JPH059769A - 太陽熱利用水素製造装置 - Google Patents
太陽熱利用水素製造装置Info
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- JPH059769A JPH059769A JP3158450A JP15845091A JPH059769A JP H059769 A JPH059769 A JP H059769A JP 3158450 A JP3158450 A JP 3158450A JP 15845091 A JP15845091 A JP 15845091A JP H059769 A JPH059769 A JP H059769A
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- 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
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- 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
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- 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
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
- Y02P20/133—Renewable energy sources, e.g. sunlight
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高効率低コストの太陽熱利用水素製造装置を
得る。 【構成】 太陽熱利用の金属ナトリウム加熱器６、同加
熱器に接続され、低温側に水冷ジャケット３４を持つア
ルカリ金属熱電変換装置４、太陽熱利用の水蒸気加熱器
５、熱電変換装置４から電力を受け、かつ水蒸気加熱器
５から水蒸気を受け水素を発生させる固体酸化物電解質
２を持った電解槽１、同電解槽の水素出口に接続される
再生熱交換器７と、水冷ジャケット３４および再成熱交
換器７を順次経て水蒸気加熱器５へ水蒸気を供給する給
水ポンプ１１系とを設ける。以上のようにして高効率高
温電解により水素を製造する。
得る。 【構成】 太陽熱利用の金属ナトリウム加熱器６、同加
熱器に接続され、低温側に水冷ジャケット３４を持つア
ルカリ金属熱電変換装置４、太陽熱利用の水蒸気加熱器
５、熱電変換装置４から電力を受け、かつ水蒸気加熱器
５から水蒸気を受け水素を発生させる固体酸化物電解質
２を持った電解槽１、同電解槽の水素出口に接続される
再生熱交換器７と、水冷ジャケット３４および再成熱交
換器７を順次経て水蒸気加熱器５へ水蒸気を供給する給
水ポンプ１１系とを設ける。以上のようにして高効率高
温電解により水素を製造する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、太陽熱利用水素の製造
装置に関する。
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】太陽エネルギから水素を製造し、エネル
ギとして貯える代表的な方法の例を図４に示す。これ
は、太陽電池２２から電気エネルギを得て、水を電気分
解する方法である。水の電解法には、アルカリ水溶液法
や、固体高分子膜法などがある。
ギとして貯える代表的な方法の例を図４に示す。これ
は、太陽電池２２から電気エネルギを得て、水を電気分
解する方法である。水の電解法には、アルカリ水溶液法
や、固体高分子膜法などがある。
【０００３】以下固体高分子膜法の場合について説明す
る。電解槽２０中に、太陽電池２２につながれた固体高
分子膜２１が設けられる。また給水タンク８からポンプ
１１を経て電解槽２０につながれる。電解槽２０には水
素ライン１５と酸素ライン１６とがつながれている。
る。電解槽２０中に、太陽電池２２につながれた固体高
分子膜２１が設けられる。また給水タンク８からポンプ
１１を経て電解槽２０につながれる。電解槽２０には水
素ライン１５と酸素ライン１６とがつながれている。
