JP2016014176A - アンモニア電解合成装置 - Google Patents
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Abstract
Description
(2)溶融塩中:3H2O+2N3− → 2NH3+3O2−
(3)陽極反応:3O2− → (3/2)O2+6e−
(4)全反応 :N2+3H2O → 2NH3+(3/2)O2
(6)陽極反応:6OH− → (3/2)O2+3H2O+6e−
(8)溶融塩中:3H++N3− → NH3
図1に示すように、第1実施形態のアンモニア電解合成装置1は、溶融塩浴槽110と、水蒸気供給陽極部120と、陰極130と、窒素供給部150と、電源部160とを備える。水蒸気供給陽極部120は、陽極121と水蒸気供給部122とが一体化されたものである。
アンモニア大量生産に向けた電解槽構造の一例として、複数の第1実施形態の単セルを積層配置した電解槽構造のアンモニア電解合成装置2を、第2実施形態として図2に示す。この積層化アンモニア電解合成装置2は、溶融塩浴槽210と、水蒸気供給陽極部220と、陰極230と、酸素排出部241と、窒素供給部250と、電源部260と、セパレータ270とを備える。水蒸気供給陽極部220は、陽極221と水蒸気供給部222とを一体化したものである。
図4に示すように、第3実施形態のアンモニア電解合成装置3は、溶融塩浴槽310と、水蒸気供給陽極部320と、陰極330と、窒素供給部350と、電源部360とを備える。陽極部320は、陽極321と、水蒸気供給部322と、電解質部323と、水素透過金属膜324との集合体として構成される。
アンモニア大量生産に向けた電解槽構造の一例として、複数の第3実施形態の単セルを積層配置した電解槽構造のアンモニア電解合成装置4を、第4実施形態として図5に示す。この積層化アンモニア電解合成装置4は、溶融塩浴槽410と、水蒸気供給陽極部420と、陰極430と、酸素排出部441と、窒素供給部450と、電源部460と、セパレータ470とを備える。水蒸気供給陽極部420は、陽極421と水蒸気供給部422とが一体化されたものであり、電解質部423と水素透過金属膜424とを含む。
Claims (9)
- 溶融塩を収容する溶融塩浴槽と、
前記溶融塩浴槽内に配置されて窒素を還元する陰極と、
前記陰極の対極となる陽極と前記陽極に水蒸気を供給する水蒸気供給部とが一体化された水蒸気供給陽極部とを備える、アンモニア電解合成装置。 - 前記水蒸気供給陽極部は、少なくとも一部が前記溶融塩浴槽に収容される溶融塩に接触し、前記水蒸気供給部を経て供給される水蒸気を前記陽極内部または前記陽極近傍の溶融塩まで到達させることが可能であるように構成されている、請求項1に記載のアンモニア電解合成装置。
- 前記水蒸気供給陽極部は、水素透過金属膜と、前記陽極と前記水素透過金属膜との間に保持される電解質とを含み、
前記水素透過金属膜は、前記溶融塩浴槽内に配置されて前記水蒸気供給部を経て供給された水蒸気を還元するように構成されている、請求項1に記載のアンモニア電解合成装置。 - 前記電解質は溶融水酸化物を含む、請求項3に記載のアンモニア電解合成装置。
- 前記水蒸気供給陽極部は、前記水蒸気供給部を経て供給される水蒸気を、少なくとも前記溶融水酸化物まで到達させることが可能であるように構成されている、請求項4に記載のアンモニア電解合成装置。
- 前記陰極に窒素を供給する窒素供給部を備え、
前記水蒸気供給陽極部と前記陰極との間には、前記溶融塩が保持され、
前記水蒸気供給陽極部は、前記陽極内に水蒸気が供給されるように構成され、
前記窒素供給部は、前記陰極に窒素が供給されるように構成されており、
それぞれ1つの前記陰極と前記陽極部と、前記陰極と前記水蒸気供給陽極部との間の溶融塩とが単セルを形成している、請求項2に記載のアンモニア電解合成装置。 - 前記陰極に窒素を供給する窒素供給部を備え、
前記水蒸気供給陽極部と陰極との間には、前記溶融塩が保持され
前記水素透過金属膜は、前記溶融塩に接する面に配置され、
前記水蒸気供給陽極部は、前記水蒸気供給陽極部に含まれる前記水素透過金属膜の表面にまで水蒸気を到達させるように構成され、
前記窒素供給部は、前記陰極に窒素が供給されるように構成されており、
それぞれ1つの前記陰極と前記水蒸気供給陽極部と、前記陰極と前記水蒸気供給陽極部との間の溶融塩とが単セルを形成している、請求項3から請求項5までのいずれか1項に記載のアンモニア電解合成装置。 - 複数の前記単セルを備える、請求項6または請求項7に記載のアンモニア電解合成装置。
- 前記陰極は多孔質である、請求項1から請求項8までのいずれか1項に記載のアンモニア電解合成装置。
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