JP7425114B2 - 電解合成システム - Google Patents
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Description
本発明は、電解合成システムに関する。
近年、廃棄物の発生防止、削減、再生利用および再利用により、廃棄物の発生の大幅な削減に向けた取り組みが活発化している。この実現に向けて、電解合成システムに関する研究開発が行われている。電解合成システムは、水蒸気および二酸化炭素ガスを電解し、電解により得られる水素ガスおよび一酸化炭素ガスに基づいてメタン等の炭化水素を合成するシステムである。
下記特許文献１には、メタノールおよびメタンの併産方法が開示されている。この方法は、電解工程と、メタン合成工程とを含む。電解工程では、水蒸気と二酸化炭素ガスとが固体酸化物形電解セルで還元され、水素ガスと一酸化炭素ガスとが生成される。メタン合成工程では、メタン化触媒を用いて、電解工程で生成される水素ガスと一酸化炭素ガスとからメタンが合成される。
上記特許文献１のメタン合成工程における合成反応の化学反応式は、「３Ｈ2＋ＣＯ→ＣＨ4＋Ｈ2Ｏ」である。そのため、特許文献１のメタン合成工程におけるメタンの合成効率を高めるためには、特許文献１の電解工程で得られる水素ガスと一酸化炭素ガスとの比が「３：１」であることが望ましい。
しかし、一般に、電解工程で得られる水素ガスおよび一酸化炭素ガスの濃度比は、固体酸化物形電解セルの劣化等の様々な要因により変動する傾向がある。電解工程で得られる水素ガスおよび一酸化炭素ガスの濃度比が変動した場合、水素ガスおよび一酸化炭素ガスから合成されるメタン等の炭化水素の合成効率が低減するという問題が生じる。
本発明は、上述した課題を解決することを目的とする。
本発明の態様は、二酸化炭素ガスおよび水蒸気を含む原料ガスを電解して、水素ガスおよび一酸化炭素ガスを含む生成ガスを生成する電解装置と、前記生成ガスに基づいて炭化水素を合成する炭化水素合成装置と、前記電解装置と前記炭化水素合成装置とに接続される生成ガス流通路と、を有する電解合成システムであって、前記水素ガスを貯留可能な水素ガス貯留装置と、前記一酸化炭素ガスを貯留可能な一酸化炭素ガス貯留装置と、前記生成ガス流通路を流通する前記水素ガスおよび前記一酸化炭素ガスの一方の濃度である第１濃度を検出する第１濃度センサと、前記水素ガスと前記一酸化炭素ガスとが所定の濃度比で前記炭化水素合成装置に供給されるように、前記第１濃度センサの検出結果に基づいて、前記水素ガス貯留装置から前記生成ガス流通路に供給される前記水素ガスの流量と、前記一酸化炭素ガス貯留装置から前記生成ガス流通路に供給される前記一酸化炭素ガスの流量とを調整する調整装置と、を備える。
上記の態様によれば、水素ガスと一酸化炭素ガスとを炭化水素合成装置に適切な配分で供給することができる。したがって、無駄なく安定的に炭化水素を合成することができる。その結果、炭化水素の合成効率の低減を抑制することができる。また、二酸化炭素ガスを含む排ガスを高効率で有価物に変換することができる。延いては廃棄物の発生の大幅な削減に寄与する。
〔実施形態〕
図１は、実施形態による電解合成システム１０の構成を示す概略図である。電解合成システム１０は、水源１２と、二酸化炭素源１４と、ヒータ１６と、電解装置１８と、炭化水素合成装置２０とを有する。
図１は、実施形態による電解合成システム１０の構成を示す概略図である。電解合成システム１０は、水源１２と、二酸化炭素源１４と、ヒータ１６と、電解装置１８と、炭化水素合成装置２０とを有する。
水源１２は、電解装置１８に供給される水蒸気源である水を出力する。水源１２は、給水装置であってもよいし、水タンクであってもよい。また、水源１２は、プラント設備の排液から所定の純度の水を抽出する水抽出装置であってもよい。
二酸化炭素源１４は、電解装置１８に供給される二酸化炭素ガスを出力する。二酸化炭素源１４は、大気から二酸化炭素ガスを分離する二酸化炭素ガス分離装置であってもよい。また、二酸化炭素源１４は、プラント設備の排ガスから所定の純度の二酸化炭素ガスを抽出する二酸化炭素ガス抽出装置であってもよい。なお、二酸化炭素ガス抽出装置は、上記の水抽出装置と同じプラント設備に設けられてもよいし、当該水抽出装置と異なるプラント設備に設けられてもよい。
ヒータ１６は、水流通路３１、二酸化炭素ガス流通路３２および原料ガス流通路３３の各々を流通する流体を加熱する。水流通路３１、二酸化炭素ガス流通路３２および原料ガス流通路３３の各々の一部は、ヒータ１６の内部に配置される。
水流通路３１は、水源１２と原料ガス流通路３３とに接続される。水流通路３１は、水源１２から供給される水を原料ガス流通路３３に流通させる。水源１２から水流通路３１に流入する水はヒータ１６により加熱され、当該加熱により気化した水蒸気は原料ガス流通路３３に流入する。
二酸化炭素ガス流通路３２は、二酸化炭素源１４と原料ガス流通路３３とに接続される。二酸化炭素ガス流通路３２は、二酸化炭素源１４から供給される二酸化炭素ガスを原料ガス流通路３３に流通させる。二酸化炭素源１４から二酸化炭素ガス流通路３２に流入する二酸化炭素ガスはヒータ１６により加熱され、原料ガス流通路３３に流入する。
原料ガス流通路３３は、水流通路３１および二酸化炭素ガス流通路３２の各流通路と、電解装置１８のガス入口部４１とに接続される。原料ガス流通路３３は、水蒸気と二酸化炭素ガスとを含む原料ガスを流通させる。原料ガス流通路３３に流入する原料ガスはヒータ１６により加熱され、ガス入口部４１から電解装置１８に流入する。
電解装置１８は、二酸化炭素ガスおよび水蒸気を電解する装置である。電解装置１８は、ガス入口部４１と、第１ガス出口部４２と、第２ガス出口部４３と、複数の電解セル４５とを有する。
各電解セル４５は、膜電極構造体（ＭＥＡ）を有する。膜電極構造体は、電解質膜４６と、燃料極４７と、酸素極４８とを有する。電解質膜４６は、固体酸化物形電解質膜である。燃料極４７は、カソード電極と称される場合がある。酸素極４８は、アノード電極と称される場合がある。燃料極４７および酸素極４８には電源４９が接続される。
電解装置１８は、電源４９から供給される電圧を各電解セル４５の燃料極４７および酸素極４８に印加する。また、電解装置１８は、ガス入口部４１から流入する原料ガスを各電解セル４５の燃料極４７に供給する。
