JP2022105292A - 有機ランキンサイクルを使用して、発電のために電解質の排熱を回収するためのシステム及び方法 - Google Patents

有機ランキンサイクルを使用して、発電のために電解質の排熱を回収するためのシステム及び方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2022105292A
JP2022105292A JP2021207615A JP2021207615A JP2022105292A JP 2022105292 A JP2022105292 A JP 2022105292A JP 2021207615 A JP2021207615 A JP 2021207615A JP 2021207615 A JP2021207615 A JP 2021207615A JP 2022105292 A JP2022105292 A JP 2022105292A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrolyte
working medium
rankine cycle
cycle
organic
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
Application number
JP2021207615A
Other languages
English (en)
Inventor
アラン・ブリグリア
Brigria Alan
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.)
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Original Assignee
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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 Air Liquide SA, LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude filed Critical Air Liquide SA
Publication of JP2022105292A publication Critical patent/JP2022105292A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01—Products
    • C25B1/02—Hydrogen or oxygen
    • C25B1/04—Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B15/00—Operating or servicing cells
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K13/00—General layout or general methods of operation of complete plants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K27/00—Plants for converting heat or fluid energy into mechanical energy, not otherwise provided for
    • F01K27/02—Plants modified to use their waste heat, other than that of exhaust, e.g. engine-friction heat
    • 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
    • Y02P20/10—Process efficiency

Abstract

【課題】有機ランキンサイクルを使用して、発電のために電解質の排熱を回収するシステム及び方法を提供する。【解決手段】システムは、少なくとも１つの電解質サイクルループ１０と、少なくとも１つの有機ランキンサイクルループ８とを含み、電解質熱交換器ＬＥ１～ＬＥ３は、２つのサイクルループ内に同時に配置され、及び電解質サイクルループ内において流れる電解質循環ストリーム１１～１３は、電解質熱交換器を介して、有機ランキンサイクルループ内において流れる有機作動媒体ストリーム１～３と熱を交換し、その間、前者のストリームは、冷却され、及び後者のストリームは、気化される。気化された後、有機作動媒体ストリームは、エキスパンダＥＸを介して作用し、且つ発電機Ｇを駆動して電気を発生させる。発生された電気エネルギは、送電網に取り込まれるか、又はＤＣ電気に変換され、且つその後、電解装置に入力され得る。【選択図】図１

