JP2024508649A - 希薄溶液中の塩化物の回収及び価値化のための淡水化デバイス及びプロセス - Google Patents

Abstract

本発明は、関連のあるイオン交換膜、すなわち連続したカソードチャンバ（１６、１１６）、カチオン交換膜（２８、１２８）、生理食塩水用の中央チャンバ（１２、１１２）、アニオン交換膜（２６、１２６）及びアノードチャンバ（１４、１１４）によって分離された３チャンバ電気化学セルを使用する、ＮａＣｌ溶液の淡水化のためのデバイス及びプロセスに関する。ＯＨ－及びＨ２の形成下でのＯＨ－の酸化及びＨ３Ｏ＋の還元により、Ｎａ＋及びＣｌ－イオンの中央チャンバから他のチャンバへの移動が引き起こされ、それによって塩濃度が低下する。カソードチャンバへの供給は、ＮａＯＨの濃度を低下させ、空気からＣＯ２を除去するために、炭酸化反応器（５０）を挿入することにより回路内で管理することができる。特定の条件下では、アノードチャンバに入る塩化物は酸化を受け、そこで形成された塩素が水と反応してＨＣｌ及びＨＣｌＯを生成する。【選択図】図１

Description

本発明は産業廃棄物、鉱業廃棄物、または海水のような水処理廃棄物からの塩素含有溶液の回収及び付加価値化処理のための淡水化デバイス及びプロセスに関し、価値化の非限定的な例として、消毒剤の製造及び、大気中のＣＯ_２の隔離が挙げられる。

水中の塩化物レベルを表流水への流出が許容されるレベル（通常は１，０００ｐｐｍ程度）まで低下させることは、水処理の分野における主要な問題の１つである。これは、塩化物が、カルシウム、マグネシウム、硫酸塩などの他の元素または化合物とは異なり、難溶性の塩、酸化物、水酸化物、または凝集剤を利用して、物理化学プラントにおいて処理することができないためである。

しかし、塩素塩、すなわち塩化物は、工業プロセス（食品、繊維、金属処理、及び電気メッキ産業など）、鉱業、石油抽出（水圧破砕）、そして、ヒトが消費する飲料水を生産するための海水の淡水化から出る廃水の中で、最も一般的な汚染物質のうちの１つである。

現在まで、表流水への流出の許容限度未満に塩化物を削減させるために最も一般的に使用されている方法は、塩化物濃度レベルに大きく依存する。閾値に近いレベル（＜５，０００ｐｐｍ）の場合、廃水は一般に、塩化物含有量の低い他の廃水と混合され、得られた混合物の化学的及び物理的処理が行われる。７０，０００ｐｐｍを超える濃度の場合、唯一の適用可能な技術は、塩化物水溶液を（可能であれば）飽和するまで濃縮し、その後塩素塩を固体で回収することにより、大量の水を回収できる蒸発方法を含む。５，０００～７０，０００ｐｐｍの中間濃度の場合、通常、浸透膜による精製を連続して適用し、その結果濃縮された浸透圧阻止液を蒸発回収することから構成される方法がある。

言うまでもなく、逆浸透及び蒸発処理に関連するプラント及びエネルギーのコストが高いことを考えると、環境への流出、または、環境規制が十分でないため表流水への流出を許可している国へ移転するという不正な現象が見られることは珍しいことではない。

２０００年代初頭に開発され、本出願人が名称ＳＭＩＴで販売したさらなる方法は、欧州特許第３２５０５１６号の主題であり、電気化学装置を使用して、水溶液に溶解した塩素塩を抽出し、逆酸塩基中和プロセスにより、塩素塩及び２つの化合物（一方は、塩酸ＨＣｌ、他方は、塩基）が枯渇した水溶液を同時に精製する方法を提供する。前述の特許に開示されたプロセスでは、触媒が豊富に含まれた２つの電極を使用し、セルに大気中の酸素及び水素を供給することにより、電極の表面上で２つの化学反応を得ることを可能とし、その結果、片面にはＨ^＋イオン、他の面にはＯＨ^－イオンが生産される。水溶液の電気的中性の原理により、２つの電極を含むチャンバ内でこれらのイオン種の濃度が増加することにより、処理済み塩水に含まれる荷電イオン種が専用のアニオン及びカチオン膜を通って置換され、その結果として、その隔離が行われる。

この技術は、処理された塩水の化学的価値化と、それに伴う電気化学的プロセスからのその結果としての電気エネルギーの生成が可能であるという事実によってもたらされる大きな利点があるにもかかわらず、この技術には、以下にまとめるいくつかの問題を有する；
電極の製造に使用される触媒（酸化白金など）のコストが高く、これは、プラントの建設に多額の初期費用を要することを意味しており、処理廃水の廃棄コストが非常に高い場合にのみ、技術の適用が可能になる。酸性及び塩基性の両方で生成される溶液は、所望の濃度で生成することはできない。これは、２つの溶液のｐＨを、酸性溶液の場合は１より高く、塩基性溶液の場合は１３未満に維持する必要があるためである。

自発的反応の使用では、Ｈ^＋及びＯＨイオンの生成速度を制御することはできない。これは、このプロセスが、処理塩水の電気伝導率に直接比例するためである。この現象は、処理塩水の塩分濃度が低下するにつれて、イオンの生成速度低下を引き起こすため、３５，０００ｐｐｍ未満の塩化物を含有する塩水の場合、このタイプの技術は、経済的競争力がなくなる。

最後に、セルに水素ガスを供給する必要があるため、ＳＭＩＴタイプのプラントでは、水素をその場で生成するプラントを隣接させる必要がある。これらのプラントは、水の電気分解技術または化石及び非化石炭化水素の改質を使用して構築され得る。これは、都市化地域に近い区域で適用する場合の制限を決定するものではないが、プラントの実現に関係する地域に、炭化水素の一定供給を管理する設備がない場合には、これが技術的限界となる。

国際公開第２０１６／１２０７１７号に記載されている淡水化システムは、拡散電極を用いて動作し、アノードでＨ_２を酸化して、Ｈ^＋を形成し、カソードでＯ_２を還元してＯＨ^－を形成し、汽水を飲料水に変える。

国際公開第２０１６／１２０７１７号

本発明の目的は、前述の欠点を克服し、希薄溶液中、特に塩化物濃度が３５，０００ｐｐｍ未満及び５，０００ｐｐｍ超であり得る塩水中の塩化物を回収及び価値化するためのデバイス及びプロセスを提唱することである。

