JP2517799B2 - Electrochemical exhaust gas treatment system - Google Patents

Electrochemical exhaust gas treatment system

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JP2517799B2
JP2517799B2 JP3068641A JP6864191A JP2517799B2 JP 2517799 B2 JP2517799 B2 JP 2517799B2 JP 3068641 A JP3068641 A JP 3068641A JP 6864191 A JP6864191 A JP 6864191A JP 2517799 B2 JP2517799 B2 JP 2517799B2
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exhaust gas
electrochemical
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gas
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聡 黒江
重徳 光島
嘉男 岩瀬
一男 岩本
將人 竹内
成興 西村
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    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は産業排ガス中に含まれる
窒素酸化物(NOx)等の有害ガスを電気化学的反応に
よって処理して無害化すると共に電気化学的酸化還元反
応により発生する電子を外部回路に取り出し電気エネル
ギ−に変換すると共に燃焼排ガス中のCO2 を濃縮して
効率良く除去するのに好適な電気化学的排ガス処理シス
テムに係る。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention treats harmful gases such as nitrogen oxides (NO x ) contained in industrial exhaust gas by an electrochemical reaction to render them harmless and electrons generated by an electrochemical redox reaction. according to a preferred electrochemical exhaust gas treatment system to remove efficiently by concentrating the CO 2 in the combustion exhaust gas and converts into - the electrical energy taken out to an external circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】燃焼排ガス等に含まれる窒素酸化物(N
x )等は、大気中に放出されると,酸性雨や光化学ス
モックの凶元となり公害問題、地球環境問題から排出規
制が厳しく定められている。また炭酸ガス(CO2 )等
は地球温暖化やオゾン層の破壊原因物質として注目され
排出抑制が緊急の課題となっている。
2. Description of the Related Art Nitrogen oxides (N
When released into the atmosphere, O x ) becomes a source of acid rain and photochemical smocks, and its emission regulations are strictly regulated due to pollution problems and global environmental problems. Further, carbon dioxide (CO 2 ) and the like are attracting attention as substances causing global warming and depleting the ozone layer, and emission control is an urgent issue.

【0003】火力発電所排ガスや高温ガスタ−ビン排ガ
ス等には数百ppmから数千ppmのNOx が含まれ、
一方CO2 は数%から数十%含まれている。従来、排ガ
ス中のNOx を除去するために提案されている方法は大
別すると湿式法と乾式法がある。湿式法は吸収吸着法が
主であり、NOをNO2 に酸化してアルカリ性水溶液に
吸収溶解させる。この場合の酸化は気相ではO3 やCl
2 が用いられ、液相ではKMnO4 ,NaClO2
るいはHNO3 を用いて行なわれる。また、鉄(II)錯
体溶液による吸収法等も提案されているが吸収法はいず
れも吸収液の後処理法等に問題が残る。
Exhaust gas from a thermal power plant, exhaust gas from a high temperature gas turbine, etc., contains several hundred to several thousand ppm of NO x ,
On the other hand, CO 2 is contained in the range of several% to several tens%. The methods conventionally proposed for removing NO x in exhaust gas are roughly classified into a wet method and a dry method. The wet method is mainly an absorption and adsorption method, and NO is oxidized into NO 2 and absorbed and dissolved in an alkaline aqueous solution. In this case, the oxidation is O 3 or Cl in the gas phase.
O 2 is used, and KMnO 4 , NaClO 2 or HNO 3 is used in the liquid phase. Also, an absorption method using an iron (II) complex solution has been proposed, but all of the absorption methods have problems in the post-treatment method of the absorption solution.

【0004】一方、アルカリ溶融塩とNOとの反応を利
用した溶融塩吸収法も提案(公害防止設備機材編集委員
会偏:公害防止設備機材辞典,P459)されているが
NOをNO2 に酸化する手段が必要であり、燃焼排ガス
のような低濃度NOX 含有ガスに対しては酸化速度が低
い等の問題もあり高い脱硝率が得られない外、NOの吸
収及び再生を溶融状態で行うことから生ずる大容量排ガ
ス処理方法としては有効でない。
On the other hand, a molten salt absorption method utilizing the reaction between alkali molten salt and NO has been proposed (Pollution prevention equipment and equipment editing committee bias: Pollution prevention equipment and equipment dictionary, P459), but NO is oxidized to NO 2 . means for requires performs outside the absorption and regeneration of nO in the molten state can not be obtained even there high NOx removal efficiency problem of low oxidation rate, etc. for the low concentration nO X containing gas, such as flue gas Therefore, it is not effective as a large-volume exhaust gas treatment method.

【0005】乾式法では接触分解法と選択還元法が主流
であり、前者ではCo34、YBa 2 Cu3Oy触媒に
よりNOx を直接接触分解する方法である。後者は、V
O−TiO触媒を用いてアンモニアによる選択還元脱硝
法である。また、NO2 を電気化学的反応によりNOに
還元する方法が特開昭51−86735号公報に提案さ
れている。提案の方法によればリン酸又は硫酸を用いた
プロトン伝導性電解質型燃料電池に関し、NO2 をNO
還元したあと再びNO2に酸化してリサイクルする方式
であり燃焼排ガスの中のNOx を還元無害化することは
できない。
In the dry method, the catalytic cracking method and the selective reduction method are mainly used.
And the former is Co3OFour, YBa 2Cu3For Oy catalyst
More NOxIs a method of directly catalytically decomposing. The latter is V
Selective reduction denitration with ammonia using O-TiO catalyst
Is the law. Also, NO2To NO by electrochemical reaction
A reduction method is proposed in JP-A-51-86735.
Have been. According to the proposed method, phosphoric acid or sulfuric acid was used
Proton conductive electrolyte fuel cell NO2NO
NO after returning2The method of oxidizing and recycling
And NO in combustion exhaust gasxTo reduce and render harmless
Can not.

【0006】ちなみに、一般のボイラ排ガス中のNOx
のうちNO2 は数ppm〜数十ppmで、NOは数十p
pm〜数百ppmであり圧倒的にNOが多く存在するた
め提案の方式では、燃焼排ガス中のNOx を無害化処理
する方法として適当でない。さらに、火力発電所などの
排ガス中のNOX 、SOX を低減するためStanleyH.ら
により、酸性電解質を用いたプロトン伝導性電解質型燃
料電池のカソード側に導入する試みがなされている(En
vironmental Progress(Vol.5,No.4)。この方式では、電
極に高価な貴金族触媒を用いる必要があり大容量の排ガ
ス処理には実行上の困難を伴う。
By the way, NO x in the exhaust gas of general boilers
NO 2 is several ppm to several tens of ppm, and NO is several tens of p
The proposed method is not suitable as a method for detoxifying NO x in the combustion exhaust gas, since it is in the range of pm to several hundreds of ppm and overwhelmingly contains NO. Furthermore, Stanley H. et al. Have attempted to introduce NO x and SO x in the exhaust gas of thermal power plants to the cathode side of a proton conductive electrolyte fuel cell using an acid electrolyte (En
vironmental Progress (Vol.5, No.4). In this method, it is necessary to use an expensive precious metal catalyst for the electrode, and it is difficult to carry out a large-volume exhaust gas treatment.

