JP2527288B2 - 燃料電池反応を利用したアンモニア分離方法 - Google Patents
燃料電池反応を利用したアンモニア分離方法Info
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- JP2527288B2 JP2527288B2 JP4156721A JP15672192A JP2527288B2 JP 2527288 B2 JP2527288 B2 JP 2527288B2 JP 4156721 A JP4156721 A JP 4156721A JP 15672192 A JP15672192 A JP 15672192A JP 2527288 B2 JP2527288 B2 JP 2527288B2
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- cell reaction
- gas
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01C—AMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
- C01C1/00—Ammonia; Compounds thereof
- C01C1/02—Preparation, purification or separation of ammonia
- C01C1/12—Separation of ammonia from gases and vapours
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料電池反応を利用し
て簡単にアンモニアを分離し、かつ、エネルギーを得る
ことができるアンモニア分離方法に関する。
て簡単にアンモニアを分離し、かつ、エネルギーを得る
ことができるアンモニア分離方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、アンモニアは、原料ガス（Ｎ2 、
Ｈ2 ）を加熱、加圧後、アンモニア合成触媒上に導き、
アンモニア混合ガス（ＮＨ3 、Ｎ2 、Ｈ2 ）からＮＨ3
を冷却後、吸着法または液化法でＮＨ3 を回収し、未反
応ガス（Ｎ2 、Ｈ2 ）は再び原料ガスと混合して使用す
る循環法により合成を行っている。
Ｈ2 ）を加熱、加圧後、アンモニア合成触媒上に導き、
アンモニア混合ガス（ＮＨ3 、Ｎ2 、Ｈ2 ）からＮＨ3
を冷却後、吸着法または液化法でＮＨ3 を回収し、未反
応ガス（Ｎ2 、Ｈ2 ）は再び原料ガスと混合して使用す
る循環法により合成を行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一般に、アンモニア合
成は、化学プラント等において大量生産されているが、
アンモニアは有毒であり、使用場所が定置であっても大
量に１箇所で保管することは好ましくない。そこで、簡
単に少量のアンモニアを得ることができれば便利であ
る。
成は、化学プラント等において大量生産されているが、
アンモニアは有毒であり、使用場所が定置であっても大
量に１箇所で保管することは好ましくない。そこで、簡
単に少量のアンモニアを得ることができれば便利であ
る。
【０００４】しかしながら、化学プラントのように大規
模にアンモニアを合成する場合には、上記従来の合成方
法により、加熱、冷却、加圧、減圧等の操作を繰り返し
行っても、その結果、効率は良くなるが、少量のアンモ
ニアを特に純度良く得る必要のない場合には、上記従来
のような操作を繰り返しても、エネルギーの消費が多く
装置も大型になり、本来の簡単にアンモニアを合成する
という目的にそぐわないという問題を有している。
模にアンモニアを合成する場合には、上記従来の合成方
法により、加熱、冷却、加圧、減圧等の操作を繰り返し
行っても、その結果、効率は良くなるが、少量のアンモ
ニアを特に純度良く得る必要のない場合には、上記従来
のような操作を繰り返しても、エネルギーの消費が多く
装置も大型になり、本来の簡単にアンモニアを合成する
という目的にそぐわないという問題を有している。
【０００５】さらに、上記従来の吸着法または液化法に
よるアンモニア分離法は、ガスの冷却、加熱の操作を必
要とし、多くのエネルギーが必要であるという問題を有
している。
よるアンモニア分離法は、ガスの冷却、加熱の操作を必
要とし、多くのエネルギーが必要であるという問題を有
している。
【０００６】本発明は、上記問題を解決するものであっ
て、燃料電池反応を利用し簡単にアンモニアを分離し、
かつ、エネルギーを得ることができるアンモニア分離方
法を提供することを目的とする。
て、燃料電池反応を利用し簡単にアンモニアを分離し、
かつ、エネルギーを得ることができるアンモニア分離方
法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】そのために本発明の燃料
電池反応を利用したアンモニア分離方法は、燃料電池容
器内を正負２つのガス拡散電極によって燃料通路、電解
質室および酸化剤通路に区画形成し、前記２つのガス拡
散電極を負荷に接続するとともに、前記電解質室内には
アンモニア水を充填し、前記燃料通路にはアンモニア合
成装置で得たアンモニアおよび水素を含む混合ガスを導
入し、前記酸化剤通路には空気を導入し、燃料電池反応
を利用することにより、前記混合ガスからアンモニアを
分離するとともにエネルギーを得ることを特徴とする。
電池反応を利用したアンモニア分離方法は、燃料電池容
器内を正負２つのガス拡散電極によって燃料通路、電解
質室および酸化剤通路に区画形成し、前記２つのガス拡
散電極を負荷に接続するとともに、前記電解質室内には
アンモニア水を充填し、前記燃料通路にはアンモニア合
成装置で得たアンモニアおよび水素を含む混合ガスを導
入し、前記酸化剤通路には空気を導入し、燃料電池反応
を利用することにより、前記混合ガスからアンモニアを
分離するとともにエネルギーを得ることを特徴とする。
【０００８】
【作用】本発明においては、燃料通路５側に導入された
アンモニア混合ガス（ＮＨ3 、Ｎ2 、Ｈ2 ）は、酸化剤
通路７側において、ＮＨ3 、Ｎ2 、Ｈ2 Ｏ、Ｏ2、ＣＯ 2
となって排出されるとともに、燃料電池反応により得ら
れた電力および熱エネル ギーは、アンモニア合成におけ
る加熱、加圧処理用や、アンモニアの使用に利用する。
アンモニア混合ガス（ＮＨ3 、Ｎ2 、Ｈ2 ）は、酸化剤
通路７側において、ＮＨ3 、Ｎ2 、Ｈ2 Ｏ、Ｏ2、ＣＯ 2
となって排出されるとともに、燃料電池反応により得ら
れた電力および熱エネル ギーは、アンモニア合成におけ
る加熱、加圧処理用や、アンモニアの使用に利用する。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説
明する。図１は、本発明の燃料電池反応を利用したアン
モニア分離方法の１実施例を説明するための図である。
明する。図１は、本発明の燃料電池反応を利用したアン
モニア分離方法の１実施例を説明するための図である。
【００１０】アンモニア分離装置１は、燃料電池容器２
内を正負２つのガス拡散電極３、４によって、燃料通路
５と電解質室６と酸化剤通路７に区画形成される。アン
モニア合成装置８においては、原料ガス（Ｎ2 、Ｈ2 ）
を加熱、加圧後、アンモニア合成触媒上に導き、ここで
得たアンモニア混合ガス（ＮＨ3 、Ｎ2 、Ｈ2 ）を高温
のまま燃料通路５に導入し、アンモニア分離装置１にお
いて、ＮＨ3 を分離した未反応ガス（Ｎ2 、Ｈ2 ）を再
びアンモニア合成装置８に戻している。また、酸化剤通
路７には空気を導入する。そして、２つのガス拡散電極
３、４を負荷に接続している。
内を正負２つのガス拡散電極３、４によって、燃料通路
５と電解質室６と酸化剤通路７に区画形成される。アン
モニア合成装置８においては、原料ガス（Ｎ2 、Ｈ2 ）
を加熱、加圧後、アンモニア合成触媒上に導き、ここで
得たアンモニア混合ガス（ＮＨ3 、Ｎ2 、Ｈ2 ）を高温
のまま燃料通路５に導入し、アンモニア分離装置１にお
いて、ＮＨ3 を分離した未反応ガス（Ｎ2 、Ｈ2 ）を再
びアンモニア合成装置８に戻している。また、酸化剤通
路７には空気を導入する。そして、２つのガス拡散電極
３、４を負荷に接続している。
【００１１】電解質室６には、ＮＨ3 を移動させること
ができるようにアンモニア水を充填する。燃料電池とし
てアルカリの電解質を使う場合には、空気中のＣＯ2 に
より劣化してしまうが、本実施例のように常にアンモニ
ア混合ガスというアルカリの供給が可能であれば前記劣
化の問題も解決できる。さらに、ＮＨ3 と等価の（ＮＨ
4）ＣＯ3を緩衝溶液として加えておくことにより、電解