本発明はまた、低い管理コスト及び投資コストで、処理された化合物を化学的に価値化することができる、塩化物を含む溶液の回収処理のためのデバイス及びプロセスを提唱することを目的とする。

本発明のさらなる目的または利点は、以下の説明から明らかになるであろう。

本発明の第１の態様では、本目的は、
（ａ）ＯＨ^－イオンの酸化とその結果としてのガス状酸素の生成及び溶液中でのＨ＋プロトンの放出という電気化学反応を可能にするのに適したアノードであって、ここで、アノードは、酸性溶液を含むように適合されたアノードチャンバ内に収容されているか、もしくは陽極液として酸性溶液を含み、
（ｂ）電気接続を介してアノードに接続され、プロトンＨ＋の還元とその結果としての水素ガスの生成及び溶液中へのＯＨ－イオンの放出という電気化学反応を可能にするように適合されたカソードであって、ここで、カソードは、塩基性溶液、特にＮａＯＨ水溶液を含むように適合されたカソードチャンバ内に収容されているか、もしくは陰極液として塩基性溶液、特にＮａＯＨ水溶液を含み、
（ｃ）アノードチャンバに陽極液を供給するためのシステムと、
（ｄ）カソードチャンバに陰極液を供給するためのシステムと、
（ｅ）ＯＨ^－イオン不透過性でカチオン透過性、特にＮａ^＋に対して透過性であるカチオン交換膜と、
（ｆ）Ｈ^＋イオン不透過性かつアニオン透過性、特にＣｌ^－に対して透過性であるアニオン交換膜と、を含む少なくとも１つの電気化学セルを備える淡水化デバイスによって達成され、
ここで、アノードチャンバ及びカソードチャンバは、カチオン交換膜及びアニオン交換膜によって分離され、さらに、これらの膜は、塩化物塩、特にＮａＣｌの水溶液を含む、またはそうでなければ含むように適合された第３のチャンバによって分離され、
（α）カチオン交換膜は、同時にカソードチャンバ及び第３のチャンバの壁またはその一部でもあり、その結果、特にＮａ^＋については、第３のチャンバからカソードチャンバへの塩カチオンの通過が可能であり、
（β）アニオン交換膜は、同時にアノードチャンバ及び第３のチャンバの壁またはその一部であり、第３のチャンバからアノードチャンバへの塩アニオン、特にＣｌ^－の通過が可能である。

好ましい変形例では、電極は、ステンレス鋼またはグラファイトで作られる。有利には、膜は、強化ポリマー材料、特にポリケトン（ＰＫ）で作られる。電極及び膜の材料は、異なる場合があり得、単に上記で指定した反応及び透過性に好適である必要がある。当業者であれば、好適な電極及び膜を容易に特定することができる。

本発明の好ましい実施形態では、淡水化デバイス（すなわち、本デバイスに含まれる様々な構成要素を管理するように適合された相対制御ユニット）は、以下のアルゴリズムを実施するように構成される；
（ｉ）アノードチャンバに供給するためのシステムを介して、アノードチャンバ（１４、１１４）に、陽極液、好ましくは水を供給すること、
（ｉｉ）カソードチャンバに供給するためのシステムを介して、カソードチャンバ（１６、１１６）に、陰極液、好ましくは水、またはその中で生成される低濃度の塩基を供給すること、
（ｉｉｉ）第３のチャンバ（１２、１１２）に濃縮塩化物塩溶液を供給すること、
（ｉｖ）酸素Ｏ_２及びＨ^＋プロトンの形成を伴う、アノード（１８）上のＯＨ^－を酸化することと、
（ｖ）Ｈ_２水素及びＯＨ^－水酸化物イオンの形成を伴う、カソード（２０）上のＨ^＋を還元すること。

アニオン膜は、アノード酸性化チャンバ内にプロトンＨ^＋を保持するが、塩化物イオンＣｌ^－などの陰イオンが中央チャンバから通過できるようになる。中央チャンバは、使用される活性表面面積を最小限に抑えながら、処理済み食塩水の通過を可能にし、チャンバ内での滞留時間を最大にするような方法で作られることが好ましい。活性表面は、アニオン膜とカチオン膜によってそれぞれ区切られたチャンバの２つの壁として意図されている。

逆に、カチオン膜は、ＯＨ^－イオンを塩基生成カソードチャンバ内に保持しながら、それでも中央チャンバからのナトリウムイオンＮａ^＋などの正イオンの通過が可能になる。

アノードチャンバ及びカソードチャンバにおける電気化学反応の連続性及び処理される溶液からの塩イオンの移動を確実にするために、本発明による淡水化デバイスでは、チャンバのそれぞれに入口及び出口が設けられていることが好ましく、具体的には；
（ａ）アノードチャンバには、新鮮な陽極液用の入口と、食塩水アニオン、特にＣｌ－またはその誘導体及び酸素が豊富なより酸性度の高い陽極液用の出口と、が設けられている、
（ｂ）カソードチャンバには、新鮮な陰極液用の入口と、塩カチオン、特にＮａ＋及び水素が豊富なより塩基性の高い陰極液用の出口と、が設けられている、
（ｃ）第３のチャンバには、初期塩溶液の入口と、低濃度の塩溶液の出口と、が設けられている。

本発明の特に有利な実施形態では、淡水化デバイスはさらに、
（ｇ）カソードチャンバの出口に接続され、好ましくは燃料電池に接続される、生成された水素を回収するように適合された気液分離デバイス、特に気液スクラバーを備える。

気液分離デバイスにより、例えば燃料電池による発電などにその場で再利用するために、塩基生成チャンバ、すなわちカソードチャンバで生成された水素の一部分を回収することが可能になる。生成された電気エネルギーは、淡水化デバイスの電気化学セルに電力を供給するために即時に使用でき、その結果、直接電源からの供給に必要な電力供給が最大１５％削減される。最新技術では、他の気液分離システムも知られている。

本発明の特に好ましい実施形態は、
（ｈ）炭酸化反応器が挿入される回路に接続された入口及び出口を含むカソードチャンバを備えた炭酸化反応器をさらに備える淡水化デバイスを提供する。

炭酸化反応器は、生成された塩基性溶液内に二酸化炭素を含むガスを有利に拡散させ、カソードチャンバと炭酸化反応器との間の回路内を循環させる。この手順により、塩基性溶液のｐＨを緩衝状態、有利には８．５～９．５に保つことができ、膜の最適な動作及び耐久性が確保される。緩衝化ｐＨを維持することによって、飽和炭酸塩の溶液が得られるまで処理溶液から採取される試薬の濃度を上昇させることも可能であり、その後沈殿によって溶液から連続的に採取することができる。大気を供給したときに、反応器は、ＣＯ_２の充填量を減少させる助けとなる。したがって、炭酸化反応器は、カソードチャンバの塩基性溶液のｐＨを緩衝に維持することと、過飽和による結晶化によって溶液から抽出できる固体炭酸塩及び重炭酸塩の生成を介して大気中の二酸化炭素を隔離できる２つの目的を有する。