【0007】以上のごとく排煙脱硝法は種々提案されて
いるが、現在実用化されているのはアンモニアによる選
択還元脱硝法があるにすぎない。一方、CO2 処理法に
はアルカリ吸収法、アミン吸収法や酸化カルシウム吸着
法並びにゼオライト吸着法等があるが、火力プラント排
ガスのように排出ガス量が多い場合のガス処理は容易で
なく、新しい濃縮技術の開発が望まれる。
Although various flue gas denitration methods have been proposed as described above, only the selective reduction denitration method using ammonia is currently put into practical use. On the other hand, the CO 2 treatment method includes an alkali absorption method, an amine absorption method, a calcium oxide adsorption method, a zeolite adsorption method, and the like. Development of concentration technology is desired.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】産業排ガス等に含まれ
るNOx 、CO2 およびSOx 等は公害問題や地球環境
問題から極力除去しなければならない。本発明の目的
は、排ガス等に含まれるNOx を溶融炭酸塩型燃料電池
と類似のシステムを用いて電気化学的に還元し無害化す
ると同時に電気化学反応に伴って発生する電子を外部回
路に取り出して発電を行うと共に、電気化学的反応に伴
うCO2 濃縮効果を利用して大容量排ガスなどから効率
良くCO2 を除去することにある。
NO x , CO 2 and SO x contained in industrial exhaust gas must be removed as much as possible from pollution problems and global environmental problems. An object of the present invention is to electrochemically reduce NO x contained in exhaust gas and the like using a system similar to a molten carbonate fuel cell to render it harmless, and at the same time, generate electrons along with an electrochemical reaction in an external circuit. It is to take out and generate power, and to efficiently remove CO 2 from large-capacity exhaust gas and the like by utilizing the CO 2 concentration effect accompanying the electrochemical reaction.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的は、図1に示す
ように、炭酸イオン伝導性電解質1を挾んでアノ−ド2
およびカソ−ド3を配置し、該アノ−ド2及びカソ−ド
3のそれぞれに反応ガスを供給するアノードセパレータ
4およびカソードセパレータ5を設けて単位セルを構成
するとともに、セルのカソ−ド側にNOx 及びCO2
有ガス7を供給し、アノ−ドにはH2 等の還元ガス6を
供給して、下記の(化1)式から(化3)式または(化
4)式から(化6)式に示す電気化学的酸化還元反応を
行わせることにより達成できる。
As shown in FIG. 1, the object of the invention is to sandwich the carbonate conductive electrolyte 1 and the anode 2 between them.
And a cathode 3 are arranged, and an anode separator 4 and a cathode separator 5 for supplying a reaction gas to each of the anode 2 and the cathode 3 are provided to form a unit cell, and a cathode side of the cell is formed. NO x and CO 2 containing gas 7 is supplied to the anode, and reducing gas 6 such as H 2 is supplied to the anode, and the following (formula 1) to (formula 3) or (formula 4) is used. This can be achieved by carrying out an electrochemical redox reaction represented by the formula (6).

【0010】1)NOx がNOのとき カソ−ド:NO+CO2 +2e──→CO3 2- +1/2N2--------- (化1) アノ−ド:H2 +CO3 2- ────→H2 O+CO2 +2e-------- (化2) 全体として:NO+H2 ─────→H2O+1/2N2----------- (化3) 2)NOx がNO2 のとき カソ−ド:NO2 +2CO2 +4e→2CO3 2- +1/2N2-------(化4) アノ−ド:2H2 +2CO3 2- ──→2H2 O+2CO2 +4e----- (化5) 全体として:NO2 +2H2 ───→2H2 O+1/2N2---------(化6) すなわち、カソ−ドでは外部回路から電子を得てNOx
をN2 に還元すると共にCO2 をCO3 2- イオンに酸化
する。CO3 2- イオンは電解質を介してアノ−ドに移動
する。アノードでは、H2 によりCO3 2- イオンがCO
2 に還元されると共に電子を発生する。この電子は外部
回路に取り出されカソードに還流させる。ここで、外部
回路に取り出した電子流は途中に負荷を設けることによ
り電気エネルギーとして利用する。
1) When NO x is NO Cathode: NO + CO 2 + 2e-→ CO 3 2- + 1 / 2N 2 --------- (Chemical formula 1) Anode: H 2 + CO 3 2- ──── → H 2 O + CO 2 + 2e -------- (Chemical formula 2) Overall: NO + H 2 ───── → H 2 O + 1 / 2N 2 --------- -(Chemical formula 3) 2) When NO x is NO 2 Cathode: NO 2 + 2CO 2 + 4e → 2CO 3 2- + 1 / 2N 2 ------- (Chemical formula 4) Anode: 2H 2 + 2CO 3 2 --> 2H 2 O + 2CO 2 + 4e ----- (Chemical formula 5) Overall: NO 2 + 2H 2 ---> 2H 2 O + 1 / 2N 2 --------- (Chemical formula 6) That is, in the cathode, electrons are obtained from an external circuit and NO x
Is reduced to N 2 and CO 2 is oxidized to CO 3 2− ions. CO 3 2− ions move to the anode through the electrolyte. At the anode, CO 3 2- ions are converted into CO by H 2.
It is reduced to 2 and generates electrons. The electrons are taken out to an external circuit and are returned to the cathode. Here, the electron flow taken out to the external circuit is used as electric energy by providing a load on the way.

【0011】カソ−ドに供給するCO2 やNOx が多量
のN2 等と混合している場合、電気化学的反応に関与し
ないN2 等はそのままカソ−ド出口より系外に流れ、C
2 は選択的にアノ−ド側に移動するためアノ−ド出口
では高濃度のCO2 が得らる。したがって、本システム
を適用すれば実質的にCO2 の濃縮ができてCO2 処理
が容易となる。
[0011] cathode - If CO 2 and NO x is supplied to the de is mixed with a large amount of N 2, etc., the N 2 and the like which do not participate in the electrochemical reaction as cathode - flow out of the system than the de outlet, C
Since O 2 selectively moves to the anode side, a high concentration of CO 2 is obtained at the anode outlet. Therefore, when this system is applied, CO 2 can be substantially concentrated and CO 2 treatment becomes easy.

【0012】ところで、本システムはカソ−ド側からア
ノ−ド側へのCO3 2- イオン伝導によって可能となる。
本発明では、イオン伝導性電解質には炭酸塩を用いる。
炭酸塩としては、炭酸リチウム,炭酸カリウム,炭酸ナ
トリウム,炭酸バリウム,炭酸ストロンチウム,炭酸カ
ルシウム等から選ばれた1種または2種以上の混合炭酸
塩が良く、特に融点降下のある共融混合物が好ましい。
炭酸塩を電解質に用いるイオン伝導性電解質型燃料電池
をベースとしたことにより、電極に卑金族を用いること
が可能となる。また、電池運転温度が650℃付近と高
いために、高温燃焼排ガスを直接導入することができ、
排熱の有効利用システムとして望ましい形態である。
By the way, this system can be realized by CO 3 2− ion conduction from the cathode side to the anode side.
In the present invention, carbonate is used as the ion conductive electrolyte.
As the carbonate, one or a mixture of two or more selected from lithium carbonate, potassium carbonate, sodium carbonate, barium carbonate, strontium carbonate, calcium carbonate and the like is preferable, and a eutectic mixture having a melting point lowering is particularly preferable. .
By using an ion conductive electrolyte fuel cell based on a carbonate as an electrolyte, a base metal can be used for the electrode. Further, since the battery operating temperature is as high as 650 ° C., high temperature combustion exhaust gas can be directly introduced,
This is a desirable form as an effective utilization system of waste heat.

【0013】さらに、本発明者らは、カソ−ドにおける
NOx の電気化学的還元反応を効率良く行うためにカソ
−ドについて検討を重た結果、気孔率が50〜80vo
l%の多孔質電子伝導性酸化物が有効であることが判っ
た。気孔率が50vol%以下では反応ガスが電極内部
に充分に拡散されず性能が低下する。また、80vol
%以上になると電極強度の低下が著しく好ましくなかっ
た。この電子伝導性酸化物としては第1の成分が酸化ニ
ッケルまたは、酸化コバルトから成り、これに第2の成
分として銀、リチウム、クロム、銅、鉄、アルミニウ
ム、から選ばれた1種または、2種以上の金属又は酸化
物を含んで形成された複合酸化物電極が良い性能を示し
た。第2の成分の添加量は0.5〜20wt%(重量
%)が良く、0.5wt%未満では添加効果が少なく、
20wt%をこえると銀以外の成分では電気抵抗の増大
と電極活性の低下が認められた。銀は20wt%をこえ
ると電気抵抗の減少が若干認められるが、電極活性とし
ては特に変化はなかった。
Furthermore, the inventors of the present invention have repeatedly studied the cathode in order to efficiently carry out the electrochemical reduction reaction of NO x in the cathode, and as a result, the porosity is 50 to 80 vo.
It has been found that 1% of a porous electron conducting oxide is effective. When the porosity is 50 vol% or less, the reaction gas is not sufficiently diffused inside the electrode and the performance is deteriorated. Also, 80 vol
%, The electrode strength remarkably decreased, which was not preferable. As the electron conductive oxide, the first component is nickel oxide or cobalt oxide, and the second component is one or two selected from silver, lithium, chromium, copper, iron and aluminum. Composite oxide electrodes formed with more than one metal or oxide showed good performance. The addition amount of the second component is preferably 0.5 to 20 wt% (wt%), and if less than 0.5 wt%, the effect of addition is small.
When it exceeded 20 wt%, an increase in electrical resistance and a decrease in electrode activity were observed for components other than silver. When silver exceeds 20 wt%, a slight decrease in electric resistance is recognized, but there is no particular change in electrode activity.

【0014】一方、アノ−ドにおけるCO3 2- イオンの
電気化学的還元反応を効率良く行うための電極として
は、気孔率が40〜75vol%の多孔質金属電極また
は多孔質複合電極が有効であった。気孔率が40vol
%未満では反応ガスが電極内部に充分に拡散されず性能
が低下した。また、75vol%をこえると電極の空隙
が多くなり単位面積あたりの電極触媒量が低下して充分
な反応が進行しなくなる。前記多孔質金属電極または多
孔質複合電極の材料としては、第1の成分がニッケル又
は銅からなり、第2の成分がアルミニウム、ジルコニウ
ム、マグネシウム、イットリウムから選ばれた1種また
は2種以上の金属又は酸化物によって形成される。ここ
で第2成分の添加目的は電極活性を長期間安定に発揮さ
せることにあり、第1成分と第2成分からなる合金また
は、金属間化合物が好ましいが、第2成分が酸化物の形
態で第1成分の中に分散された複合電極でも良い。これ
ら第2成分の添加量としは、2〜50wt%、好ましく
は2〜20wt%である。2wt%未満では添加の目的
が達成されない。50wt%をこえると電極活性の低下
をまねき好ましくない。
On the other hand, a porous metal electrode or a porous composite electrode having a porosity of 40 to 75 vol% is effective as an electrode for efficiently carrying out the electrochemical reduction reaction of CO 3 2− ions in the anode. there were. Porosity is 40 vol
If it is less than%, the reaction gas is not sufficiently diffused inside the electrode and the performance is deteriorated. On the other hand, if it exceeds 75 vol%, the number of voids in the electrode increases, the amount of the electrode catalyst per unit area decreases, and a sufficient reaction cannot proceed. As the material of the porous metal electrode or the porous composite electrode, the first component is nickel or copper, and the second component is one or more metals selected from aluminum, zirconium, magnesium and yttrium. Alternatively, it is formed by an oxide. Here, the purpose of adding the second component is to stably exhibit the electrode activity for a long period of time, and an alloy or an intermetallic compound composed of the first component and the second component is preferable, but the second component is in the form of an oxide. A composite electrode dispersed in the first component may be used. The addition amount of these second components is 2 to 50 wt%, preferably 2 to 20 wt%. If it is less than 2 wt%, the purpose of addition cannot be achieved. If it exceeds 50 wt%, the electrode activity is lowered, which is not preferable.

【0015】ところで、一般の燃焼排ガス等には、NO
x やCO2 の他にO2 が3〜10vol%共存する。O
2 の共存は、高い電気エネルギ−を得るためにむしろ好
都合である。このようなNOx ,CO2 およびO2 が混
合する場合、カソ−ドの電気化学的酸化還元反応は次式
の如く進行すると推測される。 NO+1/2O2+2CO2+4e─→2CO3 2- +1/2N2--(化7) NOx 及びO2 によるCO2 の酸化反応は次式のごとく
になり、この反応における生成自由エネルギ−(ΔG)
をJanafThemochemical Tables値を採用して求めると下
記ごとくである。
By the way, NO is included in general combustion exhaust gas.
O 2 coexists with 3 to 10 vol% in addition to x and CO 2 . O
The coexistence of 2 is rather convenient for obtaining high electric energy. When such NO x , CO 2 and O 2 are mixed, it is presumed that the electrochemical redox reaction of the cathode proceeds as shown in the following equation. NO + 1 / 2O 2 + 2CO 2 + 4e─ → 2CO 3 2- + 1 / 2N 2 - oxidation of the (Formula 7) According to the NO x and O 2 CO 2 becomes as follows, formation free energy in the reaction - ( ΔG)
It is as follows when is calculated by adopting the Janaf Thermochemical Tables value.

【0016】 2NO+2CO2 +4e ──→2CO3 2- +N -------------- (化8) NO2 +2CO2 +4e ──→2CO3 2- +1/2N ---------(化9) O2 +2CO2 +4e ───→2CO3 2- --------------------(化10) 生成自由エネルギ−(ΔG)は、 (化8)式−−−−−−−−−−ΔG:21.6kcal/mol (化9)式−−−−−−−−−−ΔG:29.8kcal/mol (化10)式−−−−−−−−−ΔG:40.5kcal/mol (650℃におけるΔG) ΔGの値が小さいほど平衡的に進行し易いと推測すれ
ば、CO2 の電気化学的酸化反応はNO>NO2 >O2
の順で優先することが予想されNOx の選択的還元反応
が進行する。
2NO + 2CO 2 + 4e ---> 2CO 3 2- + N -------------- (Chem. 8) NO 2 + 2CO 2 + 4e ---> 2CO 3 2- + 1 / 2N --- ------ (Chemical formula 9) O 2 + 2CO 2 + 4e --- → 2CO 3 2- -------------------- (Chemical formula 10) Free energy generated -((DELTA) G) is (Formula 8) Formula -------------. DELTA.G: 21.6kcal / mol (Formula 9) Formula -------------. DELTA.G: 29.8kcal / mol. (of 10) --------- ΔG: 40.5kcal / mol if presumed easily proceed balanced manner as the value of .DELTA.G is small (.DELTA.G at 650 ° C.), electrochemical for CO 2 The oxidation reaction is NO> NO 2 > O 2
It is expected that the above will be prioritized in this order, and the selective reduction reaction of NO x proceeds.

【0017】本発明の電気化学的有害ガス処理システム
において、大容量の電気エネルギ−を取り出すためには
燃焼排ガスを直接カソ−ドに導入しただけでは化学量論
的に不足する場合がある。このようなときは、外部から
不足ガスを補うことにより解決できる。また、燃焼排ガ
ス等においてCO2 をCO3 2- イオンに酸化するのに必
要なNOx 並びにO2 が共存しない場合には図2に示す
ごとくカソード側の燃焼排ガス8中に外部から空気9な
どを取り入れてカソ−ドに供給するのが有効である。O
2 供給量はNOx の共存量によって多少変化するが燃焼
排ガス中のCO 2 に対して1/2モル相当量あれば充分
である。また、図3に示すように空気9の中に燃焼排ガ
ス8を添加してカソ−ドに供給しても目的が達成でき
る。
Electrochemical Hazardous Gas Treatment System of the Invention
At, in order to extract a large amount of electric energy
Stoichiometry just by introducing combustion exhaust gas directly into the cathode
May be insufficient. In such a case, from the outside
It can be solved by supplementing the lacking gas. Also, the combustion exhaust gas
CO etc.2CO3 2-Necessary to oxidize to ions
Required NOxAnd O2If the two do not coexist, see Figure 2.
As shown in FIG.
It is effective to take the throat and supply it to the cathode. O
2Supply amount is NOxCombustion varies slightly depending on the amount of coexisting
CO in exhaust gas 21/2 mol equivalent is enough
Is. Also, as shown in FIG.
The purpose can be achieved even if the sodium 8 is added and supplied to the cathode.
You.

【0018】ところで、アノ−ドではH2 やCO等の還
元性ガスを供給してCO3 2-イオンを電気化学的にCO2
に還元する。アノ−ドガスには天然ガスやナフサなどを
改質して得られるH2 リッチガスやCOを多く含む石炭
ガス化ガス等が適用できる。前述したごとくアノ−ド排
出ガスは高濃度のCO2 を含有するので、図4に示すご
とくアノ−ドガス排出ラインにCO2 装置を設けること
により燃焼排ガス中のCO2 を効率良く回収することが
可能になる。回収したCO2 はカソ−ド側に還流して有
効利用することは発電効率を向上させる点で好ましい。
By the way, in the anode, a reducing gas such as H 2 or CO is supplied so that CO 3 2− ions are electrochemically converted to CO 2 2.
Reduce to. As the anodic gas, H 2 rich gas obtained by reforming natural gas or naphtha, coal gasification gas containing a large amount of CO, and the like can be applied. As described above, since the anodic exhaust gas contains a high concentration of CO 2 , it is possible to efficiently collect the CO 2 in the combustion exhaust gas by installing a CO 2 device in the anodic gas exhaust line as shown in FIG. It will be possible. It is preferable that the recovered CO 2 is recycled to the cathode side for effective use in order to improve power generation efficiency.

【0019】CO2 の回収方法は特に限定されるもので
はなく従来のアルカリ吸収法や炭酸カルシウム吸着法,
PSA法等が適用できる。燃焼排ガス中には、一般にC
2 、O2 、NOx 、N2 等のほかにSOx やダストが
含まれている。カソ−ドに悪影響を及ぼすSOx やダス
トは予め除去したあとカソ−ド側に供給するのが好まし
い。
The method of recovering CO 2 is not particularly limited, and the conventional alkali absorption method or calcium carbonate adsorption method,
The PSA method or the like can be applied. Generally, C is contained in the combustion exhaust gas.
In addition to O 2 , O 2 , NO x , N 2, etc., SO x and dust are contained. It is preferable that SO x and dust that adversely affect the cathode be removed in advance and then supplied to the cathode side.