燃料極４７および酸素極４８に電圧が印加された状態において、燃料極４７に原料ガスが供給されると、各電解セル４５は、原料ガスに含まれる二酸化炭素ガスおよび水蒸気の電解を開始する。二酸化炭素ガスおよび水蒸気の電解が開始されると、燃料極４７で一酸化炭素ガスおよび水素ガスが生成され、酸素極４８で酸素ガスが生成される。
電解装置１８は、各電解セル４５で生成された水素ガスおよび一酸化炭素ガスを含む生成ガスを集め、当該生成ガスを、第１ガス出口部４２から生成ガス流通路３４に出力する。また、電解装置１８は、各電解セル４５で生成された酸素ガスを集め、当該酸素ガスを、第２ガス出口部４３から酸素ガス流通路３５に出力する。
炭化水素合成装置２０は、生成ガス流通路３４から供給される生成ガスに基づいて炭化水素を合成する。炭化水素合成装置２０は、触媒反応によって生成ガスに含まれる水素ガスおよび一酸化炭素ガスから炭化水素を合成する。炭化水素合成装置２０は、フィッシャー・トロプシュ法を用いて炭化水素を生成してもよい。
本実施形態による電解合成システム１０は、分離装置５０と、水素ガス貯留装置５２と、第１ポンプ５４と、一酸化炭素ガス貯留装置５６と、第２ポンプ５８と、切換装置６０と、第１濃度センサ６２と、第２濃度センサ６４と、調整装置６６と、制御装置６８とをさらに有する。
分離装置５０は、生成ガスから水素ガスおよび一酸化炭素ガスを分離する。生成ガスは、生成ガス流通路３４から分岐流通路３６を介して供給される。分岐流通路３６は、生成ガス流通路３４から分岐し、分離装置５０に接続される。
分離装置５０は、圧力スイング吸着法を用いて、一酸化炭素ガスを分離してもよい。この場合、分離装置５０は、生成ガス流通路３４から供給される生成ガスに含まれる一酸化炭素ガスを吸着剤に吸着させ、吸着剤に吸着された一酸化炭素ガスを回収する。生成ガス流通路３４から供給される生成ガスから一酸化炭素ガスが分離された残りのガス（残ガス）の主成分は、水素ガスである。分離装置５０は、残ガスから水素ガスを抽出してもよいし、残ガスから水素ガスを抽出しなくてもよい。
水素ガス貯留装置５２は、水素ガス流通路３７を介して分離装置５０と接続される。水素ガス貯留装置５２は、分離装置５０により分離された水素ガスを貯留する。上述のように分離装置５０が残ガスから水素ガスを抽出しない場合、水素ガス貯留装置５２は、水素ガスを主成分として含む残ガスを貯留する。水素ガス貯留装置５２は、水素ガスを備蓄するためのタンクであってもよいし、水素ガスを安定して供給するためのサージタンクであってもよい。
第１ポンプ５４は、水素ガス流通路３７に設置される。第１ポンプ５４は、水素ガスに流動力を付与する。第１ポンプ５４によって流動力が付与された水素ガスは、水素ガス流通路３７を介して、分離装置５０から水素ガス貯留装置５２に流れる。なお、第１ポンプ５４は、設置されなくてもよい。
水素ガス貯留装置５２内のガス圧が所定の上限値を超える場合、水素ガス流通路３７における水素ガスのガス圧が上昇する。水素ガス流通路３７における水素ガスのガス圧が所定のガス圧閾値を超えると、水素ガス流通路３７から分岐するパージ流通路３７Ｘに設けられた逆止弁５５が開き、水素ガス流通路３７から水素ガスが排出される。
一酸化炭素ガス貯留装置５６は、一酸化炭素ガス流通路３８を介して分離装置５０と接続される。一酸化炭素ガス貯留装置５６は、分離装置５０により分離された一酸化炭素ガスを貯留する。一酸化炭素ガス貯留装置５６は、一酸化炭素ガスを備蓄するためのタンクであってもよいし、一酸化炭素ガスを安定して供給するためのサージタンクであってもよい。
第２ポンプ５８は、一酸化炭素ガス流通路３８に設置される。第２ポンプ５８は、一酸化炭素ガスに流動力を付与する。第２ポンプ５８によって流動力が付与された一酸化炭素ガスは、一酸化炭素ガス流通路３８を介して、分離装置５０から一酸化炭素ガス貯留装置５６に流れる。なお、第２ポンプ５８は、設置されなくてもよい。
一酸化炭素ガス貯留装置５６内のガス圧が所定の上限値を超える場合、一酸化炭素ガス流通路３８における一酸化炭素ガスのガス圧が上昇する。一酸化炭素ガス流通路３８における一酸化炭素ガスのガス圧が所定のガス圧閾値を超えると、一酸化炭素ガス流通路３８から分岐するパージ流通路３８Ｘに設けられた逆止弁５７が開き、一酸化炭素ガス流通路３８から一酸化炭素ガスが排出される。
切換装置６０は、電解装置１８との接続を、炭化水素合成装置２０または分離装置５０のいずれかに切り換える。切換装置６０の切換制御は、制御装置６８により実行される。電解装置１８との接続が炭化水素合成装置２０に切り換えられた場合、生成ガス流通路３４を流通する生成ガスは、炭化水素合成装置２０に流れる。電解装置１８との接続が分離装置５０である場合、生成ガス流通路３４を流通する生成ガスは、分岐流通路３６を介して、分離装置５０に流れる。
切換装置６０は、三方弁であってもよいし、一対の開閉弁であってもよい。図１では、切換装置６０が三方弁である場合の例が示されている。切換装置６０が三方弁である場合、三方弁は、生成ガス流通路３４と分岐流通路３６との接続部分ＣＰに設けられる。切換装置６０が一対の開閉弁である場合、一対の開閉弁の一方は、接続部分ＣＰと電解装置１８との間の生成ガス流通路３４に設けられる。また、一対の開閉弁の他方は、接続部分ＣＰと分離装置５０との間の分岐流通路３６に設けられる。
第１濃度センサ６２は、生成ガス流通路３４に設けられる。第１濃度センサ６２は、第１濃度を検出する。第１濃度は、生成ガス流通路３４を流通する水素ガスおよび一酸化炭素ガスの一方の濃度である。本実施形態では、第１濃度センサ６２は、２つ有する。２つの第１濃度センサ６２の一方は、合流部分ＭＰよりも下流の生成ガス流通路３４に設けられる。２つの第１濃度センサ６２の他方は、合流部分ＭＰよりも上流の生成ガス流通路３４に設けられる。
合流部分ＭＰは、合流流通路３９が生成ガス流通路３４に合流する部分である。合流流通路３９は、調整装置６６により流量が調整された水素ガスおよび一酸化炭素ガスを生成ガス流通路３４に合流させる流通路である。合流流通路３９は、水素ガス貯留装置５２と生成ガス流通路３４とに接続される水素ガス流通路３９Ｘと、一酸化炭素ガス貯留装置５６と生成ガス流通路３４とに接続される一酸化炭素ガス流通路３９Ｙとを含む。
第２濃度センサ６４は、生成ガス流通路３４に設けられる。第２濃度センサ６４は、第２濃度を検出する。第２濃度は、生成ガス流通路３４を流通する水素ガスおよび一酸化炭素ガスの他方の濃度である。第２濃度が一酸化炭素ガスである場合、第１濃度は水素ガスである。また、第２濃度が水素ガスである場合、第１濃度が一酸化炭素ガスである。本実施形態では、第２濃度センサ６４は、２つ有する。２つの第２濃度センサ６４の一方は、合流部分ＭＰよりも下流の生成ガス流通路３４に設けられる。２つの第２濃度センサ６４の他方は、合流部分ＭＰよりも上流の生成ガス流通路３４に設けられる。
調整装置６６は、水素ガスと一酸化炭素ガスとが所定の濃度比で炭化水素合成装置２０に供給されるように、水素ガスの流量および一酸化炭素ガスの流量を調整する。調整装置６６は、第１開閉弁７０と、第２開閉弁７２と、弁制御部７４とを有する。
第１開閉弁７０は、水素ガス貯留装置５２の出口部に設けられる。第１開閉弁７０が開けられると、水素ガスが水素ガス貯留装置５２から生成ガス流通路３４に供給される。
第２開閉弁７２は、一酸化炭素ガス貯留装置５６の出口部に設けられる。第２開閉弁７２が開けられると、一酸化炭素ガスが一酸化炭素ガス貯留装置５６から生成ガス流通路３４に供給される。
弁制御部７４は、制御装置６８に設けられる。弁制御部７４は、第１開閉弁７０を制御して、第１開閉弁７０を開閉させる。また、弁制御部７４は、第２開閉弁７２を制御して、第２開閉弁７２を開閉させる。
制御装置６８は、電解合成システム１０を制御するコンピュータである。制御装置６８は、操作ユニットと、記憶ユニットと、演算ユニットとを備える。操作ユニットは、オペレータの指示を受け付け可能な入力装置である。記憶ユニットは、揮発性メモリと不揮発性メモリとによって構成され得る。揮発性メモリとしては、例えばＲＡＭ等が挙げられる。不揮発性メモリとしては、例えばＲＯＭ、フラッシュメモリ等が挙げられる。演算ユニットは、ＣＰＵ、ＭＣＵ等のプロセッサを含む。
制御装置６８は、電解装置１８を制御する。制御装置６８は、電解装置１８を起動させる場合、電源４９を駆動して、各電解セル４５の燃料極４７および酸素極４８に電圧を印加する。この場合、制御装置６８は、水流通路３１に設けられる開閉弁を所定のタイミングで開けて、電解装置１８への水蒸気の供給を開始する。また、制御装置６８は、二酸化炭素ガス流通路３２に設けられる開閉弁を所定のタイミングで開けて、二酸化炭素源１４からの二酸化炭素ガスの供給を開始する。
制御装置６８は、弁制御部７４と、切換制御部７６とを有する。弁制御部７４および切換制御部７６は、プロセッサがプログラムを実行することで、実現される。弁制御部７４および切換制御部７６の少なくとも１つは、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ等の集積回路によって実現されてもよい。また、弁制御部７４および切換制御部７６の少なくとも１つは、ディスクリートデバイスを含む電子回路によって構成されてもよい。
弁制御部７４は、合流部分ＭＰよりも上流に設けられる第１濃度センサ６２および第２濃度センサ６４に基づいて、第１開閉弁７０および第２開閉弁７２を制御する。この場合、弁制御部７４は、第１濃度と第２濃度とが所定の濃度比となるように、第１開閉弁７０および第２開閉弁７２を開閉させる。所定の濃度比は、水素ガスの濃度と一酸化炭素の濃度との比であり、記憶ユニットに記憶される。所定の濃度比は、オペレータの操作により操作ユニットから入力されてもよいし、デフォルト値で予め設定されてもよい。本実施形態では、水素ガスと一酸化炭素との濃度比が「３：１」に設定される。炭化水素合成装置２０では、炭化水素としてメタンが合成される。
切換制御部７６は、合流部分ＭＰよりも下流に設けられる第１濃度センサ６２および第２濃度センサ６４に基づいて、切換装置６０を切換制御する。切換制御部７６は、電解装置１８の起動時に、電解装置１８との接続を分離装置５０に切り換える。第１濃度センサ６２により検出される第１濃度と、第２濃度センサ６４により検出される第２濃度との比が指定濃度範囲にある場合、切換制御部７６は、電解装置１８との接続を炭化水素合成装置２０に切り換える。電解装置１８との接続が炭化水素合成装置２０に切り換えられた後、第１濃度と第２濃度との比が規定濃度範囲外になると、切換制御部７６は、電解装置１８との接続を分離装置５０に再び切り換える。
規定濃度範囲は、予め定められる所定の濃度比を基準に自動で指定される範囲（±α）である。規定濃度範囲の上限値（＋α）は所定の濃度比よりも大きく、規定濃度範囲の下限値（－α）は所定の濃度比よりも小さい。
図２は、制御装置６８の制御処理の手順を示すフローチャートである。この制御処理は、切換装置６０、第１開閉弁７０および第２開閉弁７２を制御する処理である。制御処理は、電解装置１８の起動時に実行される。また、制御処理は、第１濃度センサ６２により検出される第１濃度と、第２濃度センサ６４により検出される第２濃度との比が、指定濃度範囲内から指定濃度範囲外に変化した場合に実行される。以下の制御処理の説明は、第１濃度が水素ガスの濃度であり、第２濃度が一酸化炭素ガスの濃度である場合であると仮定する。
ステップＳ１において、切換制御部７６は、切換装置６０を制御して、電解装置１８の接続を分離装置５０に切り換える。電解装置１８の接続が分離装置５０に切り換えられると、制御処理は、ステップＳ２に移行する。
ステップＳ２において、弁制御部７４は、第１濃度センサ６２により検出された第１濃度を、第１濃度閾値と比較する。第１濃度が第１濃度閾値未満である場合（ステップＳ２：ＮＯ）、制御処理はステップＳ３に移行する。逆に、第１濃度が第１濃度閾値以上である場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、制御処理はステップＳ４に移行する。
ステップＳ３において、弁制御部７４は、第１開閉弁７０を開弁する。ただし、ステップＳ３において既に第１開閉弁７０が開弁されている場合、弁制御部７４は、第１開閉弁７０の開弁を維持する。第１開閉弁７０の開弁が確認されると、制御処理はステップＳ２に戻る。
ステップＳ４において、弁制御部７４は、第１開閉弁７０を閉弁する。ただし、ステップＳ４において既に第１開閉弁７０が閉弁されている場合、弁制御部７４は、第１開閉弁７０の閉弁を維持する。第１開閉弁７０の閉弁が確認されると、制御処理はステップＳ５に移行する。
ステップＳ５において、弁制御部７４は、第２濃度センサ６４により検出された第２濃度を、第２濃度閾値と比較する。第２濃度が第２濃度閾値未満である場合（ステップＳ５：ＮＯ）、制御処理はステップＳ６に移行する。一方、第２濃度が第２濃度閾値以上である場合（ステップＳ５：ＹＥＳ）、制御処理はステップＳ７に移行する。
