JPH062561B2 - 高純度水素製造装置 - Google Patents
高純度水素製造装置Info
- Publication number
- JPH062561B2 JPH062561B2 JP60100237A JP10023785A JPH062561B2 JP H062561 B2 JPH062561 B2 JP H062561B2 JP 60100237 A JP60100237 A JP 60100237A JP 10023785 A JP10023785 A JP 10023785A JP H062561 B2 JPH062561 B2 JP H062561B2
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- Japan
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- solid electrolyte
- anode
- raw material
- fuel gas
- exhaust gas
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- Expired - Lifetime
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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
- 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
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、酸素イオン伝導製の固体電解質によって水素
発生部と燃料ガス燃焼部を区画形成し、還元触媒兼カソ
ードを前記水素発生部側で、かつ、酸化触媒兼アノード
を前記燃料ガス燃焼部側で夫々前記固体電解質に付設
し、前記固体電解質の作用で原料スチームから脱離して
前記燃料ガス燃焼部に供給された酸素イオンによる燃料
ガスの燃焼排ガスを排出する排ガス流路、及び、原料ス
チームから生成した高純度水素ガスを回収する流路を設
けた高純度水素製造装置に関する。
発生部と燃料ガス燃焼部を区画形成し、還元触媒兼カソ
ードを前記水素発生部側で、かつ、酸化触媒兼アノード
を前記燃料ガス燃焼部側で夫々前記固体電解質に付設
し、前記固体電解質の作用で原料スチームから脱離して
前記燃料ガス燃焼部に供給された酸素イオンによる燃料
ガスの燃焼排ガスを排出する排ガス流路、及び、原料ス
チームから生成した高純度水素ガスを回収する流路を設
けた高純度水素製造装置に関する。
〔従来の技術〕 従来、単純にカソードとアノードを電気的に接続し、ア
ノード側にて燃料電池と同様の原理で発生する電力を利
用して、カソード側にて電気分解と同様の原理でスチー
ムを還元して水素を得ていた。
ノード側にて燃料電池と同様の原理で発生する電力を利
用して、カソード側にて電気分解と同様の原理でスチー
ムを還元して水素を得ていた。
しかし、電流量が未だ不足して、高純度水素の製造速度
が余り高くならず、また、燃料ガスによる熱エネルギー
の無駄が多い欠点があった。
が余り高くならず、また、燃料ガスによる熱エネルギー
の無駄が多い欠点があった。
本発明の目的は、燃料ガス燃焼後の残余の熱エネルギー
を高純度水素製造の効率向上に有効利用できるようにす
る点にある。
を高純度水素製造の効率向上に有効利用できるようにす
る点にある。
本発明の特徴構成は、固体電解質に付設した酸化触媒兼
アノードに臨む燃料ガス燃焼部の下流側に位置する排ガ
ス流路に、熱発電素子対の高温側を臨設し、固体電解質
に付設した還元触媒兼カソードに臨む水素発生部の上流
に位置する原料スチーム供給路に、熱発電素子対の低温
側を臨設し、カソードとアノードに熱発熱素子対のｎ
型，ｐ型を各々電気的に接続したことにあり、その作用
効果は次の通りである。
アノードに臨む燃料ガス燃焼部の下流側に位置する排ガ
ス流路に、熱発電素子対の高温側を臨設し、固体電解質
に付設した還元触媒兼カソードに臨む水素発生部の上流
に位置する原料スチーム供給路に、熱発電素子対の低温
側を臨設し、カソードとアノードに熱発熱素子対のｎ
型，ｐ型を各々電気的に接続したことにあり、その作用
効果は次の通りである。
つまり、熱発電素子対の高温側を、固体電解質からの酸
素イオンによって燃料ガスが燃焼させて生成した排ガス
の熱エネルギーにより十分高温に維持し、かつ、熱発電
素子対の低温側を、固定電解質による酸素イオン除去作
用を受ける前の原料スチームにより十分低温に維持し
て、熱発電素子対により十分大きい電圧を生じさせる。
そして、熱発電素子対から固定電解質にその大きい電圧
を印加して、固体電解質中の酸素イオンの伝導、ひいて
はスチームの還元を促進するのである。
素イオンによって燃料ガスが燃焼させて生成した排ガス
の熱エネルギーにより十分高温に維持し、かつ、熱発電
素子対の低温側を、固定電解質による酸素イオン除去作
用を受ける前の原料スチームにより十分低温に維持し
て、熱発電素子対により十分大きい電圧を生じさせる。
そして、熱発電素子対から固定電解質にその大きい電圧
を印加して、固体電解質中の酸素イオンの伝導、ひいて
はスチームの還元を促進するのである。
その上、原料スチームが熱発電素子対を介して、燃焼生
成ガスにより余熱され、そのことによってもスチームの
還元を促進できる。
成ガスにより余熱され、そのことによってもスチームの
