JP2024005077A - 二酸化炭素回収システム - Google Patents

Abstract

【課題】エネルギー消費を抑制することが可能な二酸化炭素回収システムを提供すること。【解決手段】制御装置１７は、吸着モードの実行時において、吸着材が二酸化炭素を吸着するように、吸着材が吸着可能な二酸化炭素の吸着量である目標二酸化炭素吸着量に対応する吸着時間の間だけ作用極と対極との間に吸着電位を印加する。また、制御装置１７は、吸着材が吸着した二酸化炭素を脱離する脱離モードの実行時において、回収量に対応する回収時間の間だけ作用極と対極との間に脱離電位を印加する。このとき、制御装置１７は、脱離量変化マップデータにおいて目標二酸化炭素回収量と同等の二酸化炭素脱離量に関連付けられた脱離時間を最適脱離時間として取得する。そして、制御装置１７は、脱離モードにおいて最適脱離時間の間だけ脱離電位を印加する。【選択図】図１

Description

本開示は、二酸化炭素を含有する混合ガスから二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収システムに関する。

特許文献１には、電気化学反応によって、二酸化炭素を含有する混合ガスから二酸化炭素を分離するガス分離システムが提案されている。このガス分離システムでは、二酸化炭素を含む混合ガスが、電気化学セルが配置された筐体内に導入される。電気化学セルの負極に電子を向かわせる充電モードにおいて、負極に設けられた電気活性材料が還元される。このため、負極における電気活性材料と二酸化炭素との結合が生じて、混合ガスから二酸化炭素が分離される。一方、充電モード中の電子流とは逆方向に電子流を生じさせる放電モードにおいて、負極における電気活性材料が酸化される。これにより、負極の電気活性材料から二酸化炭素が放出される。

特表２０１８－５３３４７０号公報

ところで、二酸化炭素回収システムにおいて、二酸化炭素の放出状態（脱離状態）をセンサなどで把握するのが困難な場合がある。この場合、二酸化炭素回収システムでは、最適な脱離時間とすることができない。このため、二酸化炭素回収システムでは、二酸化炭素を脱離させるための電気化学セルへの通電時間が長くなりエネルギーの消費が多くなる虞がある。

本開示は、上記した点に鑑みてなされたものであり、エネルギー消費を抑制することが可能な二酸化炭素回収システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本開示による二酸化炭素回収システムは、
電気化学反応によって、二酸化炭素を含有する混合ガスから二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収システムであって、
回収した二酸化炭素を蓄えるための二酸化炭素回収タンク（１６）と、
二酸化炭素を吸着可能な吸着材を含む作用極と、作用極と対をなす対極とを有する電気化学セルと、電気化学セルを収容する筐体とを有し、筐体の内部に混合ガスが供給される少なくとも一つの回収器（１２）と、
回収器から二酸化炭素回収タンクへと回収される二酸化炭素の回収量を検出するためのセンサ（１５）と、
二酸化炭素の吸着が行われる吸着モードの実行時において、吸着材が二酸化炭素を吸着するように、吸着材が吸着可能な二酸化炭素の吸着量である目標吸着量に対応する吸着時間の間だけ作用極と対極との間に第１の電位を印加するか、吸着材が吸着した二酸化炭素を脱離する脱離モードの実行時において、回収量に対応する回収時間の間だけ作用極と対極との間に第２の電位を印加するかを制御するものであり、センサを介した検出結果である回収量に相関する相関値を目標吸着量として取得する制御装置（１７）と、
二酸化炭素の脱離量と、脱離量を得るための脱離時間とが関連付けられた脱離量変化データが記憶された記憶部（１８）と、を備え、
制御装置は、脱離量変化データにおいて回収量もしくは目標吸着量と同等の脱離量に関連付けられた脱離時間を最適脱離時間として取得し、脱離モードにおいて最適脱離時間の間だけ第２の電位を印加する、二酸化炭素回収システム。

二酸化炭素回収システムでは、回収量と吸着量と脱離量は同等とみなすことができる。そこで、本開示による二酸化炭素回収システムによれば、上記したように、脱離量変化データにおいて回収量もしくは目標吸着量と同等の脱離量に関連付けられた脱離時間を最適脱離時間として取得する。そして、二酸化炭素回収システムでは、脱離モードにおいて最適脱離時間の間だけ第２の電位を印加する。このため、二酸化炭素回収システムでは、脱離モードにおいて、第２の電位を印加する時間を最適化できエネルギー消費を抑えることができる。

上記括弧内の参照番号は、本開示の理解を容易にすべく、後述する実施形態における具体的な構成との対応関係の一例を示すものにすぎず、なんら本開示の範囲を制限することを意図したものではない。

また、上記した本開示の特徴以外の、特許請求の範囲の各請求項に記載した技術的特徴に関しては、後述する実施形態の説明および添付図面から明らかになる。

実施形態に係る、二酸化炭素回収システムの構成を示す図である。 二酸化炭素回収のための一連の制御シーケンスを実行するための制御装置における処理を示すフローチャートである。 図２のフローチャートに示す処理が実施されたときの、各部の動作を示すタイムチャートである。 一連の制御シーケンスに含まれる、吸着モード、掃気モード、脱離モード、および回収モードについて説明するための説明図である。 吸着量変化マップデータの一例示す図である。 回収量変化マップデータの一例示す図である。 図６のVII部分の拡大図である。 吸着量変化マップデータを作成するマップ作成処理を示すフローチャートである。 電気化学セルの最大吸着量および最大吸着量時間の推定方法の一例を説明するための説明図である。 目標二酸化炭素吸着量の設定処理を示すフローチャートである。 脱離量変化マップデータを作成するマップ作成処理を示すフローチャートである。 脱離時間更新処理を示すフローチャートである。 仮脱離時間の設定を示す図である。 増加勾配線の設定を示す図である。 脱離量変化マップデータを示す図である。 二酸化炭素回収量の設定を示す図である。 マップ作成判定条件を満たす場合の図である。 マップ作成判定条件を満たさない場合の図である。

以下、本開示の実施形態に係る二酸化炭素回収システムが、図面を参照して、詳細に説明される。なお、複数の図面にわたって、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号が付されている。本実施形態に係る二酸化炭素回収システムは、二酸化炭素を含有する混合ガス（例えば、大気ガス）から二酸化炭素を回収するものである。二酸化炭素が除去された混合ガスは外部（大気）に排出される。図１は、本実施形態に係る二酸化炭素回収システム１０の構成を示している。

図１に示す二酸化炭素回収システム１０は、流路開閉弁１１、回収器１２、ポンプ１３、流路切替弁１４、センサ１５、ＣＯ_２回収タンク１６、制御装置１７、送風機１９を備えている。図面では、ＣＯ_２をＣＯ２とも記載している。ＣＯ_２回収タンク１６は、二酸化炭素回収タンクに相当する。

流路開閉弁１１は、制御装置１７によって開閉状態が制御される。流路開閉弁１１が開かれると、外部（大気）と回収器１２内とを連通する流路配管を介して、二酸化炭素を含有した混合ガスが回収器１２内に導入可能となる。一方、流路開閉弁１１が閉じられると、外部と回収器１２内とを連通する流路配管が遮断され、回収器１２は外部から密閉される。

送風機１９は、流路開閉弁１１が開かれているときに制御装置１７によって駆動されて、外部と回収器１２内とを連通する流路配管を介して、二酸化炭素を含有した混合ガスを回収器１２内に送り込む。ただし、送風機１９は省略されても良い。あるいは、送風機１９の役割を、ポンプ１３が兼ねても良い。すなわち、流路開閉弁１１が開かれているときに、ポンプ１３を駆動して、上記の流路配管を介して、二酸化炭素を含有する混合ガスが外部から回収器１２内に引き込まれても良い。