ステップＳ６において、弁制御部７４は、第２開閉弁７２を開弁する。ただし、ステップＳ６において既に第２開閉弁７２が開弁されている場合、弁制御部７４は、第２開閉弁７２の開弁を維持する。第２開閉弁７２の開弁が確認されると、制御処理はステップＳ５に戻る。
ステップＳ７において、弁制御部７４は、第２開閉弁７２を閉弁する。ただし、ステップＳ７において既に第２開閉弁７２が閉弁されている場合、弁制御部７４は、第２開閉弁７２の閉弁を維持する。第２開閉弁７２の閉弁が確認されると、制御処理はステップＳ８に移行する。
ステップＳ８において、切換制御部７６は、第１濃度センサ６２により検出される第１濃度と、第２濃度センサ６４により検出される第２濃度との比を、指定濃度範囲と比較する。第１濃度と第２濃度との比が指定濃度範囲外である場合（ステップＳ８：ＮＯ）、切換制御部７６は、水素ガスと一酸化炭素ガスとの濃度を所定の濃度比に調整することが困難であると判定する。この場合、制御処理はステップＳ９に移行する。一方、第１濃度と第２濃度との比が指定濃度範囲内にある場合（ステップＳ８：ＹＥＳ）、切換制御部７６は、水素ガスと一酸化炭素ガスとの濃度を所定の濃度比に調整できたと判定する。この場合、制御処理はステップＳ１０に移行する。
ステップＳ９において、制御装置６８は、電解装置１８を停止させる。この場合、制御装置６８は、各電解セル４５の燃料極４７および酸素極４８への電圧の印加を停止するとともに、電解装置１８への水蒸気および二酸化炭素ガスの供給を停止する。電解装置１８が停止されると、制御処理は終了する。
ステップＳ１０において、切換制御部７６は、切換装置６０を制御して、電解装置１８の接続を炭化水素合成装置２０に切り換える。電解装置１８の接続が炭化水素合成装置２０に切り換えられると、制御処理は終了する。
以上のように本実施形態では、水素ガス貯留装置５２から生成ガス流通路３４に供給される水素ガスの流量と、一酸化炭素ガス貯留装置５６から生成ガス流通路３４に供給される一酸化炭素ガスの流量とが調整される。この場合、流量は、第１濃度センサ６２および第２濃度センサ６４の検出結果に基づいて、水素ガスと一酸化炭素ガスとが所定の濃度比で炭化水素合成装置２０に供給されるように調整される。
これにより本実施形態によれば、水素ガスと一酸化炭素ガスとを炭化水素合成装置２０に適切な配分で供給することができる。したがって、本実施形態によれば、無駄なく安定的に炭化水素を合成することができる。
〔変形例〕
上記実施形態は、以下のように変形してもよい。
（変形例１）
図３は、変形例１に係る電解合成システム１０の構成を示す概略図である。図３では、実施形態において説明した構成と同等の構成には同一の符号が付されている。なお、本変形例では、実施形態と重複する説明は割愛する。変形例１に係る電解合成システム１０では、濃度比調整部８０が新たに設けられる。
上記実施形態は、以下のように変形してもよい。
（変形例１）
図３は、変形例１に係る電解合成システム１０の構成を示す概略図である。図３では、実施形態において説明した構成と同等の構成には同一の符号が付されている。なお、本変形例では、実施形態と重複する説明は割愛する。変形例１に係る電解合成システム１０では、濃度比調整部８０が新たに設けられる。
濃度比調整部８０は、水素ガス流通路３９Ｘを介して水素ガス貯留装置５２と接続される。また、濃度比調整部８０は、一酸化炭素ガス流通路３９Ｙを介して一酸化炭素ガス貯留装置５６と接続される。さらに、濃度比調整部８０は、合流流通路３９を介して生成ガス流通路３４と接続される。
濃度比調整部８０は、水素ガス貯留装置５２から供給される水素ガスと、一酸化炭素ガス貯留装置５６から供給される一酸化炭素ガスとを所定の濃度比で混合する。例えば、濃度比調整部８０は、水素ガス流通路３９Ｘに設けられる第１オリフィス板と、一酸化炭素ガス流通路３９Ｙに設けられる第２オリフィス板とを有する。第１オリフィス板により調整される流量と、第２オリフィス板により調整される流量との比は、予め定められる所定の濃度比（水素ガスの濃度と一酸化炭素の濃度との比）と一致する。例えば、水素ガスの濃度と一酸化炭素ガスの濃度との比が「３：１」である場合、第１オリフィス板により調整される流量と、第２オリフィス板により調整される流量との比は、「３：１」である。混合された水素ガスおよび一酸化炭素ガスは、合流流通路３９を介して、生成ガス流通路３４に供給される。
このように本変形例では、水素ガスと一酸化炭素ガスとを所定の濃度比で混合する濃度比調整部８０が設けられることで、水素ガスと一酸化炭素ガスとの濃度比を正確かつ迅速に調整することができる。
（変形例２）
図４は、変形例２に係る電解合成システム１０の構成を示す概略図である。図４では、実施形態において説明した構成と同等の構成には同一の符号が付されている。なお、本変形例では、実施形態と重複する説明は割愛する。変形例２に係る電解合成システム１０では、第２分岐流通路８２、第２切換装置８４、濃度比調整部８６が新たに設けられる。
図４は、変形例２に係る電解合成システム１０の構成を示す概略図である。図４では、実施形態において説明した構成と同等の構成には同一の符号が付されている。なお、本変形例では、実施形態と重複する説明は割愛する。変形例２に係る電解合成システム１０では、第２分岐流通路８２、第２切換装置８４、濃度比調整部８６が新たに設けられる。
第２分岐流通路８２は、分岐流通路３６から分岐し、濃度比調整部８６に接続される。第２切換装置８４は、生成ガス流通路３４から供給されるガスの供給先を、分離装置５０または濃度比調整部８６のいずれかに切り換える。
第２切換装置８４は、三方弁であってもよいし、一対の開閉弁であってもよい。図４では、第２切換装置８４が三方弁である場合の例が示されている。第２切換装置８４が三方弁である場合、三方弁は、分岐流通路３６と第２分岐流通路８２との接続部分ＣＰ２に設けられる。第２切換装置８４が一対の開閉弁である場合、一対の開閉弁の一方は、接続部分ＣＰ２と分離装置５０との間の分岐流通路３６に設けられる。また、一対の開閉弁の他方は、接続部分ＣＰ２と濃度比調整部８６との間の第２分岐流通路８２に設けられる。
第２切換装置８４の切換制御は、切換制御部７６により実行される。例えば、水素ガス貯留装置５２に設けられる圧力センサによって検出される貯留装置内圧が所定の圧力閾値以上の場合、切換制御部７６は、生成ガス流通路３４から供給されるガスの供給先を濃度比調整部８６に切り換える。一方、貯留装置内圧が所定の圧力閾値未満の場合、切換制御部７６は、生成ガス流通路３４から供給されるガスの供給先を分離装置５０に切り換える。
濃度比調整部８６は、第２分岐流通路８２を介して供給される水素ガスおよび一酸化炭素ガスに、水素ガス貯留装置５２から供給される水素ガスと、一酸化炭素ガス貯留装置５６から供給される一酸化炭素ガスとを混合する。この場合、濃度比調整部８６は、水素ガス貯留装置５２から供給される水素ガスの混合量と、一酸化炭素ガス貯留装置５６から供給される一酸化炭素ガスの混合量を調整する。具体的には、濃度比調整部８６は、第１濃度センサ６２により検出される第１濃度と、第２濃度センサ６４により検出される第２濃度とが所定の濃度比となるように、混合量を調整する。
このように本変形例では、水素ガスと一酸化炭素ガスとを所定の濃度比で混合する濃度比調整部８６が設けられることで、水素ガスと一酸化炭素ガスとの濃度比を正確かつ迅速に調整することができる。
なお、本変形例において、第２切換装置８４は取り除かれてもよい。第２切換装置８４が取り除かれる場合、切換制御部７６は、実施形態と同様に、切換装置６０のみを制御する。
（変形例３）
図５は、変形例３に係る電解合成システム１０の構成を示す概略図である。図５では、実施形態において説明した構成と同等の構成には同一の符号が付されている。なお、本変形例では、実施形態と重複する説明は割愛する。変形例３に係る電解合成システム１０では、第１開閉弁７０が第１流量調整弁９０に置き換えられ、第２開閉弁７２が第２流量調整弁９２に置き換えられ、弁制御部７４が弁制御部９４に置き換えられる。
図５は、変形例３に係る電解合成システム１０の構成を示す概略図である。図５では、実施形態において説明した構成と同等の構成には同一の符号が付されている。なお、本変形例では、実施形態と重複する説明は割愛する。変形例３に係る電解合成システム１０では、第１開閉弁７０が第１流量調整弁９０に置き換えられ、第２開閉弁７２が第２流量調整弁９２に置き換えられ、弁制御部７４が弁制御部９４に置き換えられる。
第１流量調整弁９０は、水素ガス貯留装置５２の出口部に設けられる。第１流量調整弁９０は、水素ガス流通路３９Ｘの流量を調節可能な弁本体部を有する。第１流量調整弁９０の開度が制御されることで、水素ガス貯留装置５２から生成ガス流通路３４に供給される水素ガスの流量が調整される。
第２流量調整弁９２は、一酸化炭素ガス貯留装置５６の出口部に設けられる。第２流量調整弁９２は、一酸化炭素ガス流通路３９Ｙの流量を調節可能な弁本体部を有する。第２流量調整弁９２の開度が制御されることで、一酸化炭素ガス貯留装置５６から生成ガス流通路３４に供給される一酸化炭素ガスの流量が調整される。
弁制御部９４は、第１流量調整弁９０および第２流量調整弁９２を制御して、第１流量調整弁９０の開度および第２流量調整弁９２の開度を調整する。これら開度の調整には、開度がゼロの場合も含まれる。
第１流量調整弁９０の開度がゼロの場合、水素ガス貯留装置５２から生成ガス流通路３４に供給される水素ガスの流量はゼロである。第１流量調整弁９０の開度が大きくなるほど、水素ガス貯留装置５２から生成ガス流通路３４に供給される水素ガスの流量は多くなる。同様に、第２流量調整弁９２の開度がゼロの場合、一酸化炭素ガス貯留装置５６から生成ガス流通路３４に供給される一酸化炭素ガスの流量はゼロである。第２流量調整弁９２の開度が大きくなるほど、一酸化炭素ガス貯留装置５６から生成ガス流通路３４に供給される一酸化炭素ガスの流量は多くなる。
弁制御部９４は、合流部分ＭＰよりも上流に設けられる第１濃度センサ６２および第２濃度センサ６４に基づいて、第１流量調整弁９０の開度および第２流量調整弁９２の開度を制御する。この場合、弁制御部９４は、第１濃度と第２濃度とが所定の濃度比となるように、第１流量調整弁９０の開度および第２流量調整弁９２の開度を調整する。
このように本変形例では、水素ガス貯留装置５２からの出力量（水素ガスの流量）および一酸化炭素ガス貯留装置５６からの出力量（一酸化炭素ガスの流量）を調整することで、水素ガスと一酸化炭素ガスとの濃度比を正確かつ迅速に調整することができる。
（変形例４）
図６は、変形例４に係る電解合成システム１０の構成を示す概略図である。図６では、実施形態において説明した構成と同等の構成には同一の符号が付されている。なお、本変形例では、実施形態と重複する説明は割愛する。変形例４に係る電解合成システム１０では、水素ガス流通路３７、パージ流通路３７Ｘ、逆止弁５５、第１ポンプ５４、一酸化炭素ガス流通路３８、パージ流通路３８Ｘ、逆止弁５７、第２ポンプ５８、分岐流通路３６、分離装置５０、切換装置６０および切換制御部７６が取り除かれる。
図６は、変形例４に係る電解合成システム１０の構成を示す概略図である。図６では、実施形態において説明した構成と同等の構成には同一の符号が付されている。なお、本変形例では、実施形態と重複する説明は割愛する。変形例４に係る電解合成システム１０では、水素ガス流通路３７、パージ流通路３７Ｘ、逆止弁５５、第１ポンプ５４、一酸化炭素ガス流通路３８、パージ流通路３８Ｘ、逆止弁５７、第２ポンプ５８、分岐流通路３６、分離装置５０、切換装置６０および切換制御部７６が取り除かれる。
上記の各構成要素が取り除かれた場合であっても、実施形態と同様の効果を得ることができる。
なお、本変形例では、水素ガス貯留装置５２および一酸化炭素ガス貯留装置５６は、交換可能に設けられる。水素ガス貯留装置５２は、水素ガスを補充する水素ガス補充装置を接続するプラグを有してもよい。同様に、一酸化炭素ガス貯留装置５６は、一酸化炭素ガスを補充する一酸化炭素ガス補充装置を接続するプラグを有してもよい。
また、本変形例では、制御装置６８は、貯留ガス量が所定量よりも少なくなった場合に、水素ガスまたは一酸化炭素ガスを補充すべきことを通知してもよい。
例えば、水素ガス貯留装置５２に設けられる圧力センサ（第１圧力センサ）によって検出される貯留装置内圧が所定の第１圧力下限値を下回った場合、制御装置６８は、水素ガスを補充すべきメッセージを表示ユニットに表示する。同様に、一酸化炭素ガス貯留装置５６に設けられる圧力センサ（第２圧力センサ）によって検出される貯留装置内圧が所定の第２圧力下限値を下回った場合、制御装置６８は、一酸化炭素ガスを補充すべきメッセージを表示ユニットに表示する。
