JP5376381B2 - 電気化学反応器及びそれを使用した燃料ガスの製造方法 - Google Patents
電気化学反応器及びそれを使用した燃料ガスの製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5376381B2 JP5376381B2 JP2010518027A JP2010518027A JP5376381B2 JP 5376381 B2 JP5376381 B2 JP 5376381B2 JP 2010518027 A JP2010518027 A JP 2010518027A JP 2010518027 A JP2010518027 A JP 2010518027A JP 5376381 B2 JP5376381 B2 JP 5376381B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cathode electrode
- electrochemical reactor
- oxide
- gdc
- gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
- H01M8/0662—Treatment of gaseous reactants or gaseous residues, e.g. cleaning
- H01M8/0681—Reactant purification by the use of electrochemical cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Description
CH4+CO2→2H2+2CO・・・(1)
2CO→CO2+C・・・(2)
CH4→2H2+C・・・(3)
CO2+2e−→CO+O2−・・・(4)
CH4+O2−→CO+2H2+2e−・・・(5)
CH4+CO2→2H2+2CO・・・(6)
第1の実験では、図1のカソード側からCH4(25cm3/分)及びCO2(25cm3/分)の混合ガスを流通させ、アノード側から流れ出たガスの流量の経時変化を測定した。なお、1.25V/cmの電場を印加し、反応温度は400℃−700℃とした。この結果を図5(b)に示す。
第2の実験では、図6Aに示すように、カソード電極2の長さを4mmとし、その端部から0.5mm、1.5mm、2.5mm、3.5mm離間した4ヵ所(位置A〜D)において、燃料ガスの合成後の炭素のEPMA分析(Electron Probe Micro-Analysis)を行った。この結果を図6Bに示す。
第3の実験では、電場1.25V/cmを印加したNi/GDC−GDC−SrRuO3/GDC反応器を使用して、50vol%CH4−50vol%CO2の分解反応を400℃−700℃で行い、出口ガスの割合を調べた。この結果を図7に示す。
第4の実験では、Ni/GDC−GDC−SrRuO3/GDC反応器を800℃、印加電場を1.25V/cm又は6.25V/cmとして、作動させた。そして、導入するCH4及びCO2の混合ガスの割合を30/70、40/60、50/50、60/40、又は70/30として、出口ガスの割合を測定した。この結果を図8に示す。
第5の実験では、1.25V/cmの電場を印加したNi/GDC−GDC−SrRuO3/GDC反応器と、第1の実験で作製したNi/Al2O3触媒を使用して、50vol%CH4−50vol%CO2の分解反応を400℃−700℃で行い、生成するH2及びCOのモル比を測定した。この結果を図9に示す。
第6の実験では、1.25V/cmの電場を印加した電気化学反応器を使用して、50vol%CH4−50vol%CO2の分解反応を400℃−700℃で行い、出口ガスのO2分圧を測定した。この結果を図10に示す。
第7の実験では、1.25V/cm又は6.25V/cmの電場を印加した電気化学反応器による入口ガスのCH4/CO2比(A)、及び出口ガスのH2/CO比(B)を測定した。反応温度は800℃とした。この結果を図11に示す。
CH4+CO2→2H2+2CO・・・(6)
CH4+3CO2→4CO+2H20・・・(7)
3CO2+6e−→3CO+3O2−・・・(8)
CH4+3O2−→CO+2H2O+6e−・・・(9)
CH4+CO2→2H2+2CO・・・(6)
CH4→2H2+C・・・(3)
CH4+CO2→2H2+2CO・・・(6)
3CH4+CO2→2H2+2CH3CHO・・・(10)
CH4+CO→CH3CHO・・・(11)
第8の実験では、シュウ酸塩共沈法でGDC(Ce0.8Gd0.2O1.9)電解質粉体を作製した。また、溶媒としての1.9mlのイソプロパノール及び0.97mlのトルエン、可塑剤としての0.63gのポリエチレングリコール、並びに結合剤としての0.35gのポリビニルブチラールを混合して混合溶液を作製した。次いで、この混合溶液に、7gのGDC電解質粉体を分散させ、24時間の撹拌を行った。その後、ドクターブレード法により厚さが50μm(±3μm)のGDC電解質膜を作製した。
Claims (6)
- ルテニウム又はニッケルを含有し、二酸化炭素から一酸化炭素及び酸化物イオンを生成するカソード電極と、
前記カソード電極に向けて供給されたメタン及び前記カソード電極により生成された酸化物イオンを透過させる多孔質の電解質膜と、
ルテニウムを含有し、前記電解質膜を透過したメタン及び酸化物イオンから水素及び一酸化炭素を生成するアノード電極と、
を有することを特徴とする電気化学反応器。 - 前記電解質膜は、セリウム−希土類元素系酸化物、ジルコニウム−イットリウム系酸化物、及びランタン−ガリウム系酸化物からなる群から選択された少なくとも1種を含有することを特徴とする請求項1に記載の電気化学反応器。
- 前記アノード電極は、金属ルテニウム、ルテニウム酸化物及びストロンチウムルテニウム酸化物からなる群から選択された少なくとも1種を含有することを特徴とする請求項1又は2に記載の電気化学反応器。
- 前記カソード電極は、前記電解質膜を構成する材料及びニッケル又はルテニウムを含有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の電気化学反応器。
- 前記電解質膜の厚さは、10μm乃至100μmであることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の電気化学反応器。
- ルテニウムを含有するアノード電極と、ルテニウム又はニッケルを含有するカソード電極と、前記アノード電極と前記カソード電極との間に設けられ、酸化物イオン導電性を示す金属酸化物を含有する多孔質の電解質膜と、を有する電気化学反応器を用いた燃料ガスの製造方法であって、