質中を常に一定のＰＨに保つことができ、突発的なガス
の濃度変化にも対応できるので、運転条件が一定でない
装置や、運転・停止の多い装置に有効である。なお、本
実施例においては、（ＮＨ4）ＣＯ3を混入させている
が、与えるＯ2 に混入しているガス種により適当なアン
モニウム塩を加えるようにしてもよい。
ができるようにアンモニア水を充填する。燃料電池とし
てアルカリの電解質を使う場合には、空気中のＣＯ2 に
より劣化してしまうが、本実施例のように常にアンモニ
ア混合ガスというアルカリの供給が可能であれば前記劣
化の問題も解決できる。さらに、ＮＨ3 と等価の（ＮＨ
4）ＣＯ3を緩衝溶液として加えておくことにより、電解
質中を常に一定のＰＨに保つことができ、突発的なガス
の濃度変化にも対応できるので、運転条件が一定でない
装置や、運転・停止の多い装置に有効である。なお、本
実施例においては、（ＮＨ4）ＣＯ3を混入させている
が、与えるＯ2 に混入しているガス種により適当なアン
モニウム塩を加えるようにしてもよい。
【００１２】各電極での反応を下記に示す。
【００１３】 負極（−） Ｈ2 →２Ｈ+ ＋２ｅ- ＮＨ3 ＋Ｈ+ →ＮＨ4 + 正極（＋） Ｏ2 ＋４ｅ- →２Ｏ2- ＣＯ2 ＋Ｏ2-→ＣＯ3 2- ２Ｈ+ ＋Ｏ2-→Ｈ2 Ｏ↑ ＮＨ4 +→Ｈ+＋ＮＨ3 ↑ Ｈ+＋Ｏ2-→ＯＨ- この反応では、反応ガスから高温、低温での熱の回収が
できるので、これらの熱エネルギーをアンモニア合成に
利用することができる。また、ここで得られる電力は、
約１Ｖ、２００ｍＡ／ｃｍ2 程度であるが、実際の使用
に際しては図２に示すように積層型にして数１００Ｖの
電圧を得ることも可能である。図２は、負のガス拡散電
極３、電解質室６および正のガス拡散電極４をセパレー
タ９により多数積層し、セパレータ９中にガス流路を設
けてた構造を示している。
できるので、これらの熱エネルギーをアンモニア合成に
利用することができる。また、ここで得られる電力は、
約１Ｖ、２００ｍＡ／ｃｍ2 程度であるが、実際の使用
に際しては図２に示すように積層型にして数１００Ｖの
電圧を得ることも可能である。図２は、負のガス拡散電
極３、電解質室６および正のガス拡散電極４をセパレー
タ９により多数積層し、セパレータ９中にガス流路を設
けてた構造を示している。
【００１４】上記のように、燃料通路５側に導入された
アンモニア混合ガス（ＮＨ3 、Ｎ2、Ｈ2 ）は、酸化剤
通路７側において、ＮＨ3 、Ｎ2 、Ｈ2 Ｏ、Ｏ2 、ＣＯ
2 となって排出される。得られるガスは、高濃度のＮＨ
3 ではないが、他の成分が主にＮ2 であるので、実際
に、ＮＨ3 を使用する場合も特に問題とはならない。
アンモニア混合ガス（ＮＨ3 、Ｎ2、Ｈ2 ）は、酸化剤
通路７側において、ＮＨ3 、Ｎ2 、Ｈ2 Ｏ、Ｏ2 、ＣＯ
2 となって排出される。得られるガスは、高濃度のＮＨ
3 ではないが、他の成分が主にＮ2 であるので、実際
に、ＮＨ3 を使用する場合も特に問題とはならない。
【００１５】また、燃料電池反応により得られた電力
は、アンモニア合成における加熱、加圧処理用や、アン
モニアの使用に利用する。化学プラントのように大規模
にアンモニア合成を行う場合には、製品の純度のために
エネルギーを使うことは必要なことであるが、小規模に
アンモニアが必要な場合には、合成の各操作の中で如何
にエネルギー消費量を減少させるかは重要であり、本発
明のように燃料電池反応により電力を得ることは有効で
ある。
は、アンモニア合成における加熱、加圧処理用や、アン
モニアの使用に利用する。化学プラントのように大規模
にアンモニア合成を行う場合には、製品の純度のために
エネルギーを使うことは必要なことであるが、小規模に
アンモニアが必要な場合には、合成の各操作の中で如何
にエネルギー消費量を減少させるかは重要であり、本発
明のように燃料電池反応により電力を得ることは有効で
ある。
【００１６】なお、本発明のアンモニア分離方法は、燃
焼装置、ディーゼルエンジン車、コージェネ装置、水素
自動車等における排ガス中の脱硝用アンモニアとして使
用でき、また、化学肥料合成用として離島、宇宙、海洋
等で使用可能である。
焼装置、ディーゼルエンジン車、コージェネ装置、水素
自動車等における排ガス中の脱硝用アンモニアとして使
用でき、また、化学肥料合成用として離島、宇宙、海洋
等で使用可能である。
【００１７】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、アンモニア混合ガスから冷却、加熱等の操作な
しに、アンモニアの分離が可能となり、また、燃料電池
反応を利用して電気エネルギーおよび熱エネルギーを得
ることができる。また、燃料電池反応を使うので他の方
法に比較して効率が良く、また、排ガスがクリーンなた
め、排ガス浄化用や閉鎖された生活圏での使用が可能で
ある。
よれば、アンモニア混合ガスから冷却、加熱等の操作な
しに、アンモニアの分離が可能となり、また、燃料電池
反応を利用して電気エネルギーおよび熱エネルギーを得
ることができる。また、燃料電池反応を使うので他の方
法に比較して効率が良く、また、排ガスがクリーンなた
め、排ガス浄化用や閉鎖された生活圏での使用が可能で
ある。
【図１】本発明の燃料電池反応を利用したアンモニア分
離方法の１実施例を説明するための図である。
離方法の１実施例を説明するための図である。
【図２】本発明の使用形態を示す斜視図である。
１…アンモニア分離装置、２…燃料電池容器、３、４…
ガス拡散電極５…燃料通路、６…電解質室、７…酸化剤
通路、８…アンモニア合成装置
ガス拡散電極５…燃料通路、６…電解質室、７…酸化剤
通路、８…アンモニア合成装置
Claims (2)
- 【請求項１】燃料電池容器内を正負２つのガス拡散電極
によって燃料通路、電解質室および酸化剤通路に区画形
成し、前記２つのガス拡散電極を負荷に接続するととも
に、前記電解質室内にはアンモニア水を充填し、前記燃
料通路にはアンモニア合成装置で得たアンモニアおよび
水素を含む混合ガスを導入し、前記酸化剤通路には空気
を導入し、燃料電池反応を利用することにより、前記混
合ガスからアンモニアを分離するとともにエネルギーを
得ることを特徴とする燃料電池反応を利用したアンモニ
ア分離方法。 - 【請求項２】前記電解質室内に炭酸アンモニウムを加え
ることを特徴とする請求項１記載の燃料電池反応を利用
したアンモニア分離方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4156721A JP2527288B2 (ja) | 1992-06-16 | 1992-06-16 | 燃料電池反応を利用したアンモニア分離方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4156721A JP2527288B2 (ja) | 1992-06-16 | 1992-06-16 | 燃料電池反応を利用したアンモニア分離方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH065304A JPH065304A (ja) | 1994-01-14 |
| JP2527288B2 true JP2527288B2 (ja) | 1996-08-21 |
Family
ID=15633890
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4156721A Expired - Lifetime JP2527288B2 (ja) | 1992-06-16 | 1992-06-16 | 燃料電池反応を利用したアンモニア分離方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2527288B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2470752A4 (en) * | 2009-08-27 | 2015-08-05 | Mcalister Technologies Llc | ENERGY CONVERSION ASSEMBLIES AND METHODS OF USING AND MANUFACTURING THE SAME |
-
1992
- 1992-06-16 JP JP4156721A patent/JP2527288B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH065304A (ja) | 1994-01-14 |
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