例えば、水素ガス貯留装置５２に設けられる圧力センサ（第１圧力センサ）によって検出される貯留装置内圧が所定の第１圧力下限値を下回った場合、制御装置６８は、水素ガスを補充すべきメッセージを表示ユニットに表示する。同様に、一酸化炭素ガス貯留装置５６に設けられる圧力センサ（第２圧力センサ）によって検出される貯留装置内圧が所定の第２圧力下限値を下回った場合、制御装置６８は、一酸化炭素ガスを補充すべきメッセージを表示ユニットに表示する。
（変形例５）
図７は、変形例５に係る電解合成システム１０の構成を示す概略図である。図７では、実施形態において説明した構成と同等の構成には同一の符号が付されている。なお、本変形例では、実施形態と重複する説明は割愛する。
図７は、変形例５に係る電解合成システム１０の構成を示す概略図である。図７では、実施形態において説明した構成と同等の構成には同一の符号が付されている。なお、本変形例では、実施形態と重複する説明は割愛する。
本変形例では、合流部分ＭＰよりも上流に設けられる第１濃度センサ６２は、上流第１センサ６２と称する。一方、合流部分ＭＰよりも下流に設けられる第１濃度センサ６２は、下流第１センサ６２と称する。また、合流部分ＭＰよりも上流に設けられる第２濃度センサ６４は、上流第２センサ６４と称する。一方、合流部分ＭＰよりも下流に設けられる第２濃度センサ６４は、下流第２センサ６４と称する。
変形例５に係る電解合成システム１０では、判定部７８が新たに設けられる。判定部７８は、上流第１センサ６２の検出結果と、下流第１センサ６２の検出結果とに基づいて、センサ故障を判定する。
判定部７８は、所定間隔ごとに、第１絶対値差および第２絶対値差を演算する。第１絶対値差は、上流第１センサ６２によって検出される第１濃度から、下流第１センサ６２によって検出される第１濃度を減算した値の絶対値である。第２絶対値差は、上流第２センサ６４によって検出される第２濃度から、下流第２センサ６４によって検出される第２濃度を減算した値の絶対値である。
第１絶対値差が所定の第１閾値以上である場合、判定部７８は、上流第１センサ６２または下流第１センサ６２のいずれかに故障があると判定する。第２絶対値差が所定の第２閾値以上である場合、判定部７８は、上流第２センサ６４または下流第２センサ６４のいずれかに故障があると判定する。
これにより本変形例によれば、センサ故障に起因して炭化水素合成装置２０に供給される水素ガスと一酸化炭素ガスとの濃度比が変動することを抑制することができる。
（変形例６）
図８は、変形例６に係る電解合成システム１０の構成を示す概略図である。図８では、実施形態において説明した構成と同等の構成には同一の符号が付されている。なお、本変形例では、実施形態と重複する説明は割愛する。変形例６に係る電解合成システム１０では、第２濃度センサ６４が取り除かれる。
図８は、変形例６に係る電解合成システム１０の構成を示す概略図である。図８では、実施形態において説明した構成と同等の構成には同一の符号が付されている。なお、本変形例では、実施形態と重複する説明は割愛する。変形例６に係る電解合成システム１０では、第２濃度センサ６４が取り除かれる。
本変形例では、第２濃度は演算される。具体的には、第２濃度は、全体から第１濃度が減算することにより得られる。したがって、第２濃度センサ６４が取り除かれた場合であっても、実施形態と同様の効果を得ることができる。本変形例は、変形例１～変形例５のいずれにも適用され得る。
（変形例７）
図９は、変形例７に係る電解合成システム１０の構成を示す概略図である。図９では、実施形態において説明した構成と同等の構成には同一の符号が付されている。なお、本変形例では、実施形態と重複する説明は割愛する。変形例７に係る電解合成システム１０では、合流部分ＭＰよりも上流に設けられる第１濃度センサ６２および第２濃度センサ６４が取り除かれる。
図９は、変形例７に係る電解合成システム１０の構成を示す概略図である。図９では、実施形態において説明した構成と同等の構成には同一の符号が付されている。なお、本変形例では、実施形態と重複する説明は割愛する。変形例７に係る電解合成システム１０では、合流部分ＭＰよりも上流に設けられる第１濃度センサ６２および第２濃度センサ６４が取り除かれる。
本変形例では、弁制御部７４による第１開閉弁７０および第２開閉弁７２の制御は、合流部分ＭＰよりも下流に設けられる第１濃度センサ６２および第２濃度センサ６４に基づいて行われる。したがって、合流部分ＭＰよりも上流に設けられる第１濃度センサ６２および第２濃度センサ６４が取り除かれた場合であっても、実施形態と同様の効果を得ることができる。本変形例は、変形例１～変形例４、変形例６のいずれにも適用され得る。なお、本変形例が変形例３に適用される場合、弁制御部９４による、第１流量調整弁９０の開度および第２流量調整弁９２の開度の調整は、合流部分ＭＰよりも下流に設けられる第１濃度センサ６２および第２濃度センサ６４に基づいて行われる。
（変形例８）
電解装置１８と炭化水素合成装置２０とが接続されている状態で、水素ガス貯留装置５２の貯留装置内圧が所定の第１圧力下限値を下回った場合、制御装置６８は、電解装置１８との接続を分離装置５０に切り換えてもよい。同様に、電解装置１８と炭化水素合成装置２０とが接続されている状態で、一酸化炭素ガス貯留装置５６の貯留装置内圧が所定の第２圧力下限値を下回った場合、制御装置６８は、電解装置１８との接続を分離装置５０に切り換えてもよい。
電解装置１８と炭化水素合成装置２０とが接続されている状態で、水素ガス貯留装置５２の貯留装置内圧が所定の第１圧力下限値を下回った場合、制御装置６８は、電解装置１８との接続を分離装置５０に切り換えてもよい。同様に、電解装置１８と炭化水素合成装置２０とが接続されている状態で、一酸化炭素ガス貯留装置５６の貯留装置内圧が所定の第２圧力下限値を下回った場合、制御装置６８は、電解装置１８との接続を分離装置５０に切り換えてもよい。
（変形例９）
実施形態では、指定濃度範囲は、水素ガスの濃度と一酸化炭素ガスの濃度との比に設定された。ただし、指定濃度範囲は、水素ガスの濃度または一酸化炭素ガスの濃度のいずれかに設定されてもよい。指定濃度範囲が水素ガスの濃度に設定される場合、第１濃度センサ６２または第２濃度センサ６４によって検出される水素ガスの濃度（第１濃度または第２濃度）が指定濃度範囲と比較される。一方、指定濃度範囲が一酸化炭素ガスの濃度に設定される場合、第１濃度センサ６２または第２濃度センサ６４によって検出される一酸化炭素ガスの濃度（第１濃度または第２濃度）が指定濃度範囲と比較される。