Description

本発明は、電解の分野、特に水電解装置における排熱回収の分野に関し、且つ有機ランキンサイクルを使用して、発電のために電解質の排熱を回収するためのシステム及び方法に関する。
水電解による水素及び酸素の生成は、産業界において多くの用途を有する。例えば、高純度の酸素及び水素は、半導体業界で使用され、水素は、クリーンで効率的な新エネルギ源としての役割を果たし、水素は、石油化学産業において出発物質として使用される。水電解現象が１７８９年に発見されて以来、水電解技術の開発が続けられてきた。現在、３種類の電解槽、具体的にはアルカリ電解槽、高分子膜電解槽及び固体酸化物形電解槽が一般的に使用されており、電解効率は、７０％～９０％まで向上している。
技術的に最も成熟しており、最も経済的であり、且つ最も操作が容易なタイプの電解槽は、アルカリ電解槽である。使用される電解質は、一般に、１０ｗｔ％～３０ｗｔ％の水酸化カリウム溶液（ＫＯＨ）である。ＤＣ電気が電解槽に流されると、カソードで水素が生成され、アノードで酸素が生成され、このプロセスは、大量の電気エネルギを消費する。例えば、水素生成量が１０００Ｎｍ３／ｈである電解槽は、約５．０ＭＷｈの電気を消費する必要がある。したがって、電解効率を向上させ、且つ／又は電気消費量を削減する方法が求められている。
（特許文献１）は、電解槽、エンジン、有機ランキンサイクル及び発電機を統合したシステムを開示している。水電解によって生成された水素は、燃料としてエンジンに供給され、エンジンによって生成された高温の排ガスは、有機ランキンサイクル内の作動媒体との熱交換を経て、それにより蒸発する。蒸発した作動媒体ストリームは、膨張することによって作用し、したがって発電機を駆動して発電させ、出力されたＡＣ電気は、ＤＣ電気に変換され、電解槽に流される。このシステムは、エネルギの変換及び利用を実現するために追加のエンジンを使用する必要がある。
わかるように、電解、特に水電解プロセスにおいてエネルギを回収及び利用する方法は、先行技術では十分に研究及び開示されていない。
米国特許出願公開第２０１８／０１７１８７０Ａ１号明細書
前述の先行技術の欠点に鑑み、本発明の目的は、電解質に含まれる排熱を電気エネルギに変換し、且つそれを利用するためのシステム及び方法を提供することである。
１つの態様において、本発明は、電解質の排熱を回収するためのシステムを開示し、システムは、少なくとも１つの電解質サイクルループと、少なくとも１つの有機ランキンサイクルループとを含み、電解質熱交換器は、２つのサイクルループ内に同時に配置され、及び電解質サイクルループ内において流れる電解質循環ストリームは、電解質熱交換器を介して、有機ランキンサイクルループ内において流れる有機作動媒体ストリームと熱を交換する。
任意選択により、有機作動媒体ストリームは、テトラフルオロエタン又はフレオンを含む。
さらに、本発明の電解質サイクルループは、電解槽と、電解質循環ポンプとをさらに含み、電解槽から流出する電解質循環ストリームは、電解質循環ポンプを介して電解質熱交換器に運ばれ、且つ有機ランキンサイクルループ内において流れる有機作動媒体ストリームによって冷却された後、電解槽に流れて戻り、冷却後に約８５～９０℃の温度を有する。
さらに、本発明における有機ランキンサイクルループは、ランキンエキスパンダ及びそれに連結された発電機と、ランキンサイクルエコノマイザと、ランキンサイクルコンデンサと、ランキンサイクルポンプと、電解質熱交換器とを含み、有機作動媒体ストリームは、電解質熱交換器内で電解質循環ストリームによって加熱及び気化され、気体作動媒体ストリームを形成し、気体作動媒体ストリームは、ランキンエキスパンダ内で膨張することによって作用し、且つその後、ランキンサイクルエコノマイザ内において、凝縮された作動媒体ストリームによって冷却され、且つその後、凝縮された作動媒体ストリームを得るためにランキンサイクルコンデンサ内で冷却水によって凝縮され、凝縮された作動媒体ストリームは、ランキンサイクルポンプによってランキンサイクルエコノマイザに運ばれ、ランキンサイクルエコノマイザ内において、凝縮された作動媒体ストリームは、再び電解質熱交換器に運ばれる前に気体作動媒体ストリームによって加熱され、したがってサイクルを形成し、及びエキスパンダに連結された発電機は、膨張の作用を電気エネルギに変換し、それは、ＤＣ電気に変換され、その後、電解槽に入力されるか又は直接送電網に取り込まれる。
他の態様において、本発明は、上述のシステムを使用して電解質の排熱を回収する方法をさらに開示し、少なくとも１つの電解質サイクルループと、少なくとも１つの有機ランキンサイクルループとが提供され、電解質熱交換器は、２つのサイクルループ内に同時に配置され、電解質サイクルループ内において流れる電解質循環ストリームは、電解質熱交換器を介して、有機ランキンサイクルループ内において流れる有機作動媒体ストリームと熱を交換する。