回収器１２は、例えば金属製の筐体の内部に配置された電気化学セルを備える。電気化学セルは、電気化学反応によって、二酸化炭素を吸着して、混合ガスから二酸化炭素を分離したり、吸着した二酸化炭素を脱離して、ポンプ１３により、脱離した二酸化炭素をＣＯ_２回収タンク１６に蓄積させたりすることが可能なものである。回収器１２は、２つの開口部を有している。開口部の１つは、外部から二酸化炭素を含む混合ガスを回収器１２の筐体内部に導入するための導入口である。開口部のもう１つは、二酸化炭素が除去された混合ガスや、電気化学セルから脱離された二酸化炭素を排出するための排出口である。上記した外部と回収器１２内とを連通する流路配管が導入口に接続され、ポンプ１３が設けられた流路配管が排出口に接続される。なお、回収器１２内とは、筐体の内部と同意である。

回収器１２の筐体内部には、複数の電気化学セルが積層して配置されている。複数の電気化学セルの積層方向は、混合ガスの流れ方向に直交する方向となっている。個々の電気化学セルは板状に構成されており、板面がセル積層方向と交差するように配置されている。隣接する電気化学セルの間には、所定の隙間が設けられている。隣接する電気化学セルの間に設けられた隙間は、混合ガスが流れるガス流路となる。

各電気化学セルは、例えば、作用極集電層、作用極、セパレータ、対極、および対極集電層などが、記載された順序で積層されて構成されている。なお、作用極は負極であり、作用極と対をなす対極は正極である。これら作用極と対極との間に印加する電位差を変化させることにより、作用極に電子を与えて、作用極の二酸化炭素吸着材に二酸化炭素を吸着させたり、作用極から電子を放出させて、吸着した二酸化炭素を脱離させたりすることができる。二酸化炭素吸着材は、吸着材に相当する。

作用極集電層は、二酸化炭素を含んだ混合ガスが通過可能な孔を有する多孔質の導電性材料からなる。作用極集電層は、ガス透過性と導電性を有していればよく、作用極集電層の形成材料として、例えば金属材料や炭素質材料を用いることができる。

作用極は、二酸化炭素吸着材、導電性物質、バインダなどを混合した材料から形成される。二酸化炭素吸着材は、電子を受け取ることで二酸化炭素を吸着し、電子を放出することで吸着していた二酸化炭素を脱離する性質を有する。二酸化炭素吸着材としては、例えばポリアントラキノンを用いることができる。導電性物質は、二酸化炭素吸着材への導電路を形成する。導電性物質としては、例えばカーボンナノチューブ、カーボンブラック、グラフェン等の炭素材料を用いることができる。バインダは、二酸化炭素吸着材や導電性物質を保持するためのものである。バインダとしては、例えば導電性樹脂を用いることができる。導電性樹脂は、例えば、導電性フィラーとしてＡｇ等を含有するエポキシ樹脂やポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等のフッ素樹脂等を用いることができる。

対極は、電気活性補助材、導電性物質、バインダなどを混合した材料から形成される。対極の導電性物質、バインダは、作用極の導電性物質、バインダと同様であるため説明を省略する。対極の電気活性補助剤は、電子供与剤となる活物質を有する材質で構成される。対極の電気活性補助材は、作用極の二酸化炭素吸着材との間で電子の授受を行う補助的な電気活性種である。電気活性補助材としては、例えば金属イオンの価数が変化することで、電子の授受を可能とする金属錯体を用いることができる。このような金属錯体としては、フェロセン、ニッケロセン、コバルトセン等のシクロペンタジエニル金属錯体、あるいはポルフィリン金属錯体等を挙げることができる。これらの金属錯体は、ポリマーでもモノマーでもよい。対極集電層は、作用極集電層と同様に、金属材料や炭素質材料などの導電性材料にて形成される。

セパレータは、作用極と対極との間に配置され、作用極と対極とを分離する。セパレータは、作用極と対極との物理的な接触を防いで電気的短絡を抑制するとともに、イオンを透過させる絶縁性イオン透過膜である。セパレータとして、セルロース膜やポリマー、ポリマーとセラミックの複合材料等を用いることができる。

なお、電気化学セルには、電解質が作用極および対極にまたがるように設けられている。電解質は、例えばイオン液体を用いることができる。イオン液体は、常温常圧下で不揮発性を有する液体の塩である。

ポンプ１３は、回収器１２内に残された残留混合ガスを回収器１２から吸引して外部に放出（すなわち、回収器１２内の残留混合ガスを掃気）したり、二酸化炭素吸着材が吸着した二酸化炭素を脱離する際に、脱離された二酸化炭素を回収器１２から吸引して、ＣＯ_２回収タンク１６へ向けて排出したりする。ポンプ１３が、回収器１２内の残留混合ガスを掃気するとき、上記の流路開閉弁１１は、外部と回収器１２内とを連通する流路配管を遮断する。このため、回収器１２内の残留混合ガスの掃気は、ポンプ１３による真空引きによって行われる。また、その後に行われる二酸化炭素のＣＯ_２回収タンク１６への排出（回収）も、大気よりも真空に近い状態で行われる。

流路切替弁１４は、ポンプ１３の下流側の配管を流れるガスの流路を切り替える三方弁である。流路切替弁１４の流路の切り替えは、制御装置１７によって制御される。具体的には、制御装置１７は、回収器１２に二酸化炭素を含む混合ガスが導入されるとき、および回収器１２内の残留混合ガスがポンプ１３によって掃気されるとき、ポンプ１３の下流側の配管を外部（大気）に連通するように流路切替弁１４を制御する。これにより、二酸化炭素が除去された混合ガスや、回収器１２内の残留混合ガスは、外部へ放出される。一方、制御装置１７は、二酸化炭素吸着材が吸着した二酸化炭素を脱離する際に、ポンプ１３が、脱離された二酸化炭素を回収器１２から吸引して排出するとき、ポンプ１３の下流側の配管をＣＯ_２回収タンク１６側に連通するように流路開閉弁１１を制御する。これにより、回収器１２が回収した二酸化炭素をＣＯ_２回収タンク１６に蓄積することができる。

センサ１５は、ＣＯ_２回収タンク１６に接続された配管を流れるガスの二酸化炭素濃度および流量を所定の時間間隔で検出する。制御装置１７は、センサ１５によって検出された二酸化炭素濃度および流量から、ＣＯ_２回収タンク１６に回収された二酸化炭素回収量を算出（検出）することができる。この二酸化炭素回収量は、センサを介した検出結果に相当する。なお、二酸化炭素回収量は、センサ１５が算出してもよい。この場合、センサ１５は、二酸化炭素回収量を制御装置１７に出力する。二酸化炭素回収量は、二酸化炭素モニタ値ともいえる。二酸化炭素回収量は、回収量に相当する。センサ１５を介して検出した二酸化炭素回収量はモニタ値ともいえる。

制御装置１７は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺装置から構成されている。周辺装置には、記憶媒体を有する記憶部１８が含まれる。この記憶部１８には、吸着量変化マップデータおよび回収量変化マップデータが記憶されている。吸着量変化マップデータは、吸着量変化データに相当する。回収量変化マップデータは、回収量変化データに相当する。吸着量変化マップデータは、図５に示すように、吸着時間と目標二酸化炭素吸着量とが関連付けられている。回収量変化マップデータは、図６、図７に示すように、二酸化炭素回収量の変化と目標二酸化炭素吸着量とが関連付けられている。目標二酸化炭素吸着量は、最大吸着量とも称する。吸着時間は、吸着モード実行時間とも称する。なお、吸着量変化マップデータや回収量変化マップデータは、後に詳細に説明する。