実施形態では、指定濃度範囲は、水素ガスの濃度と一酸化炭素ガスの濃度との比に設定された。ただし、指定濃度範囲は、水素ガスの濃度または一酸化炭素ガスの濃度のいずれかに設定されてもよい。指定濃度範囲が水素ガスの濃度に設定される場合、第１濃度センサ６２または第２濃度センサ６４によって検出される水素ガスの濃度（第１濃度または第２濃度）が指定濃度範囲と比較される。一方、指定濃度範囲が一酸化炭素ガスの濃度に設定される場合、第１濃度センサ６２または第２濃度センサ６４によって検出される一酸化炭素ガスの濃度（第１濃度または第２濃度）が指定濃度範囲と比較される。
（変形例１０）
実施形態では、水素ガスと一酸化炭素との濃度比（所定の濃度比）が「３：１」に設定された。本発明では、所定の濃度比は、「３：１」に限定されない。例えば、所定の濃度比は、「２：１」に設定され得る。この場合、炭化水素合成装置２０では、炭化水素としてメタノールが合成される。なお、化学反応式は、「ＣＯ＋２Ｈ2→ＣＨ3ＯＨ」である。
実施形態では、水素ガスと一酸化炭素との濃度比（所定の濃度比）が「３：１」に設定された。本発明では、所定の濃度比は、「３：１」に限定されない。例えば、所定の濃度比は、「２：１」に設定され得る。この場合、炭化水素合成装置２０では、炭化水素としてメタノールが合成される。なお、化学反応式は、「ＣＯ＋２Ｈ2→ＣＨ3ＯＨ」である。
（変形例１１）
実施形態および変形例１～変形例１０は、本発明の目的を逸脱しない範囲で任意に組み合わせてもよい。
実施形態および変形例１～変形例１０は、本発明の目的を逸脱しない範囲で任意に組み合わせてもよい。
〔発明〕
以上の記載から把握し得る発明および効果について以下に記載する。
以上の記載から把握し得る発明および効果について以下に記載する。
（１）本発明は、二酸化炭素ガスおよび水蒸気を含む原料ガスを電解して、水素ガスおよび一酸化炭素ガスを含む生成ガスを生成する電解装置（１８）と、前記生成ガスに基づいて炭化水素を合成する炭化水素合成装置（２０）と、前記電解装置と前記炭化水素合成装置とに接続される生成ガス流通路（３４）と、を有する電解合成システム（１０）であって、前記水素ガスを貯留可能な水素ガス貯留装置（５２）と、前記一酸化炭素ガスを貯留可能な一酸化炭素ガス貯留装置（５６）と、前記生成ガス流通路を流通する前記水素ガスおよび前記一酸化炭素ガスの一方の濃度である第１濃度を検出する第１濃度センサ（６２）と、前記水素ガスと前記一酸化炭素ガスとが所定の濃度比で前記炭化水素合成装置に供給されるように、前記第１濃度センサの検出結果に基づいて、前記水素ガス貯留装置から前記生成ガス流通路に供給される前記水素ガスの流量と、前記一酸化炭素ガス貯留装置から前記生成ガス流通路に供給される前記一酸化炭素ガスの流量とを調整する調整装置（６６）と、を備える。
これにより、水素ガスと一酸化炭素ガスとを炭化水素合成装置に適切な配分で供給することができる。したがって、無駄なく安定的に炭化水素を合成することができる。その結果、炭化水素の合成効率の低減を抑制することができる。また、二酸化炭素ガスを含む排ガスを高効率で有価物に変換することができる。延いては廃棄物の発生の大幅な削減に寄与する。
（２）本発明は、電解合成システムであって、前記生成ガス流通路から分岐する分岐流通路（３６）と、前記分岐流通路に接続され、前記分岐流通路を介して供給される前記生成ガスから前記水素ガスと前記一酸化炭素ガスとを分離する分離装置（５０）と、前記電解装置との接続を、前記炭化水素合成装置または前記分離装置のいずれかに切り換える切換装置（６０）と、を備え、前記水素ガス貯留装置は、前記分離装置により分離された前記水素ガスを貯留し、前記一酸化炭素ガス貯留装置は、前記分離装置により分離された前記一酸化炭素ガスを貯留してもよい。これにより、電解装置の電解により得られる水素ガスを水素ガス貯留装置に貯留することができる。また、電解装置の電解により得られる一酸化炭素ガスを一酸化炭素ガス貯留装置に貯留することができる。したがって、水素ガスおよび一酸化炭素ガスを効率よく使用することができる。
（３）本発明は、電解合成システムであって、前記生成ガス流通路に接続され、前記調整装置により流量が調整された前記水素ガスおよび前記一酸化炭素ガスを前記生成ガス流通路に合流させる合流流通路（３９）と、前記第１濃度センサに基づいて、前記切換装置を切換制御する切換制御部（７６）と、を備え、前記第１濃度センサは、前記合流流通路が前記生成ガス流通路に合流する合流部分（ＭＰ）よりも下流の前記生成ガス流通路に設けられてもよい。これにより、所定の濃度比に調整された水素ガスと一酸化炭素ガスとを炭化水素合成装置に確実に供給することができる。
（４）本発明は、電解合成システムであって、前記第１濃度センサは複数設けられ、複数の前記第１濃度センサの少なくとも１つは、前記合流部分よりも上流の前記生成ガス流通路に設けられ、前記調整装置は、前記合流部分よりも上流の前記生成ガス流通路に設けられる前記第１濃度センサに基づいて、前記水素ガスの流量と前記一酸化炭素ガスの流量とを調整してもよい。これにより、炭化水素合成装置に供給される水素ガスの濃度と一酸化炭素ガスの濃度との比を、所定の濃度比となるように正確に調整することができる。
（５）本発明は、電解合成システムであって、前記第１濃度センサの検出結果と、前記他の第１濃度センサの検出結果とに基づいて、センサ故障の有無を判定する判定部（７８）を備えてもよい。これにより、センサ故障に起因して炭化水素合成装置に供給される水素ガスの濃度と一酸化炭素ガスの濃度との比が変動することを抑制することができる。
（６）本発明は、電解合成システムであって、前記生成ガス流通路を流通する前記水素ガスおよび前記一酸化炭素ガスの他方の濃度である第２濃度を検出する第２濃度センサ（６４）を備え、前記調整装置は、前記第１濃度センサおよび前記第２濃度センサに基づいて、前記水素ガスの流量と前記一酸化炭素ガスの流量とを調整してもよい。これにより、炭化水素合成装置に供給される水素ガスの濃度と一酸化炭素ガスの濃度との比を、所定の濃度比となるように正確に調整することができる。
（７）本発明は、電解合成システムであって、前記生成ガス流通路に接続され、前記調整装置により前記流量が調整された前記水素ガスおよび前記一酸化炭素ガスを前記生成ガス流通路に合流させる合流流通路と、前記第１濃度センサおよび前記第２濃度センサに基づいて、前記切換装置を切換制御する切換制御部と、を備え、前記第１濃度センサおよび前記第２濃度センサは、前記合流流通路が前記生成ガス流通路に合流する合流部分よりも下流の前記生成ガス流通路に設けられてもよい。これにより、所定の濃度比に調整された水素ガスと一酸化炭素ガスとを炭化水素合成装置に確実に供給することができる。