【０００４】以上において、給水タンク８の水１３は給
水ポンプ１１によって水電解槽２０へ送られる。電解槽
２０では固体高分子膜２１が設けられており、太陽光１
９を受けた太陽電池２２による直流電流１８によって水
素と酸素に分解され、水素ライン１５、酸素ライン１６
からとり出される。
水ポンプ１１によって水電解槽２０へ送られる。電解槽
２０では固体高分子膜２１が設けられており、太陽光１
９を受けた太陽電池２２による直流電流１８によって水
素と酸素に分解され、水素ライン１５、酸素ライン１６
からとり出される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】水を電気分解する場合
の理論エネルギは、水温を２５℃とすると、水素１モル
を製造する場合６８．３ｋｃａｌ必要であり、実際に
は、製造効率が８０％程度であるから、８５ｋｃａｌが
必要となる。これを、太陽電池から、電力として与える
とすると、太陽電池の発電効率は１２％くらいであるか
ら約７００ｋｃａｌの太陽エネルギが必要となる。平均
日射量は約７００ｋｃａｌ／ｈｍ2 であるから、１時間
当り１モルの水素を製造するのに、約１ｍ2 の太陽電池
の面積が必要となる。工業規模で、水素を製造しようと
思えば、莫大な面積が必要であり、太陽エネルギ自体は
無料とはいえ、その設備費が高く、製造された水素エネ
ルギの価格も高価となる。現時点の試算では天然ガスの
改質によって製造する水素の価格の５０〜１００倍にな
る。
の理論エネルギは、水温を２５℃とすると、水素１モル
を製造する場合６８．３ｋｃａｌ必要であり、実際に
は、製造効率が８０％程度であるから、８５ｋｃａｌが
必要となる。これを、太陽電池から、電力として与える
とすると、太陽電池の発電効率は１２％くらいであるか
ら約７００ｋｃａｌの太陽エネルギが必要となる。平均
日射量は約７００ｋｃａｌ／ｈｍ2 であるから、１時間
当り１モルの水素を製造するのに、約１ｍ2 の太陽電池
の面積が必要となる。工業規模で、水素を製造しようと
思えば、莫大な面積が必要であり、太陽エネルギ自体は
無料とはいえ、その設備費が高く、製造された水素エネ
ルギの価格も高価となる。現時点の試算では天然ガスの
改質によって製造する水素の価格の５０〜１００倍にな
る。
【０００６】本発明は、太陽エネルギの利用効率を、高
め水素の製造コストを低減するシステムを提供すること
を目的とする。
め水素の製造コストを低減するシステムを提供すること
を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため次の手段を講ずる。すなわち、太陽熱利用水素
製造装置として、太陽熱利用の作動流体加熱器と、同作
動流体加熱器に高温側が接続されるとともに、低温側に
第１熱交換手段を持つ熱電変換手段と、太陽熱利用の水
蒸気加熱器と、上記熱電変換手段から電力を受け、かつ
上記水蒸気加熱器から水蒸気を受け水素を発生させる固
体酸化物電解質を持った電解槽と、同電解槽の水素出口
に接続される第２熱交換手段と、上記第１熱交換手段お
よび上記第２熱交換手段を順次経て上記水蒸気加熱器へ
水蒸気を供給する水供給手段とを設ける。
するため次の手段を講ずる。すなわち、太陽熱利用水素
製造装置として、太陽熱利用の作動流体加熱器と、同作
動流体加熱器に高温側が接続されるとともに、低温側に
第１熱交換手段を持つ熱電変換手段と、太陽熱利用の水
蒸気加熱器と、上記熱電変換手段から電力を受け、かつ
上記水蒸気加熱器から水蒸気を受け水素を発生させる固
体酸化物電解質を持った電解槽と、同電解槽の水素出口
に接続される第２熱交換手段と、上記第１熱交換手段お
よび上記第２熱交換手段を順次経て上記水蒸気加熱器へ
水蒸気を供給する水供給手段とを設ける。
【０００８】
【作用】上記手段により作動流体加熱器の高温作動流体
により加熱された熱電変換手段により電力が得られる。
同電力は電解槽に供給される。さらに電解槽には水蒸気
加熱器から水蒸気が供給され、高温電気分解される。電
気分解された水素ガスは第２熱交換手段を経て冷却され
取り出される。この過程において供給される水は熱電変
換手段の低温側の第１熱交換手段で熱交換し、さらに第
２熱交換手段で熱交換して水蒸気となって水蒸気加熱器
へ送られる。
により加熱された熱電変換手段により電力が得られる。
