JPH03134190A - 水蒸気電解装置 - Google Patents
水蒸気電解装置Info
- Publication number
- JPH03134190A JPH03134190A JP1271238A JP27123889A JPH03134190A JP H03134190 A JPH03134190 A JP H03134190A JP 1271238 A JP1271238 A JP 1271238A JP 27123889 A JP27123889 A JP 27123889A JP H03134190 A JPH03134190 A JP H03134190A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- steam
- electrode
- oxygen
- hydrogen
- cell
- 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.)
- Granted
Links
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 24
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 23
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 claims abstract description 8
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims description 8
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 abstract description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 8
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- -1 oxygen ions Chemical class 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910002328 LaMnO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 229910002076 stabilized zirconia Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S20/00—Solar heat collectors specially adapted for particular uses or environments
- F24S20/20—Solar heat collectors for receiving concentrated solar energy, e.g. receivers for solar power plants
-
- 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
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
-
- 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
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野］
本発明は水蒸気を電気分解する水蒸気電解装置に関する
。
。
本発明は炭酸ガス等の電解装置等に適用できる。
［従来の技術］
従来の装置を第２図に示す。第２図において電解セル２
０はイツトリア安定化ジルコニア（以下ＹＳＺという）
などで作られた円筒形電解質で構成され、その内面に水
素極２１として多孔質の白金、ニッケルを、外面に酸素
極２２として多孔質のペロブスカイト系酸化物（ＬａＣ
ｏＯ，。
０はイツトリア安定化ジルコニア（以下ＹＳＺという）
などで作られた円筒形電解質で構成され、その内面に水
素極２１として多孔質の白金、ニッケルを、外面に酸素
極２２として多孔質のペロブスカイト系酸化物（ＬａＣ
ｏＯ，。
ＬａＭｎＯ３、ＬａＣｒ０１）を具備する。その電解セ
ル２０を約１０００℃に加熱して電圧を印加し、水素極
２１側に水蒸気を流すと、水素極２１で水蒸気が分解し
水素と酸素イオンとなり、酸素イオンは電解質を通って
酸素極２２側で酸素となる。この加熱源として太陽光を
用いる場合には、直接または間接的に集光された太陽光
の輻射により電解セル２０が加熱されていた。
ル２０を約１０００℃に加熱して電圧を印加し、水素極
２１側に水蒸気を流すと、水素極２１で水蒸気が分解し
水素と酸素イオンとなり、酸素イオンは電解質を通って
酸素極２２側で酸素となる。この加熱源として太陽光を
用いる場合には、直接または間接的に集光された太陽光
の輻射により電解セル２０が加熱されていた。
水蒸気は、アルゴンキャリアガスとともに、水蒸気人口
１２から電解セル２０に導かれ、集光太陽光４０により
、輻射管３４を介して間接的に加熱される。電解セル２
０の水素極２１と酸素極２２には各々負電極２３、正電
極２４から直流電圧が印加され、水蒸気が電解される。
１２から電解セル２０に導かれ、集光太陽光４０により
、輻射管３４を介して間接的に加熱される。電解セル２
０の水素極２１と酸素極２２には各々負電極２３、正電
極２４から直流電圧が印加され、水蒸気が電解される。
水素極２１で発生した水素は、アルゴンガス未反応の水
蒸気とともに水素チャンバ１４をへて水素出口管１３か
ら装置外へ排出される。電解セル２０は石英ガラス容器
１１内に入っており、酸素極２２で発生した酸素は、キ
ャリアガス入口管３２から供給されるアルゴンガスで運
ばれ、酸素出口管３３から排出される。
蒸気とともに水素チャンバ１４をへて水素出口管１３か
ら装置外へ排出される。電解セル２０は石英ガラス容器
１１内に入っており、酸素極２２で発生した酸素は、キ
ャリアガス入口管３２から供給されるアルゴンガスで運
ばれ、酸素出口管３３から排出される。
［発明が解決しようとする課題］
従来の装置では、電解セル２０を直接加熱するため、輻
射率の低い水蒸気は電解セル２０からの対流伝熱で加熱
され電解セル２０と水蒸気の間に温度差を生じる。また
電解セル２０の全長にわたり均一な温度となりにくい。
射率の低い水蒸気は電解セル２０からの対流伝熱で加熱
され電解セル２０と水蒸気の間に温度差を生じる。また
電解セル２０の全長にわたり均一な温度となりにくい。
本発明はこれらの問題を解決する水蒸気電解装置を提供
することを目的とする。
することを目的とする。
［課題を解決するための手段］
本発明に係る水蒸気電解装置は集光部と電解セル（２０
）と断熱容器（３５）からなる水蒸気電解装置において
、 前記集光部は石英ガラス容器（１１）に内蔵した多孔質
セラミックス（１０）と水蒸気入口管（１２）と水素出
口管（１３）からなり、 前記電解セル（２０）は円筒形電解質で構成され、該電
解セル内面には水素極を、外面には酸素極を具備し、該
電解セルの一端は閉塞し、他端は前記集光部に接続して
多孔質セラミックス（１０）を貫通する水素出口管（１
３）を内蔵し、 前記断熱容器（３５）は断熱材で構成され、電解セル（
２０）を内蔵するとともに、キャリアガス入口管（３２
）と酸素出口管（３３）を具備することを特徴とする。
）と断熱容器（３５）からなる水蒸気電解装置において
、 前記集光部は石英ガラス容器（１１）に内蔵した多孔質
セラミックス（１０）と水蒸気入口管（１２）と水素出
口管（１３）からなり、 前記電解セル（２０）は円筒形電解質で構成され、該電
解セル内面には水素極を、外面には酸素極を具備し、該
電解セルの一端は閉塞し、他端は前記集光部に接続して
多孔質セラミックス（１０）を貫通する水素出口管（１
３）を内蔵し、 前記断熱容器（３５）は断熱材で構成され、電解セル（
２０）を内蔵するとともに、キャリアガス入口管（３２
）と酸素出口管（３３）を具備することを特徴とする。
そして、集光された太陽光からの輻射光を、輻射率の高
い固体、例えばアルミナやＳｉＣ，ジルコニア（輻射率
約０．９）の多孔質セラミックス（空げき率約０．９）
に受け、これを加熱する。
い固体、例えばアルミナやＳｉＣ，ジルコニア（輻射率
約０．９）の多孔質セラミックス（空げき率約０．９）
に受け、これを加熱する。
この多孔質セラミックスに水蒸気を通し、効率良く水蒸
気を１０００℃まで加熱し、断熱材で断熱された電解セ
ルへ導く。
気を１０００℃まで加熱し、断熱材で断熱された電解セ
ルへ導く。
［作 用］
輻射率の低い水蒸気などのガス（ε−０，５〜０．３）
を直接加熱するのではなく輻射率の高い固体を加熱し、
その後、その熱を気体に伝えて効率を高める。この際固
体は多孔質であり、多孔質を構成する物質の代表径が十
分中さい場合（例えば１關）には、気体との熱伝達率が
極めて大きくなって、効率よく気体を加熱できる。１０
００℃まで加熱された気体は、断熱材で断熱された電解
セルへ導かれ、電解セル・を加熱するとともに、電解セ
ルに印加された電圧により水素と酸素に電解される。
を直接加熱するのではなく輻射率の高い固体を加熱し、
その後、その熱を気体に伝えて効率を高める。この際固
体は多孔質であり、多孔質を構成する物質の代表径が十
分中さい場合（例えば１關）には、気体との熱伝達率が
極めて大きくなって、効率よく気体を加熱できる。１０
００℃まで加熱された気体は、断熱材で断熱された電解
セルへ導かれ、電解セル・を加熱するとともに、電解セ
ルに印加された電圧により水素と酸素に電解される。
［実施例］
本発明の実施例を第１図に示す。第１図において、石英
ガラス容器１１に入った多孔質セラミックス１０からな
る集光部に、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１２から供給される。多孔質セラミックス
１０で１０００℃まで集光太陽光４０により、加熱され
た水蒸気は電解セル２０に供給され、この電解セル２０
の水素極２１に結線された負電極２３と酸素極２２に結
線された正電極２４に直流電圧を加えると、水蒸気が電
解され、水素極２７側に水素が、酸素極２２側に酸素が
生じる。生じた酸素はキャリアガス入口管３２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。電解セル２０は内部の温度を均一にするため
と、熱放散を防ぐため、断熱容器３５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３２
と酸素出口３３に多孔質セラミックス３１を設けること
もある。
ガラス容器１１に入った多孔質セラミックス１０からな
る集光部に、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１２から供給される。多孔質セラミックス
１０で１０００℃まで集光太陽光４０により、加熱され
た水蒸気は電解セル２０に供給され、この電解セル２０
の水素極２１に結線された負電極２３と酸素極２２に結
線された正電極２４に直流電圧を加えると、水蒸気が電
解され、水素極２７側に水素が、酸素極２２側に酸素が
生じる。生じた酸素はキャリアガス入口管３２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。電解セル２０は内部の温度を均一にするため
と、熱放散を防ぐため、断熱容器３５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３２
と酸素出口３３に多孔質セラミックス３１を設けること
もある。
上記のように本発明装置は固体電解質を用いた８００〜
１０００℃で作動する高温水蒸気電解装置で、集光した
太陽光を加熱源とするもので（１）集光した太陽熱を多
孔質セラミックスに照射して加熱し、このセラミックス
内を流れる水蒸気を加熱する。
１０００℃で作動する高温水蒸気電解装置で、集光した
太陽光を加熱源とするもので（１）集光した太陽熱を多
孔質セラミックスに照射して加熱し、このセラミックス
内を流れる水蒸気を加熱する。
（２） 水蒸気を電解するセルを断熱材で断熱し均一
な温度とする。
な温度とする。
［発明の効果］
本発明は前述のように構成されているので以下に記載す
る効果を奏する。
る効果を奏する。
（１） 集光した太陽光を一度輻射率の高い多孔質セ
ラミックスで受け、これから水蒸気に熱を伝えることに
より、小さい容積の多孔質セラミックスに水蒸気を通す
だけで効率よく水蒸気を加熱することができる。
ラミックスで受け、これから水蒸気に熱を伝えることに
より、小さい容積の多孔質セラミックスに水蒸気を通す
だけで効率よく水蒸気を加熱することができる。
（２）断熱材で断熱した電解セルを加熱した水蒸気で加
熱することにより、セル全体にわたり均一な温度分布が
得られ、効率の良い水蒸気電解ができる。
熱することにより、セル全体にわたり均一な温度分布が
得られ、効率の良い水蒸気電解ができる。
第１図は本発明の第１実施例を示す図、第２図は従来の
装置を示す図である。
装置を示す図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 集光時と電解セル（２０）と断熱容器（３５）からなる
水蒸気電解装置において、 前記集光部は石英ガラス容器（１１）に内蔵した多孔質
セラミックス（１０）と水蒸気入口管（１２）と水素出
口管（１３）からなり、 前記電解セル（２０）は円筒形電解質で構成され、該電
解セル内面には水素極を、外面には酸素極を具備し、該
電解セルの一端は閉塞し、他端は前記集光部に接続して
多孔質セラミックス（１０）を貫通する水素出口管（１
３）を内蔵し、 前記断熱容器（３５）は断熱材で構成され、電解セル（
２０）を内蔵するとともに、キャリアガス入口管（３２
）と酸素出口管（３３）を具備することを特徴とする水
蒸気電解装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1271238A JP2659824B2 (ja) | 1989-10-18 | 1989-10-18 | 水蒸気電解装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1271238A JP2659824B2 (ja) | 1989-10-18 | 1989-10-18 | 水蒸気電解装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03134190A true JPH03134190A (ja) | 1991-06-07 |
| JP2659824B2 JP2659824B2 (ja) | 1997-09-30 |
Family
ID=17497281
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1271238A Expired - Fee Related JP2659824B2 (ja) | 1989-10-18 | 1989-10-18 | 水蒸気電解装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2659824B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5312843A (en) * | 1991-01-29 | 1994-05-17 | Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha | Method for producing methanol by use of nuclear heat and power generating plant |
| JP2007262432A (ja) * | 2006-03-27 | 2007-10-11 | Toshiba Corp | 高温水蒸気電解装置及びその電解方法 |
-
1989
- 1989-10-18 JP JP1271238A patent/JP2659824B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5312843A (en) * | 1991-01-29 | 1994-05-17 | Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha | Method for producing methanol by use of nuclear heat and power generating plant |
| JP2007262432A (ja) * | 2006-03-27 | 2007-10-11 | Toshiba Corp | 高温水蒸気電解装置及びその電解方法 |
| JP4630837B2 (ja) * | 2006-03-27 | 2011-02-09 | 株式会社東芝 | 高温水蒸気電解装置及びその電解方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2659824B2 (ja) | 1997-09-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4886048A (en) | Hydrogen pump | |
| AU2011313800B2 (en) | Photoelectrochemical cell and method for the solar-driven decomposition of a starting material | |
| Lede et al. | Production of hydrogen by direct thermal decomposition of water | |
| Arashi et al. | Hydrogen production from high-temperature steam electrolysis using solar energy | |
| Wu et al. | Plasma enabled non-thermal phosphorization for nickel phosphide hydrogen evolution catalysts | |
| US4696809A (en) | Process and apparatus for thermolytically dissociating water | |
| JPH03134190A (ja) | 水蒸気電解装置 | |
| US8709132B1 (en) | Separating hydrogen from disassociated water | |
| EP0500708A4 (en) | Solid state oxygen compressor | |
| US5437265A (en) | Gas heating apparatus | |
| JPS57207533A (en) | Permselective element for chemical material | |
| JPH04165265A (ja) | 水蒸気電解装置 | |
| JPH059769A (ja) | 太陽熱利用水素製造装置 | |
| NO912877L (no) | Fremgangsmaate for drift av et trykkelektrolyseanlegg. | |
| US3445292A (en) | Thermally regenerable hydrogen halide fuel cell | |
| JPH022825A (ja) | 電解オゾナイザと該オゾナイザを使用する廃ガスの分解方法 | |
| JP5066319B2 (ja) | 電気化学的変換装置 | |
| JPS63303089A (ja) | 多管式水蒸気電解装置 | |
| JPS55136101A (en) | Solid electrolyte oxygen pump | |
| Whaley et al. | Status of the cadmium thermoelectrochemical hydrogen cycle | |
| JPWO2004020330A1 (ja) | 水の熱化学的分解方法 | |
| JPS609064A (ja) | 溶融炭酸塩型燃料電池ガス分離器 | |
| JPS6175281A (ja) | トリチウム濃度測定法 | |
| JPS6319574U (ja) | ||
| RU2154017C1 (ru) | Высокотемпературный электролизер |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |