JP2755811B2 - 水蒸気電解装置 - Google Patents
水蒸気電解装置Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
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- F24S10/80—Solar heat collectors using working fluids comprising porous material or permeable masses directly contacting the working fluids
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は太陽熱を利用した水蒸気電解装置に関し、特
に太陽熱発電装置の蒸気加熱用太陽光受光部，太陽熱駆
動スターリングエンジンの作動気体加熱部，高温ガス炉
（HTGR）の高温熱交換器に使用されるものである。
に太陽熱発電装置の蒸気加熱用太陽光受光部，太陽熱駆
動スターリングエンジンの作動気体加熱部，高温ガス炉
（HTGR）の高温熱交換器に使用されるものである。
［従来の技術］ 従来、水蒸気電解装置としては、例えば第３図に示す
ものが知られている（特願平１−271238号公報）。
ものが知られている（特願平１−271238号公報）。
第３図において、石英ガラス容器１に入った多孔質セ
ラミックス２からなる受光部に、水蒸気がキャリアガス
のアルゴンと一緒に水蒸気入口管３から供給される。多
孔質セミックス２で1000℃まで集光太陽光４により、加
熱された水蒸気はイットリア安定化ジルコニア（以下、
YSZという）の円筒で作られた電解セル５に供給され、
この電解セル５の白金またはニッケルのYSZサーメット
でできた水素極に結線された負電極７と白金またはラン
タン型ペロブスカイト型酸化物（LaCoO3,LaMnO3,LaCrO3
等）でできた酸素極８に結線された正電極９に直流電圧
を加えると、水蒸気が電解され、水素極６側に水素が、
酸素極８側に酸素が生じる。生じた酸素はキャリアガス
入口管10から供給されたアルゴンガスにより、酸素出口
管11から外へ排出される。電解セル５は内部の温度を一
定にするためと、熱放散を防ぐため、断熱容器12でおお
われている。また、温度を均一にするため、キャリアガ
ス入口管10と酸素出口管11に、多孔質セラミックス13を
設ける事もある。
ラミックス２からなる受光部に、水蒸気がキャリアガス
のアルゴンと一緒に水蒸気入口管３から供給される。多
孔質セミックス２で1000℃まで集光太陽光４により、加
熱された水蒸気はイットリア安定化ジルコニア（以下、
YSZという）の円筒で作られた電解セル５に供給され、
この電解セル５の白金またはニッケルのYSZサーメット
でできた水素極に結線された負電極７と白金またはラン
タン型ペロブスカイト型酸化物（LaCoO3,LaMnO3,LaCrO3
等）でできた酸素極８に結線された正電極９に直流電圧
を加えると、水蒸気が電解され、水素極６側に水素が、
酸素極８側に酸素が生じる。生じた酸素はキャリアガス
入口管10から供給されたアルゴンガスにより、酸素出口
管11から外へ排出される。電解セル５は内部の温度を一
定にするためと、熱放散を防ぐため、断熱容器12でおお
われている。また、温度を均一にするため、キャリアガ
ス入口管10と酸素出口管11に、多孔質セラミックス13を
設ける事もある。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来の水蒸気電解装置によれば、高温
水蒸気電解を加圧下で運転する場合、多孔質セラミック
スが、透明石英管と接しているため、高温に加熱すると
受光部容器である石英管の強度が低下するので、加圧下
で使用することができない。
水蒸気電解を加圧下で運転する場合、多孔質セラミック
スが、透明石英管と接しているため、高温に加熱すると
受光部容器である石英管の強度が低下するので、加圧下
で使用することができない。
上記事情に鑑みてなされたもので、加熱される前の気
体が受光部容器と多孔質セラミックスの間を流れるよう
にして、受光部容器の温度が上がらず強度が低下しない
ので加圧下での加熱が可能な水蒸気電解装置を提供する
ことを目的とする。
体が受光部容器と多孔質セラミックスの間を流れるよう
にして、受光部容器の温度が上がらず強度が低下しない
ので加圧下での加熱が可能な水蒸気電解装置を提供する
ことを目的とする。
［課題を解決するための手段］ 本発明は、透明な受光部容器内に多孔質セラミックス
を配置した集光部と、円筒型電解質の内・外面に酸素
極，水素極を配置した電解セルと、前記電解セルを覆う
断熱容器とを具備し、太陽光などの輻射で前記多孔質セ
ラミックスを加熱し、この多孔質セラミックスに気体を
通して気体を加熱し、かつ加熱前の低温の気体を前記多
孔質セラミックスと受光部容器の間を通した後に多孔質
セラミックスを通して加圧下で高温に加熱することを特
徴とする水蒸気電解装置である。
を配置した集光部と、円筒型電解質の内・外面に酸素
極，水素極を配置した電解セルと、前記電解セルを覆う
断熱容器とを具備し、太陽光などの輻射で前記多孔質セ
ラミックスを加熱し、この多孔質セラミックスに気体を
通して気体を加熱し、かつ加熱前の低温の気体を前記多
孔質セラミックスと受光部容器の間を通した後に多孔質
セラミックスを通して加圧下で高温に加熱することを特
徴とする水蒸気電解装置である。
［作 用］ 加熱する前の冷気体を多孔質セラミックスと、石英な
どの透明な受光部容器の間を通すことにより、冷気体に
より受光部容器が冷却され、受光部容器の温度が上がら
ない。また、受光部容器と冷気体は太陽光の透過率が高
く、太陽光や、多孔質セラミックスの２次輻射で直接加
熱されにくい。従って、本発明では気体を加圧下で1000
℃以上の高温に加熱しても、受光部容器の温度が上がら
ないため、強度低下が起こらない。
どの透明な受光部容器の間を通すことにより、冷気体に
より受光部容器が冷却され、受光部容器の温度が上がら
ない。また、受光部容器と冷気体は太陽光の透過率が高
く、太陽光や、多孔質セラミックスの２次輻射で直接加
熱されにくい。従って、本発明では気体を加圧下で1000
℃以上の高温に加熱しても、受光部容器の温度が上がら
ないため、強度低下が起こらない。
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。
る。
［実施例１］ 第１図を参照する。
図中の21は、一端側（右側）が開口され，この開口端
にフランジ21aが取り付けられた石英ガラス製の受光部
容器である。この受光部容器21の開口側には、両端側が
開口され，フランジ22a,22bを有した内筒22がフランジ2
2aを受光部容器21のフランジ21aに当接した状態で固定
されている。前記内筒21には、H2O＋Arが供給される水
蒸気入口管23が設けられている。前記内筒22には、フラ
ンジ24aを有した外筒24がフランジ24aを内筒22のフラン
ジ22aに当接した状態で固定されている。前記外筒24の
筒本体の端部（左側）は、前記受光部容器21の右端部の
内側まで延びている。前記外筒24には、水素出口管25が
設けられている。
にフランジ21aが取り付けられた石英ガラス製の受光部
容器である。この受光部容器21の開口側には、両端側が
開口され，フランジ22a,22bを有した内筒22がフランジ2
2aを受光部容器21のフランジ21aに当接した状態で固定
されている。前記内筒21には、H2O＋Arが供給される水
蒸気入口管23が設けられている。前記内筒22には、フラ
ンジ24aを有した外筒24がフランジ24aを内筒22のフラン
ジ22aに当接した状態で固定されている。前記外筒24の
筒本体の端部（左側）は、前記受光部容器21の右端部の
内側まで延びている。前記外筒24には、水素出口管25が
設けられている。
前記外筒24の筒本体の内側には、断熱容器26が設けら
れている。ここで、断熱容器26は後記する電解セルを覆
うように設けられるが、この理由は電解セルの内部の温
度を一定にするためと、熱拡散を防ぐためである。ま
た、外筒24の筒本体の左端部には、多孔質セラミックッ
ス（受光部）27がその大部分を前記受光部容器21側に位
置するように前記断熱容器26端に接して設けられてい
る。前記外筒24の右端部には開口部が設けられ、この開
口部及び前記断熱容器26の開口部にキャリアガス入口管
28を有した筒部材29が装着されている。前記筒部材29の
端部（左側）には、一端（右端）が開口した電解セル30
が装着されている。この電解セル30の外側には水素極31
が設けられ、内側には酸素極32が設けられている。前記
筒部材29の右端部には開口部が設けられ、この開口部に
酸素出口管33が前記電解セル30の左端部近くまで延出す
るように装着されている。なお、図中の34は酸素極32に
結線された正電極、35は水素極31に結線された負電極、
36は集光太陽光である。
れている。ここで、断熱容器26は後記する電解セルを覆
うように設けられるが、この理由は電解セルの内部の温
度を一定にするためと、熱拡散を防ぐためである。ま
た、外筒24の筒本体の左端部には、多孔質セラミックッ
ス（受光部）27がその大部分を前記受光部容器21側に位
置するように前記断熱容器26端に接して設けられてい
る。前記外筒24の右端部には開口部が設けられ、この開
口部及び前記断熱容器26の開口部にキャリアガス入口管
28を有した筒部材29が装着されている。前記筒部材29の
端部（左側）には、一端（右端）が開口した電解セル30
が装着されている。この電解セル30の外側には水素極31
が設けられ、内側には酸素極32が設けられている。前記
筒部材29の右端部には開口部が設けられ、この開口部に
酸素出口管33が前記電解セル30の左端部近くまで延出す
るように装着されている。なお、図中の34は酸素極32に
結線された正電極、35は水素極31に結線された負電極、
36は集光太陽光である。
こうした構成の水蒸気電解装置の作用は次の通りであ
る。
る。
まず、前記受光部容器21に入った多孔質セラミックス
からなる受光部22に水蒸気がキャリアガスのアルゴンと
一緒に水蒸気入口管23から受光部22と受光部容器21の間
に供給される。ここで、多孔質セラミックスは集光され
