システムにおいて、水素と水蒸気を分離するプロセスと、生成した酸素の分圧を低減するプロセスの双方を不要とすることができる。 According to the present embodiment, in the high-temperature steam electrolysis system that uses the exhaust heat of the reactor as a power source for the high-temperature steam and the power source of the steam electrolysis apparatus, the process for separating hydrogen and steam and the partial pressure of the generated oxygen are reduced. Both processes can be made unnecessary.
以上、本発明について複数の実施例を説明してきたが、本発明は上記実施例に限定されるものでなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲でいろいろの変形を採ることができる。当業者にあっては、具体的な実施例において本発明の技術思想および技術範囲から逸脱せずに種種の変形・変更を加えることが可能である。例えば、上記実施例2ないし3に説明した特徴を任意に組み合わせたところの高温水蒸気電解システムの構成であってもよい。 As mentioned above, although several Example was described about this invention, this invention is not limited to the said Example, A various deformation | transformation can be taken in the range which does not deviate from the meaning of invention. Those skilled in the art can make various modifications and changes in specific embodiments without departing from the technical idea and scope of the present invention. For example, it may be a configuration of a high temperature steam electrolysis system in which the features described in Examples 2 to 3 are arbitrarily combined.
1 水供給部
2 昇温部
3 凝縮器
4 水素処理部
5 電源
8、102、103 熱交換器
10 水蒸気電解装置
11 水素極室
12 酸素極室
13 電解質
14 水素極
15 酸素極
101 原子炉
104 タービン
105 発電機
106 復水器
L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8、L21、L22、L101、L102、L103、L104 配管
E1、E2、E3、E4 電線
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記水供給部から供給される水を加熱して高温水蒸気とする昇温部と、
容器内に隔壁として形成され酸素極室と水素極室を形成するガスを透過しないプロトン導電性固体電解質、このプロトン導電性固体電解質の前記水素極室に接した面に形成された多孔質の水素極、前記プロトン導電性固体電解質の前記酸素極室と接した面に形成された多孔質の酸素極を有し、前記昇温部から前記酸素極室に供給される高温水蒸気を電気分解し、前記酸素極室から酸素富化水蒸気を、前記水素極室から水素をそれぞれ排出する水蒸気電解装置と、
前記水蒸気電解装置に電力を供給する電源と、
前記酸素極室から排出された前記酸素富化水蒸気を冷媒と熱交換させ、前記酸素富化水蒸気を酸素と凝縮水として排出する凝縮器と、
を備えることを特徴とする高温水蒸気電解システム。 A water supply,
A temperature raising unit that heats water supplied from the water supply unit to form high-temperature steam;
A proton conductive solid electrolyte that is formed as a partition in the container and does not transmit gas that forms the oxygen electrode chamber and the hydrogen electrode chamber, and porous hydrogen formed on the surface of the proton conductive solid electrolyte in contact with the hydrogen electrode chamber An electrode, a porous oxygen electrode formed on a surface of the proton conductive solid electrolyte in contact with the oxygen electrode chamber, electrolyzing high-temperature steam supplied from the temperature raising unit to the oxygen electrode chamber, A steam electrolyzer that discharges oxygen-enriched water vapor from the oxygen electrode chamber and hydrogen from the hydrogen electrode chamber;
A power source for supplying power to the steam electrolyzer;
A heat exchanger for exchanging the oxygen-enriched water vapor discharged from the oxygen electrode chamber with a refrigerant, and discharging the oxygen-enriched water vapor as oxygen and condensed water;
A high-temperature steam electrolysis system comprising:
第1の熱媒および第2の熱媒を加熱する原子炉と、
前記水供給部から供給される水を前記第1の熱媒と熱交換させて高温水蒸気とする昇温手段と、
容器内に隔壁として形成され酸素極室と水素極室を形成する分離ガス不透過なプロトン導電性固体電解質、このプロトン導電性固体電解質の前記水素極室に接した面に形成された多孔質の水素極、前記プロトン導電性固体電解質の前記酸素極室と接した面に形成された多孔質の酸素極を有し、前記昇温部から前記酸素極室に供給される高温水蒸気を電気分解し、前記酸素極室から酸素富化水蒸気を、前記水素極室から水素をそれぞれ排出する水蒸気電解装置と、
前記第2の熱媒と水を熱交換させて発生した水蒸気が供給されるタービンと、
前記タービンによって駆動され、電力を前記水蒸気電解装置に供給する発電機と、
前記酸素極室から排出された前記酸素富化水蒸気を冷媒と熱交換させ、前記酸素富化水蒸気を酸素と凝縮水として排出する凝縮器と、
を備えることを特徴とする高温水蒸気電解システム。 A water supply,
A nuclear reactor for heating the first heating medium and the second heating medium;
A temperature raising means that heat-exchanges water supplied from the water supply unit with the first heat medium to form high-temperature steam;
A proton conductive solid electrolyte that is formed as a partition in the container and forms an oxygen electrode chamber and a hydrogen electrode chamber and is impermeable to separation gas, and a porous electrode formed on the surface of the proton conductive solid electrolyte in contact with the hydrogen electrode chamber. A hydrogen electrode, a porous oxygen electrode formed on a surface of the proton conductive solid electrolyte in contact with the oxygen electrode chamber, and electrolyzing high-temperature water vapor supplied from the temperature raising unit to the oxygen electrode chamber; A steam electrolyzer for discharging oxygen-enriched water vapor from the oxygen electrode chamber and hydrogen from the hydrogen electrode chamber,
A turbine to which water vapor generated by heat exchange between the second heat medium and water is supplied;
A generator driven by the turbine to supply power to the steam electrolyzer;
A heat exchanger for exchanging the oxygen-enriched water vapor discharged from the oxygen electrode chamber with a refrigerant, and discharging the oxygen-enriched water vapor as oxygen and condensed water;
A high-temperature steam electrolysis system comprising:
水を加熱して高温水蒸気とし、
前記酸素極室に前記高温水蒸気を供給して電気分解を行い前記酸素極室で酸素を、前記水素極室で水素を生成し、
前記酸素極室から酸素富化水蒸気を、前記水素極室から水素をそれぞれ排出し、
前記酸素富化水蒸気を冷媒と熱交換させて酸素と凝縮水に分離させることを特徴とする高温水蒸気電解方法。 A proton conductive solid electrolyte that is formed as a partition in the container and forms an oxygen electrode chamber and a hydrogen electrode chamber and is impermeable to separation gas, and a porous electrode formed on the surface of the proton conductive solid electrolyte in contact with the hydrogen electrode chamber. Supplying power to a water vapor electrolysis apparatus having a hydrogen electrode and a porous oxygen electrode formed on a surface of the proton conductive solid electrolyte in contact with the oxygen electrode chamber;
Heat the water to hot steam,
Electrolysis is performed by supplying the high temperature steam to the oxygen electrode chamber, oxygen is generated in the oxygen electrode chamber, and hydrogen is generated in the hydrogen electrode chamber,
Discharging oxygen-enriched water vapor from the oxygen electrode chamber and hydrogen from the hydrogen electrode chamber,
A high-temperature steam electrolysis method, wherein the oxygen-enriched water vapor is heat-exchanged with a refrigerant and separated into oxygen and condensed water.
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