さらに、記憶部１８には、脱離量変化マップデータが記憶されている。脱離量変化マップデータは、脱離量変化データに相当する。脱離量変化マップデータは、図１５に示すように、二酸化炭素脱離量と、二酸化炭素脱離量を得るための脱離時間とが関連付けられている。また、二酸化炭素脱離量は、二酸化炭素回収量や目標二酸化炭素吸着量と同等とみなすことができる。そのため、脱離量変化マップデータは、二酸化炭素回収量や目標二酸化炭素吸着量と、脱離時間とが関連付けられているともいえる。

制御装置１７は、ＲＯＭ等の記憶媒体に記憶された制御プログラムに基づいて各種の演算処理を行い、流路開閉弁１１、回収器１２、ポンプ１３、流路切替弁１４、送風機１９などの各種制御対象機器の作動を制御する。本実施形態の制御装置１７は、二酸化炭素回収システム１０において、吸着モード、脱離モード、回収モードを少なくとも含む、二酸化炭素回収のための一連の制御シーケンスが実行されるように、各種制御対象機器の作動を制御する。なお、制御シーケンスは、上記の他に掃気モードを含んでいてもよい。

以下に、二酸化炭素回収システム１０において実行される、吸着モード、掃気モード、脱離モード、および回収モードを少なくとも含む、二酸化炭素回収のための一連の制御シーケンスについて説明する。図２は、制御シーケンスを実行するため、制御装置１７において実施される処理を示すフローチャートである。図３は、図２のフローチャートに示す処理が実施されたときの、各部の動作を示すタイムチャートである。図４は、一連の制御シーケンスに含まれる、吸着モード、掃気モード、脱離モード、および回収モードについて説明するための説明図である。

また、制御装置１７は、マップ作成処理実行期間と通常稼働期間において、吸着モード、掃気モード、脱離モード、および回収モードを実行する。しかしながら、制御装置１７は、マップ作成処理実行期間と通常稼働期間とで、各モードにおける制御が異なる。例えば、吸着モード実行時間や脱離モード実行時間などが異なる。

図２のフローチャートに示すように、制御装置１７は、まず、ステップＳ１００において、一連の制御シーケンスの最初の動作モードである吸着モードを開始する。この吸着モードでは、図３に示すように、二酸化炭素を含有する混合ガスを回収器１２内に導入可能とするため、流路開閉弁１１が開かれる。送風機１９を設けている場合には、送風機１９を駆動して、より多くの混合ガスが回収器１２に導入されるようにする。ポンプ１３が送風機１９の役割を兼ねる場合には、ポンプ１３を駆動して混合ガスを吸引し、外部から回収器１２内に混合ガスを引き込む。この場合、ポンプ１３は、単に外部から混合ガスを吸引するために駆動されるだけであるので、その吸引に要するエネルギーは、後述する掃気モードや脱離モードや回収モードでの真空引きのためのポンプ駆動に比較して、必要となるエネルギーは少なくて済む。

また、吸着モードでは、図３に示すように、回収器１２の電気化学セルの作用極と対極との間に、作用極の二酸化炭素吸着材が二酸化炭素を吸着可能となる吸着電位（第１の電位に相当）が印加される。さらに、吸着モードでは、図３に示すように、流路切替弁１４が、ポンプ１３の下流側の配管を外部に連通するように制御される。

このような流路開閉弁１１、回収器１２の電気化学セル、および流路切替弁１４などの制御により、吸着モードにおいては、図４（ａ）に点線矢印で示すように、二酸化炭素を含有した混合ガス（大気ガス）が、流路開閉弁１１を通過して、回収器１２内に進入する。回収器１２内に進入した混合ガスは、複数の電気化学セルに二酸化炭素が吸着されることにより、混合ガスから二酸化炭素が除去される。二酸化炭素が除去された混合ガスは、ポンプ１３を通過し、流路切替弁１４にて外部へ向かう流路配管に導かれ、その流路配管を介して、外部に放出される。

図２のフローチャートのステップＳ１１０では、制御装置１７が、吸着モード実行時間が経過したか否かを判定する。吸着モード実行時間は、後述するマップ作成処理における電気化学セルの最大吸着量と、その最大吸着量を得るための吸着モード実行時間である最大吸着量時間を推定するため、および、環境変化や経年劣化によって電気化学セルの二酸化炭素吸着性能が変化した場合に、二酸化炭素回収量と消費エネルギーとの最適化を図るためなどの理由から、一定ではなく変化する。この変化する吸着モード実行時間は、制御装置１７によって設定される。ステップＳ１１０では、設定された吸着モード実行時間が経過したか否かが判定される。本実施形態では、最大吸着量を目標二酸化炭素吸着量として用いる。よって、以下では、最大吸着量を目標二酸化炭素吸着量とも記載する。最大吸着量は、目標吸着量に相当する。

ステップＳ１１０の判定処理において、設定された吸着モード実行時間が経過したと判定されるとステップＳ１２０に進む。一方、設定された吸着モード実行時間が経過していないと判定されると、吸着モード実行時間が経過するまで、ステップＳ１１０の判定処理が繰り返し実行される。

ステップＳ１２０では、吸着モード終了処理が実行される。具体的には、制御装置１７は、流路開閉弁１１を閉じて、外部から回収器１２に流入する混合ガスを遮断する。また、送風機１９を設けている場合には、制御装置１７は、送風機１９の駆動を停止する。制御装置１７は、吸着モード実行時間をカウントするカウンタのカウント値のリセットなども行なう。

このように、制御装置１７は、二酸化炭素の吸着が行われる吸着モードの実行時において、二酸化炭素吸着材が二酸化炭素を吸着するように吸着電位を印加する。そして、制御装置１７は、目標二酸化炭素吸着量に対応する吸着モード実行時間の間だけ吸着電位を印加する。

吸着モード実行時間は、吸着量変化マップデータから得ることができる。目標二酸化炭素吸着量は、回収量変化マップデータから得ることができる。制御装置１７は、回収量変化マップデータから、センサ１５を介して検出した二酸化炭素回収量に関連付けられた目標二酸化炭素吸着量を取得する。図７に示すように、回収量変化マップデータにおける目標二酸化炭素吸着量は、センサ１５を介して検出した二酸化炭素回収量に相関する相関値である。よって、制御装置１７は、センサ１５を介して検出した二酸化炭素回収量に相関する相関値を目標二酸化炭素吸着量として取得するといえる。

そして、制御装置１７は、吸着量変化マップデータから、目標二酸化炭素吸着量に関連付けられた吸着モード実行時間を取得する。図５の例の場合、例えば、目標二酸化炭素吸着量が８０［ｇ］に設定されていれば、吸着モード実行時間は８０［ｓ］となる。

なお、図６に示すように、目標二酸化炭素吸着量は、センサ１５を介して検出した二酸化炭素回収量に応じて更新される。また、図５に示すように、吸着モード実行時間は、目標二酸化炭素吸着量が更新されるごとに変化する。目標二酸化炭素吸着量は、初期算出閾値や更新閾値として記憶部１８などに記憶されていてもよい。

ステップＳ１３０では、制御装置１７は、一連の制御シーケンスの２番目の動作モードである掃気モードを開始する。この掃気モードでは、図３に示すように、流路開閉弁１１が閉じられたままとなる。回収器１２の電気化学セルの作用極と対極との間に印加されている吸着電位は、そのまま維持される。流路切替弁１４による、ポンプ１３の下流側の配管と、外部との連通も維持される。

掃気モードでは、図３に示すように、ポンプ１３の駆動が開始される。上記したように、流路開閉弁１１は閉じられているので、ポンプ１３の上流側において、回収器１２は密閉された状態となっている。この状態でポンプ１３が駆動されると、密閉された回収器１２内に残された、二酸化炭素が除去された残留混合ガスが、回収器１２内から吸引され、外部に放出される。これにより、回収器１２内の残留混合ガスを掃気することができる。掃気モードでは、吸着電位が印加される。

なお、ポンプ１３の上流側の回収器１２は密閉されているので、回収器１２内の残留混合ガスの掃気は、ポンプ１３による真空引きによって行われる。このため、例えば、ポンプ１３が送風機１９の役割を兼ねる場合には、ポンプ１３の駆動は継続されるが、その駆動出力は、掃気モードの開始により、吸気モードよりも高められる。

このような流路開閉弁１１、回収器１２の電気化学セル、ポンプ１３および流路切替弁１４の制御により、掃気モードにおいては、図４（ｂ）に点線矢印で示すように、回収器１２内の、二酸化炭素が除去された残留混合ガスが、ポンプ１３を通過し、流路切替弁１４にて外部へ向かう流路配管に導かれ、その流路配管を介して、外部に放出される。

図２のフローチャートのステップＳ１４０では、制御装置１７が、掃気モード実行時間が経過したか否かを判定する。この掃気モード実行時間は、回収器１２内の残留混合ガスを掃気するのに十分な時間に予め定められている。

ステップＳ１４０の判定処理において、予め定められた掃気モード実行時間が経過したと判定されるとステップＳ１５０に進む。一方、設定された掃気モード実行時間が経過していないと判定されると、掃気モード実行時間が経過するまで、ステップＳ１４０の判定処理が繰り返し実行される。

ステップＳ１５０では、掃気モード終了処理が実行される。具体的には、制御装置１７は、掃気モード実行時間をカウントするカウンタのカウント値のリセットなどを行なう。

制御装置１７は、掃気モード終了後に、脱離モードおよび回収モードを実行する。脱離モードと回収モードは、同一工程として実行することも考えられる。しかしながら、本開示では、エネルギー消費を抑制するため、脱離モードと回収モードをわけて実行する。つまり、制御装置１７は、二酸化炭素の脱離と回収を同時に行なうのではなく、電気化学セルからの二酸化炭素の脱離を先行して行い、二酸化炭素の脱離後に、脱離された二酸化炭素の回収を開始する。

ステップＳ１６０では、制御装置１７は、一連の制御シーケンスの３番目の動作モードである脱離モードを開始する。この脱離モードでは、図３に示すように、流路開閉弁１１は閉じた状態に維持される。回収器１２の電気化学セルの作用極と対極との間には、作用極から電子を放出させて、作用極の二酸化炭素吸着材が吸着した二酸化炭素を脱離可能となる脱離電位（第２の電位に相当）が印加される。脱離モードでは、図３に示すように、流路切替弁１４が、ポンプ１３の下流側の配管をＣＯ_２回収タンク１６に連通するように制御される。

また、通常稼働期間では、脱離モードの開始時に、一旦、ポンプ１３の駆動が停止される。そして、ポンプ１３を停止したまま、電気化学セルの作用極と対極との間に脱離電位を印加して、作用極の二酸化炭素吸着材から二酸化炭素を脱離させる。一方、マップ作成処理の実行期間では、脱離モード時であってもポンプ１３を駆動させた状態とする。

ステップＳ１７０では、制御装置１７が、脱離モード実行時間が経過したか否かを判定する。脱離モード実行時間は、環境変化や経年劣化によって電気化学セルの二酸化炭素吸着性能が変化した場合に、二酸化炭素回収量と消費エネルギーとの最適化を図るためなどの理由から、一定ではなく変化する。この変化する脱離モード実行時間は、制御装置１７によって設定される。ステップＳ１７０では、設定された回収モード実行時間が経過したか否かが判定される。脱離モード実行時間は、脱離時間や最適脱離時間に相当する。通常稼働期間においては、脱離モード実行時間として最適脱離時間が採用される。

ステップＳ１７０の判定処理において、設定された脱離モード実行時間が経過したと判定されるとステップＳ１８０に進む。一方、設定された脱離モード実行時間が経過していないと判定されると、脱離モード実行時間が経過するまで、ステップＳ１７０の判定処理が繰り返し実行される。このように、制御装置１７は、二酸化炭素の脱離が行われる脱離モードの実行時において、二酸化炭素吸着材が吸着した二酸化炭素を脱離するように脱離電位を印加する。そして、制御装置１７は、目標二酸化炭素吸着量に対応する脱離モード実行時間の間だけ脱離電位を印加する。

ステップＳ１８０では、脱離モード終了処理が実行される。具体的には、制御装置１７は、流路開閉弁１１を閉じた状態で、電気化学セルへの脱離電位の印加を停止する。さらに、制御装置１７は、脱離モード実行時間をカウントするカウンタのカウント値のリセットなども行なう。

ステップＳ１９０では、制御装置１７は、一連の制御シーケンスの４番目の動作モードである回収モードを開始する。この回収モードでは、図３の通常稼働期間に示すように、流路開閉弁１１と流路切替弁１４を脱離モードと同様の状態とする。また、回収モードでは、脱離モードと同様、回収器１２の電気化学セルに脱離電位が印加される。しかしながら、回収モードでは、ポンプ１３が再駆動される。このように、制御装置１７は、脱離モードではポンプ１３を駆動することなく、回収モードではポンプ１３を駆動する。よって、制御装置１７は、ポンプ１３を効率的に駆動することが可能となる。

上記したように、流路開閉弁１１は閉じられているので、ポンプ１３の上流側において、回収器１２は密閉された状態となっている。また、流路切替弁１４が、ポンプ１３の下流側の配管をＣＯ_２回収タンク１６に連通するように制御されている。この状態でポンプ１３が駆動されると、密閉された回収器１２内に残された二酸化炭素が回収器１２内から吸引され、ＣＯ_２回収タンク１６に回収される。ポンプ１３は、電気化学セルから脱離された二酸化炭素の吸引を大気よりも真空に近い状態で行うため、掃気モードと同等の駆動出力による駆動が継続される。

ステップＳ２００では、制御装置１７は、二酸化炭素回収量が目標回収量に達したか否かを判定する。回収モードでは、上記のように、流路開閉弁１１、回収器１２の電気化学セル、ポンプ１３および流路切替弁１４の制御が行われる。よって、回収モードにおいては、図４（ｃ）に点線矢印で示すように、電気化学セルから脱離された二酸化炭素が、ポンプ１３を通過し、流路切替弁１４にてＣＯ_２回収タンク１６へ向かう流路配管に導かれる。その流路配管を介して、二酸化炭素がＣＯ_２回収タンク１６に蓄積される。

この際、ＣＯ_２回収タンク１６に向かって流路配管を流れる二酸化炭素の濃度および流量が、センサ１５によって検出される。制御装置１７は、センサ１５の検出結果に基づき、一連の制御シーケンスの実行によってＣＯ_２回収タンク１６に回収された二酸化炭素回収量を算出することができる。なお、ＣＯ_２回収タンク１６に向かって流路配管を流れる二酸化炭素の濃度は、通常、１００％に近い濃度となる。このため、二酸化炭素の流量を検出することが可能なセンサ１５を用いても良い。目標回収量は、目標二酸化炭素吸着量などを採用することができる。