た太陽光26で加熱されており、この多孔質セラミックス
の中を水蒸気とアルゴンガスが通る時に、多孔質セラミ
ックスから加熱されて約1000℃まで加熱される。
からなる受光部22に水蒸気がキャリアガスのアルゴンと
一緒に水蒸気入口管23から受光部22と受光部容器21の間
に供給される。ここで、多孔質セラミックスは集光され
た太陽光26で加熱されており、この多孔質セラミックス
の中を水蒸気とアルゴンガスが通る時に、多孔質セラミ
ックスから加熱されて約1000℃まで加熱される。
加熱された水蒸気は電解セル30に供給され、この電解
セル30の水素極31に結線された負電極35と酸素極32に結
線された正電極34に直線電圧を加えると、水蒸気が電解
され、水素極31側に水素が、酸素極32側に酸素が生じ
る。生じた酸素はキャリアガス入口管28から供給された
アルゴンガスにより、酸素出口管33から外へ排出され
る。
セル30の水素極31に結線された負電極35と酸素極32に結
線された正電極34に直線電圧を加えると、水蒸気が電解
され、水素極31側に水素が、酸素極32側に酸素が生じ
る。生じた酸素はキャリアガス入口管28から供給された
アルゴンガスにより、酸素出口管33から外へ排出され
る。
しかして、上記実施例１に係る水蒸気電解装置によれ
ば、加熱する前の冷気体を多孔質セラミックス27と石英
ガラス製の受光部容器21の間を通すことにより、冷気体
により受光部容器21が冷却され、受光部容器21の温度が
上がらない。また、受光部容器21と冷気体は太陽光の透
過率が高く、太陽光や、多孔質セラミックス27の２次輻
射で直接加熱されにくい。従って、本発明では気体を加
圧下で1000℃以上の高温に加熱しても、受光部容器21の
温度が上がらないため、強度低下が起こらない。
ば、加熱する前の冷気体を多孔質セラミックス27と石英
ガラス製の受光部容器21の間を通すことにより、冷気体
により受光部容器21が冷却され、受光部容器21の温度が
上がらない。また、受光部容器21と冷気体は太陽光の透
過率が高く、太陽光や、多孔質セラミックス27の２次輻
射で直接加熱されにくい。従って、本発明では気体を加
圧下で1000℃以上の高温に加熱しても、受光部容器21の
温度が上がらないため、強度低下が起こらない。
なお、上記実施例１において、温度を均一にするた
め、キャリアガス入口管28と酸素出口管33に多孔質セラ
ミックスを設けてもよい。
め、キャリアガス入口管28と酸素出口管33に多孔質セラ
ミックスを設けてもよい。
［実施例２］ この実施例２は、第２図に示す如く、電解セル30の酸
素極32を電解セル30の外部に取り付け、電解セル30の内
部に水素極31を取り付けて、太陽光で空気を加熱し顕熱
で電解セルを加熱した構成になっている。
素極32を電解セル30の外部に取り付け、電解セル30の内
部に水素極31を取り付けて、太陽光で空気を加熱し顕熱
で電解セルを加熱した構成になっている。
上記実施例２によれば、実施例１と同様、加圧下での
加熱が可能である。
加熱が可能である。
［発明の効果］ 以上詳述した如く本発明によれば、加熱される前の気
体が受光部容器と多孔質セラミックスの間を流れるよう
にして、受光部容器の温度が上がらず強度が低下しない
ので加圧下での加熱が可能な水蒸気電解装置を提供でき
る。
体が受光部容器と多孔質セラミックスの間を流れるよう
にして、受光部容器の温度が上がらず強度が低下しない
ので加圧下での加熱が可能な水蒸気電解装置を提供でき
る。
第１図は本発明の実施例１に係る水蒸気電解装置の断面
図、第２図は本発明の実施例２に係る水蒸気電解装置の
断面図、第３図は従来の水蒸気電解装置の断面図であ
る。 21……石英ガラス製受光部容器、22……内筒、23……水
蒸気入口管、24……外筒、25……水素出口管、26……断
熱容器、27……多孔質セラミックス、28……キャリアガ
ス入口管、29……筒部材、30……電解セル、31……水素
極、32……酸素極、33……酸素出口管、34……正電極、
35……負電極、36……集光太陽光。
図、第２図は本発明の実施例２に係る水蒸気電解装置の
断面図、第３図は従来の水蒸気電解装置の断面図であ
る。 21……石英ガラス製受光部容器、22……内筒、23……水
蒸気入口管、24……外筒、25……水素出口管、26……断
熱容器、27……多孔質セラミックス、28……キャリアガ
ス入口管、29……筒部材、30……電解セル、31……水素
極、32……酸素極、33……酸素出口管、34……正電極、
35……負電極、36……集光太陽光。
Claims (1)
- 【請求項１】透明な受光部容器内に多孔質セラミックス
を配置した集光部と、円筒型電解質の内・外面に酸素
極，水素極を配置した電解セルと、前記電解セルを覆う
断熱容器とを具備し、太陽光などの輻射で前記多孔質セ
ラミックスを加熱し、この多孔質セラミックスに気体を
通して気体を加熱し、かつ加熱前の低温の気体を前記多
孔質セラミックスと受光部容器の間を通した後に多孔質
セラミックスを通して加圧下で高温に加熱することを特
徴とする水蒸気電解装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2290876A JP2755811B2 (ja) | 1990-10-30 | 1990-10-30 | 水蒸気電解装置 |
| DE69111761T DE69111761T2 (de) | 1990-10-30 | 1991-10-23 | Vorrichtung zum Heizen eines Gases. |
| EP91118085A EP0487899B1 (en) | 1990-10-30 | 1991-10-23 | Gas heating apparatus |
| US08/154,506 US5437265A (en) | 1990-10-30 | 1993-11-19 | Gas heating apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2290876A JP2755811B2 (ja) | 1990-10-30 | 1990-10-30 | 水蒸気電解装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04165265A JPH04165265A (ja) | 1992-06-11 |
| JP2755811B2 true JP2755811B2 (ja) | 1998-05-25 |
Family
ID=17761651
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2290876A Expired - Fee Related JP2755811B2 (ja) | 1990-10-30 | 1990-10-30 | 水蒸気電解装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0487899B1 (ja) |
| JP (1) | JP2755811B2 (ja) |
| DE (1) | DE69111761T2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19743428B4 (de) * | 1997-10-01 | 2005-07-28 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Solarempfänger |
| CN101592129B (zh) * | 2008-05-30 | 2011-05-11 | 彩熙太阳能环保技术(天津)有限公司 | 太阳能集热器 |
| CN102159496B (zh) * | 2008-07-29 | 2013-10-02 | 曳达研究和发展有限公司 | 化学势能产生系统及方法 |
| CN109404161B (zh) * | 2018-12-29 | 2021-01-26 | 杭州英洛威能源技术有限公司 | 一种集成式斯特林热机吸热器结构 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2296703A1 (fr) * | 1974-12-31 | 1976-07-30 | Commissariat Energie Atomique | Cellule d'electrolyse de la vapeur d'eau a haute temperature |
| US4135489A (en) * | 1975-09-11 | 1979-01-23 | Sanders Associates, Inc. | Solar energy conversion system |
| US4030890A (en) * | 1975-10-20 | 1977-06-21 | Diggs Richard E | Solar power system |
| US4318393A (en) * | 1976-12-06 | 1982-03-09 | The Regents Of The University Of Minnesota | Porous surface solar energy receiver |
-
1990
- 1990-10-30 JP JP2290876A patent/JP2755811B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-10-23 DE DE69111761T patent/DE69111761T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1991-10-23 EP EP91118085A patent/EP0487899B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0487899A1 (en) | 1992-06-03 |
| EP0487899B1 (en) | 1995-08-02 |
| DE69111761D1 (de) | 1995-09-07 |
| JPH04165265A (ja) | 1992-06-11 |
| DE69111761T2 (de) | 1995-12-21 |
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