【0020】[0020]

【作用】アノ−ド及びカソ−ドとその間にイオン伝導性
電解質を配置してセルを構成し、カソ−ド側には窒素酸
化物(NOx )並びにCO2 等を含む有害ガスを供給
し、アノ−ド側にはH2 などの還元性ガスを供給して電
気化学的酸化還元反応を進行させてNOx 等をN2に還
元処理すると共に酸化還元反応によって発生する電子を
外部回路に取り出し電気エネルギ−に変換する。
A cell is constructed by arranging an anode and a cathode and an ion conductive electrolyte between them, and a harmful gas containing nitrogen oxides (NO x ) and CO 2, etc. is supplied to the cathode side. , A reducing gas such as H 2 is supplied to the anode side to promote an electrochemical redox reaction to reduce NO x and the like to N 2 and electrons generated by the redox reaction to an external circuit. It is taken out and converted into electric energy.

【0021】また、本発明の他の利用方法としてカソー
ドに酸化活性触媒を適用することにより、NOを電気化
学的に酸化して溶融炭酸塩に吸収して排ガス中のNOを
除去することも可能である。
As another method of using the present invention, by applying an oxidation active catalyst to the cathode, it is possible to electrochemically oxidize NO and absorb it in a molten carbonate to remove NO in exhaust gas. Is.

【0022】[0022]

【実施例】【Example】

【0023】[0023]

【実施例1】アノ−ドに気孔率70vol%の10wt
%Al−残Ni電極を用い、カソ−ドに気孔率75vo
l%の5wt%Ag−残NiO電極を用い、電解質には
Li2 CO3 +K2 CO3 (62:38モル比)混合炭
酸塩を厚さ1.7mmの多孔質リチウムアルミネ−ト板
に含浸して電極面積64cm2の単セルを構成した。こ
のセルを650℃に昇温した後、カソ−ドに20vol
%NO−20vol%CO2 −残N2 混合ガスを、アノ
−ドには50vol%H2 −残N2 混合ガスをそれぞれ
500ml/min供給して発電試験をした。負荷電流
密度と電圧の関係を求めた結果を図5に示す。カソ−ド
にNOとCO2 混合ガスが供給され、電気化学的反応が
進行して電気エネルギ−が得られた。
[Example 1] 10 wt% with an anodized porosity of 70 vol%
% Al-remaining Ni electrode is used, and the cathode has a porosity of 75 vo
A 1% 5 wt% Ag-remaining NiO electrode was used, and a Li 2 CO 3 + K 2 CO 3 (62:38 molar ratio) mixed carbonate was impregnated into a 1.7 mm thick porous lithium aluminum plate as an electrolyte. Thus, a single cell having an electrode area of 64 cm 2 was constructed. After raising the temperature of this cell to 650 ° C., 20 vol.
% NO-20 vol% CO 2 -remaining N 2 mixed gas and 50 vol% H 2 -remaining N 2 mixed gas were supplied to the anode at 500 ml / min, respectively, and a power generation test was conducted. FIG. 5 shows the result of obtaining the relationship between the load current density and the voltage. A mixed gas of NO and CO 2 was supplied to the cathode, and an electrochemical reaction proceeded to obtain electric energy.

【0024】[0024]

【実施例2】実施例1で用いたセルにより発電試験中に
カソ−ド出口のガスを化学発光分析計を用いてNOx
定量分析をした。分析結果を表1に示すが高い脱硝率が
得られた。
Example 2 cathode during power generation test by the cell used in Example 1 - was a quantitative analysis of the NO x to de exit of gas using a chemiluminescence analyzer. The analysis results are shown in Table 1, and a high denitration rate was obtained.

【0025】[0025]

【表1】 [Table 1]

【0026】[0026]

【実施例3】本実施例では、カソ−ド電極について検討
した。多孔質Ni焼結板に第2成分として硝酸銀、硝酸
リチウム、硝酸クロム、硝酸銅、硝酸鉄、及び硝酸アル
ミニウムを金属酸化物としてそれぞれ5wt%相当量含
浸し乾燥した後、空気中で800℃、1時間焼成して2
成分系のNiO+α電極を作成した。これらの電極は厚
みが約0.7mmで気孔率が68〜71vol%であっ
た。これらの電極をカソ−ドとして、アノ−ドには厚み
0.65mmで気孔率68vol%の10wt%Al−
残Ni電極を用い、電解質にはLi2 CO3+K2 CO
3 (62:38モル比)混合炭酸塩を厚さ1.9mmの
多孔質リチウムアルミネ−ト板に含浸して電極面積64
cm2 の単セルを構成した。このセルを650℃に昇温
した後、カソ−ドに20vol%NO−20vol%C
2 −残N2 混合ガスを、アノ−ドには50vol%H
2 −残N2 混合ガスをそれぞれ500ml/min供給
して発電試験をした。負荷電流密度90mA/cm に
おけるセル電圧とカソ−ド出口のNO2 濃度を分析した
結果を表2に示す。
Example 3 In this example, a cathode electrode was examined. A porous Ni sintered plate was impregnated with silver nitrate, lithium nitrate, chromium nitrate, copper nitrate, iron nitrate, and aluminum nitrate as metal oxides in amounts of 5 wt% each as a second component, dried, and then dried in air at 800 ° C. 2 hours after firing for 1 hour
A component type NiO + α electrode was prepared. These electrodes had a thickness of about 0.7 mm and a porosity of 68 to 71 vol%. These electrodes are used as cathodes, and the anode is 10 wt% Al-having a thickness of 0.65 mm and a porosity of 68 vol%.
The remaining Ni electrode was used and the electrolyte was Li 2 CO 3 + K 2 CO.
3 (62:38 molar ratio) mixed carbonate was impregnated into a 1.9 mm thick porous lithium aluminum plate to form an electrode area of 64
A single cell of cm 2 was constructed. After raising the temperature of this cell to 650 ° C., 20 vol% NO-20 vol% C was added to the cathode.
O 2 -remaining N 2 mixed gas, 50 vol% H for anode
A power generation test was performed by supplying each of the 2- remaining N 2 mixed gas at 500 ml / min. Table 2 shows the results of analyzing the cell voltage and the NO 2 concentration at the cathode outlet at a load current density of 90 mA / cm 2.

【0027】[0027]

【表2】 [Table 2]

【0028】[0028]

【実施例4】本実施例では、アノ−ド電極について検討
した。多孔質ニッケル焼結板に第2成分として硝酸アル
ミニウム、硝酸ジルコニル、硝酸マグネシウム、硝酸イ
ットリウム、を金属酸化物として8wt%相当量を含浸
し乾燥した後、H2 雰囲気中で800℃、0.5時間焼
成した。これらの電極厚みは約0.6mmで気孔率が6
5〜69vol%であった。これらの電極をアノ−ドと
して、カソ−ドには厚み約0.7mmで気孔率が70v
ol%の5wt%Ag−残NiOを用い、電解質にはL
2 CO3 +K2 CO3 (62:38モル比)混合炭酸
塩を厚さ1.9mmの多孔質リチウムアルミネ−ト板に
含浸して電極面積64cm2 の単セルを構成した。この
セルを実施例3と同様に650℃に昇温した後、カソ−
ドに20vol%NO−20vol%CO2 −残N2
合ガスを、アノ−ドには50vol%H2 −残N2 混合
ガスをそれぞれ500ml/min供給して発電試験を
した。負荷電流密度90mA/cmにおけるセル電圧と
カソ−ド出口のNOx 濃度を分析した結果を表3に示
す。
Example 4 In this example, an anode electrode was examined. A porous nickel sintered plate was impregnated with aluminum nitrate, zirconyl nitrate, magnesium nitrate, and yttrium nitrate as the second component in an amount of 8 wt% as a metal oxide and dried, and then 800 ° C. in H 2 atmosphere at 0.5 ° C. Burned for hours. These electrodes have a thickness of about 0.6 mm and a porosity of 6
It was 5-69 vol%. With these electrodes as anodes, the cathode has a thickness of about 0.7 mm and a porosity of 70 v.
ol% of 5 wt% Ag-remaining NiO is used, and the electrolyte is L
A single cell having an electrode area of 64 cm 2 was constructed by impregnating a porous lithium aluminum plate having a thickness of 1.9 mm with a mixed carbonate of i 2 CO 3 + K 2 CO 3 (62:38 molar ratio). This cell was heated to 650 ° C. in the same manner as in Example 3 and then charged.
20 vol% NO-20 vol% CO 2 -remaining N 2 mixed gas was supplied to the anode and 50 vol% H 2 -remaining N 2 mixed gas was supplied to the anode at 500 ml / min, respectively, and a power generation test was conducted. Table 3 shows the results of analyzing the cell voltage and the NO x concentration at the cathode outlet at a load current density of 90 mA / cm.

【0029】[0029]

【表3】 [Table 3]

【0030】[0030]

【実施例5】アノ−ドに気孔率70vol%の10wt
%Al−残Ni電極を用い、カソ−ドに気孔率75vo
l%の5wt%Ag−残NiO電極を用いて、電解質に
は、Li2 CO3 +K2 CO3 (62:38モル比)混
合炭酸塩を厚さ1.7mmの多孔質リチウムアルミネ−
ト板に含浸して電極面積100cm2 の単セルを構成し
た。
[Embodiment 5] 10 wt% with an anodized porosity of 70 vol%.
% Al-remaining Ni electrode is used, and the cathode has a porosity of 75 vo
A 1% 5 wt% Ag-remaining NiO electrode was used, and as the electrolyte, a mixed carbonate of Li 2 CO 3 + K 2 CO 3 (62:38 molar ratio) was used to form a porous lithium aluminum alloy having a thickness of 1.7 mm.
A single plate having an electrode area of 100 cm 2 was constructed by impregnating the plate.

【0031】このセルを650℃に昇温した後、カソ−
ドに2vol%NO−14vol%O −30vol%
CO2 −残N2 混合ガスを460ml/min、アノ−
ドには80vol%H2 −残N2 混合ガスを164ml
/min供給して発電試験をした。 負荷電流密度15
0mA/cm におけるセル電圧とカソ−ド出口ガスの
NO濃度およびアノ−ド出口ガスのCO2 濃度(dry
ベ−ス)測定結果を表4に示す。12ワットの電気出力
と99%の脱硝率並びに62%のCO2 濃度ガスが得ら
れた。
After raising the temperature of this cell to 650 ° C.
2 vol% NO-14 vol% O-30 vol%
CO 2 -remaining N 2 mixed gas at 460 ml / min,
The de 80vol% H 2 - 164ml remaining N 2 mixed gas
/ Min supply was performed and the power generation test was conducted. Load current density 15
Cell voltage at 0 mA / cm 2, NO concentration at cathode outlet gas, and CO 2 concentration at anode outlet gas (dry)
Table 4 shows the measurement results. An electric output of 12 watts, a denitrification rate of 99% and a CO 2 concentration gas of 62% were obtained.

【0032】[0032]

【表4】 [Table 4]

【0033】[0033]

【実施例6】アノ−ドに気孔率65vol%の2wt%
MgO−残Ni電極を用い、カソ−ドに気孔率75vo
l%の2wt%Li2 O−残NiO電極を用いて電解質
にはLi2 CO3 +K2 CO3 (62:38モル比)混
合炭酸塩を厚さ1.5mmの多孔質リチウムアルミネ−
ト板に含浸して電極面積100cm2 の単セルを構成し
た。
[Embodiment 6] 2% by weight of porosity of 65 vol% in anode
Using MgO-remaining Ni electrode, the cathode has a porosity of 75 vo
1% of 2 wt% Li 2 O-remaining NiO electrode was used as the electrolyte, and a mixed carbonate of Li 2 CO 3 + K 2 CO 3 (62:38 molar ratio) was used as a porous lithium aluminum alloy having a thickness of 1.5 mm.
A single plate having an electrode area of 100 cm 2 was constructed by impregnating the plate.

【0034】このセルを650℃に昇温した後、カソ−
ドにボイラ−排ガスを模擬した0.012vol%NO
−7vol%O2 −12vol%CO2 −残N2 混合ガ
スを1150ml/min、アノ−ドにはLNG改質模
擬ガスとした70vol%H 2−11vol%H2 O−
残N2 混合ガスを187ml/min供給して発電試験
をした。
After raising the temperature of this cell to 650 ° C.
0.012 vol% NO simulating boiler-exhaust gas
-7vol% O2-12vol% CO2-Remaining N2Mixed moth
1150 ml / min, LNG reforming model for anode
70vol% H as pseudo gas 2-11vol% H2O-
Remaining N2Power generation test by supplying 187 ml / min of mixed gas
Did.

【0035】負荷電流密度150mA/cm2 における
セル電圧とカソ−ド出口ガスのNO濃度を測定した結果
を表5に示す。0.75Vのセル電圧と99%以上の脱
硝率が得られた。
Table 5 shows the results of measuring the cell voltage and the NO concentration of the cathode outlet gas at a load current density of 150 mA / cm 2 . A cell voltage of 0.75 V and a denitration rate of 99% or more were obtained.

【0036】[0036]

【表5】 [Table 5]

【0037】[0037]

【実施例7】図6は、実施例1から6に示した形式の電
気化学的排ガス処理システムを火力発電所の燃焼排ガス
の電気化学的処理システムとして用いた例を示してい
る。図示されるように、このシステムは、燃料14と空
気19をボイラ15に導入して燃焼し、蒸気を発生させ
てスチ−ムタ−ビン21を稼働する。燃焼排ガスは集塵
機16および脱硫装置17により精製したのち、セルの
カソ−ド3に導入する。一方、燃料改質機18により製
造したH2 リッチガスをセルのアノ−ド2に導入して電
気化学的酸化還元反応を進行させて電流を取り出す。ア
ノ−ド排出ライン10にCO2 除去装置11を設けCO
2 を回収する。回収したCO2 の一部はCO2 ガス供給
ライン13によりカソ−ド3に還流する。また、空気1
9は空気補給ライン20により燃焼排ガスに付加する。
本システムにより排ガス中に含まれる窒素酸化物(NO
x )等の有害ガスを電気化学的反応によって処理して無
害化すると共に電気化学的酸化還元反応により発生する
電子を外部回路に取り出し電気エネルギ−に変換すると
共に燃焼排ガス中のCO2 を濃縮して効率良く除去する
ことできる。
[Embodiment 7] FIG. 6 shows an example in which the electrochemical exhaust gas treatment system of the type shown in Embodiments 1 to 6 is used as an electrochemical treatment system for combustion exhaust gas of a thermal power plant. As shown in the figure, this system introduces fuel 14 and air 19 into a boiler 15 and burns them to generate steam to operate a steam turbine 21. The combustion exhaust gas is purified by the dust collector 16 and the desulfurization device 17, and then introduced into the cathode 3 of the cell. On the other hand, the H 2 rich gas produced by the fuel reformer 18 is introduced into the anode 2 of the cell to promote an electrochemical redox reaction to take out an electric current. A CO 2 removal device 11 is provided in the anode discharge line 10 to reduce CO
Collect 2 . A part of the recovered CO 2 is returned to the cathode 3 through the CO 2 gas supply line 13. Also, the air 1
9 is added to the combustion exhaust gas by the air supply line 20.
With this system, nitrogen oxides (NO
x ) and other harmful gases are treated by an electrochemical reaction to make them harmless, and electrons generated by the electrochemical redox reaction are taken out to an external circuit to be converted into electric energy and CO 2 in the combustion exhaust gas is concentrated. Can be efficiently removed.

【0038】[0038]

【実施例8】図7は、同様に、高温ガスタ−ビンの排ガ
スを電気化学的に処理するシステムを示している。空気
19をコンプレッサ24で昇圧し燃料14と共に高温ガ
スタ−ビン22導入して発電機23を駆動し、燃焼排ガ
スをセルのカソ−ド3に導入する。一方、燃料改質機1
8により製造したH2 リッチガスをセルのアノ−ド2に
導入して電気化学的酸化還元反応を進行させて電流を取
り出す。アノ−ド排出ライン10にCO2 除去装置11
を設けCO2 を回収する。回収したCO2 の一部はCO
2 ガス供給ライン13によりカソ−ド3に還流する。ま
た、空気19は空気補給ライン20により燃焼排ガスに
付加する。本システムにより窒素酸化物(NOx )含有
率の高い高温ガスタ−ビン排ガス中のNOx 等、有害ガ
スを電気化学的反応によって無害化すると共に電気化学
的酸化還元反応により発生する電子を外部回路に取り出
し電気エネルギ−に変換すると共に燃焼排ガス中のCO
2 を濃縮して効率良く除去することできる。
Embodiment 8 FIG. 7 similarly shows a system for electrochemically treating the exhaust gas of a high temperature gas turbine. The air 19 is pressurized by the compressor 24 and introduced into the high temperature gas turbine 22 together with the fuel 14 to drive the generator 23, and the combustion exhaust gas is introduced into the cathode 3 of the cell. On the other hand, the fuel reformer 1
The H 2 rich gas produced in No. 8 is introduced into the anode 2 of the cell to promote the electrochemical redox reaction to take out an electric current. CO 2 removal device 11 in the anode discharge line 10
Is provided to collect CO 2 . Some of the recovered CO 2 is CO
2 The gas is supplied to the cathode 3 through the gas supply line 13. Further, the air 19 is added to the combustion exhaust gas by the air supply line 20. This system detoxifies harmful gases such as NO x in high temperature gas turbine exhaust gas with high nitrogen oxide (NO x ) content by electrochemical reaction and also generates electrons by electrochemical redox reaction in an external circuit. CO in the combustion exhaust gas as well as being converted into electric energy
2 can be concentrated and removed efficiently.

【0039】[0039]

【発明の効果】本発明によれば産業排ガス中に含まれる
窒素酸化物(NOx)等の有害ガスを電気化学的反応に
よって処理して無害化すると共に電気化学的酸化還元反
応により発生する電子を外部回路に取り出し電気エネル
ギ−に変換すると共に燃焼排ガス中のCO2 を濃縮して
効率良く除去することできる。
According to the present invention, harmful gases such as nitrogen oxides (NO x ) contained in industrial exhaust gas are treated by an electrochemical reaction to render them harmless and electrons generated by an electrochemical redox reaction. Is taken out to an external circuit to be converted into electric energy, and CO 2 in the combustion exhaust gas can be concentrated and removed efficiently.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の排ガス処理システムに用いる単位セル
の概略断面図。
FIG. 1 is a schematic sectional view of a unit cell used in an exhaust gas treatment system of the present invention.

【図2】燃焼排ガスに空気を添加する場合の単位セルの
概略断面図。
FIG. 2 is a schematic sectional view of a unit cell when air is added to combustion exhaust gas.

【図3】空気中に燃焼排ガスを添加する場合の単位セル
の概略断面図。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a unit cell when a combustion exhaust gas is added to air.

【図4】本発明の排ガス処理システムの全体構成を示す
図。
FIG. 4 is a diagram showing an overall configuration of an exhaust gas treatment system of the present invention.

【図5】試験セルの負荷電流密度と電圧の関係を示す
図。
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between load current density and voltage of a test cell.

【図6】本発明に基づく火力発電所燃焼排ガスの電気化
学的処理システムを示す図。
FIG. 6 is a diagram showing an electrochemical treatment system for combustion exhaust gas from a thermal power plant according to the present invention.

【図7】本発明に基づく高温ガスタ−ビン排ガスの電気
化学的処理システムを示す図。
FIG. 7 shows an electrochemical treatment system for high temperature gas turbine exhaust gas according to the present invention.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C25B 5/00 B01D 53/34 135Z H01M 8/06 ZAB 8/14 (72)発明者 岩瀬 嘉男 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (72)発明者 岩本 一男 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (72)発明者 竹内 將人 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (72)発明者 西村 成興 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (56)参考文献 特開 平3−106418(JP,A)─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Internal reference number FI Technical indication C25B 5/00 B01D 53/34 135Z H01M 8/06 ZAB 8/14 (72) Inventor Yoshio Iwase Ibaraki 4026 Kujimachi, Hitachi, Ltd., Hitachi Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor, Kazuo Iwamoto 4026, Kujicho, Hitachi, Hitachi, Ibaraki, Hitachi, Ltd. 4026, Hitachi, Ltd., Hitachi Research Laboratory (72) Inventor, Shigeoki Nishimura, Kujimachi, Hitachi City, Ibaraki Prefecture 4026, Hitachi, Ltd., Hitachi Research Laboratory (56) Reference JP-A-3-106418 (JP, A)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 アノ−ド及びカソ−ドとその間に介在
るイオン伝導性電解質並びに該アノ−ド及びカソ−ドに
反応ガスを供給するセパレ−タが設置されて成るセルを
構成し、該イオン伝導性電解質は炭酸リチウム、炭酸カ
リウム、炭酸ナトリウム、炭酸バリウム、炭酸ストロン
チウム、炭酸カルシウムから選ばれた2種以上の混合炭
酸塩で構成し、該カソ−ドは多孔質電気伝導性酸化物で
あって、第1成分が酸化ニッケルからなり、第2成分が
銀、リチウム、クロム、銅、鉄、アルミニウムから選ば
れた1種または2種以上の金属又は酸化物によって構成
し、カソード側には窒素酸化物(NOx )と炭酸ガス
(CO2 )等を含む有害ガスを供給し、アノ−ド側には
水素(H 2 )等還元性ガスを供給して電気化学的酸化還
元反応を進行させてNOx をN2 に還元処理すると共に
酸化還元反応によって発生する電子を外部回路に取り出
し電気エネルギ−に変換することを特徴とする電気化学
的排ガス処理システム。
1. An anode and a cathode and an intervening element therebetween .
That ion conducting electrolyte and the anode - de and cathode - separator for supplying a reactant gas to de - motor constitutes a cell composed installed, the ion-conducting electrolyte is lithium carbonate, Ca
Ium, sodium carbonate, barium carbonate, strontium carbonate
Mixed charcoal of two or more selected from thium and calcium carbonate
The cathode is a porous electrically conductive oxide.
The first component is nickel oxide and the second component is
Select from silver, lithium, chrome, copper, iron, aluminum
Composed of one or more metals or oxides
However, a harmful gas containing nitrogen oxide (NO x ) and carbon dioxide (CO 2 ) is supplied to the cathode side, and the anodic side is supplied with the harmful gas.
A reducing gas such as hydrogen (H 2 ) is supplied to promote an electrochemical redox reaction to reduce NO x to N 2 and at the same time, electrons generated by the redox reaction are taken out to an external circuit and converted into electric energy. An electrochemical exhaust gas treatment system characterized by:
【請求項2】 アノ−ドには多孔質金属電極または多孔
質複合電極を用い、該多孔質金属電極または多孔質複合
電極は、ニッケル又は銅からなる第1成分およびアルミ
ニウム、ジルコニウム、マグネシウム、およびイットリ
ウムから選ばれた1種または2種以上の金属又は酸化物
よりなる第2成分によって形成されることを特徴とす
る、請求項1記載の電気化学的排ガス処理システム。
2. A porous metal electrode or a porous composite electrode is used as the anode, and the porous metal electrode or the porous composite electrode comprises a first component made of nickel or copper and aluminum, zirconium, magnesium, and The electrochemical exhaust gas treatment system according to claim 1, wherein the electrochemical exhaust gas treatment system is formed by a second component composed of one or more metals or oxides selected from yttrium.
【請求項3】 カソ−ド側にはNOx 、CO2 、O2
有ガスを供給し、アノ−ド側にはH2 、CO含有ガスを
供給して500〜800℃の温度領域において、カソ−
ドではNOx の電気化学的還元反応とCO2 の電気化学
的酸化反応を進行させ、アノ−ドではCO3 2- イオンの
電気化学的還元反応を進行させることにより、NOx
無害化処理を行うことを特徴とする、請求項1または2
に記載の電気化学的排ガス処理システム。
3. A gas containing NO x , CO 2 , and O 2 is supplied to the cathode side, and a gas containing H 2 and CO is supplied to the anode side in a temperature range of 500 to 800 ° C. Caso
Detoxification treatment of NO x by advancing an electrochemical reduction reaction of NO x and an electrochemical oxidation reaction of CO 2 in the cathode, and an electrochemical reduction reaction of CO 3 2− ion in the anode. The method according to claim 1 or 2, characterized in that
The electrochemical exhaust gas treatment system according to.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160019743A (en) * 2014-08-12 2016-02-22 광주과학기술원 A process of reducing carbon dioxide by using a cathode comprising metal oxide

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2513205C (en) * 2003-01-14 2013-01-08 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Process for generating electricity and concentrated carbon dioxide
JP5047032B2 (en) * 2008-03-31 2012-10-10 中国電力株式会社 Exhaust gas desulfurization method, exhaust gas desulfurization apparatus, and carbon dioxide recovery type fuel cell power generation system equipped with the apparatus
JP5359475B2 (en) * 2009-04-04 2013-12-04 住友電気工業株式会社 NOx decomposition element and power generator
TWI414343B (en) * 2010-10-29 2013-11-11 Nat Univ Tsing Hua An oxy catalyst converter for
CN105209377B (en) * 2013-03-15 2017-04-26 埃克森美孚研究工程公司 Integration of molten carbonate fuel cells in fischer-tropsch synthesis

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0759292B2 (en) * 1989-09-19 1995-06-28 敏雄 宮内 CO in combustion flue gas (2) Recovery method and device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160019743A (en) * 2014-08-12 2016-02-22 광주과학기술원 A process of reducing carbon dioxide by using a cathode comprising metal oxide
KR101647338B1 (en) 2014-08-12 2016-08-10 광주과학기술원 A process of reducing carbon dioxide by using a cathode comprising metal oxide

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