ステップＳ２００の判定処理において、二酸化炭素回収量が目標回収量に達したと判定されるとステップＳ２１０に進む。一方、二酸化炭素回収量が目標回収量に達していないと判定されると、二酸化炭素回収量が目標回収量に達するまで、ステップＳ２００の判定処理が繰り返し実行される。

ステップＳ２１０では、回収モード終了処理が実行される。具体的には、制御装置１７は、流路開閉弁１１を開いて、回収器１２を外部に連通させる。制御装置１７は、電気化学セルへの脱離電位の印加を停止する。制御装置１７は、ポンプ１３の駆動を停止する。制御装置１７は、流路切替弁１４を切り替えて、ポンプ１３の下流側の配管を外部に連通させる。

ここで、上記した電気化学セルの二酸化炭素吸着性能は、経年劣化などによって変化するものと考えられる。しかしながら、電気化学セルが二酸化炭素を吸着可能な上限量を直接的に検出することはできない。このため、電気化学セルの二酸化炭素吸着量が上限に達したにも係わらず、吸着モードの実行を継続したり、電気化学セルから脱離した二酸化炭素の回収が実質的に終了したにも係わらず、回収モードの実行を継続したりする可能性も否定できない。

このように、二酸化炭素の回収量を最大化しようとして、例えば、常に、電気化学セルが吸着可能な二酸化炭素量上限量を吸着するのに十分な時間だけ吸着モードを実行し、電気化学セルが吸着した二酸化炭素をすべて回収するのに十分な時間だけ回収モードを実行した場合、二酸化炭素回収システム１０において、二酸化炭素の回収量に対して過大なエネルギーが消費されてしまう可能性がある。

そのため、本実施形態に係る二酸化炭素回収システム１０では、制御装置１７の記憶部１８に、吸着量変化マップデータと、回収量変化マップデータとが記憶された構成を有している。

以下に、吸着量変化マップデータおよび回収量変化マップデータに関して、詳細に説明する。まず、図８のフローチャートに基づいて、吸着量変化マップデータを作成するマップ作成処理に関して説明する。

制御装置１７は、マップ作成処理を行う場合、異なる吸着モード実行時間（経過時間）にて、複数回の吸着モードを実行させ、各吸着モードに対応して実行される複数回の回収モードでの二酸化炭素回収量をセンサ１５を介して検出する。例えば、図３には、異なる吸着モード実行時間にて、３回の吸着モードを実行させる例が示されている。なお、複数回の吸着モードの実行回数は２回であっても良い。

図３において、１回目の吸着モードの実行時間は、比較的短く、電気化学セルの二酸化炭素吸着量が上限値に達しないように設定されている。このため、１回目の吸着モードに対応する回収モードが実行されたときに検出される二酸化炭素回収量は、電気化学セルの二酸化炭素吸着量の上限値未満の量である。

２回目の吸着モードの実行時間は、比較的長く、電気化学セルの二酸化炭素吸着量がほぼ上限値に達するように設定されている。このため、２回目の吸着モードに対応する回収モードが実行されたときに検出される二酸化炭素回収量は、電気化学セルの二酸化炭素吸着量の上限値にほぼ等しい量である。

３回目の吸着モードの実行時間は、最も長く、電気化学セルの二酸化炭素吸着量が上限値に達した後も、ある程度の時間、吸着モードが実行されるように設定されている。このため、３回目の吸着モードに対応する回収モードが実行されたときに検出される二酸化炭素回収量は、電気化学セルの二酸化炭素吸着量の上限値に等しい量である。

上記した複数回の吸着モード、およびそれぞれの吸着モードに対応する複数回の回収モードが実行される間のセンサ検出結果に基づいて、電気化学セルの最大吸着量、およびその最大吸着量を得るための吸着モード実行時間である最大吸着量時間を推定する。電気化学セルの最大吸着量および最大吸着量時間の推定方法の具体例が、図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を参照して説明される。

ステップＳ３００では、マップ作成判定条件を満たすか否かを判定する。制御装置１７は、１つの吸着量変化マップデータに対し、上記３回の回収モードにおける二酸化炭素回収量のプロットが可能であること、および同一直線上にプロットされない二酸化炭素回収量の最大値が存在することである。なお、同一直線には、公差を含んでいてもよい。制御装置１７は、マップ作成判定条件を満たすと判定するとステップＳ３１０へ進み、満たさないと判定するとステップＳ３４０へ進む。

ステップＳ３４０では、リトライする。制御装置１７は、再度、吸着モードを実行させ、吸着モードに対応して実行される回収モードでの二酸化炭素回収量をセンサ１５を介して検出する。このとき、制御装置１７は、前回（３回目）よりも長い吸着モードの実行時間とする。

そして、制御装置１７は、リトライで得られた二酸化炭素回収量を用いてＳ３００を行う。制御装置１７は、ステップＳ３００でＹＥＳ判定するまで、ステップＳ３００、Ｓ３４０を繰り返し実行する。なお、制御装置１７は、ステップＳ３４０を実行した場合、ステップＳ３２０において、リトライ時の二酸化炭素回収量を目標二酸化炭素吸着量に採用する。

ステップＳ３１０では、傾きを算出する。図９（ａ）は、１回目の吸着モードに対応する回収モードが実行されたときに検出される二酸化炭素回収量に基づく、電気化学セルの二酸化炭素吸着量、および１回目の吸着モードの実行時間を示すグラフである。なお、電気化学セルの二酸化炭素吸着量は、検出された二酸化炭素回収量に等しいとみなすことができる。上記したように、１回目の吸着モードの実行時間は、比較的短く、電気化学セルの二酸化炭素吸着量が上限値に達しないように設定されている。このため、図９（ａ）に示すように、１回目の吸着モードの実行による電気化学セルの二酸化炭素吸着量に基づき、吸着モードの実行時間が長くなるほど、二酸化炭素吸着量も直線的に増加するものと仮定して、増加勾配線（傾き）を定めることができる。

ステップＳ３２０では、目標二酸化炭素吸着量を算出する。図９（ｂ）は、２回目および３回目の吸着モードに対応する回収モードが実行されたときに検出される二酸化炭素回収量に基づく、それぞれの電気化学セルの二酸化炭素吸着量、および２回目と３回目の吸着モードの実行時間を示すグラフである。上記したように、２回目の吸着モードの実行時間は、比較的長く、電気化学セルの二酸化炭素吸着量がほぼ上限値に達するように設定され、３回目の吸着モードの実行時間は、最も長く、電気化学セルの二酸化炭素吸着量が上限値に達した後も、ある程度の時間、吸着モードが実行されるように設定されている。このため、図９（ｂ）に示すように、２回目と３回目の吸着モードの実行による電気化学セルの二酸化炭素吸着量に基づき、電気化学セルの二酸化炭素吸着量の上限線を定めることができる。上限線に対応する二酸化炭素吸着量が、吸着可能な最大吸着量である目標二酸化炭素吸着量となる。

なお、電気化学セルの二酸化炭素吸着量の上限線は、１回の吸着モード、およびその１回の吸着モードに対応する回収モードの実行を通じて得られる、電気化学セルの二酸化炭素吸着量に基づいて定められても良い。

ステップＳ３３０では、図９（ｃ）に示すように、図９（ａ）の増加勾配線と図９（ｂ）の上限線との交点から、最大吸着量を得るための吸着モード実行時間である最大吸着量時間である吸着時間を決定することができる。