有利には、新鮮な陽極液は、単に水、または７に近いｐＨを有する溶液であり、一方、新鮮な陰極液は、有利には、好ましくはカソードチャンバで生成され、脱炭酸反応器を通過する間に緩衝されるＮａＯＨ再循環から得られる希釈塩基性溶液である。新鮮な塩溶液は、有利には濃縮ＮａＣｌ溶液である。

これらの新鮮な溶液は、以下の化学反応を起こす；アノードチャンバでは、
２ＯＨ^－－＞Ｏ_２（ｇ）＋２Ｈ^＋＋４ｅ^－
カソードチャンバでは、
２Ｈ_３Ｏ^＋＋４ｅ^－－＞２ＯＨ^－＋２Ｈ_２（ｇ）
である。

次いで、アノードチャンバで酸が形成され、カソードチャンバで塩基が形成される。

本発明の別の態様は、本発明による淡水化デバイスでの使用に好適である電気化学セルに関する。これは、好ましくは、
（ｉ）第１のプレートに取り付けられた第１の窓内で支持される第１のプレートであって、蛇行経路のアノードチャンバが、蛇行経路の延長面に対して、好ましくは６ｍｍを超えない厚さを有し、その端に陽極液の入口及び出口を有する第１のプレートと、
（ｉｉ）第２のプレートに取り付けられた第２の窓内で支持される第２のプレートであって、蛇行経路の中央チャンバが、蛇行経路の延長面に対して、好ましくは６ｍｍを超えない厚さを有し、その端に生理食塩水用の入口及び出口を有する第２のプレートと、
（ｉｉｉ）第３のプレートに取り付けられた第３の窓内で支持される第３のプレートであって、蛇行経路のカソードチャンバが、蛇行経路の延長面に対して、好ましくは６ｍｍを超えない厚さを有し、その端に陰極液用の入口及び出口を有する第３のプレートと、
（ｉｖ）第１のプレートと第２のプレートとの間に挿入されているアニオン交換膜と、
（ｖ）第２のプレートと第３のプレートとの間に挿入されているカチオン交換膜と、
（ｖｉ）アニオン交換膜の位置とは反対側で第１のプレートの隣に配置されたプレートアノードと、
（ｖｉｉ）アニオン交換膜の位置とは反対側で第３のプレートの隣に配置されたプレートカソードと、を備え、
ここで、プレート、膜、及び電極は、アノード、アノードチャンバ、アニオン交換膜、中央チャンバ、カチオン交換膜、カソードの順序で重ね合わせられ、
各プレートには、任意により、プレートを重ねて、関連する固定手段で接続できるように位置合わせされた複数の第１の穴が設けられ、
各プレートには、陽極液、陰極液及び生理食塩水の流れを個別のチャネルに運ぶための３つの対の穴に分割された複数の第２の穴が設けられ、各対の１つの穴は、それぞれの流れがシステムに入るように設けられ、別の穴は、システムから出るように設けられ、ここでは、プレートが重なり、接続されて関連のある流れのための個別のチャネルを形成できるように位置合わせされているように、対応する穴が配置され、
ここで、各プレートには、アノードチャンバ及びカソードチャンバ内にそれぞれ形成されるガスを収集するための複数の第３の穴が設けられ、プレートが重なり、接続されて、それぞれのチャンバの関連のあるガス流に対して個別のチャネルを形成できるように位置合わせされるように配置されることが好ましく、
ここで、各流れは、関連のある、重なっている穴によって形成されたチャネルに沿ってシステム全体を通過するが、チャンバの入口との連通は、このような方法で、関連のあるチャネルの流れが専用となるチャンバを担持するプレート内でのみ実現され、これにより、流れがチャンバを通過し、チャンバの出口を通って、それぞれの一連の穴によって形成された対応する出口チャネルに入ることができるようになる。

蛇行または曲折チャンバを備えた３つのプレートの形態で電気化学セルを実現することにより、チャンバ自体が最小の厚さまたは体積で、最大の表面積、すなわち各チャンバと関連のあるイオン交換膜との間の最大の接触面を有することが可能になり、ここで、実質的に層状に拡張されたチャンバにより、チャンバ内に含まれる対応する溶液が均一かつ均質に分布し、定期的な脱気が保証される。蛇行形状により、非常に狭い空間で各チャンバ内に溶液の長い経路を作製することができる。

最適化された接触面と組み合わせることにより、この省スペース化により、個々のセルを分離するのに必要な膜の面積の縮小が可能になる。これは、膜のコストが高いことを考慮すると、非常に重要な事実である。

好ましい実施形態では、淡水化デバイスは、少なくとも１つの電気化学セルとして、ここで説明した電気化学セルを備える。しかし、電気化学セルは、他の電気化学反応を実施するために、他の種類の電極を備え、他の種類の溶液を供給することができるが、したがって記載されている淡水化に厳密に関連していないことが理解される。

プレート電気化学セルは、本発明による淡水化デバイスに適用できるセルのスタックを創出する追加のプレートで補足することができるが、異なる溶液及びタイプの電極を必要とする他の状況にも適用でき、同時に、依然としてスタックの最小単位の３チャンバ原理で動作することができる。

本発明の変形例では、複数の３チャンバ電気化学セルが、変形例（Ａ）または変形例（Ｂ）に従ってセルのスタック内にグループ化される；
変形例（Ａ）では、個々の要素が、次のスキームに従って相互に続く；
［＋ＡＺＣ－］［＋ＡＺＣ－］_ｎ、（式中、ｎ＝１、２、…である）、
または、
変形例（Ｂ）では、個々の要素が次のスキームに従って相互に続く；
＋ＡＺＣ－ＣＺＡ＋ＡＺＣ－ＣＺＡ＋…＋ＡＺＣ－可変数のグループＡＺＣ及びＣＺＡを有し、３つの隣接するチャンバを有するユニットは、共通の対応する電極を有し；
ここで、両方の変形例（Ａ）及び（Ｂ）では、Ａは、アノードチャンバを備えたプレートであり、Ｚは、中央チャンバを備えたプレートであり、Ｃは、カソードチャンバを備えたプレートであり、記号「＋」は、アノードであり、記号「－」は、カソードであり、隣接するチャンバＡとＺの間にアニオン交換膜が配置され、隣接するチャンバＺとＣの間にカチオン交換膜が配置され、
ここで、変形例（Ａ）及び（Ｂ）の両方では、同じ種類のチャンバが、チャンバの関連のある入口及び出口ならびにプレート内の対応する穴を介して接続される。

プレート電気化学セルの原理は、図２を参照して後述するが、個々のチャンバの入力部及び出力部を接続するための穴の構成（数及び配置）は、変動し得る。

この技術を大規模に活用するための本発明による実施形態では、淡水化デバイスは、少なくとも１つの電気化学セルのみでなく、交互極性セルを含むスタック内に多極構成で複数、例えば５０個の電気化学セルを備える。有利には、膜及び電極の活性表面は、約１６００ｃｍ^２である。セルには、直流発電器を介して０～９ボルトの電圧で電力が供給され得る。本発明の好ましい型では、セルには、例えば太陽光発電システム及び電圧安定器を介して、または主電源電圧によって供給される直接発電器を介して、各セルに対して２．５～３．５Ｖの定電圧及び４．５～６．５ｍＡ／ｃｍ^２の電流が供給される。あるいは、または補足的な形態で、上記の燃料電池によって生成されたエネルギーによって電力を供給し得る。アンペア数は、処理される塩水の導電率によって異なる。同じ電圧の場合、塩分が少ない塩水はより低い電流を生成するため、上記の範囲は、０．５～６．５ｍＡ／ｃｍ^２まで拡張され得る。

処理される生理食塩水の流れは、各セルの中央チャンバ内で安定に保たれることが好ましく、これは、例示的形態では、蠕動計量ポンプの使用を介して行われ、このポンプは、セルから出た時点で分析される溶液の導電率を監視することによって、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）を使用して制御することができる。また、アノード及びカソードチャンバ内では、有利には、水の流れなどの陽極液／陰極液の流れが、蠕動計量ポンプの使用を介して安定に保たれ、このポンプは、例えば、セルを出る時点で分析された同じ溶液のｐＨを監視することによって、ＰＬＣを介して管理される。

これに関して、本発明による淡水化デバイスは、チャンバに供給するための調整可能な速度のポンプシステムを備える。

処理する溶液のポンピング速度及びセルに印加する電圧を制御することにより、連続的に淡水化能力の動的制御を行うことができ、中央チャンバから出るときに、必要な値と一致するレベルの塩化物を含む溶液が確実に利用可能になる。

本発明の別の実施形態では、淡水化デバイスは、中央チャンバから出る溶液を新鮮な水の画分と、回路内で電気化学セルの中央チャンバに供給する濃縮食塩水画分とに分割するための逆浸透システムをさらに備え、好ましくは、逆浸透プラントには、中央チャンバから出る生理食塩水のみでなく、淡海水も供給される。淡海水は、飲料水の追加部分を取り出すために中央チャンバから出る溶液の塩分と等しいか少なくとも同様の塩分濃度を有する。

例えば海水の処理においては、この配置により、取水量をゼロ排出で飲用水として１００％回収することが可能となる。この配置は、１つの適用できる配置ではない。例えば、工業用水処理の場合、電気化学セルは、地表水への流出が許容されるレベルよりも塩化物レベルを低下させるために使用される。

本発明のさらなる態様は、以下のステップを含む淡水化のためのプロセスに関する；
（ａ）本発明による淡水化デバイスを提供するステップと、
（ｂ１）アノードチャンバに陽極液、好ましくは水を供給するステップと、
（ｂ２）カソードチャンバに陰極液、好ましくは水、またはその中で生成される低濃度の塩基を供給するステップと、
（ｂ３）第３のチャンバに濃縮塩化物塩溶液を供給するステップと、
（ｃ１）酸素Ｏ_２及びＨ^＋の形成を伴う、アノード上のＯＨ^－を酸化するステップと、
（ｃ２）水素Ｈ_２及びＯＨ^－水酸化物イオンの形成を伴う、カソード上のＨ^＋を還元するステップと、
（ｄ１）アノードチャンバ内のＨ^＋イオン濃度の増加に応答して、塩アニオン、特に塩化物が第３のチャンバからアノードチャンバに通過するステップと、
（ｄ２）カソードチャンバにおけるＯＨ^-イオン濃度の増加に応答して、塩カチオン、特にＮａ^＋が第３のチャンバからカソードチャンバへ通過するステップ。

このプロセスは、本発明による電気化学セルまたは電気化学セルのスタックを使用して、濃縮食塩水の塩含有量を減少させ、同時に酸素及び水素を生成する。水素に関しては、他のガスによって汚染され得ないため、エネルギー生産に使用され得る。逆に、アノードチャンバ内の酸素は、Ｃｌ^－の陽極酸化によって塩素により汚染され得る。カソードチャンバ内で生成される塩基は、大気からＣＯ_２を捕捉し、炭酸塩及び重炭酸塩を生成するために使用され得る。炭酸化は、同時に濃縮塩基を希塩基溶液に変換し、カソードチャンバに再導入するため、新鮮な陰極液を導入する必要がなくなる。

本発明の好ましい実施形態では、少なくとも１つの電気化学セルは、各セルに対して、２．５～３．５Ｖの定電圧及び４．５～６．５ｍＡ／ｃｍ^２の電流（低濃度の塩を含む塩水の場合、０．５～６．５ｍＡ／ｃｍ^２の範囲が考えられる）で動作するように構成され、これにより、アノードチャンバ内で塩化物の酸化が引き起こされ、ガス状塩素を形成し、次に、ガス状塩素が自発的に酸化と還元の同時反応を起こし、その結果、等しい割合で塩酸（ＨＣｌ）及び次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）が生成される。次に、次の反応がアノードチャンバに追加される；
２Ｃｌ^－－＞Ｃｌ_２（ｇ）＋２ｅ^－
Ｃｌ_２（ｇ）＋Ｈ_２Ｏ－＞ＨＣｌ（_ａｑ）＋ＨＣｌＯ（_ａｑ）．
少なくとも３ボルトの供給電圧により、酸チャンバ内で塩化物の酸化反応が得られ、その結果ガス状塩素が生成される。水溶液中に拡散したガス状塩素は、自発的に酸化と還元の同時反応または不均化反応を起こし、その結果塩酸及び次亜塩素酸が同じ割合で生成される。酸チャンバの供給水のポンピング速度を制御することにより、チャンバの出口における塩酸と次亜塩素酸との比率を制御することができ、例えば消毒剤の製造のために使用するために、所望の量の活性塩素を含む溶液を得ることが可能になる。得られる活性塩素の濃度を確実にさらに高めるために、有利には、適切な塩基の使用により、生成した酸溶液を緩衝させ得る。この手順により、酸性化チャンバ内の溶液の滞留時間をさらに延長させ得る。

本発明によるプロセスの一実施形態では、
（ｉ）アノードチャンバには、制御された流量で（酸性溶液が）供給され、酸素、好ましくはＨＣｌ及びＨＣｌＯを含む酸性溶液がアノードチャンバから抽出される、
（ｉｉ）カソードチャンバには、制御された流量で塩基性溶液（ＮａＯＨ）が供給され、濃縮された塩基性溶液及び水素がカソードチャンバから抽出される、
（ｉｉｉ）中央チャンバには、制御された流量で濃縮食塩水が供給され、希釈された食塩水が抽出される。速度の制御により、関連のあるチャンバに含まれる水溶液の成分の濃度を監視することが可能になる。

本発明による方法の一実施形態では、カソードチャンバへの供給及びその内容物の抽出は、好ましくは燃料電池に供給することによって水素が迂回される回路内で行われ、これには、炭酸塩及び／または重炭酸塩が迂回される炭酸化反応器を含み、カソードチャンバに戻る塩基性溶液のｐＨを、好ましくは８．５～９．５の値で、緩衝する効果を有する。燃料電池で生成されたエネルギーは、淡水化デバイスに電力を供給するために使用され得る。

本発明のさらなる態様は、特に本発明による淡海水、産業廃棄物、鉱業廃棄物、または水処理廃棄物、海水中の塩化物の濃度を低下させるため、さらには以下からなる群から選択される１つ以上の目的のためのデバイス及び淡水化プロセスの使用に関する；
- 炭酸塩及び／または重炭酸塩を生成すること、
- 大気からＣＯ_２を除去すること、
- エネルギーを生成するために、水素を生成すること、
- 消毒剤を製造するためにＨＣｌ及びＨＣｌＯを生成すること。

本発明の一態様について開示した特徴及び利点は、必要な変更を加えて本発明の他の態様に適用され得る。

淡海水、海水、産業廃棄物などの塩化物濃度が３５，０００ｐｐｍ未満であっても、経済的な方法で塩化物濃度を低下させることができるようになり、同時に、水素、ＨＣｌ／ＨＣｌＯ、及びＮａＯＨなどの副産物を使用して、エネルギー及び炭酸塩／重炭酸塩を生成し、環境中の二酸化炭素排出量を減少させることができる時点で、産業上の利用可能性は明らかである。

こうした目的及び利点は、非限定的な例としてのみ提供される本発明の好ましい実施形態の説明中においてさらに強調されるであろう。

本発明の変形及びさらなる特徴は、従属請求項の主題である。希溶液中に含まれる塩化物の淡水化及び回収及び価値化に関する本発明によるデバイス、プロセス、電気化学セル、及び使用の好ましい実施形態の説明は、添付の図面を参照して非限定的な例としてのみ与えられる。特に、別段の指定がない限り、システム及び個々の構成要素の数、形状、寸法及び材料は変更し得、本発明の概念から逸脱することなく同等の要素を適用され得る。

本発明による淡水化デバイスの概略図を示す。 図１によるデバイスにおいて使用可能な電気化学セルの個々の要素を示す。

図１は、本発明による淡水化デバイスの概略図を示す。このプラントは、中央要素として、中央チャンバ１２、アノードチャンバ１４及びカソードチャンバ１６を含む電気化学セル１０を備える。アノードチャンバ１４は、電極、すなわちアノード１８を含む。対応する電極であるカソード２０は、カソードチャンバ１６内に配置されている。電極１８、２０は、光電池２４によって電力を供給される回路２２によって接続される。電子は、負極１８から正極２０に移動する。アノードチャンバ１４は、アニオン交換膜２６によって中央チャンバ１２から分離されており、カソードチャンバ１６は、カチオン交換膜２８によって中央チャンバ１２から分離されている。３つのチャンバ１２、１４、１６のそれぞれには入口及び出口が設けられ、中央チャンバ１２は、入口３０及び出口３２、アノードチャンバ１４は、入口３４及び出口３６、カソードチャンバ１６は、入口３８及び出口４０を備える。水（矢印ａ）は、ポンプ４２によって入口３４を通ってアノードチャンバ１４内にポンプで送られる。中央チャンバ１２には、入口３０を介して、例えば７０ｇＮａＣｌ／リットルの濃縮ＮａＣｌ溶液（矢印ｂ）が供給される。ポンプ４４を用いて、希釈塩基性水溶液、ここでは濃度０．１ＭのＮａＯＨが、入口３８を通ってカソードチャンバ１６内にポンプで送られる（矢印ｃ）。カソード２０では、Ｈ_３Ｏ^＋カチオンが反応２Ｈ_３Ｏ^＋＋４ｅ^－－＞２ＯＨ^－＋２Ｈ_２（ｇ）に従って、還元されて水素Ｈ_２を形成する。次いで、カソードチャンバ１６内の溶液の塩基性が上昇する。したがって、出口４０を通ってカソードチャンバ１６から出る（矢印ｄ）ＮａＯＨ溶液は、より濃縮される（ここでは１Ｍ）。同時に、形成された水素は出口４６を通って出て（矢印ｅ）、カソードチャンバ１６の入口３８及び出口４０を接続する回路４８で管理されるＮａＯＨ水流から水素を分離する。回路４８には炭酸化反応器５０が設置され、カソードチャンバ１６を出た濃縮ＮａＯＨ溶液は、反応器５０に入り、ポンプ５４の補助によりライン５２を介して、反応器５０内で起泡する二酸化炭素ＣＯ_２を含むガス（すなわち空気）が供給される（矢印ｆ）。水中のＮａＯＨとＣＯ_２とのそれぞれの反応から、炭酸ナトリウム及び／または重炭酸ナトリウムが形成され、反応器５０から出口５６を介して排出させ得る。反応器５０は、固体炭酸塩／重炭酸塩の塩の形成を回路４８から分離するための分離壁５８を有する。

アノードチャンバ１４では、ＯＨ^－イオンが酸化されて、反応４ＯＨ^－－＞４ｅ^－＋２Ｈ_２Ｏ＋Ｏ_２（ｇ）に従って酸素Ｏ_２が形成される。Ｈ_３Ｏ^＋イオン濃度が上昇すると、水溶液のｐＨは低くなる。

中央チャンバ１２に導入された濃縮ＮａＣｌ溶液は、電極１８、２０において、反応が起こるにつれて希釈され、これは、Ｎａ^＋カチオンが、ＯＨ^－の濃度の増加に反応してカチオン交換膜２８を横切る（矢印ｇ）一方で、Ｃｌ^－アニオンは、Ｈ_３Ｏ^＋の濃度の増加に反応してアニオン交換膜２６を横切る（矢印ｈ）ためである。中央チャンバ１２の出口３２では、約３５ｇ／リットルの希ＮａＣｌ溶液が出る。

アノードチャンバ１４に入るＣｌ^－イオンは、アノード１８で酸化されてＣｌ_２塩素を形成する。塩素は水と反応して、ここでは約１モルのＨＣｌ及びＨＣｌＯを形成し、出口３６から出る（矢印ｉ）。

中央チャンバ１２から出た希釈食塩水は、同様の濃度の塩水（矢印ｊ）と混合され、ポンプ６０で逆浸透プラント６２に圧送され、そこから新鮮な水の画分（矢印ｋ）及び濃縮ＮａＣｌ溶液画分（７０ｇ／Ｌ）が得られ、ポンプ６４で中央チャンバ１２内に圧送され、ＮａＣｌ流（矢印ｂ）を形成する。

図２には、図１によるプラントで使用可能な電気化学セルの個々の要素を示す。左から右へ、アノードチャンバ１１４を有する第１のプレート１６６、中央チャンバ１１２を有する第２のプレート１６８、及びカソードチャンバ１１６を有する第３のプレート１７０が観察できる。各チャンバは、蛇行経路または曲折経路をたどる。

連続した複数の３チャンバユニットにおいて、上記の変形例（Ａ）または（Ｂ）に従って単独で、または分離された形態で存在する３チャンバ基本セルでは、アニオン交換膜１２７が常に、アノードチャンバ１１４と中央チャンバ１１２との間に、また中央チャンバ１１２とカソードチャンバ１１６との間に、カチオン交換膜１２８が挿入されている。左側のプレート１６６において、参照番号１２７は、アノードチャンバ１１４の上に配置されたアニオン交換膜を示し、右側のプレート１７０では、参照番号１２８は、カソードチャンバ１１６の上に配置されたカチオン交換膜を示し、中央のプレート１６８では、参照番号１２６は、アニオン交換膜及びカチオン交換膜のセットを示し、これには、サンドイッチ状の中央チャンバ１１２を含む（側面の図に個別に示されている）。

第２のプレート１６８を第１のプレート１６６の上に配置し、第３のプレート１７０を第２のプレート１６８の上に配置し、第１のプレート１６６と第２のプレート１６８との間にアニオン交換膜１２７を配置し、第２のプレート１６８と第３のプレート１７０との間にカチオン交換膜１２８を配置することによって、基本的な電気化学セルが得られる。一方のプレートを他方のプレートに接続するために、関連のある固定手段を通過させる役割を果たす複数の穴１７２が各プレートの縁に沿って設けられる。電気化学セルの構築を数回繰り返し、上述の順序に従って１つのセルを他のセルの上に配置することにより、接続して協働できる電気化学セルのスタックが得られる。これに関して、各プレートには２つの３穴アセンブリが設けられ、１つは関連するチャンバ１１４、１１２、及び１１６の出口用であり、もう一方は、関連するチャンバの入口用である。第１のプレート１６６のアノードチャンバ１１４は、その端部で出口穴１３６及び入口穴１３４に接続する。中央チャンバ１１２は、その端部で出口穴１３２及び入口穴１３０に接続する。カソードチャンバ１１６は、その端部で出口穴１４０及び入口穴１３８に接続する。したがって、電気化学セルのスタックでは、個々のチャンバの出口と入口が相互に接続され、同じカテゴリ（アノード、中央、またはカソード）のチャンバ間にアノード溶液、食塩水、及びカソード溶液の固有の流れが創出される。

さらに、各プレートには、ガスが生成されるアノード及びカソードチャンバの脱気を推進し、スタック内で位置合わせすることができる穴１４６、１４７があり、特に接続されたカソードチャンバ１１６の場合、関連する穴１４６は、形成された水素を運ぶチャネルを創出する役割を果たす。

プレートは、チップの形態で作られ、一例として約６ｍｍの厚さを有する。

Claims (16)

1. 少なくとも１つの電気化学セル（１０）を含む淡水化デバイスであって、
   （ａ）ＯＨ^－イオンの酸化及びその結果としての酸素ガスの生成及び溶液中のプロトンＨ^＋の放出という電気化学反応を可能にするのに好適であるアノード（１８）であって、前記アノード（１８）は、酸性溶液を含むか、または陽極液として、酸性溶液を含むのに好適であるアノードチャンバ（１４、１１４）内に収容される前記アノードと、
   （ｂ）電気接続（２２）を介して前記アノード（１８）に接続され、プロトンＨ^＋の還元とその結果としての水素ガスの生成及びＯＨ^－イオンの溶液中への放出という電気化学反応を可能にするのに好適であるカソード（２０）であって、前記カソード（２０）は、塩基性溶液、特にＮａＯＨの水溶液を含むか、または陰極液として含むのに好適であるカソードチャンバ（１６、１１６）内に収容される前記カソードと、
   （ｃ）前記アノードチャンバに前記酸性溶液を供給するためのシステムと、
   （ｄ）前記カソードチャンバに前記塩基性溶液を供給するためのシステムと、
   （ｅ）ＯＨ^－イオンに対して不透過性であり、カチオン、特にＮａ^＋に対して透過性であるカチオン交換膜（２８、１２８）と、
   （ｆ）Ｈ^＋イオンに対して不透過性であり、アニオン、特にＣｌ^－に対して透過性であるアニオン交換膜（２６、１２６）と、を備える、少なくとも１つの電気化学セル（１０）を含む淡水化デバイスであって、
   ここで、前記アノードチャンバ（１４、１１４）と前記カソードチャンバ（１６、１１６）は、前記カチオン交換膜（２８、１２８）及び前記アニオン交換膜（２６、１２６）によって分離され、前記膜が、塩化物塩、特にＮａＣｌの水溶液を含むまたは含むのに好適である第３のチャンバ（１２、１１２）によって分離されており、
   （α）前記カチオン交換膜（２８、１２８）は、同時に、前記カソードチャンバ（１６、１１６）及び前記第３のチャンバ（１２、１１２）の壁またはその一部であり、その結果、前記第３のチャンバ（１２、１１２）から前記カソードチャンバ（１６、１１６）への、塩カチオン、特にＮａ＋の通過が可能になるようになり、
   （β）前記アニオン交換膜（２６、１２６）は、同時に、前記アノードチャンバ（１４、１１４）及び前記第３のチャンバ（１２、１１２）の壁またはその一部であり、その結果、前記第３のチャンバ（１２、１１２）から前記アノードチャンバ（１４、１１４）への塩アニオン、特にＣｌ^－の通過が可能になるようになる、デバイス。
2. 前記電極（１８、２０）がステンレス鋼またはグラファイトで作られていることを特徴とする、請求項１に記載の淡水化デバイス。
3. 以下のアルゴリズムを実施するように構成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の淡水化デバイス；
   （ｉ）前記アノードチャンバ（１４、１１４）に陽極液、好ましくは水を供給することと、
   （ｉｉ）前記カソードチャンバ（１６、１１６）に陰極液、好ましくは水、またはその中で生成される低濃度の塩基を供給することと、
   （ｉｉｉ）前記第３のチャンバ（１２、１１２）に濃縮塩化物塩溶液を供給することと、
   （ｉｖ）酸素Ｏ_２及びＨ^＋プロトンの形成を伴う、前記アノード（１８）上のＯＨ^－を酸化することと、
   （ｖ）Ｈ_２水素及びＯＨ^－水酸化物イオンの形成を伴う、前記カソード（２０）上のＨ^＋を還元すること。
4. 前記チャンバ（１２、１４、１６、１１２、１１４、１１６）のそれぞれに入口（３０、３４、３８、１３０、１３４、１３８）及び出口（３２、３６、４０、１３２、１３６、１４０）が設けられていることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の淡水化デバイスであって、すなわち；
   （ａ）前記アノードチャンバ（１４、１１４）には、前記新鮮な陽極液用の入口（３４、１３４）と、塩アニオン、特にＣｌ^－またはその誘導体、及び酸素が豊富な前記陽極液用の出口（３６、１３６）が設けられている、
   （ｂ）前記カソードチャンバ（１６、１１６）には、前記新鮮な陰極液用の入口（３８、１３８）と、塩カチオン、特にＮａ^＋及び水素が豊富な前記陰極液用の出口（４０、１４０）が設けられている、及び
   （ｃ）前記第３のチャンバ（１２、１１２）は、前記出発塩水溶液用の入口（３０、１３０）と、前記低濃度塩溶液用の出口（３２、１３２）とを有する、デバイス。
5. （ｇ）前記カソードチャンバ（１６、１１６）の前記出口に接続され、好ましくは燃料電池に接続される、生成された前記水素を回収するのに好適な気液分離デバイス、特に気液スクラバーをさらに備えることを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載の淡水化デバイス。
6. 請求項１～５のいずれか一項に記載の淡水化デバイスであって、
   （ｈ）炭酸化反応器（５０）をさらに備え、
   前記カソードチャンバ（１６）が、前記炭酸化反応器（５０）が挿入される回路に接続された入口（３８）と出口（４０）とを備えることを特徴とする、淡水化デバイス。
7. 請求項１～６のいずれか一項に記載の淡水化デバイスであって、
   前記少なくとも１つの電気化学セルが、
   （ｉ）第１のプレートに取り付けられた第１の窓内で支持される第１のプレート（１６６）であって、蛇行経路の前記アノードチャンバ（１１４）が、前記蛇行経路の延長面に対して、好ましくは６ｍｍを超えない厚さを有し、その端に前記陽極液の入口及び出口を有する前記第１のプレートと、
   （ｉｉ）第２のプレートに取り付けられた第２の窓内で支持される第２のプレート（１６８）であって、蛇行経路の前記中央チャンバ（１１２）が、前記蛇行経路の延長面に対して、好ましくは６ｍｍを超えない厚さを有し、その端に食塩水の入口及び出口を有する前記第２のプレートと、
   （ｉｉｉ）第３のプレートに取り付けられた第３の窓内で支持される第３のプレート（１７０）であって、蛇行経路の前記カソードチャンバ（１１６）が、前記蛇行経路の延長面に対して、好ましくは６ｍｍを超えない厚さを有し、その端に前記陰極液用の入口及び出口を有する前記第３のプレートと、
   （ｉｖ）前記第１のプレート（１６６）と前記第２のプレート（１６８）との間に挿入されているアニオン交換膜（１２７）と、
   （ｖ）前記第２のプレート（１６８）と前記第３のプレート（１７０）との間に挿入されているカチオン交換膜（１２８）と、
   （ｖｉ）前記アニオン交換膜（１２７）の位置とは反対側で前記第１のプレート（１６８）に沿って配置されたプレートアノードと、
   （ｖｉｉ）前記カチオン交換膜（１２８）の位置に対して反対側で前記第３のプレート（１７０）に沿って配置されたプレートカソードと、を含み、
   ここで、プレート、膜、及び電極は、アノード、アノードチャンバ、アニオン交換膜、中央チャンバ、カチオン交換膜、カソードの順序で重ね合わせられ、
   各プレートには、前記プレートが重なるときに関連のある固定手段で接続できるように位置合わせされるように配置された複数の第１の穴（１７２）が任意に設けられ、
   各プレートには、陽極液、陰極液及び生理食塩水の流れを個別のチャネルに運ぶための３つの対の穴（１３４、１３６、１３０、１３２、１３８、１４０）に分割された複数の第２の穴が設けられ、各対の１つの穴（１３４、１３０、１３８）は、前記システムへの前記それぞれの流れが入るように設けられ、別の穴（１３６、１３２、１４０）は、前記システムから出るように設けられ、ここで、前記対応する穴は、前記プレートを重ねることによって、それらを接続して、前記それぞれの流れのための個別のチャネルを形成できるように、それらが結果的に位置合わせされるように配置され、
   ここで、各プレートには、前記アノードチャンバ及び前記カソードチャンバ（１１４、１１６）のそれぞれに形成されたガスを収集するための複数の第３の穴（１４６、１４７）が設けられ、前記プレートの前記重なりによって、それらを接続して、前記それぞれのチャンバの前記関連のあるガス流用の個別のチャネルを形成できるように、それらが結果的に位置合わせされるように配置され、
   各流れが、前記システム全体において、前記関連のある重なっている穴によって形成された前記チャネルに沿って通るが、前記関連のあるチャネルの流れが専用となる前記チャンバを担持する前記プレート内でのみ、前記チャンバ入口との連通が実現され、これにより、前記流れが、前記チャンバを通過し、前記チャンバ出口から、前記それぞれの穴のセットによって形成された前記対応する出口チャネルに流入するようになる、デバイス。
8. 請求項７に記載の淡水化デバイスであって、前記デバイスが、変形例（Ａ）、または変形例（Ｂ）、または変形例（Ａ）及び（Ｂ）の両方に従ってセルスタックにグループ化された複数の３チャンバ電気化学セルで構成され、
   変形例（Ａ）では、個々の要素が、次のスキーム；［＋ＡＺＣ－］［＋ＡＺＣ－］_ｎ（式中、ｎ＝１，２，．．．，である）に従って相互に続くか、
   または
   変形例（Ｂ）では、個々の要素が次のスキーム；＋ＡＺＣ－ＣＺＡ＋ＡＺＣ－ＣＺＡ＋．．．．＋ＡＺＣ－（様々な数のＡＺＣ－及びＣＺＡ－グループを有する）に従って相互に続き、ここでは、３つの隣接するチャンバを有するユニットは、共通の対応する電極を有し、
   ここで、両方の変形例（Ａ）及び（Ｂ）では、Ａは、アノードチャンバ（１１４）を備えたプレート（１６６）であり、Ｚは、中央チャンバ（１１２）を備えたプレート（１６８）であり、Ｃは、カソードチャンバ（１１６）を備えたプレート（１７０）であり、記号「＋」は、アノードであり、記号「－」は、カソードであり、隣接するチャンバＡとＺとの間にアニオン交換膜（１２７）が配置され、隣接するチャンバＺとＣとの間にカチオン交換膜（１２８）が配置され、
   変形例（Ａ）及び（Ｂ）の両方では、同じタイプの前記チャンバが、前記チャンバの関連のある入口及び出口ならびに前記プレート内の対応する穴を介して接続される、デバイス。
9. 交互極性を有する前記セルを含むスタック内に多極構成の複数の電気化学セルを備えることを特徴とする、請求項１～８のいずれか一項に記載の淡水化デバイス。
10. 前記チャンバに供給するための調整可能な速度を有するポンプシステム（４２、４４、６４）を備えることを特徴とする、請求項１～９のいずれか一項に記載の淡水化デバイス。
11. 前記電気化学セル（１０）が、２．５～３．５Ｖの電圧、及び０．５～６．５ｍＡ／ｃｍ^２、好ましくは４．５～６．５ｍＡ／ｃｍ^２の電流で動作するように構成されていることを特徴とする、請求項１～１０のいずれか一項に記載の淡水化デバイス。
12. （ａ）請求項１～１１のいずれか一項に記載の淡水化デバイスを提供するステップと、
    （ｂ１）前記アノードチャンバ（１４、１１４）に陽極液、好ましくは水を供給するステップと、
    （ｂ２）前記カソードチャンバ（１６、１１６）に陰極液、好ましくは水またはその中で生成される濃度を低下させた塩基を供給するステップと、
    （ｂ３）前記第３のチャンバ（１２、１１２）に濃縮塩化物塩溶液を供給するステップと、
    （ｃ１）酸素Ｏ_２及びプロトンＨ^＋の形成を伴う、前記アノード（１８）上のＯＨ^－を酸化するステップと、
    （ｃ２）水素Ｈ_２及び水酸化物イオンＯＨ^－の形成を伴う、前記カソード（２０）上のＨ^＋を還元するステップと、
    （ｄ１）前記アノードチャンバ（１４、１１４）内のＨ^＋イオン濃度の増加に反応して、塩アニオン、特に塩化物が前記第３のチャンバ（１２、１１２）から前記アノードチャンバ（１４、１１４）へ通過するステップと、
    （ｄ２）前記カソードチャンバ（１６、１１６）におけるＯＨ^－イオン濃度の増加に反応して、塩カチオン、特にＮａ^＋が前記第３のチャンバ（１２、１１２）から前記カソードチャンバ（１６、１１６）へ通過するステップと、を含む淡水化プロセス。
13. 前記少なくとも１つの電気化学セル（１０）に、２．５～３．５Ｖの電圧及び０．５～６．５ｍＡ／ｃｍ^２、好ましくは４．５～６．５ｍＡ／ｃｍ^２の電流が供給され、これにより、前記アノードチャンバ（１４、１１４）内で塩化物の酸化を引き起こし、塩素ガスを形成し、次に自発的に酸化と還元の同時反応を起こし、塩酸（ＨＣｌ）及び次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）を同じ割合で生成することを特徴とする、請求項１２に記載のプロセス。
14. 請求項１２または１３に記載のプロセスであって、
    （ｉ）前記アノードチャンバ（１４、１１４）には、制御された流量で、特に酸性溶液または水が供給され、そこから酸素、好ましくはＨＣｌ及びＨＣｌＯを含む酸性溶液が抽出され、
    （ｉｉ）前記カソードチャンバ（１６、１１６）には、制御された流量で、塩基性溶液、特にＮａＯＨ、または水が供給され、そこから濃縮された塩基性溶液及び水素が抽出され、
    （ｉｉｉ）前記中央チャンバ（１２、１１２）には、制御された流量で、濃縮塩溶液が供給され、そこから希薄塩溶液が抽出され、これにより、関連するチャンバ（１２、１４、１６、１１２、１１４、１１６）に含まれる前記水溶液の成分の濃度の制御が可能になることを特徴とする、プロセス。
15. 前記カソードチャンバ（１６）への前記供給及びその内容物の前記抽出が、水素（４６）が迂回される、好ましくは燃料電池に供給される回路内で行われることを特徴とする、請求項１２～１４のいずれか一項に記載のプロセスであって、炭酸塩及び重炭酸塩（５６）が迂回される炭酸化反応器（５０）を備え、前記カソードチャンバ（１６）に戻る前記塩基性溶液のｐＨを、好ましくは８．５～９．５の値に緩衝する効果を有し、ここで、前記燃料電池で生成されたエネルギーは、前記淡水化デバイスに電力を供給するために使用可能である、プロセス。
16. 以下からなる群から選択される１つ以上の目的のために、淡海水、産業廃棄物、鉱業廃棄物、または水処理廃棄物、海水中の塩化物の濃度を低下させるための、請求項１～１５のいずれか一項に記載の淡水化デバイス及びプロセスの使用；
    －炭酸塩及び／または重炭酸塩を生成すること、
    －大気からＣＯ_２を除去すること、
    －エネルギー生産を目的として、水素を生成すること、
    －消毒剤を製造するためにＨＣｌ及びＨＣｌＯを生成すること。

Images