還元を促進できる。
その結果、極めて効率良好なスチーム還元によって、高
純度水素の大量製造をコンパクトな設備で行え、しか
も、そのために、高純度水素製造に伴って得られる熱エ
ネルギーを有効利用するから、全体として、性能面、設
備経費面、運転経費面、少エネルギー面の全てに優れた
高純度水素製造装置を提供できるようになった。
純度水素の大量製造をコンパクトな設備で行え、しか
も、そのために、高純度水素製造に伴って得られる熱エ
ネルギーを有効利用するから、全体として、性能面、設
備経費面、運転経費面、少エネルギー面の全てに優れた
高純度水素製造装置を提供できるようになった。
次に実施例を示す。
第１図に示すように、水素発生部(1)とその上流に位置
する原料スチーム供給路(2)をケース(3)の内部に形成
し、スチーム発生装置(4)を原料スチーム供給路(2)にか
つガスホルダー(5)への回収用流路(6)を水素発生部(1)
に夫々接続し、ケース(3)を貫通するパイプ(7)の内部
に、水素発生部(1)に相当する燃料の燃料ガス燃焼部
(8)、及び、原料スチーム供給路(2)に相当する位置の排
ガス流路(9)を形成してある。
する原料スチーム供給路(2)をケース(3)の内部に形成
し、スチーム発生装置(4)を原料スチーム供給路(2)にか
つガスホルダー(5)への回収用流路(6)を水素発生部(1)
に夫々接続し、ケース(3)を貫通するパイプ(7)の内部
に、水素発生部(1)に相当する燃料の燃料ガス燃焼部
(8)、及び、原料スチーム供給路(2)に相当する位置の排
ガス流路(9)を形成してある。
燃料ガス燃料部(8)を形成するパイプ部分は、第２図に
示すように、Y2Ｏ３はCaOにより安定化されたジルコニ
ア等から成る酸素イオン伝導性の固体電解質(10)、水素
発生部(1)側で固体電解質(10)に付設した還元触媒兼カ
ソード(12)、及び、燃料ガス燃料部(8)側で固体電解質
(10)に付設した酸化触媒兼アノード(11)から成る。カソ
ード(12)及びアノード(11)は、Ag，Ni，Pt，Pd，SnO2、
その他適当なものから成る。
示すように、Y2Ｏ３はCaOにより安定化されたジルコニ
ア等から成る酸素イオン伝導性の固体電解質(10)、水素
発生部(1)側で固体電解質(10)に付設した還元触媒兼カ
ソード(12)、及び、燃料ガス燃料部(8)側で固体電解質
(10)に付設した酸化触媒兼アノード(11)から成る。カソ
ード(12)及びアノード(11)は、Ag，Ni，Pt，Pd，SnO2、
その他適当なものから成る。
排ガス流路(9)を形成するパイプ部分は、第３図に示す
ように、樋状のｎ型熱発電素子(13)とｐ型熱発電素子(1
4)、及び、それら熱発熱素子対(13)，(14)に介在させた
電気絶縁体(15a),(15b)から成る。熱発電素子対(13)，
(14)の材料は、FeSi2系、(Bi,Sb)2(Te,Se)3系、その他
適当なものである。
ように、樋状のｎ型熱発電素子(13)とｐ型熱発電素子(1
4)、及び、それら熱発熱素子対(13)，(14)に介在させた
電気絶縁体(15a),(15b)から成る。熱発電素子対(13)，
(14)の材料は、FeSi2系、(Bi,Sb)2(Te,Se)3系、その他
適当なものである。
その他のパイプ部分(7a),(7b)は通常の金属から成り、
パイプ部分間夫々に電気絶縁リング(16a),(16b),(16c)
を設けてある。
パイプ部分間夫々に電気絶縁リング(16a),(16b),(16c)
を設けてある。
第４図に示すように、カソード(12)とアノード(11)に熱
発電素子対(13),(14)を各々電気的に接続し、下記(イ)な
いし(ヘ)の作用が得られるように構成してある。
発電素子対(13),(14)を各々電気的に接続し、下記(イ)な
いし(ヘ)の作用が得られるように構成してある。
(イ)排ガス流路(9)の燃焼排ガスによる加熱で、熱発電素
子対(13),(14)の高温側を十分高温に維持し、かつ、原
料スチーム供給路(2)の原料スチームによる冷却で、熱
発電素子対(13),(14)の低温側を十分低温に維持して、
熱発電素子対(13),(14)により電力を発生させる。
子対(13),(14)の高温側を十分高温に維持し、かつ、原
料スチーム供給路(2)の原料スチームによる冷却で、熱
発電素子対(13),(14)の低温側を十分低温に維持して、
熱発電素子対(13),(14)により電力を発生させる。
(ロ)原料スチームを熱発電素子対(13),(14)を介して、燃
焼排ガスからの熱で予熱する。
焼排ガスからの熱で予熱する。
(ハ)熱発電素子対(13),(14)からの電圧を固体電解質(10)
に印加し、還元触媒兼カソード(12)の作用でスチームを
ｎ型熱発電素子(13)から送られた電子により還元して、
高純度水素ガスを発生させる。
に印加し、還元触媒兼カソード(12)の作用でスチームを
ｎ型熱発電素子(13)から送られた電子により還元して、
高純度水素ガスを発生させる。
(ニ)生じた酸素イオンだけを固体電解質(10)の作用で燃
料ガス燃焼部(8)に送る。
料ガス燃焼部(8)に送る。
(ホ)酸化触媒兼アノード(11)の作用で、固体電解質(10)
からの酸素イオンで燃料ガスを燃焼させ、高温の燃焼排
ガスを排ガス流路(9)に送る。
からの酸素イオンで燃料ガスを燃焼させ、高温の燃焼排
ガスを排ガス流路(9)に送る。
(ヘ)生じた電子はｐ型熱発電素子(14)へ送られる。
次に別の実施例を説明する。
固体電解質(10)によって水素発生部(1)と燃料ガス燃焼
部(8)を区画形成するに、例えば板状の固体電解質(10)
を適当数設ける等、具体構造において各種変形が可能で
ある。
部(8)を区画形成するに、例えば板状の固体電解質(10)
を適当数設ける等、具体構造において各種変形が可能で
ある。
各種の流路(1)，(2)，(6)，(8)，(9)の配置、接続構成
等は適当に変更できる。
等は適当に変更できる。
熱発電素子対(13),(14)は、形状、設置構成、カソード
(12)とアノード(11)との絶縁部を介しての結線方法、そ
の他において適当に変更でき、例えば、スチームや燃焼
排ガスの凝縮水が発生する場合、低温側や高温側に電気
絶縁性の防止コーテイングを施すとよい。
(12)とアノード(11)との絶縁部を介しての結線方法、そ
の他において適当に変更でき、例えば、スチームや燃焼
排ガスの凝縮水が発生する場合、低温側や高温側に電気
絶縁性の防止コーテイングを施すとよい。
第１図は本発明の実施例を示す概略図、第２図は第１図
のII−II線断面図、第３図は第１のIII−III線断面図で
ある。第４図は原理説明図である。 (1)……水素発生部、(2)……原料スチーム供給路、(6)
……回収流路、(8)……燃料ガス供給部、(9)……排ガス
流路、(10)……固体電解質、(11)……酸化触媒兼アノー
ド、(12)……還元触媒兼カソード、(13),(14)……熱発
電素子。
のII−II線断面図、第３図は第１のIII−III線断面図で
ある。第４図は原理説明図である。 (1)……水素発生部、(2)……原料スチーム供給路、(6)
……回収流路、(8)……燃料ガス供給部、(9)……排ガス
流路、(10)……固体電解質、(11)……酸化触媒兼アノー
ド、(12)……還元触媒兼カソード、(13),(14)……熱発
電素子。
Claims (1)
- 【請求項１】酸素イオン伝導性の固体電解質(10)によっ
て水素発生部(1)と燃料ガス燃焼部(8)を区画形成し、還
元触媒兼カソード(12)を前記水素発生部(1)側で、か
つ、酸化触媒兼アノード(11)を前記燃焼ガス燃焼部(8)
側で夫々前記固体電解質(10)に付設し、前記固体電解質
(10)の作用で原料スチームから脱離して前記燃料ガス燃
焼部(8)に供給された酸素イオンによる燃料ガスの燃焼
排ガスを排出する排ガス流路(9)、及び、原料スチーム
から生成した高純度水素ガスを回収する流路(6)を設け
た高純度水素製造装置であって、熱発電素子ｐ，ｎ対(1
4)，(13)を、高温側が前記排ガス流路(9)に臨む状態で
かつ低温側が前記水素発生部(1)への原料スチーム供給
路(2)に臨む状態で設け、前記アノード(11)に前記熱発
電素子ｐ，ｎ対(14)，(13)を、カソード(12)とｎ型熱発
電素子(13)、アノード(11)とｐ型熱発電素子(14)が夫々
接続される状態で電気的に接続してある高純度水素製造
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60100237A JPH062561B2 (ja) | 1985-05-10 | 1985-05-10 | 高純度水素製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60100237A JPH062561B2 (ja) | 1985-05-10 | 1985-05-10 | 高純度水素製造装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61256901A JPS61256901A (ja) | 1986-11-14 |
| JPH062561B2 true JPH062561B2 (ja) | 1994-01-12 |
Family
ID=14268644
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60100237A Expired - Lifetime JPH062561B2 (ja) | 1985-05-10 | 1985-05-10 | 高純度水素製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH062561B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2902416B1 (fr) * | 2006-06-15 | 2008-09-26 | Creative Services Sarl | Un reacteur avec gradient thermique controle pour la production d'hydrogene pur |
| US20080184892A1 (en) * | 2007-02-06 | 2008-08-07 | Ctp Hydrogen Corporation | Architectures for electrochemical systems |
| JP6521830B2 (ja) * | 2015-10-20 | 2019-05-29 | 東京瓦斯株式会社 | 高温水蒸気電解セル及び高温水蒸気電解システム |
-
1985
- 1985-05-10 JP JP60100237A patent/JPH062561B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61256901A (ja) | 1986-11-14 |
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