このように、制御装置１７は、複数回の回収モードでの検出結果である二酸化炭素回収量に基づいて、目標二酸化炭素吸着量として電気化学セルの最大吸着量を推定するとともに、最大吸着量を得るための吸着時間を推定することで吸着量変化データを作成する。そして、制御装置１７は、作成した吸着量変化マップデータを記憶部１８に記憶する。吸着量変化マップデータは、電気化学セルの経年劣化などによって目標二酸化炭素吸着量および吸着時間が更新される。

次に、図１０のフローチャートに基づいて、回収量変化マップデータにおける目標二酸化炭素吸着量の設定処理に関して説明する。制御装置１７は、図１０のフローチャートを実行することで、目標二酸化炭素吸着量を現状の値に保持するか更新するかを決定する。

図６、図７に示すように、回収量変化マップデータは、複数回の制御シーケンスのサイクル数ごとに、異なる目標二酸化炭素吸着量が関連付けられている。ここでは、１０サイクルごとに、目標二酸化炭素吸着量が更新される例を採用している。また、回収量変化マップデータは、センサ１５を介して検出した二酸化炭素回収量（二酸化炭素モニタ値）と目標二酸化炭素吸着量が関連付けられている。

初期算出閾値は、１サイクルから１０サイクルまでに採用される初期の目標二酸化炭素吸着量である。更新閾値は、更新された目標二酸化炭素吸着量である。更新閾値は、電気化学セルの経年劣化などで想定される目標二酸化炭素吸着量である。よって、更新閾値は、初期算出閾値よりも小さい値となっている。また、更新閾値は、サイクル数が増えるごとに小さい値となる。

また、初期算出閾値と更新閾値との間、および更新閾値と次の更新閾値との間は、吸着量保持領域となっている。吸着量保持領域は、現在の目標二酸化炭素吸着量を保持する領域である。一方、吸着量保持領域から外れた領域は、吸着量更新領域となっている。吸着量更新領域は、目標二酸化炭素吸着量を現在の値から更新する領域である。

ステップＳ４００では、回収量が吸着量保持領域内であるか否かを判定する。制御装置１７は、回収量としての二酸化炭素モニタ値が吸着量保持領域内であるか否かを判定する。制御装置１７は、二酸化炭素モニタ値が吸着量保持領域内であると判定するとステップＳ４１０へ進み、吸着量保持領域内でないと判定するとステップＳ４２０へ進む。

ステップＳ４１０では、目標二酸化炭素吸着量を保持する。制御装置１７は、現在の目標二酸化炭素吸着量を保持する。制御装置１７は、図７のドットハッチングで示す二酸化炭素モニタ値の場合、現在の目標二酸化炭素吸着量を保持する。

ステップＳ４２０では、目標二酸化炭素吸着量を更新する。制御装置１７は、現在の目標二酸化炭素吸着量を新たな目標二酸化炭素吸着量に更新する。制御装置１７は、図７の斜線ハッチングで示す二酸化炭素モニタ値の場合、目標二酸化炭素吸着量を更新する。

ステップＳ４３０では、目標二酸化炭素吸着量を設定する。制御装置１７は、現状の目標二酸化炭素吸着量もしくは更新した目標二酸化炭素吸着量を、吸着モード実行時間を設定する際の目標二酸化炭素吸着量として設定する。このように、制御装置１７は、二酸化炭素回収量から目標二酸化炭素吸着量を設定する。

二酸化炭素回収システム１０によれば、上記したように、回収器１２からＣＯ_２回収タンク１６へと回収される二酸化炭素の回収量をセンサ１５を介して検出する制御装置１７を備えている。そして、制御装置１７は、センサ１５を介した検出結果である二酸化炭素回収量に相関する相関値を目標二酸化炭素吸着量として取得する。よって、二酸化炭素回収システム１０は、目標二酸化炭素吸着量を把握することが可能になる。

また、制御装置１７は、複数回の吸着モードを実行させ、各吸着モードに対応して実行される複数回の回収モードでセンサ１５を介して検出されたの二酸化炭素回収量を用いて作成された吸着量変化マップデータを用いて目標二酸化炭素吸着量を把握する。そして、制御装置１７は、吸着量変化マップデータから得た吸着モード実行時間の間だけ吸着電位を印加する。このため、制御装置１７は、最大吸着量を得るために必要な時間だけ、吸着電位を印加することができる。言い換えると、制御装置１７は、最大吸着量を得るために必要な時間よりも長い時間、吸着電位を印加することを抑制できる。よって、制御装置１７は、最大吸着量を得るための吸着電位の印加時間を適切に制御することができる。

また、制御装置１７は、吸着量変化マップデータを、センサ１５を介して検出した二酸化炭素回収量に応じて更新するため、電気化学セルに経年劣化が生じたとしても、最適な目標二酸化炭素吸着量を把握することができるとともに、吸着電位の印加時間を適切に制御することができる。

以下に、脱離量変化マップデータに関して、詳細に説明する。まず、図１１のフローチャートに基づいて、脱離量変化マップデータを作成するマップ作成処理に関して説明する。制御装置１７は、図３のマップ作成処理実行期間において、脱離量変化マップデータを作成する。制御装置１７は、少なくとも回収モードを実行して脱離量変化マップデータを生成する。

ステップＳ５００では、マップ作成判定条件を満たすか否かを判定する。ここでのマップ作成判定条件は、脱離量変化マップデータを作成する際の判定条件であり、ステップＳ３００でのマップ作成判定条件とは異なる。ここでのマップ作成判定条件は、脱離量用判定条件ともいえる。

制御装置１７は、二酸化炭素回収量＞推定脱離量の場合にマップ作成判定条件を満たすと判定する。二酸化炭素回収量は、センサ１５を介して検出した最終的な二酸化炭素回収量である。図１７、図１８のハッチングで示すように、二酸化炭素回収量は、公差を含んでいてもよい。

推定脱離量は、図１６に示す関係から推定した二酸化炭素脱離量である。図１６は、ポンプ１３の駆動時間（回収時間）と、二酸化炭素の回収状態との関係を示すイメージ図である。図１６では、二酸化炭素回収流量を二点鎖線で示し、二酸化炭素回収量を点線で示している。期間Ａでの二酸化炭素回収量（モニタ値）は、後ほど説明する仮脱離時間の間に回収された二酸化炭素回収量である。期間Ａでの二酸化炭素回収量は、回収モードを実行する前に脱離していた二酸化炭素量とみなすことができる。つまり、制御装置１７は、回収モードでポンプ１３を駆動して、期間Ａにおいて、狙いの二酸化炭素脱離量となるように設定した仮脱離時間の間に回収された二酸化炭素回収量を取得する。

期間Ｂでの二酸化炭素回収量（モニタ値）は、仮脱離時間が経過した後に回収された二酸化炭素回収量である。期間Ｂでの二酸化炭素回収量は、回収モードを実行中に脱離していた二酸化炭素量とみなすことができる。この期間Ｂは、二酸化炭素脱離量や吸引位置の影響など様々な要因が、二酸化炭素回収量に乗ってくると考えられる。よって、ここでは、期間Ａでの二酸化炭素回収量を推定脱離量として採用する。

図１７、図１８では、二酸化炭素回収量１００［ｇ］を採用している。また、図１７では、モニタ値が丸印〇で示すように推定脱離量６０［ｇ］である場合を示している。一方、図１８では、モニタ値が四角印□で示すように推定脱離量９８［ｇ］である場合を示している。また、図１８では、リトライ時のモニタ値がハッチング付き丸印〇に示すように推定脱離量６０［ｇ］である場合を示している。なお、図１６、図１７、図１８の値は、一例に過ぎず、これに限定されない。

図１７の例では、二酸化炭素回収量＞推定脱離量であるため、マップ作成判定条件を満たしている。よって、制御装置１７は、ステップＳ５１０へ進む。図１８の例では、二酸化炭素回収量＞推定脱離量ではないため、マップ作成判定条件を満たしていない。よって、制御装置１７は、ステップＳ５３０へ進む。ステップＳ５３０では、リトライする。制御装置１７は、再度、マップ作成処理において、推定脱離量を確認する動作を行う。リトライは、少なくとも１回行う。

なお、推定脱離量は、複数回のモニタ値に基づいて算出してもよい。この場合、複数のモニタ値の平均値、最大値、最小値のいずれかを推定脱離量として採用することができる。

ステップＳ５１０では、傾きを算出する。まず、図１３に示すように、仮脱離時間を設定する。制御装置１７は、狙いの二酸化炭素脱離量になるように仮脱離時間を設定する。制御装置１７は、理論値より、二酸化炭素吸着量＞二酸化炭素脱離量となる仮脱離時間を算出する。また、制御装置１７は、吸着モード実行時間および二酸化炭素吸着量を元に、吸着モード実行時間＞仮脱離時間となるように設定する。ここでは、仮脱離時間として６０［ｓ］を採用する。

制御装置１７は、回収モードにおいてポンプ１３を駆動して、設定した仮脱離時間の間に回収された二酸化炭素回収量を取得する。ところで、狙いの二酸化炭素脱離量は、回収モードの実行前に脱離した二酸化炭素の量に相当する程度が好ましい。つまり、狙いの二酸化炭素脱離量は、期間Ａでの二酸化炭素回収量と同等の量が好ましい。これによって、二酸化炭素脱離量や吸引位置の影響など様々な要因が乗っていない二酸化炭素回収量を取得することができる。つまり、制御装置１７は、回収モードでポンプ１３を駆動して、期間Ａにおいて回収された二酸化炭素回収量を取得する。

ところで、二酸化炭素脱離量は、脱離時間が長くなるほど増加するものと仮定できる。このため、制御装置１７は、期間Ａにおいて回収された二酸化炭素回収量に相当する二酸化炭素脱離量と仮脱離時間との関係を含む、増加勾配線（傾き）を定めることができる。つまり、制御装置１７は、二酸化炭素回収量に相当する二酸化炭素脱離量と仮脱離時間との関係を含む脱離時間の経過に伴う二酸化炭素脱離量の増加の関係を満たすように、二酸化炭素脱離量と脱離時間とが関連付けられた脱離量変化マップデータを生成する。なお、増加勾配線は、図１４の脱離時間０［ｓ］と丸印〇を通る比例直線である。また、脱離時間０［ｓ］では、二酸化炭素回収量０［ｇ］である。

ステップＳ５２０では、二酸化炭素脱離時間を算出する。制御装置１７は、図１５に示すように、脱離量変化マップデータを用いて、モニタ値である二酸化炭素回収量から二酸化炭素脱離時間を算出（取得）する。言い換えると、制御装置１７は、モニタ値である二酸化炭素回収量と同等の二酸化炭素脱離量と増加勾配線との交点から、二酸化炭素脱離時間を決定することができる。この二酸化炭素脱離時間は、モニタ値である二酸化炭素回収量と同等の二酸化炭素脱離量を得るための最適脱離時間である。

具体的には、制御装置１７は、脱離量変化マップデータにおいて、モニタ値である二酸化炭素回収量と同等の二酸化炭素脱離量に関連付けられた脱離時間を最適脱離時間として取得する。図１５の例では、一例として、モニタ値である二酸化炭素回収量（二酸化炭素脱離量）を８０［ｇ］を採用している。このため、制御装置１７は、二酸化炭素回収量８０［ｇ］と増加勾配線との交点から、二酸化炭素脱離時間として８０［ｓ］を取得する。

そして、制御装置１７は、ここで取得した二酸化炭素脱離時間（最適脱離時間）を通常稼働期間の脱離モードで用いる。つまり、制御装置１７は、通常稼働期間の脱離モードにおいて、脱離モード実行時間として最適脱離時間の間だけ脱離電位を印加する。

なお、本開示は、モニタ値である二酸化炭素回収量のかわりに、目標二酸化炭素吸着量を用いて二酸化炭素脱離時間を決定してもよい。

次に、図１２のフローチャートに基づいて、脱離時間更新処理に関して説明する。上記のように、二酸化炭素回収システム１０では、所定サイクルごとに目標二酸化炭素吸着量が更新される例を採用している。そこで、制御装置１７は、目標二酸化炭素吸着量を更新すると図１２のフローチャートを開始する。ステップＳ６００では、上記のように、二酸化炭素脱離時間を算出する。そして、ステップＳ６１０では、算出した二酸化炭素脱離時間を、次のサイクルで用いる二酸化炭素脱離時間に確定する。つまり、制御装置１７は、所定期間ごとに目標二酸化炭素吸着量を少ない値に更新するとともに、目標二酸化炭素吸着量の更新に伴って最適脱離時間を短い値に更新する。

以上のように、二酸化炭素回収システム１０では、二酸化炭素回収量と二酸化炭素吸着量と二酸化炭素脱離量は同等とみなすことができる。そこで、二酸化炭素回収システム１０によれば、上記したように、脱離量変化マップデータにおいて二酸化炭素回収量もしくは目標二酸化炭素吸着量と同等の脱離量に関連付けられた二酸化炭素脱離時間を最適脱離時間として取得する。そして、二酸化炭素回収システム１０では、脱離モードにおいて最適脱離時間の間だけ脱離電位を印加する。このため、二酸化炭素回収システム１０では、脱離モードにおいて、脱離電位を印加する時間を最適化できエネルギー消費を抑えることができる。

二酸化炭素回収システム１０では、一連の制御シーケンスを実行して作成した脱離量変化マップデータを用いて最適脱離時間を取得している。このため、二酸化炭素回収システム１０では、電気化学セルやポンプ１３などの状態に応じて、脱離電位を印加する時間を最適化できる。

二酸化炭素回収システム１０では、脱離電位の印加を開始してからの経過時間が最適脱離時間に達すると、脱離電位の印加を停止してポンプ１３を駆動させる。そして、二酸化炭素回収システム１０では、二酸化炭素回収量が目標回収量に達するとポンプ１３を停止させる。これによって、二酸化炭素回収システム１０では、ポンプ１３を駆動する時間を最小化することができる。したがって、二酸化炭素回収システム１０では、ポンプ１３の駆動に要するエネルギーを最小に抑えることができる。

さらに、二酸化炭素回収システム１０は、目標二酸化炭素吸着量を更新すると、最適脱離時間としての二酸化炭素脱離時間を更新する。これによって、二酸化炭素回収システム１０は、電気化学セルの経年劣化によって変化する二酸化炭素回収量や二酸化炭素吸着量に追従して最適脱離時間を設定できる。このため、二酸化炭素回収システム１０は、電気化学セルが経年劣化した場合であっても、脱離モードにおいてエネルギー消費を抑えることができる。

以上、本開示の好ましい実施形態について説明したが、本開示は、上記の実施形態になんら制限されることなく、本開示の主旨を逸脱しない範囲において、種々変更して実施することが可能である。例えば、上記した実施形態の構成は、以下のように変形されても良い。

（変形例）
吸着モード実行時間は、吸着量変化マップデータから得るものに限定されない。吸着モード実行時間は、予め決められた関係式を演算することでも得ることができる。制御装置１７は、センサ１５を介して検出されたの二酸化炭素回収量［ｇ］と、二酸化炭素吸着係数［ｓ／ｇ］との乗算で吸着モード実行時間を得てもよい。

二酸化炭素吸着係数は、二酸化炭素吸着材が所定量の二酸化炭素を吸着するのに要する時間で示される係数である。つまり、二酸化炭素吸着係数は、１［ｇ］当たりの二酸化炭素を吸着するのに要する時間として定義される。二酸化炭素吸着係数［ｓ／ｇ］は、吸着時間［ｓ］／二酸化炭素吸着量［ｇ］である。変形例１は、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。

本開示は、実施形態に準拠して記述されたが、本開示は当該実施形態や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態が本開示に示されているが、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範畴や思想範囲に入るものである。

開示されている技術的思想

この明細書は、以下に列挙された複数の項に記載された複数の技術的思想を開示しており、かつ、後続の技術的思想において先行する技術的思想を択一的に引用することにより示された複数の組み合わせ技術的思想を開示している。

技術的思想１
電気化学反応によって、二酸化炭素を含有する混合ガスから二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収システムであって、
回収した二酸化炭素を蓄えるための二酸化炭素回収タンク（１６）と、
二酸化炭素を吸着可能な吸着材を含む作用極と、前記作用極と対をなす対極とを有する電気化学セルと、前記電気化学セルを収容する筐体とを有し、前記筐体の内部に前記混合ガスが供給される少なくとも一つの回収器（１２）と、
前記回収器から前記二酸化炭素回収タンクへと回収される二酸化炭素の回収量を検出するためのセンサ（１５）と、
二酸化炭素の吸着が行われる吸着モードの実行時において、前記吸着材が二酸化炭素を吸着するように、前記吸着材が吸着可能な二酸化炭素の吸着量である目標吸着量に対応する吸着時間の間だけ前記作用極と前記対極との間に第１の電位を印加するか、前記吸着材が吸着した二酸化炭素を脱離する脱離モードの実行時において、前記回収量に対応する回収時間の間だけ前記作用極と前記対極との間に第２の電位を印加するかを制御するものであり、前記センサを介した検出結果である前記回収量に相関する相関値を前記目標吸着量として取得する制御装置（１７）と、
二酸化炭素の脱離量と、前記脱離量を得るための脱離時間とが関連付けられた脱離量変化データが記憶された記憶部（１８）と、を備え、
前記制御装置は、前記脱離量変化データにおいて前記回収量もしくは前記目標吸着量と同等の前記脱離量に関連付けられた前記脱離時間を最適脱離時間として取得し、前記脱離モードにおいて前記最適脱離時間の間だけ前記第２の電位を印加する、二酸化炭素回収システム。

技術的思想２
前記制御装置は、前記第２の電位の印加を介して前記最適脱離時間が経過すると、ポンプの駆動を開始して脱離した二酸化炭素を前記回収器から前記二酸化炭素回収タンクへと回収する回収モードを実行するものであり、前記回収量が目標回収量に達すると前記ポンプの駆動を停止させる、技術的思想１に記載の二酸化炭素回収システム。
技術的思想３
前記制御装置は、前記回収モードを実行して前記脱離量変化データを生成するものであり、
前記回収モードにおいて前記ポンプを駆動して、狙いの前記脱離量となるように設定した仮脱離時間の間に回収された二酸化炭素の前記回収量を取得し、取得した前記回収量を前記脱離量とみなして、前記脱離量と前記仮脱離時間との関係を含む前記脱離時間の経過に伴う前記脱離量の増加の関係を満たすように、前記脱離量と前記脱離時間とが関連付けられた前記脱離量変化データを生成する、技術的思想１または２に記載の二酸化炭素回収システム。

技術的思想４
狙いの前記脱離量は、前記回収モードの実行前に脱離した二酸化炭素の量に相当する、技術的思想３に記載の二酸化炭素回収システム。

技術的思想５
前記制御装置は、所定期間ごとに前記目標吸着量を少ない値に更新するとともに、前記目標吸着量の更新に伴って前記最適脱離時間を短い値に更新する、技術的思想１～４のいずれか１項に記載の二酸化炭素回収システム。

１０：二酸化炭素回収システム
１１：流路開閉弁
１２：回収器
１３：ポンプ
１４：流路切替弁
１５：センサ
１６：ＣＯ_２回収タンク
１７：制御装置
１８：記憶部
１９：送風機

Claims (5)

1. 電気化学反応によって、二酸化炭素を含有する混合ガスから二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収システムであって、
   回収した二酸化炭素を蓄えるための二酸化炭素回収タンク（１６）と、
   二酸化炭素を吸着可能な吸着材を含む作用極と、前記作用極と対をなす対極とを有する電気化学セルと、前記電気化学セルを収容する筐体とを有し、前記筐体の内部に前記混合ガスが供給される少なくとも一つの回収器（１２）と、
   前記回収器から前記二酸化炭素回収タンクへと回収される二酸化炭素の回収量を検出するためのセンサ（１５）と、
   二酸化炭素の吸着が行われる吸着モードの実行時において、前記吸着材が二酸化炭素を吸着するように、前記吸着材が吸着可能な二酸化炭素の吸着量である目標吸着量に対応する吸着時間の間だけ前記作用極と前記対極との間に第１の電位を印加するか、前記吸着材が吸着した二酸化炭素を脱離する脱離モードの実行時において、前記回収量に対応する回収時間の間だけ前記作用極と前記対極との間に第２の電位を印加するかを制御するものであり、前記センサを介した検出結果である前記回収量に相関する相関値を前記目標吸着量として取得する制御装置（１７）と、
   二酸化炭素の脱離量と、前記脱離量を得るための脱離時間とが関連付けられた脱離量変化データが記憶された記憶部（１８）と、を備え、
   前記制御装置は、前記脱離量変化データにおいて前記回収量もしくは前記目標吸着量と同等の前記脱離量に関連付けられた前記脱離時間を最適脱離時間として取得し、前記脱離モードにおいて前記最適脱離時間の間だけ前記第２の電位を印加する、二酸化炭素回収システム。
2. 前記制御装置は、前記第２の電位の印加を介して前記最適脱離時間が経過すると、ポンプの駆動を開始して脱離した二酸化炭素を前記回収器から前記二酸化炭素回収タンクへと回収する回収モードを実行するものであり、前記回収量が目標回収量に達すると前記ポンプの駆動を停止させる、請求項１に記載の二酸化炭素回収システム。
3. 前記制御装置は、前記回収モードを実行して前記脱離量変化データを生成するものであり、
   前記回収モードにおいて前記ポンプを駆動して、狙いの前記脱離量となるように設定した仮脱離時間の間に回収された二酸化炭素の前記回収量を取得し、取得した前記回収量を前記脱離量とみなして、前記脱離量と前記仮脱離時間との関係を含む前記脱離時間の経過に伴う前記脱離量の増加の関係を満たすように、前記脱離量と前記脱離時間とが関連付けられた前記脱離量変化データを生成する、請求項２に記載の二酸化炭素回収システム。
4. 狙いの前記脱離量は、前記回収モードの実行前に脱離した二酸化炭素の量に相当する、請求項３に記載の二酸化炭素回収システム。
5. 前記制御装置は、所定期間ごとに前記目標吸着量を少ない値に更新するとともに、前記目標吸着量の更新に伴って前記最適脱離時間を短い値に更新する、請求項３に記載の二酸化炭素回収システム。

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