なお、本発明は、上述した開示に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得る。
１０…電解合成システム １２…水源
１４…二酸化炭素源 １８…電解装置
２０…炭化水素合成装置 ３４…生成ガス流通路
３６…分岐流通路 ３９…合流流通路
５０…分離装置 ５２…水素ガス貯留装置
５６…一酸化炭素ガス貯留装置 ６０…切換装置
６２…第１濃度センサ ６４…第２濃度センサ
６６…調整装置 ６８…制御装置
７４…弁制御部 ７６…切換制御部
７８…判定部
１４…二酸化炭素源 １８…電解装置
２０…炭化水素合成装置 ３４…生成ガス流通路
３６…分岐流通路 ３９…合流流通路
５０…分離装置 ５２…水素ガス貯留装置
５６…一酸化炭素ガス貯留装置 ６０…切換装置
６２…第１濃度センサ ６４…第２濃度センサ
６６…調整装置 ６８…制御装置
７４…弁制御部 ７６…切換制御部
７８…判定部
Claims (7)
- 二酸化炭素ガスおよび水蒸気を含む原料ガスを電解して、水素ガスおよび一酸化炭素ガスを含む生成ガスを生成する電解装置と、前記生成ガスに基づいて炭化水素を合成する炭化水素合成装置と、前記電解装置と前記炭化水素合成装置とに接続される生成ガス流通路と、を有する電解合成システムであって、
前記水素ガスを貯留可能な水素ガス貯留装置と、
前記一酸化炭素ガスを貯留可能な一酸化炭素ガス貯留装置と、
前記生成ガス流通路を流通する前記水素ガスおよび前記一酸化炭素ガスの一方の濃度である第１濃度を検出する第１濃度センサと、
前記水素ガスと前記一酸化炭素ガスとが所定の濃度比で前記炭化水素合成装置に供給されるように、前記第１濃度センサの検出結果に基づいて、前記水素ガス貯留装置から前記生成ガス流通路に供給される前記水素ガスの流量と、前記一酸化炭素ガス貯留装置から前記生成ガス流通路に供給される前記一酸化炭素ガスの流量とを調整する調整装置と、
を備える、電解合成システム。 - 請求項１に記載の電解合成システムであって、
前記生成ガス流通路から分岐する分岐流通路と、
前記分岐流通路に接続され、前記分岐流通路を介して供給される前記生成ガスから前記水素ガスと前記一酸化炭素ガスとを分離する分離装置と、
前記電解装置との接続を、前記炭化水素合成装置または前記分離装置のいずれかに切り換える切換装置と、
を備え、
前記水素ガス貯留装置は、前記分離装置により分離された前記水素ガスを貯留し、
前記一酸化炭素ガス貯留装置は、前記分離装置により分離された前記一酸化炭素ガスを貯留する、電解合成システム。 - 請求項２に記載の電解合成システムであって、
前記生成ガス流通路に接続され、前記調整装置により流量が調整された前記水素ガスおよび前記一酸化炭素ガスを前記生成ガス流通路に合流させる合流流通路と、
前記第１濃度センサに基づいて、前記切換装置を切換制御する切換制御部と、
を備え、
前記第１濃度センサは、前記合流流通路が前記生成ガス流通路に合流する合流部分よりも下流の前記生成ガス流通路に設けられる、電解合成システム。 - 請求項３に記載の電解合成システムであって、
前記第１濃度センサは複数設けられ、
複数の前記第１濃度センサの少なくとも１つは、前記合流部分よりも上流の前記生成ガス流通路に設けられ、
前記調整装置は、前記合流部分よりも上流の前記生成ガス流通路に設けられる前記第１濃度センサに基づいて、前記水素ガスの流量と前記一酸化炭素ガスの流量とを調整する、電解合成システム。 - 請求項４に記載の電解合成システムであって、
前記第１濃度センサの検出結果と、前記他の第１濃度センサの検出結果とに基づいて、センサ故障の有無を判定する判定部を備える、電解合成システム。 - 請求項２に記載の電解合成システムであって、
前記生成ガス流通路を流通する前記水素ガスおよび前記一酸化炭素ガスの他方の濃度である第２濃度を検出する第２濃度センサ
を備え、
前記調整装置は、前記第１濃度センサおよび前記第２濃度センサに基づいて、前記水素ガスの流量と前記一酸化炭素ガスの流量とを調整する、電解合成システム。 - 請求項６に記載の電解合成システムであって、
前記生成ガス流通路に接続され、前記調整装置により前記流量が調整された前記水素ガスおよび前記一酸化炭素ガスを前記生成ガス流通路に合流させる合流流通路と、
前記第１濃度センサおよび前記第２濃度センサに基づいて、前記切換装置を切換制御する切換制御部と、
を備え、
前記第１濃度センサおよび前記第２濃度センサは、前記合流流通路が前記生成ガス流通路に合流する合流部分よりも下流の前記生成ガス流通路に設けられる、電解合成システム。
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Non-Patent Citations (3)
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|---|
| 大阪ガス エネルギー技術研究所長 森田哲司，Ｄａｉｇａｓグループによるメタネーション技術開発の取り組み，2022年03月24日，1-12，https://www.daigasgroup.com/files/pdf/cnv/doc-0324-daigas.pdf |
| 大阪ガス株式会社 エネルギー技術研究所 エグゼクティブリサーチャー 大西久男，ＳＯＥＣメタネーションとＣ２－４成分併産への挑戦，第三回グリーンＬＰガスの生産技術開発に向けた研究会，2021年01月22日，1-24，https://www.j-lpgas.gr.jp/data/greenlpg_presen_DG_20210122.pdf |
| 大阪ガス株式会社 エネルギー技術研究所，都市ガスの脱炭素化に貢献「革新的メタネーション」実現のキーとなる新型ＳＯＥＣの試作に成功～水素・液体，2021年01月25日，1/8-8/8，https://www.osakagas.co.jp/company/press/pr2021/_icsFiles/afieldfile/2021/01/25/210125_2_1.pdf |
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