さらに、電解質サイクルループ内では、電解槽から流出する電解質循環ストリームは、電解質循環ポンプを介して電解質熱交換器に運ばれ、且つ有機ランキンサイクルループ内において流れる有機作動媒体ストリームによって冷却された後、電解槽に流れて戻る。
さらに、ランキンエキスパンダ及びそれに連結された発電機と、ランキンサイクルエコノマイザと、ランキンサイクルコンデンサと、ランキンサイクルポンプとが有機ランキンサイクルループ内にさらに提供され、有機作動媒体ストリームは、電解質熱交換器内で電解質循環ストリームによって加熱及び気化され、気体作動媒体ストリームを形成し、気体作動媒体ストリームは、ランキンエキスパンダ内で膨張することによって作用し、且つその後、ランキンサイクルエコノマイザ内において、凝縮された作動媒体ストリームによって冷却され、且つその後、凝縮された作動媒体ストリームを得るためにランキンサイクルコンデンサ内で冷却水によって凝縮され、凝縮された作動媒体ストリームは、ランキンサイクルポンプによってランキンサイクルエコノマイザに運ばれ、ランキンサイクルエコノマイザ内において、凝縮された作動媒体ストリームは、再び電解質熱交換器に運ばれる前に気体作動媒体ストリームによって加熱され、したがってサイクルを形成し、及びエキスパンダに連結された発電機は、膨張の作用を電気エネルギに変換し、これは、ＤＣ電気に変換され、その後、電解槽に入力されるか又は直接送電網に取り込まれる。
先行技術と比較して、本発明において提供される技術的解決策は、以下の利点を有する：電解槽内の既存の電解質サイクルループに大きい変更を加える必要がなく、したがってコストが削減される。
先行技術では、電解質ストリームは、一般に、冷却水によって冷却される一方、本発明では、有機ランキンサイクル内で冷却水の代わりに有機作動媒体ストリームが使用され、したがって使用される冷却水の量が削減される。
電解質循環ストリームが、低い温度（一般に１００℃未満）及び低い熱品位を有することに応答して、本発明では、有機ランキンサイクル内にランキンサイクルエコノマイザが追加され、したがって熱交換効率が向上する。
本発明のシステム及び方法を使用して、有機ランキンサイクル内で発生した電気エネルギを電解槽に戻すことにより、水電解プロセスで消費される電気エネルギの量を３％～４％削減することができる。
本発明の利点及び趣旨のさらなる理解は、本発明の以下の詳細な説明及び添付の図面を通して得ることができる。
本発明の概略的フロー図である。
図面の符号
Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３ － ３つの独立した電解槽；Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３ － 電解質循環ポンプ；ＬＥ１、ＬＥ２、ＬＥ３ － 電解質熱交換器；Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３ － ランキンサイクル制御弁；ＥＸ － ランキンエキスパンダ：Ｇ － 発電機；ＥＣ － ランキンサイクルエコノマイザ；ＣＤ － ランキンサイクルコンデンサ；ＰＯ － ランキンサイクルポンプ；ＳＴ － 液体貯蔵タンク；
１、２、３ － 第一、第二及び第三の有機作動媒体ストリーム；４ － 気体作動媒体ストリーム；５ － 冷却された作動媒体ストリーム；６ － 凝縮された作動媒体ストリーム；７ － 冷却水；８ － 有機ランキンサイクルループ；１０ － 電解質サイクルループ；１１、１２、１３ － 第一、第二及び第三の電解質循環ストリーム。
本発明の具体的な実施形態を添付の図面と共に以下に詳細に説明する。しかしながら、本発明は、以下に記載のもの等の実施形態に限定されると理解すべきではなく、本発明の技術的概念は、よく知られた技術又はよく知られた技術と同じ機能を有する他の技術と組み合わせて実現され得る。
以下の特定の実施形態の説明において、本発明の構造及び動作態様を明確に論証するために、多くの方向を示す単語が説明に使用されるが、「前」、「後」、「左」、「右」、「外側」、「内側」、「外に」、「内に」、「軸方向」、「半径方向」等の単語は、定義のための単語ではなく、便宜のための用語であるとして理解されるべきである。
以下の特定の実施形態の説明において、「長さ」、「幅」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「垂直」、「水平」、「上部」、「底部」、「内側」、「外側」等の用語によって示される方位又は位置関係は、図面に示される方位又は位置関係に基づき、単に本発明の説明を容易にし、単純化することが意図され、言及される装置又は要素が特定の向きを有しなればならないか、又は特定の向きで構成及び操作されなければならないことを明示又は黙示するものではなく、したがって本発明を限定しないことが理解されなければならない。
「上流」及び「下流」という用語は、複数のステップ、装置又は複数の装置の部品間の相対的な位置関係を示す。本発明では、プロセスの流れに従って最初に実行されるステップ又は最初に使用される装置は、その後のステップ又は装置の上流に位置付けられる。
本発明では、特に別段の明確な指定及び定義がない限り、「据え付けられる」、「相互に接続される」、「接続される」、「固定される」等の用語は、広い意味で理解されるべきであり、例えば固定されるように接続されることを意味し得るが、取外し可能に接続されるか又は１つの部品を形成することも意味し得、機械的に接続され得るが、電気的に接続されることも意味し得、相互に直接接続されることを意味し得るが、仲介媒体を介して間接的に接続されることも意味し得るか、又は２つの要素間の内部連通若しくは２つの要素間の相互作用関係を意味し得る。当業者であれば、本発明における上記の用語の具体的な意味を具体的な状況に応じて理解することができる。
特に別段の明確の指定がない限り、本明細書で定義する各態様又は実施形態は、他の何れの態様又は実施形態と組み合わせることもできる。特に、明示された好ましい又は有利な特徴の何れも、明示された他の好ましい又は有利な特徴の何れと組み合わせることもできる。
電解装置は、ＤＣ電源に接続され、水を電解してＯ２及びＨ２を生成する装置である。アルカリ電解装置、酸性電解装置及びプロトン交換膜電解装置等を含むあらゆる種類の電解装置が本発明に適している。アルカリ電解装置を例にとると、１０％～３０％のＫＯＨ水溶液が電解質として使用され、電解槽中で以下の反応が起こる。
アノードにおいて：４ＯＨ－→Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ＋４ｅ－
カソードにおいて：４Ｈ２Ｏ＋４ｅ－→４ＯＨ－＋２Ｈ２
全体の反応：２Ｈ２Ｏ→２Ｈ２＋Ｏ２
典型的なアルカリ電解装置の構造は、当業者間でよく知られており、電解槽、電解質、カソード、アノード及びダイアフラムを含む。ダイアフラムは、一般に、アスベストで形成され、その主な機能は、気体を分離することである。単位ガス排出量あたりの電気消費量、すなわち電解槽の効率は、電解電圧及び電解質のインピーダンスに依存する。反応温度が高いほど、電解質のインピーダンスが低く、したがって、先行技術では、電解槽の動作温度は、７０～９５℃、より好ましくは８０～９０℃である。
アルカリ電解装置において、水素及び酸素を水電解によって得るステップは、以下のとおりである：電極付近で生成される気体は、別々に、電解質と共に配管中を通過してカソード気体／電解質分離器及びアノードガス／電解質分離器に至る。各分離器では、電解質と気体との混合物が加熱され、それにより気体が混合物から分離される。分離後に残った電解質は、電解中に消費された水を補給するために加えられた脱塩水と混合され、電解質循環ポンプ及び任意選択によりフィルタを含む電解質冷却器を介して循環及び電解のために電解槽に送り返される。電解質冷却器は、冷却水を使用して、還流した電解質の温度を制御する。
有機ランキンサイクル（略してＯＲＣ）は、作動媒体として低沸点の有機物質を使用するランキンサイクルであり、低温の排熱回収に好ましく適している。先行技術において、その主要なコンポーネントには、熱交換器、エキスパンダ、コンデンサ及び作動媒体ポンプが含まれ、その動作の原理は、以下のとおりである：有機作動媒体が熱交換器内で排熱ストリームから熱を吸収し、特定の圧力及び温度を有する蒸気を発生させ、蒸気は、その後、膨張することによって作用するエキスパンダに入り、それにより発電機を駆動する。エキスパンダから排出された蒸気は、コンデンサ内で冷却水に熱を放出し、凝縮液化し、最終的に作動媒体ポンプによって熱交換器に戻され、このサイクルが連続的に繰り返される。適当な作動媒体の例は、テトラフルオロエタン又はフレオンである。
本発明では、有機作動媒体は、１００℃以下の温度の電解質の循環ストリームと熱を交換し、前記ストリームは、低い熱品位を有する。したがって、有機作動媒体を確実に気化させるために、本発明は、先行技術と異なり、エキスパンダの後且つコンデンサの前に追加されたランキンサイクルエコノマイザ（すなわち１種の熱交換器）を有する。膨張後であるが、凝縮前に、有機作動媒体ストリームは、ランキンサイクルエコノマイザ内において、凝縮された作動媒体ストリームと熱を交換し、さらに含まれていた排熱の一部を後者に伝達し、このようにして前記ストリームの温度を上昇させ、それにより、その後のその気化がより容易になり、同時に使用される冷却水の量が相応に削減される。
本発明の特定の実施形態を図１と共に以下に詳細に説明する。
図１は、有機ランキンサイクルを使用して電解サイクルループから排熱を回収し、且つこれを使用して発電する原理の概略図である。図１は、電解サイクルループ１０と、有機ランキンサイクルループ８とを含む。電解サイクルループ１０では、３つの並列の水電解装置が概略的に示されており、各装置では、電解槽（Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３）、電解質循環ポンプ（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）及び電解質熱交換器（ＬＥ１、ＬＥ２、ＬＥ３）のみが簡単に表示されているが、当業者によく知られている他の特定のコンポーネントが省略されている。３つの水電解装置からの電解質に含まれる排熱を同時に回収するために、凝縮された作動媒体ストリーム６は、ランキンサイクルエコノマイザ（ＥＣ）内で加熱された後、３つのストリーム、具体的には第一の有機作動媒体ストリーム１、第二の有機作動媒体ストリーム２及び第三の有機作動媒体ストリーム３に分割され、これらは、それぞれ電解質熱交換器ＬＥ１、ＬＥ２及びＬＥ３に入り、それぞれ第一の電解質循環ストリーム１１、第二の電解質循環ストリーム１２及び第三の電解質循環ストリーム１３と熱を交換する。冷却後、第一、第二及び第三の電解質循環ストリームは、８５～９０℃の温度であり、電解質循環ポンプによって再び電解槽に戻され、したがってサイクルを形成する。電解質循環ストリームから排熱を吸収した後、３つの有機作動媒体ストリーム１、２、３は、蒸発によって気化し、その後、結合して気体作動媒体ストリーム４を形成し、それがランキンエキスパンダＥＸに入り、これは、膨張によって作用し、したがって連結された発電機Ｇを駆動する。発電機Ｇによって発生した電気は、水電解装置のためのＤＣ電気に変換するか又は送電網に送ることができる。膨張した後、気体作動媒体ストリーム４は、熱の一部を、ランキンサイクルエコノマイザＥＣ内において、凝縮された作動媒体ストリーム６に伝達し、それ自体が、冷却された作動媒体ストリーム５となる。冷却された作動媒体ストリーム５は、ランキンサイクルコンデンサＣＤ内で冷却水７によって凝縮され、したがって凝縮された作動媒体ストリーム６となり、それがランキンサイクルポンプＰＯによってランキンサイクルエコノマイザ（ＥＣ）に送出されて加熱され、その後、３つのストリーム、具体的には第一の有機作動媒体ストリーム１、第二の有機作動媒体ストリーム２及び第三の有機作動媒体ストリーム３に分割され、このサイクルが連続的に繰り返される。任意選択により、液体貯蔵タンクＳＴがランキンサイクルポンプＰＯとランキンサイクルコンデンサＣＤとの間に提供され、ランキンサイクル制御弁Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３がそれぞれ第一、第二及び第三の有機作動媒体ストリーム上に提供される。本発明の装置及び方法が使用された場合、発電機Ｇによって生成される電気の量は、水電解装置が必要とする電気量全体の３％～４％と等しく、そのため、経済的な利益は、多大なものである。
上記は、単に本発明の好ましい特定の実施形態であり、これは、本発明の技術的解決策を明示するためのものにすぎず、本発明を限定しない。当業者が本発明の概念に従って論理的分析、推論又は限定的実験によって得ることのできるあらゆる技術的解決策が本発明の範囲に含められるべきである。
Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３ ３つの独立した電解槽
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３ 電解質循環ポンプ
ＬＥ１、ＬＥ２、ＬＥ３ 電解質熱交換器
Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３ ランキンサイクル制御弁
ＥＸ ランキンエキスパンダ
Ｇ 発電機
ＥＣ ランキンサイクルエコノマイザ
ＣＤ ランキンサイクルコンデンサ
ＰＯ ランキンサイクルポンプ
ＳＴ 液体貯蔵タンク
１、２、３ 第一、第二及び第三の有機作動媒体ストリーム
４ 気体作動媒体ストリーム
５ 冷却された作動媒体ストリーム
６ 凝縮された作動媒体ストリーム
７ 冷却水
８ 有機ランキンサイクルループ
１０ 電解質サイクルループ
１１、１２、１３ 第一、第二及び第三の電解質循環ストリーム

Claims (10)

  1. 有機ランキンサイクルを使用して、発電のために電解質の排熱を回収するためのシステムにおいて、少なくとも１つの電解質サイクルループと、少なくとも１つの有機ランキンサイクルループとを含み、電解質熱交換器は、前記２つのサイクルループ内に同時に配置され、及び前記電解質サイクルループ内において流れる電解質循環ストリームは、前記電解質熱交換器を介して、前記有機ランキンサイクルループ内において流れる有機作動媒体ストリームと熱を交換することを特徴とするシステム。
  2. 前記有機作動媒体ストリームは、テトラフルオロエタン又はフレオンを含むことを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
  3. 前記電解質サイクルループは、電解槽と、電解質循環ポンプとをさらに含み、前記電解槽から流出する前記電解質循環ストリームは、前記電解質循環ポンプを介して前記電解質熱交換器に運ばれ、且つ前記有機ランキンサイクルループ内において流れる前記有機作動媒体ストリームによって冷却された後、前記電解槽に流れて戻ることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
  4. 前記電解質循環ストリームは、前記電解質熱交換器内で冷却された後、８５～９０℃の温度を有することを特徴とする、請求項３に記載のシステム。
  5. 前記有機ランキンサイクルループは、ランキンエキスパンダ及びそれに連結された発電機と、ランキンサイクルエコノマイザと、ランキンサイクルコンデンサと、ランキンサイクルポンプと、前記電解質熱交換器とを含み、前記有機作動媒体ストリームは、前記電解質熱交換器内で前記電解質循環ストリームによって加熱及び気化され、気体作動媒体ストリームを形成し、前記気体作動媒体ストリームは、前記ランキンエキスパンダ内で膨張することによって作用し、且つその後、前記ランキンサイクルエコノマイザ内において、凝縮された作動媒体ストリームによって冷却され、且つその後、前記凝縮された作動媒体ストリームを得るために前記ランキンサイクルコンデンサ内で冷却水によって凝縮され、前記凝縮された作動媒体ストリームは、前記ランキンサイクルポンプによって前記ランキンサイクルエコノマイザに運ばれ、前記ランキンサイクルエコノマイザ内において、前記凝縮された作動媒体ストリームは、再び前記電解質熱交換器に運ばれる前に前記気体作動媒体ストリームによって加熱され、したがってサイクルを形成し、及び前記エキスパンダに連結された前記発電機は、前記膨張の作用を電気エネルギに変換することを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
  6. 請求項１に記載のシステムを使用して電解質の排熱を回収する方法において、少なくとも１つの電解質サイクルループと、少なくとも１つの有機ランキンサイクルループとが提供され、電解質熱交換器は、前記２つのサイクルループ内に同時に配置され、前記電解質サイクルループ内において流れる電解質循環ストリームは、前記電解質熱交換器を介して、前記有機ランキンサイクルループ内において流れる有機作動媒体ストリームと熱を交換することを特徴とする方法。
  7. 前記有機作動媒体ストリームは、テトラフルオロエタン又はフレオンを含むことを特徴とする、請求項６に記載の方法。
  8. 前記電解質循環ストリームは、前記電解質熱交換器内で冷却された後、８５～９０℃の温度を有することを特徴とする、請求項６に記載の方法。
  9. 電解槽と電解質循環ポンプとが前記電解質サイクルループ内にさらに提供され、前記電解槽から流出する前記電解質循環ストリームは、前記電解質循環ポンプを介して前記電解質熱交換器に運ばれ、且つ前記有機ランキンサイクルループ内において流れる前記有機作動媒体ストリームによって冷却された後、前記電解槽に流れて戻ることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
  10. ランキンエキスパンダ及びそれに連結された発電機と、ランキンサイクルエコノマイザと、ランキンサイクルコンデンサと、ランキンサイクルポンプとが前記有機ランキンサイクルループ内にさらに提供され、前記有機作動媒体ストリームは、前記電解質熱交換器内で前記電解質循環ストリームによって加熱及び気化され、気体作動媒体ストリームを形成し、前記気体作動媒体ストリームは、前記ランキンエキスパンダ内で膨張することによって作用し、且つその後、前記ランキンサイクルエコノマイザ内において、凝縮された作動媒体ストリームによって冷却され、且つその後、前記凝縮された作動媒体ストリームを得るために前記ランキンサイクルコンデンサ内で冷却水によって凝縮され、前記凝縮された作動媒体ストリームは、前記ランキンサイクルポンプによって前記ランキンサイクルエコノマイザに運ばれ、前記ランキンサイクルエコノマイザ内において、前記凝縮された作動媒体ストリームは、再び前記電解質熱交換器に運ばれる前に前記気体作動媒体ストリームによって加熱され、したがってサイクルを形成し、及び前記エキスパンダに連結された前記発電機は、前記膨張の作用を電気エネルギに変換することを特徴とする、請求項６に記載の方法。
JP2021207615A 2020-12-31 2021-12-21 有機ランキンサイクルを使用して、発電のために電解質の排熱を回収するためのシステム及び方法 Pending JP2022105292A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011624187.4A CN112853388A (zh) 2020-12-31 2020-12-31 使用有机朗肯循环回收电解液余热用于发电的系统和方法
CN202011624187.4 2020-12-31

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2022105292A true JP2022105292A (ja) 2022-07-13

Family

ID=75999334

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021207615A Pending JP2022105292A (ja) 2020-12-31 2021-12-21 有機ランキンサイクルを使用して、発電のために電解質の排熱を回収するためのシステム及び方法

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP2022105292A (ja)
CN (1) CN112853388A (ja)
TW (1) TWI795128B (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023113720A1 (en) * 2021-12-16 2023-06-22 Repg Enerji Sistemleri Sanayi Ve Ticaret Anonim Sirketi An energy generation system
CN114540856A (zh) * 2022-03-30 2022-05-27 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 光热互补制氢装置

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001057222A (ja) * 1999-08-18 2001-02-27 Shinko Pantec Co Ltd エネルギー貯蔵装置およびその運転方法
JP2008506819A (ja) * 2004-07-16 2008-03-06 ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド ランキンサイクルシステムを用いて燃料電池からの廃熱を熱エネルギー変換するための作動流体
JP2009221961A (ja) * 2008-03-17 2009-10-01 Fuji Electric Holdings Co Ltd バイナリー発電システム
JP2015513531A (ja) * 2012-02-20 2015-05-14 サーモガス ダイナミクス リミテッドＴｈｅｒｍｏｇａｓ Ｄｙｎａｍｉｃｓ Ｌｉｍｉｔｅｄ エネルギー変換および生成のための方法およびシステム
CN104819040A (zh) * 2015-05-08 2015-08-05 大连海事大学 一种船舶柴油机废气处理和利用装置及其工作方法
JP2015531433A (ja) * 2012-09-07 2015-11-02 ギャミコン．ピー．ティー．ワイ．エル．ティー．ディーＧａｍｉｋｏｎ Ｐｔｙ Ｌｔｄ 電気分解装置
JP2016041939A (ja) * 2015-10-20 2016-03-31 株式会社タクマ 廃棄物発電システム
JP2017504744A (ja) * 2013-11-22 2017-02-09 ザ ケマーズ カンパニー エフシー リミテッド ライアビリティ カンパニー テトラフルオロプロペン及びテトラフルオロエタンを含む組成物、動力サイクルにおけるその使用、並びに動力サイクル装置
US20180171870A1 (en) * 2017-02-17 2018-06-21 Farhad Salek Electrocatalytic system for reducing pullution and fuel consumption
CN112145247A (zh) * 2020-07-31 2020-12-29 华电电力科学研究院有限公司 耦合太阳能氢能有机朗肯循环的灵活高效发电系统及方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AUPQ540200A0 (en) * 2000-02-02 2000-02-24 Aquadyne Incorporated Water distillation systems
CN108365235B (zh) * 2018-01-04 2020-12-01 山东科技大学 基于有机朗肯循环的燃料电池余热利用系统

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001057222A (ja) * 1999-08-18 2001-02-27 Shinko Pantec Co Ltd エネルギー貯蔵装置およびその運転方法
JP2008506819A (ja) * 2004-07-16 2008-03-06 ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド ランキンサイクルシステムを用いて燃料電池からの廃熱を熱エネルギー変換するための作動流体
JP2009221961A (ja) * 2008-03-17 2009-10-01 Fuji Electric Holdings Co Ltd バイナリー発電システム
JP2015513531A (ja) * 2012-02-20 2015-05-14 サーモガス ダイナミクス リミテッドＴｈｅｒｍｏｇａｓ Ｄｙｎａｍｉｃｓ Ｌｉｍｉｔｅｄ エネルギー変換および生成のための方法およびシステム
JP2015531433A (ja) * 2012-09-07 2015-11-02 ギャミコン．ピー．ティー．ワイ．エル．ティー．ディーＧａｍｉｋｏｎ Ｐｔｙ Ｌｔｄ 電気分解装置
JP2017504744A (ja) * 2013-11-22 2017-02-09 ザ ケマーズ カンパニー エフシー リミテッド ライアビリティ カンパニー テトラフルオロプロペン及びテトラフルオロエタンを含む組成物、動力サイクルにおけるその使用、並びに動力サイクル装置
CN104819040A (zh) * 2015-05-08 2015-08-05 大连海事大学 一种船舶柴油机废气处理和利用装置及其工作方法
JP2016041939A (ja) * 2015-10-20 2016-03-31 株式会社タクマ 廃棄物発電システム
US20180171870A1 (en) * 2017-02-17 2018-06-21 Farhad Salek Electrocatalytic system for reducing pullution and fuel consumption
CN112145247A (zh) * 2020-07-31 2020-12-29 华电电力科学研究院有限公司 耦合太阳能氢能有机朗肯循环的灵活高效发电系统及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN112853388A (zh) 2021-05-28
TW202227669A (zh) 2022-07-16
TWI795128B (zh) 2023-03-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7170630B2 (ja) 電解槽と結合された水素化物タンクを含む水の高温可逆電解用システム
CN108365235B (zh) 基于有机朗肯循环的燃料电池余热利用系统
CN108005742B (zh) 可部分回收利用的固体氧化物燃料电池驱动冷热电联供系统
JP2009513829A (ja) 電気分解
JP2022105292A (ja) 有機ランキンサイクルを使用して、発電のために電解質の排熱を回収するためのシステム及び方法
Kwan et al. Comprehensive review of integrating fuel cells to other energy systems for enhanced performance and enabling polygeneration
CN109346744B (zh) 一种采用超临界co2底循环的天然气燃料电池发电系统及方法
JPH06101932A (ja) 排熱を利用する吸収ヒートポンプ及びコ−ジェネレ−ションシステム
WO2017080207A1 (zh) 一种甲醇水重整制氢机及其制氢方法
CN114243056B (zh) 一种具有能量回收模块的燃料电池系统
CN106252693A (zh) 电池系统
CN112983583B (zh) 一种油田联合站分布式联供系统
CN112003309B (zh) 一种电力调峰系统
CN215366012U (zh) 使用有机朗肯循环回收电解液余热用于发电的系统
CN215062987U (zh) 一种利用热泵回收电解水制氢余热的系统
CN114215617A (zh) 一种高温气冷堆核能发电、制氢和供暖三联产系统及方法
CN108554132A (zh) 蒽醌法双氧水生产中氧化尾气的处理方法及装置
CN113654254A (zh) 一种绿色智能供能系统
CN210123782U (zh) 一种超临界co2底循环的天然气燃料电池发电系统
JP3546234B2 (ja) 固体電解質型燃料電池・内燃式スターリングエンジンコンバインドシステム
US20230207928A1 (en) Halogen-based thermo-electrochemical converter
CN220543961U (zh) 一种基于氢燃料电池热电联供的余热回收系统
RU2792761C1 (ru) Атомный энерготехнологический комплекс и способ его эксплуатации
CN115854590A (zh) 一种太阳能热泵蒸汽系统
JP2002056879A (ja) 水電解装置−リン酸形燃料電池系発電システム

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20211221

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20211224

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20220105

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20221227

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230131

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230425

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230801

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20240305