同電力は電解槽に供給される。さらに電解槽には水蒸気
加熱器から水蒸気が供給され、高温電気分解される。電
気分解された水素ガスは第２熱交換手段を経て冷却され
取り出される。この過程において供給される水は熱電変
換手段の低温側の第１熱交換手段で熱交換し、さらに第
２熱交換手段で熱交換して水蒸気となって水蒸気加熱器
へ送られる。
【０００９】以上のように太陽熱利用によって高温水蒸
気が作られ、電解槽で高効率の高温電気分解される。一
方、電気分解の電力は太陽熱利用の熱電変換手段から得
る。さらに水蒸気供給過程で熱電変換手段および電解槽
部の排熱が利用される。これらにより高効率かつ低コス
トの実用可能な水素製造装置がえられる。
気が作られ、電解槽で高効率の高温電気分解される。一
方、電気分解の電力は太陽熱利用の熱電変換手段から得
る。さらに水蒸気供給過程で熱電変換手段および電解槽
部の排熱が利用される。これらにより高効率かつ低コス
トの実用可能な水素製造装置がえられる。
【００１０】
【実施例】本発明の第１実施例を図１により説明する。
【００１１】太陽熱を利用した作動流体加熱手段の金属
ナトリウム加熱器６と、熱電交換手段のアルカリ金属熱
電変換装置４が設けられる。熱電変換装置４はベータア
ルミナ電解質２４を持つとともにその下部には第１熱交
換器手段の水冷ジャケット３４を持つ。またその金属ナ
トリウム出口はナトリウムポンプ２７を介して加熱器６
の入口につながれる。さらに加熱器６の出口は熱電変換
装置４の入口につながれる。
ナトリウム加熱器６と、熱電交換手段のアルカリ金属熱
電変換装置４が設けられる。熱電変換装置４はベータア
ルミナ電解質２４を持つとともにその下部には第１熱交
換器手段の水冷ジャケット３４を持つ。またその金属ナ
トリウム出口はナトリウムポンプ２７を介して加熱器６
の入口につながれる。さらに加熱器６の出口は熱電変換
装置４の入口につながれる。
【００１２】一方、太陽熱を利用した水蒸気加熱器５が
設けられ、その蒸気出口は固体酸化物電解質２を持った
電解槽１の蒸気入口につながれる。また第２熱交換手段
の再生熱交換器７が設けられる。さらに電解槽１の水素
出口ライン１５と酸素出口ライン１６は再生熱交換器７
のそれぞれの高温側ラインを経て水素貯蔵タンク９と酸
素貯蔵タンク１０の入口につながれる。
設けられ、その蒸気出口は固体酸化物電解質２を持った
電解槽１の蒸気入口につながれる。また第２熱交換手段
の再生熱交換器７が設けられる。さらに電解槽１の水素
出口ライン１５と酸素出口ライン１６は再生熱交換器７
のそれぞれの高温側ラインを経て水素貯蔵タンク９と酸
素貯蔵タンク１０の入口につながれる。
【００１３】また純水給水タンク８の出口は給水ポンプ
１１を経て冷却ジョケット３４の入口につながれる。さ
らにその出口は再生熱交換器７の低温側ラインを経て水
蒸気加熱器５の入口につながれる。
１１を経て冷却ジョケット３４の入口につながれる。さ
らにその出口は再生熱交換器７の低温側ラインを経て水
蒸気加熱器５の入口につながれる。
【００１４】また熱電変換装置４の電力出力端は電解槽
１の入力端につながれる。さらに加熱器５、６用の集光
器３１が設けられる。
１の入力端につながれる。さらに加熱器５、６用の集光
器３１が設けられる。
【００１５】以上の構成において、以下作用を説明す
る。水の電気分解に必要となる電気エネルギは、高温に
なるほど少なくなり、熱エネルギは、多くなる。従って
高温にした水蒸気を電気分解すれば、電力消費は少なく
できる。これを実現できるのは、耐熱性の高い固体酸化
物電解質２を用いる方法である。本例では水蒸気の電気
分解を、１０００℃で実施する。水蒸気１モルの電気分
解において電気エネルギとして４９．５Ｗ熱エネルギと
して２０Ｗが必要である。電解槽１の外部の水蒸気加熱
器５で、高温の水蒸気を製造し、これを電解槽１に供給
して電解質２に吸熱させることによって熱エネルギ２０
Ｗを与えるならば、電解質２に加える電力は４９．５Ｗ
のみでよく、この運転が最小電力電解法となる。太陽熱
による水蒸気加熱器５は、太陽光１９を集光器３１によ
って集光し、輻射熱により１０００℃以上の水蒸気２６
を製造する（多孔質セラミックの輻射変換体中を通し造
る）ものであり、これによって、最小電力電解モード
が、実現できる。このとき、蒸気２６は固体電解質２の
温度以上に昇温される必要が在る。これにより、水蒸気
２６が電解槽２に供給されたとき固体電解質２との温度
差に基ずく熱エネルギの伝達が行われ、電解条件である
水蒸気１モルあたり、約２０Ｗを吸熱する。アルカリ金
属熱電変換装置４から供給される直流電力２５（４９．
５Ｗ）により、水蒸気が電気分解され、水素１モルと酸
素１／２モルが製造される。水素と酸素は再生熱交換器
７で低温側の水蒸気２６に放熱したあと、水素タンク
９、酸素タンク１０に収納される。
る。水の電気分解に必要となる電気エネルギは、高温に
なるほど少なくなり、熱エネルギは、多くなる。従って
高温にした水蒸気を電気分解すれば、電力消費は少なく
できる。これを実現できるのは、耐熱性の高い固体酸化
物電解質２を用いる方法である。本例では水蒸気の電気
分解を、１０００℃で実施する。水蒸気１モルの電気分
解において電気エネルギとして４９．５Ｗ熱エネルギと
して２０Ｗが必要である。電解槽１の外部の水蒸気加熱
器５で、高温の水蒸気を製造し、これを電解槽１に供給
して電解質２に吸熱させることによって熱エネルギ２０
Ｗを与えるならば、電解質２に加える電力は４９．５Ｗ
のみでよく、この運転が最小電力電解法となる。太陽熱
による水蒸気加熱器５は、太陽光１９を集光器３１によ
って集光し、輻射熱により１０００℃以上の水蒸気２６
を製造する（多孔質セラミックの輻射変換体中を通し造
る）ものであり、これによって、最小電力電解モード
が、実現できる。このとき、蒸気２６は固体電解質２の
温度以上に昇温される必要が在る。これにより、水蒸気
２６が電解槽２に供給されたとき固体電解質２との温度
差に基ずく熱エネルギの伝達が行われ、電解条件である
水蒸気１モルあたり、約２０Ｗを吸熱する。アルカリ金
属熱電変換装置４から供給される直流電力２５（４９．
５Ｗ）により、水蒸気が電気分解され、水素１モルと酸
素１／２モルが製造される。水素と酸素は再生熱交換器
７で低温側の水蒸気２６に放熱したあと、水素タンク
９、酸素タンク１０に収納される。
【００１６】電解槽１に供給する電力は、アルカリ金属
熱電変換装置４により行う。アルカリ金属熱電変換装置
４は、その作動媒体である金属ナトリウム２３を、太陽
熱で加熱し、ナトリウムイオン伝導体であるベータアル
ミナ２４に供給しナトリウムイオンを透過させて電力を
得る装置である。この金属ナトリウム２３は集光器３１
により加熱される金属ナトリウム加熱器６（溶融塩を蓄
熱体とした輻射型熱交換器）で造られ、ナトリウムポン
プ２７で循環供給される。
熱電変換装置４により行う。アルカリ金属熱電変換装置
４は、その作動媒体である金属ナトリウム２３を、太陽
熱で加熱し、ナトリウムイオン伝導体であるベータアル
ミナ２４に供給しナトリウムイオンを透過させて電力を
得る装置である。この金属ナトリウム２３は集光器３１
により加熱される金属ナトリウム加熱器６（溶融塩を蓄
熱体とした輻射型熱交換器）で造られ、ナトリウムポン
プ２７で循環供給される。
【００１７】発電部のナトリウム温度は、６００〜１０
００℃、透過したイオンは、電極部で電子を取込み、ナ
トリウム原子となり、その雰囲気が低圧のためナトリウ
ム蒸気になる。この蒸気を液にして循環させるため、蒸
気部を水冷ジャケット３４で冷却して蒸気を凝縮する。
凝縮温度は、２３０〜３００℃である。この部分の冷却
を、給水ポンプ２７から供給される電気分解用水により
行うので、電解水を加熱して約２５０℃の水蒸気２６を
得ることができ、アルカリ金属熱電変換装置４の廃熱を
回収できる。電解用の水を、水蒸気加熱器５の入口温
度、約９５０〜１０００℃まで昇温するに必要な熱エネ
ルギは、水１モルあたり２２．３Ｗであり、アルカリ金
属熱電変換装置４との組合せにより、水加熱エネルギの
６０％が回収できる。残りの４０％の水加熱エネルギ
は、上述の電解によって製造された約１０００℃の水素
と酸素の熱エネルギの回収により与えることができ、結
局、水を高温水蒸気に加熱するための付加エネルギは、
不要になる。
００℃、透過したイオンは、電極部で電子を取込み、ナ
トリウム原子となり、その雰囲気が低圧のためナトリウ
ム蒸気になる。この蒸気を液にして循環させるため、蒸
気部を水冷ジャケット３４で冷却して蒸気を凝縮する。
凝縮温度は、２３０〜３００℃である。この部分の冷却
を、給水ポンプ２７から供給される電気分解用水により
行うので、電解水を加熱して約２５０℃の水蒸気２６を
得ることができ、アルカリ金属熱電変換装置４の廃熱を
回収できる。電解用の水を、水蒸気加熱器５の入口温
度、約９５０〜１０００℃まで昇温するに必要な熱エネ
ルギは、水１モルあたり２２．３Ｗであり、アルカリ金
属熱電変換装置４との組合せにより、水加熱エネルギの
６０％が回収できる。残りの４０％の水加熱エネルギ
は、上述の電解によって製造された約１０００℃の水素
と酸素の熱エネルギの回収により与えることができ、結
局、水を高温水蒸気に加熱するための付加エネルギは、
不要になる。
【００１８】アルカリ金属熱電変換装置４の発電効率
は、１０００℃のとき、理論効率は３４％であり、これ
は、他の熱電発電装置の効率を上回る。
は、１０００℃のとき、理論効率は３４％であり、これ
は、他の熱電発電装置の効率を上回る。
【００１９】以上によって、水素を効率よく製造できる
低電力消費型の高エネルギ効率システムが実現できる。
低電力消費型の高エネルギ効率システムが実現できる。
【００２０】以上において、水素１モルを製造するに必
要な、太陽エネルギの計算例を次に示す。電力として必
要なエネルギは、４９．５Ｗである。これをアルカリ金
属熱電変換装置から供給するから、その発電効率を、２
０〜３４％とすると、必要な太陽エネルギは１４６〜２
４８Ｗになる。熱エネルギとして、２０Ｗ必要であるか
ら、総計１６６〜２６８Ｗとなる。平均日射率を８００
Ｗ／ｍ2 とすれば、必要な集光面積は、０．２０８〜
０．３３５ｍ2 となる。従来例では、約０．７ｍ 2 を必
要としたから、本実施例では、従来例の約１／３〜１／
５の集光面積の減少となる。この結果、集光システムの
製作費の削減ができ、ひいては、低コストの水素製造を
実現できる。
要な、太陽エネルギの計算例を次に示す。電力として必
要なエネルギは、４９．５Ｗである。これをアルカリ金
属熱電変換装置から供給するから、その発電効率を、２
０〜３４％とすると、必要な太陽エネルギは１４６〜２
４８Ｗになる。熱エネルギとして、２０Ｗ必要であるか
ら、総計１６６〜２６８Ｗとなる。平均日射率を８００
Ｗ／ｍ2 とすれば、必要な集光面積は、０．２０８〜
０．３３５ｍ2 となる。従来例では、約０．７ｍ 2 を必
要としたから、本実施例では、従来例の約１／３〜１／
５の集光面積の減少となる。この結果、集光システムの
製作費の削減ができ、ひいては、低コストの水素製造を
実現できる。
【００２１】本発明の第２実施例を図２、図３、図５に
より説明する。図２にて、太陽熱を利用した作動ガス加
熱手段の作動ガス加熱装置６ａと熱電交換手段の熱電子
変換体４ａが設けられる。熱電子変換体４ａは一方側に
加熱ハウジング３ｂ、他方側に冷却ハウジング３ａを持
っている。この冷却ハウジング３ａが、第１熱交換手段
である。
より説明する。図２にて、太陽熱を利用した作動ガス加
熱手段の作動ガス加熱装置６ａと熱電交換手段の熱電子
変換体４ａが設けられる。熱電子変換体４ａは一方側に
加熱ハウジング３ｂ、他方側に冷却ハウジング３ａを持
っている。この冷却ハウジング３ａが、第１熱交換手段
である。
【００２２】作動ガス加熱装置６の高温ガス出口は加熱
ハウジイング３ｂの入口につながれ、その出口はガスサ
ーキュレータ１２を介して作動ガス加熱装置６ａの入口
につながれる。
ハウジイング３ｂの入口につながれ、その出口はガスサ
ーキュレータ１２を介して作動ガス加熱装置６ａの入口
につながれる。
【００２３】一方、太陽熱を利用した水蒸気加熱器５が
設けられ、その蒸気出口は固体酸化物電解質２を持った
電解槽１の蒸気入口につながれる。また第２熱交換手段
の再生熱交換器７が設けられる。さらに電解槽１の水素
出口ライン１５と酸素出口ライン１６は再生熱交換器７
のそれぞれの高温側ラインを経て水素タンク９と酸素タ
ンク１０の入口につながれる。
設けられ、その蒸気出口は固体酸化物電解質２を持った
電解槽１の蒸気入口につながれる。また第２熱交換手段
の再生熱交換器７が設けられる。さらに電解槽１の水素
出口ライン１５と酸素出口ライン１６は再生熱交換器７
のそれぞれの高温側ラインを経て水素タンク９と酸素タ
ンク１０の入口につながれる。
【００２４】また給水タンク８の出口は給水ポンプ１１
を経て冷却ハウジイング３ａの入口につながれる。さら
にその出口は再生熱交換器７の低温側ラインを経て水蒸
気加熱器５の入口につながれる。また熱電子交換体４ａ
の出力端は電解槽１の入力端につながれる。
を経て冷却ハウジイング３ａの入口につながれる。さら
にその出口は再生熱交換器７の低温側ラインを経て水蒸
気加熱器５の入口につながれる。また熱電子交換体４ａ
の出力端は電解槽１の入力端につながれる。
【００２５】以上の構成において、各部の作用は発電部
を除いてほぼ同様であるので、この部分のみを以下説明
する。
を除いてほぼ同様であるので、この部分のみを以下説明
する。
【００２６】太陽エネルギで灼熱されこ多孔質セラミッ
クに、作動ガス１７（例えばヘリウム、空気）を通して
加熱する作動ガス加熱装置６で高温の作動ガス１７を製
造し、これをガスサーキュレータ１２で熱電子交換体４
ａの加熱ハウジング３ｂに供給する。熱電子変換体４ａ
（Ｆｅ−Ｓｉ系熱電素子）は高温側が加熱ハウジング３
ｂで加熱され、低温側が冷却ハウジング３ａの水１３に
より冷却される。この温度差により発電し、電力１８を
電解槽１へ送る。
クに、作動ガス１７（例えばヘリウム、空気）を通して
加熱する作動ガス加熱装置６で高温の作動ガス１７を製
造し、これをガスサーキュレータ１２で熱電子交換体４
ａの加熱ハウジング３ｂに供給する。熱電子変換体４ａ
（Ｆｅ−Ｓｉ系熱電素子）は高温側が加熱ハウジング３
ｂで加熱され、低温側が冷却ハウジング３ａの水１３に
より冷却される。この温度差により発電し、電力１８を
電解槽１へ送る。
【００２７】本実施例のエネルギフロー図を図３に示
す。また比較のため従来例のエネルギフロー図を図４に
示す。図中の数値は水素１モルを製造するときのエネル
ギ（単位ｋｃａｌ）である。
す。また比較のため従来例のエネルギフロー図を図４に
示す。図中の数値は水素１モルを製造するときのエネル
ギ（単位ｋｃａｌ）である。
【００２８】熱電子変換体に２５８．２ｋｃａｌの太陽
熱が与えられ、４２．６ｋｃａｌの電力と、８．６ｋｃ
ａｌの熱エネルギを水蒸気電解槽１に供給し、さらに水
蒸気加熱器５から１７．２ｋｃａｓｌの熱が加えられ、
６８．３ｋｃａｌの水素エネルギを得ることができる。
電解槽１で製造した水素、酸素のエネルギのうち１０．
５ｋｃａｌは、水蒸気で回収される。従来例にくらべる
と、必要とする太陽エネルギは１／２以下となり、集光
設備の面積は従来の１／２以下が達成され、水素の製造
設備の費用を低減できる。
熱が与えられ、４２．６ｋｃａｌの電力と、８．６ｋｃ
ａｌの熱エネルギを水蒸気電解槽１に供給し、さらに水
蒸気加熱器５から１７．２ｋｃａｓｌの熱が加えられ、
６８．３ｋｃａｌの水素エネルギを得ることができる。
電解槽１で製造した水素、酸素のエネルギのうち１０．
５ｋｃａｌは、水蒸気で回収される。従来例にくらべる
と、必要とする太陽エネルギは１／２以下となり、集光
設備の面積は従来の１／２以下が達成され、水素の製造
設備の費用を低減できる。
【００２９】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、高温電気分解により高効率に水素が製造される。こ
のための高温水蒸気および電力は太陽熱利用で造られ
る。さらにこのときの排熱は高温水蒸気用の水の供給過
程で有効に利用される。このようにして高効率、低コス
トの太陽熱利用水素製造装置がえられる。
ば、高温電気分解により高効率に水素が製造される。こ
のための高温水蒸気および電力は太陽熱利用で造られ
る。さらにこのときの排熱は高温水蒸気用の水の供給過
程で有効に利用される。このようにして高効率、低コス
トの太陽熱利用水素製造装置がえられる。
【図１】本発明の第１実施例の構成系統図である。
【図２】本発明の第２実施例の構成系統図である。
【図３】同実施例の作用説明図である。
【図４】従来例の構成系統図である。
【図５】同従来例の作用説明図である。
１ 電解槽 ２ 固体電解質 ３ａ 冷却ハウジング ３ｂ 加熱ハウジング ４ 熱電子変換体 ５ 水蒸気加熱器 ６ 金属ナトリウム加熱器 ６ａ 作動ガス加熱装置 ７ 再生熱交換器 ８ 給水タンク ９ 水素タンク １０ 酸素タンク １１ 給水ポンプ １２ ガスサーキュレータ １３ 水 １４ 水蒸気 １５ 水素ライン １６ 酸素ライン １７ 作動ガス １８ 直流電力 １９ 太陽光 ２０ 水電解槽 ２１ 固体高分子膜 ２２ 太陽電池 ２３ 金属ナトリウム ２４ ベータアルミナ ２５ 直流電力 ２６ 水蒸気 ３１ 集光器 ３４ 水冷ジャケット
フロントページの続き (72)発明者 鎌田 敏弘 神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１号 三 菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者 得丸 善男 神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１号 三 菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者 浜田 勝彦 神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１号 三 菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者 川西 康平 兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者 上田 三男 兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者 釘宮 啓一 神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１号 三 菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者 吉野 昌和 神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１号 三 菱重工業株式会社神戸造船所内
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 太陽熱利用の作動流体加熱器と、同作動
流体加熱器に高温側が接続されるとともに低温側に第１
熱交換手段を持つ熱電変換手段と、太陽熱利用の水蒸気
加熱器と、上記熱電変換手段から電力を受け、かつ上記
水蒸気加熱器から水蒸気を受け水素を発生させる固体酸
化物電解質を持った電解槽と、同電解槽の水素出口に接
続される第２熱交換手段と、上記第１熱交換手段および
上記第２熱交換手段を順次経て上記水蒸気加熱器へ水蒸
気を供給する水供給手段とを備えてなることを特徴とす
る太陽熱利用水素製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3158450A JPH059769A (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | 太陽熱利用水素製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3158450A JPH059769A (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | 太陽熱利用水素製造装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH059769A true JPH059769A (ja) | 1993-01-19 |
Family
ID=15672022
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3158450A Withdrawn JPH059769A (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | 太陽熱利用水素製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH059769A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
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- 1991-06-28 JP JP3158450A patent/JPH059769A/ja not_active Withdrawn
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