前記アノード電極と前記カソード電極との間に電圧を印加する工程と、
前記カソード電極に向けてメタン及び二酸化炭素を含むガスを供給する工程と、
を有することを特徴とする燃料ガスの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010518027A JP5376381B2 (ja) | 2008-06-27 | 2009-06-23 | 電気化学反応器及びそれを使用した燃料ガスの製造方法 |
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008169449 | 2008-06-27 | ||
JP2008169449 | 2008-06-27 | ||
JP2010518027A JP5376381B2 (ja) | 2008-06-27 | 2009-06-23 | 電気化学反応器及びそれを使用した燃料ガスの製造方法 |
PCT/JP2009/061426 WO2009157454A1 (ja) | 2008-06-27 | 2009-06-23 | 電気化学反応器及びそれを使用した燃料ガスの製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2009157454A1 JPWO2009157454A1 (ja) | 2011-12-15 |
JP5376381B2 true JP5376381B2 (ja) | 2013-12-25 |
Family
ID=41444520
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010518027A Active JP5376381B2 (ja) | 2008-06-27 | 2009-06-23 | 電気化学反応器及びそれを使用した燃料ガスの製造方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5376381B2 (ja) |
WO (1) | WO2009157454A1 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019065258A1 (ja) | 2017-09-27 | 2019-04-04 | 積水化学工業株式会社 | 二酸化炭素還元装置、及び多孔質電極 |
WO2019182164A1 (en) | 2018-03-22 | 2019-09-26 | Sekisui Chemical Co., Ltd. | Carbon dioxide reduction apparatus and method of producing organic compound |
US11390955B2 (en) | 2019-08-07 | 2022-07-19 | Sekisui Chemical Co., Ltd. | Electrochemical cell, electrochemical system, and method of producing carbonate compound |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5848985B2 (ja) * | 2012-02-24 | 2016-01-27 | 国立研究開発法人科学技術振興機構 | 電気化学反応器 |
EP2857554A4 (en) * | 2012-05-28 | 2016-01-27 | Japan Science & Tech Agency | ELECTROCHEMICAL REACTOR AND METHOD FOR PRODUCING A COMBUSTION GAS |
JP5796591B2 (ja) * | 2013-03-21 | 2015-10-21 | 株式会社豊田中央研究所 | エネルギー変換装置用電極、それを用いたエネルギー変換装置およびエネルギー変換方法 |
WO2015022912A1 (ja) * | 2013-08-14 | 2015-02-19 | 国立大学法人 鹿児島大学 | 電気化学反応器並びにそれを使用した一酸化炭素及び水蒸気からの水素及び二酸化炭素の製造方法 |
JP6221067B2 (ja) | 2013-12-03 | 2017-11-01 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | ギ酸生成装置および方法 |
GB201617494D0 (en) | 2016-10-14 | 2016-11-30 | Coorstek Membrane Sciences As | Process for the manufacture of a solide oxide membrane electrode assembly |
GB201617500D0 (en) | 2016-10-14 | 2016-11-30 | Coorstek Membrane Sciences As | Process |
JP6898646B2 (ja) * | 2017-09-22 | 2021-07-07 | 国立大学法人 鹿児島大学 | 電気化学反応器、燃料ガスの製造システム及び燃料ガスの製造方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11241195A (ja) * | 1998-02-27 | 1999-09-07 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 固体電解質型電気化学セル及び水素製造方法 |
JP2002047591A (ja) * | 2000-07-28 | 2002-02-15 | Japan Atom Energy Res Inst | 電気化学反応装置 |
JP2007527468A (ja) * | 2003-07-10 | 2007-09-27 | プラクスエア・テクノロジー・インコーポレイテッド | 酸素イオン輸送複合体要素 |
-
2009
- 2009-06-23 WO PCT/JP2009/061426 patent/WO2009157454A1/ja active Application Filing
- 2009-06-23 JP JP2010518027A patent/JP5376381B2/ja active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11241195A (ja) * | 1998-02-27 | 1999-09-07 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 固体電解質型電気化学セル及び水素製造方法 |
JP2002047591A (ja) * | 2000-07-28 | 2002-02-15 | Japan Atom Energy Res Inst | 電気化学反応装置 |
JP2007527468A (ja) * | 2003-07-10 | 2007-09-27 | プラクスエア・テクノロジー・インコーポレイテッド | 酸素イオン輸送複合体要素 |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019065258A1 (ja) | 2017-09-27 | 2019-04-04 | 積水化学工業株式会社 | 二酸化炭素還元装置、及び多孔質電極 |
US11788195B2 (en) | 2017-09-27 | 2023-10-17 | Sekisui Chemical Co., Ltd. | Carbon dioxide reduction device, and porous electrode |
WO2019182164A1 (en) | 2018-03-22 | 2019-09-26 | Sekisui Chemical Co., Ltd. | Carbon dioxide reduction apparatus and method of producing organic compound |
US11105006B2 (en) | 2018-03-22 | 2021-08-31 | Sekisui Chemical Co., Ltd. | Carbon dioxide reduction apparatus and method of producing organic compound |
US11390955B2 (en) | 2019-08-07 | 2022-07-19 | Sekisui Chemical Co., Ltd. | Electrochemical cell, electrochemical system, and method of producing carbonate compound |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPWO2009157454A1 (ja) | 2011-12-15 |
WO2009157454A1 (ja) | 2009-12-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5376381B2 (ja) | 電気化学反応器及びそれを使用した燃料ガスの製造方法 | |
CN107406332B (zh) | 质子导体、燃料电池用固体电解质层、电池结构体以及包括电池结构体的燃料电池 | |
Shang et al. | A promising cathode for intermediate temperature protonic ceramic fuel cells: BaCo 0.4 Fe 0.4 Zr 0.2 O 3− δ | |
JP5391391B2 (ja) | NiO−セラミック複合粉体の製造方法 | |
EP2797147B1 (en) | Solid oxide fuel cell | |
US20110195342A1 (en) | Solid oxide fuel cell reactor | |
JP2002538597A (ja) | 固体酸化物形燃料電池用アノードの製造法 | |
JP2017050180A (ja) | 燃料極材料、固体酸化物形燃料電池用セル、水素製造用触媒及び水素製造方法 | |
JP2009037874A (ja) | 中温作動固体酸化物形燃料電池の空気極支持形単セルの製造方法 | |
JP6813855B2 (ja) | 複合粒子粉末、固体酸化物形セル用電極材及びそれを用いた固体酸化物形セル用電極 | |
JP6805054B2 (ja) | 水蒸気電解セル | |
JP5196502B2 (ja) | Socにおける電極材料としての使用に適した複合材料 | |
KR20200015060A (ko) | 고체산화물 연료전지 및 이를 제조하는 방법 | |
JP5175154B2 (ja) | ニッケル複合酸化物の製造方法、該方法により得られるニッケル複合酸化物、該ニッケル複合酸化物を用いてなる酸化ニッケル−安定化ジルコニア複合酸化物、該酸化ニッケル−安定化ジルコニア複合酸化物を含有する固体酸化物型燃料電池用燃料極 | |
JP7016615B2 (ja) | プロトン伝導体、固体電解質層、セル構造体、およびそれを備える水蒸気電解セルならびに燃料電池 | |
JP7055473B2 (ja) | 固体酸化物形セル用電極及びそれを用いた固体酸化物形セル | |
JP2003208902A (ja) | 固体電解質型燃料電池 | |
JP7231431B2 (ja) | 電気化学セル | |
JP2017071830A (ja) | 水蒸気電解用セルおよびその製造方法 | |
JP6480330B2 (ja) | 電気化学反応器並びにそれを使用した一酸化炭素及び水蒸気からの水素及び二酸化炭素の製造方法 | |
JP2003217597A (ja) | 固体電解質型燃料電池 | |
JP6562623B2 (ja) | 固体酸化物型燃料電池用混合空気極材料、及び、固体酸化物型燃料電池 | |
JP6898646B2 (ja) | 電気化学反応器、燃料ガスの製造システム及び燃料ガスの製造方法 | |
JP6532049B2 (ja) | 固体酸化物形燃料電池用燃料極とその製造方法および前記燃料極を含む固体酸化物形燃料電池 | |
JPH07215764A (ja) | 導電性セラミック焼結体及びその製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130716 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130814 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130903 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130913 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5376381 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |