JPH0985044A - 酸化物ガス処理方法とその装置 - Google Patents
酸化物ガス処理方法とその装置Info
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- JPH0985044A JPH0985044A JP7270474A JP27047495A JPH0985044A JP H0985044 A JPH0985044 A JP H0985044A JP 7270474 A JP7270474 A JP 7270474A JP 27047495 A JP27047495 A JP 27047495A JP H0985044 A JPH0985044 A JP H0985044A
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- JP
- Japan
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- oxide gas
- gas
- flow path
- electrolyte
- electrodes
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- 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
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
Landscapes
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Industrial Gases (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 酸化物ガスと共に水を供給するだけで、酸化
物ガスの処理が簡便に行え、しかも生成する有機資源の
再利用を可能とする。 【解決手段】 両面に電極17、18、23が設けられ
た酸素イオン伝導性を有する電解質隔壁2を用い、加熱
されたこの電解質隔壁2の片面側に酸化物ガスと水分と
を供給し、これら酸化物ガスと水分とを還元し、さらに
この還元により生じた物質を反応させて、炭化水素等の
水素化物を生成させ。電解質隔壁2は、イオン伝導性を
有する固体電解質セラミック16からなり、その両面の
電極17、18、23には、酸化物ガスと水分との還元
により生じた物質の反応を促す触媒機能を有する白金電
極17、18やルテニウム電極23を用いる。さらに、
電解質隔壁2の両面の電極17、18、23に電圧を印
加するため、直流電源20を備える。
物ガスの処理が簡便に行え、しかも生成する有機資源の
再利用を可能とする。 【解決手段】 両面に電極17、18、23が設けられ
た酸素イオン伝導性を有する電解質隔壁2を用い、加熱
されたこの電解質隔壁2の片面側に酸化物ガスと水分と
を供給し、これら酸化物ガスと水分とを還元し、さらに
この還元により生じた物質を反応させて、炭化水素等の
水素化物を生成させ。電解質隔壁2は、イオン伝導性を
有する固体電解質セラミック16からなり、その両面の
電極17、18、23には、酸化物ガスと水分との還元
により生じた物質の反応を促す触媒機能を有する白金電
極17、18やルテニウム電極23を用いる。さらに、
電解質隔壁2の両面の電極17、18、23に電圧を印
加するため、直流電源20を備える。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、酸素イオン伝導性を有
する固体電解質セラミックを使用した乾式電気分解によ
り、水分と共に二酸化炭素、一酸化炭素及び窒素酸化物
等を還元すると共に、反応させ、処置する装置に関す
る。さらに、酸化物ガスと水分とを還元し、反応させる
ことにより、水素を生成し得る酸化物ガス処理装置に関
する。
する固体電解質セラミックを使用した乾式電気分解によ
り、水分と共に二酸化炭素、一酸化炭素及び窒素酸化物
等を還元すると共に、反応させ、処置する装置に関す
る。さらに、酸化物ガスと水分とを還元し、反応させる
ことにより、水素を生成し得る酸化物ガス処理装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】現代における燃料は、石油や天然ガス等
の炭化水素を主成分とする化石燃料が主流となってい
る。このため、産業や交通分野における燃焼工程に排出
される排ガス中には二酸化炭素と水が共に十数パーセン
ト含まれ、さらに微量であはあるが窒素や硫黄等の酸化
物が含まれている。これら廃棄物に含まれる酸化物ガス
は様々な公害問題を引き起こしており、特に最近問題視
されているのが二酸化炭素による地球温暖化現象であ
る。
の炭化水素を主成分とする化石燃料が主流となってい
る。このため、産業や交通分野における燃焼工程に排出
される排ガス中には二酸化炭素と水が共に十数パーセン
ト含まれ、さらに微量であはあるが窒素や硫黄等の酸化
物が含まれている。これら廃棄物に含まれる酸化物ガス
は様々な公害問題を引き起こしており、特に最近問題視
されているのが二酸化炭素による地球温暖化現象であ
る。
【0003】現在、二酸化炭素を低減させる対策として
2通りあり、一つは二酸化炭素を廃棄・除去する方法で
あり、もう一つは二酸化炭素を化学変化させて、再び有
機資源として再利用する方法である。後者の再資源化の
具体的な手法としては、銅系触媒を用いて二酸化炭素を
水素化させる触媒還元法、生物の生代謝を利用する方
法、湿式電解還元法等による手段が確立されている。ま
た、化学工業の中には、一酸化炭素と水素を基礎原料と
するC1ケミストリーと呼ばれる合成体系があり、この
両ガスを利用して化学品や燃料を製造する技術がある。
この技術に使用する一酸化炭素と水素は、メタノールの
分解、石炭のガス化、天然ガスや石油を原料として製造
されている。
2通りあり、一つは二酸化炭素を廃棄・除去する方法で
あり、もう一つは二酸化炭素を化学変化させて、再び有
機資源として再利用する方法である。後者の再資源化の
具体的な手法としては、銅系触媒を用いて二酸化炭素を
水素化させる触媒還元法、生物の生代謝を利用する方
法、湿式電解還元法等による手段が確立されている。ま
た、化学工業の中には、一酸化炭素と水素を基礎原料と
するC1ケミストリーと呼ばれる合成体系があり、この
両ガスを利用して化学品や燃料を製造する技術がある。
この技術に使用する一酸化炭素と水素は、メタノールの
分解、石炭のガス化、天然ガスや石油を原料として製造
されている。
【0004】
【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、二
酸化炭素の再資源化技術は、水素を必要とし、この原料
である水素の製造に要するコストが大きいとう課題があ
る。また、C1ケミストリーにおいて、メタノールを原
料とする場合、原材料が高価である。他方、石炭、天然
ガス、石油等の化石系燃料を使用する場合、その処理の
過程で硫黄酸化物等を含んだ酸性ガスが生成する。この
ため、生成した酸性ガスを有用ガスから分離・除去する
工程が必要となり、工程が複雑となる。この酸性ガスの
分離・除去方法には、物理吸収法、化学吸収法、吸収酸
化法等があるが、例えば化学吸収法は、冷却と加熱を繰
り返す必要があり、エネルギーの消費が大きいという課
題がある。本発明は、このような従来の課題に鑑み、酸
化物ガスと共に水を供給するだけで、酸化物ガスの還元
処理が簡便に行える酸化物ガスの処理装置を提供するこ
とを目的とする。
酸化炭素の再資源化技術は、水素を必要とし、この原料
である水素の製造に要するコストが大きいとう課題があ
る。また、C1ケミストリーにおいて、メタノールを原
料とする場合、原材料が高価である。他方、石炭、天然
ガス、石油等の化石系燃料を使用する場合、その処理の
過程で硫黄酸化物等を含んだ酸性ガスが生成する。この
ため、生成した酸性ガスを有用ガスから分離・除去する
工程が必要となり、工程が複雑となる。この酸性ガスの
分離・除去方法には、物理吸収法、化学吸収法、吸収酸
化法等があるが、例えば化学吸収法は、冷却と加熱を繰
り返す必要があり、エネルギーの消費が大きいという課
題がある。本発明は、このような従来の課題に鑑み、酸
化物ガスと共に水を供給するだけで、酸化物ガスの還元
処理が簡便に行える酸化物ガスの処理装置を提供するこ
とを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明では、前記の目的
を達成するため、両面に電極17、18、23が設けら
れた酸素イオン伝導性を有する電解質隔壁2を用い、加
熱されたこの電解質隔壁2の片面側に酸化物ガスと水分
とを供給し、これら酸化物ガスと水分とを還元し、さら
にこの還元により生じた物質を反応させて、炭化水素等
の水素化物やアルコール類、有機酸等を生成するように
したものである。
を達成するため、両面に電極17、18、23が設けら
れた酸素イオン伝導性を有する電解質隔壁2を用い、加
熱されたこの電解質隔壁2の片面側に酸化物ガスと水分
とを供給し、これら酸化物ガスと水分とを還元し、さら
にこの還元により生じた物質を反応させて、炭化水素等
の水素化物やアルコール類、有機酸等を生成するように
したものである。
【0006】すなわち、本発明による酸化物処理装置
は、処理しようとする酸化物ガスと水分とが導入される
一次流路3と、酸化物ガスから引き抜かれた酸素ガスを
排出する二次流路4と、これら一次流路3と二次流路4
とを遮蔽するよう設けられ、両面に電極17、18、2
3が設けられた酸素イオン伝導性を有する電解質隔壁2
と、この電解質隔壁2を加熱するヒーター6とを備える
ことを特徴とする。
は、処理しようとする酸化物ガスと水分とが導入される
一次流路3と、酸化物ガスから引き抜かれた酸素ガスを
排出する二次流路4と、これら一次流路3と二次流路4
とを遮蔽するよう設けられ、両面に電極17、18、2
3が設けられた酸素イオン伝導性を有する電解質隔壁2
と、この電解質隔壁2を加熱するヒーター6とを備える
ことを特徴とする。
【0007】ここで、電解質隔壁2は、イオン伝導性を
有する固体電解質セラミック16からなり、その両面の
電極17、18、23には、酸化物ガスと水分との還元
により生じた物質の反応を促す触媒機能を有する白金電
極17、18やルテニウム電極23を用いる。さらに、
電解質隔壁2の両面の電極17、18、23に電圧を印
加するため、直流電源20を必要とする。
有する固体電解質セラミック16からなり、その両面の
電極17、18、23には、酸化物ガスと水分との還元
により生じた物質の反応を促す触媒機能を有する白金電
極17、18やルテニウム電極23を用いる。さらに、
電解質隔壁2の両面の電極17、18、23に電圧を印
加するため、直流電源20を必要とする。
【0008】一次流路3側において、酸素イオン伝導性
を有する電解質隔壁2の一方の電極17側に酸化物ガス
と水分とを供給し、他方の電極18に正(貴)電圧を印
加すると、酸化物ガスや水分の保有する酸素の引き抜き
反応が起こり、共に還元される。これにより生じた酸素
イオンは、正電圧を印加した電極18側に透過し、酸素
となって二次流路4側に出る。例えば、酸化物ガスが二
酸化炭素及び窒素酸化物である場合の反応は、次の通り
である。 CO2 +2e- →CO+1/2O2- NO2 +2e- →NO+1/2O2- NO +2e- →1/2N2 +1/2O2- H2O +2e- →H2 +1/2O2-
を有する電解質隔壁2の一方の電極17側に酸化物ガス
と水分とを供給し、他方の電極18に正(貴)電圧を印
加すると、酸化物ガスや水分の保有する酸素の引き抜き
反応が起こり、共に還元される。これにより生じた酸素
イオンは、正電圧を印加した電極18側に透過し、酸素
となって二次流路4側に出る。例えば、酸化物ガスが二
酸化炭素及び窒素酸化物である場合の反応は、次の通り
である。 CO2 +2e- →CO+1/2O2- NO2 +2e- →NO+1/2O2- NO +2e- →1/2N2 +1/2O2- H2O +2e- →H2 +1/2O2-
【0009】さらに、このようにして還元されたCOや
NOが、電極17、23の触媒作用により水素と反応
し、メタン等の水素化物を生じる。さらに、アルコール
類や有機酸類が生成することもある。 CO+2H2 →CH4 +1/2O2 CO+2H2 →CH3OH CO+H2 →1/2CH3COOH 2NO+3H2 →2NH3+O2 このようにして生じた一部の水素化物や水酸化物、例え
ば、CH4 やCH3OH は資源として再利用することが
できる。
NOが、電極17、23の触媒作用により水素と反応
し、メタン等の水素化物を生じる。さらに、アルコール
類や有機酸類が生成することもある。 CO+2H2 →CH4 +1/2O2 CO+2H2 →CH3OH CO+H2 →1/2CH3COOH 2NO+3H2 →2NH3+O2 このようにして生じた一部の水素化物や水酸化物、例え
ば、CH4 やCH3OH は資源として再利用することが
できる。
【0010】
【発明の実施の形態】次に、図面を参照しながら、本発
明の実施の形態について、具体的且つ詳細に説明する。
図1に本発明による酸化物ガス処理装置の全体概要を示
す。この図1に示されたように、フレーム19上に、上
端が閉じられた円筒形の電解質隔壁2が立設されてい
る。この電解質隔壁2は、図2にその部分断面図が示さ
れたように、上端が閉じられた固体電解質セラミック1
6の内外面に電極17、18を形成したものである。
明の実施の形態について、具体的且つ詳細に説明する。
図1に本発明による酸化物ガス処理装置の全体概要を示
す。この図1に示されたように、フレーム19上に、上
端が閉じられた円筒形の電解質隔壁2が立設されてい
る。この電解質隔壁2は、図2にその部分断面図が示さ
れたように、上端が閉じられた固体電解質セラミック1
6の内外面に電極17、18を形成したものである。
【0011】固体電解質セラミック16は、酸素イオン
伝導性を有するもので、11%カルシア(CaO)安定
化ジルコニア(ZrO2 、安定度98%)や8%イット
リア(Y2O3)安定化ジルコニア(安定度100%)の
焼結体(日本化学陶業製)等が使用できる。この固体電
解質セラミック16の内外周に貴金属ペースト、例えば
白金ペーストを塗布し、大気中で焼付け、電極17、1
8を形成することにより、電解質隔壁2が作られる。こ
の電解質隔壁2には、前記電極17、18に各々貼り付
けられた図示してない白金メッシュ等の端子とその端子
に接続されたリード線を介して、電解質隔壁2の内側の
電極17が負(卑)に、外側の電極18が正(貴)にな
るよう直流電源20が接続される。
伝導性を有するもので、11%カルシア(CaO)安定
化ジルコニア(ZrO2 、安定度98%)や8%イット
リア(Y2O3)安定化ジルコニア(安定度100%)の
焼結体(日本化学陶業製)等が使用できる。この固体電
解質セラミック16の内外周に貴金属ペースト、例えば
白金ペーストを塗布し、大気中で焼付け、電極17、1
8を形成することにより、電解質隔壁2が作られる。こ
の電解質隔壁2には、前記電極17、18に各々貼り付
けられた図示してない白金メッシュ等の端子とその端子
に接続されたリード線を介して、電解質隔壁2の内側の
電極17が負(卑)に、外側の電極18が正(貴)にな
るよう直流電源20が接続される。
【0012】図1に示すように、前記電解質隔壁2の内
周側と外周側が各々一次流路3と二次流路4となってい
る。一次流路3には、フレーム19の下部側に設けられ
た各々プロセスガス導入部14とプロセスガス排出部1
3が接続されている。このうち、プロセスガス導入部1
4は、電解質隔壁2の中心線に沿って立設したプロセス
ガス導入管1に接続され、このプロセスガス導入管1の
上端は、電解質隔壁2の頂点付近、すなわち一次流路3
の最上部付近に達している。このプロセスガス導入管1
の外周には、フランジ状の邪魔板5が一定の間隔で複数
個所設けられている。これにより、ガスを一次流路3内
で乱流化させ、電極面へのガスの接触性を向上させてい
る。
周側と外周側が各々一次流路3と二次流路4となってい
る。一次流路3には、フレーム19の下部側に設けられ
た各々プロセスガス導入部14とプロセスガス排出部1
3が接続されている。このうち、プロセスガス導入部1
4は、電解質隔壁2の中心線に沿って立設したプロセス
ガス導入管1に接続され、このプロセスガス導入管1の
上端は、電解質隔壁2の頂点付近、すなわち一次流路3
の最上部付近に達している。このプロセスガス導入管1
の外周には、フランジ状の邪魔板5が一定の間隔で複数
個所設けられている。これにより、ガスを一次流路3内
で乱流化させ、電極面へのガスの接触性を向上させてい
る。
【0013】また、二次流路4には、フレーム19の下
部側に設けられた各々スイープガス導入部15とスイー
プガス排出部12が接続されている。このうち、スイー
プガス導入部15は、フレーム19上に立設したスイー
プガス導入管8に接続され、このスイープガス導入管8
の上端は、二次流路4の最上部付近に達している。な
お、図示の実施例では、円筒形の電解質隔壁2の内周側
に一次流路3が、外周側に二次流路4が各々形成されて
いるが、一次流路3と二次流路4とを逆にし、電解質隔
壁2の外周側に一次流路3を、内周側に二次流路4を各
々形成してもよい。
部側に設けられた各々スイープガス導入部15とスイー
プガス排出部12が接続されている。このうち、スイー
プガス導入部15は、フレーム19上に立設したスイー
プガス導入管8に接続され、このスイープガス導入管8
の上端は、二次流路4の最上部付近に達している。な
お、図示の実施例では、円筒形の電解質隔壁2の内周側
に一次流路3が、外周側に二次流路4が各々形成されて
いるが、一次流路3と二次流路4とを逆にし、電解質隔
壁2の外周側に一次流路3を、内周側に二次流路4を各
々形成してもよい。
【0014】前記電解質隔壁2の外周側にヒーター6が
設けられ、これにより電解質隔壁2が外周側から加熱さ
れる。さらに、このヒーター6の外側は、断熱材7、1
1で囲まれると共に、フレーム19上に立てた金属壁
9、10により形成される真空容器により囲まれ、外部
に対して熱遮断されている。この酸化物ガス処理装置で
は、プロセスガス導入部14とプロセスガス排出部13
に、酸化物ガスと水分とを含むプロセスガスの流路を接
続することで、プロセスガスの流路の途中を一次流路3
に接続する。また、スイープガス導入部15とスイープ
ガス排出部12に、二次流路4側に発生した酸素を取り
出すためのスイープガスの流路を接続する。
設けられ、これにより電解質隔壁2が外周側から加熱さ
れる。さらに、このヒーター6の外側は、断熱材7、1
1で囲まれると共に、フレーム19上に立てた金属壁
9、10により形成される真空容器により囲まれ、外部
に対して熱遮断されている。この酸化物ガス処理装置で
は、プロセスガス導入部14とプロセスガス排出部13
に、酸化物ガスと水分とを含むプロセスガスの流路を接
続することで、プロセスガスの流路の途中を一次流路3
に接続する。また、スイープガス導入部15とスイープ
ガス排出部12に、二次流路4側に発生した酸素を取り
出すためのスイープガスの流路を接続する。
【0015】このように接続した状態で、ヒーター6で
電解質隔壁2を加熱しながら、図2に示すように、電極
17、18に直流電圧を印加する。このとき、陰極であ
る電極17側の一次流路3にCO2 、NOX 、H2O 等
を含むプロセスガスが電解質隔壁2に接触すると、同ガ
ス中のCO2 、NOX 、H2O 等が共に電気分解され、
H2 やCO、NO等が発生する。酸素は電極17の表面
でイオン化し、固体電解質セラミック16の内部をイオ
ン状態で陽極である電極18側に引かれて電解質隔壁2
を透過し、二次流路4側に入る。この酸素イオンは、二
次流路4側でO2 ガスとなって、そこに流れるスイープ
ガスにより排出される。同様にして、一次流路3側のプ
ロセスガス中の酸素ガスも、電極17の表面でイオン化
し、固体電解質セラミック16の内部をイオン状態で陽
極である電極18側に引かれて電解質隔壁2を透過し、
二次流路4側に取り出される。
電解質隔壁2を加熱しながら、図2に示すように、電極
17、18に直流電圧を印加する。このとき、陰極であ
る電極17側の一次流路3にCO2 、NOX 、H2O 等
を含むプロセスガスが電解質隔壁2に接触すると、同ガ
ス中のCO2 、NOX 、H2O 等が共に電気分解され、
H2 やCO、NO等が発生する。酸素は電極17の表面
でイオン化し、固体電解質セラミック16の内部をイオ
ン状態で陽極である電極18側に引かれて電解質隔壁2
を透過し、二次流路4側に入る。この酸素イオンは、二
次流路4側でO2 ガスとなって、そこに流れるスイープ
ガスにより排出される。同様にして、一次流路3側のプ
ロセスガス中の酸素ガスも、電極17の表面でイオン化
し、固体電解質セラミック16の内部をイオン状態で陽
極である電極18側に引かれて電解質隔壁2を透過し、
二次流路4側に取り出される。
【0016】図3は、固体電解質セラミック16の一次
流路3側の白金からなる電極17の上に、H2 とCO或
はNOとの反応に対して触媒作用を有するルテニウム電
極23を設けた例である。このような処理装置では、一
次流路3側に発生したH2 とCOとが反応し、CH4 が
発生する。また、CH3OH、CH3COOH等も発生す
る可能性がある。H2 とNOとが反応した場合は、NH
3 が発生する可能性がある。
流路3側の白金からなる電極17の上に、H2 とCO或
はNOとの反応に対して触媒作用を有するルテニウム電
極23を設けた例である。このような処理装置では、一
次流路3側に発生したH2 とCOとが反応し、CH4 が
発生する。また、CH3OH、CH3COOH等も発生す
る可能性がある。H2 とNOとが反応した場合は、NH
3 が発生する可能性がある。
【0017】図4は、固体電解質セラミック16の両面
に白金電極17、18を設け、さらに片方の白金電極1
7の上にルテニウム電極23を設けた図3に示すような
電解質隔壁2を備えるセル22にCO2 とH2O とを導
入し、処理する場合の模式配管図である。この装置で
は、一次流路側にH2 とCOさらにこれらが反応して生
成したCH4 等が発生し、これがガスクロマトグラフィ
ー等の分析装置で分析・測定される。
に白金電極17、18を設け、さらに片方の白金電極1
7の上にルテニウム電極23を設けた図3に示すような
電解質隔壁2を備えるセル22にCO2 とH2O とを導
入し、処理する場合の模式配管図である。この装置で
は、一次流路側にH2 とCOさらにこれらが反応して生
成したCH4 等が発生し、これがガスクロマトグラフィ
ー等の分析装置で分析・測定される。
【0018】図5は、固体電解質セラミック16の両面
に白金電極17、18を設けた図2に示すような電解質
隔壁2を備えるセル21と、固体電解質セラミック16
の両面に白金電極17、18を設け、さらに片方の白金
電極17の上にルテニウム電極23を設けた図3に示す
ような電解質隔壁2を備えるセル22とを直列に接続し
たものである。ここでは、まずセル21にCO2 とH2
O とを導入し、次に、このセル21で発生したCOと
H2 とをセル22に導入し、CH4 を発生させる。
に白金電極17、18を設けた図2に示すような電解質
隔壁2を備えるセル21と、固体電解質セラミック16
の両面に白金電極17、18を設け、さらに片方の白金
電極17の上にルテニウム電極23を設けた図3に示す
ような電解質隔壁2を備えるセル22とを直列に接続し
たものである。ここでは、まずセル21にCO2 とH2
O とを導入し、次に、このセル21で発生したCOと
H2 とをセル22に導入し、CH4 を発生させる。
【0020】図6は、固体電解質セラミック16の両面
に白金電極17、18を設けた図2に示すような電解質
隔壁2を備える2つのセル21、21を、固体電解質セ
ラミック16の両面に白金電極17、18を設け、さら
に片方の白金電極17の上にルテニウム電極23を設け
た図3に示すような電解質隔壁2を備えるセル22に接
続したものである。ここでは、まず各々別のセル21、
21にCO2 とH2Oを導入し、次に、こられのセル2
1、21で発生したCOとH2 とをセル22に導入し、
CH4 を発生させる。
に白金電極17、18を設けた図2に示すような電解質
隔壁2を備える2つのセル21、21を、固体電解質セ
ラミック16の両面に白金電極17、18を設け、さら
に片方の白金電極17の上にルテニウム電極23を設け
た図3に示すような電解質隔壁2を備えるセル22に接
続したものである。ここでは、まず各々別のセル21、
21にCO2 とH2Oを導入し、次に、こられのセル2
1、21で発生したCOとH2 とをセル22に導入し、
CH4 を発生させる。
【0021】
【実施例】次に、本発明の実施例について説明する。 (実施例3)固体電解質セラミック16として8%イッ
トリア(Y2O3)安定化ジルコニア(安定度100%)
の焼結体(日本化学陶業製)を使用し、その内外周に白
金電極17、18を形成した電解質隔壁2を使用し、こ
の電解質隔壁2を500℃に加熱し、その一次流路3に
CO2 とH2O とを導入し、これらを電気分解し、CO
とH2 とを発生させた。このときの一次流路3側のセル
入口でのCO2 の濃度は0.743%、CO2 とH2O
との流量は25cc/minとした。そして、一次流路
3のセル出口のCO2 の濃度を測定し、(入口濃度−出
口濃度)/入口濃度の式でCO2 の変換率を求めた。
トリア(Y2O3)安定化ジルコニア(安定度100%)
の焼結体(日本化学陶業製)を使用し、その内外周に白
金電極17、18を形成した電解質隔壁2を使用し、こ
の電解質隔壁2を500℃に加熱し、その一次流路3に
CO2 とH2O とを導入し、これらを電気分解し、CO
とH2 とを発生させた。このときの一次流路3側のセル
入口でのCO2 の濃度は0.743%、CO2 とH2O
との流量は25cc/minとした。そして、一次流路
3のセル出口のCO2 の濃度を測定し、(入口濃度−出
口濃度)/入口濃度の式でCO2 の変換率を求めた。
【0022】このときの電極17、18間の電圧(セル
電圧)と変換率との関係及びセル電圧と電極17、18
間に流れる電流(電解電流)との関係を図7に示した。
さらに、セル入口でのCO2 の濃度を変え、流量25c
c/minと50cc/minについて各々同様の試験
を行った。ここでは、セル入口でのCO2 の濃度を0.
8%前後(図7、図8)、0.5%前後(図9、図1
0)、0.25%前後(図11、図12)と概ね4段階
に変え、各々について流量25cc/min(図7、図
9、図11)と50cc/min(図8、図10、図1
2)について試験を行っている。この結果から、セル入
口のCO2 の濃度が高い程変換率は高く、また流量は5
0cc/minより25cc/minの方が高かった。
電圧)と変換率との関係及びセル電圧と電極17、18
間に流れる電流(電解電流)との関係を図7に示した。
さらに、セル入口でのCO2 の濃度を変え、流量25c
c/minと50cc/minについて各々同様の試験
を行った。ここでは、セル入口でのCO2 の濃度を0.
8%前後(図7、図8)、0.5%前後(図9、図1
0)、0.25%前後(図11、図12)と概ね4段階
に変え、各々について流量25cc/min(図7、図
9、図11)と50cc/min(図8、図10、図1
2)について試験を行っている。この結果から、セル入
口のCO2 の濃度が高い程変換率は高く、また流量は5
0cc/minより25cc/minの方が高かった。
【0023】(実施例2)固体電解質セラミック16と
して8%イットリア(Y2O3)安定化ジルコニア(安定
度100%)の焼結体(日本化学陶業製)を使用し、そ
の内外周に白金電極17、18を設け、さらに内周の白
金電極17の上にルテニウム電極23を設けた電解質隔
壁2を使用し、この電解質隔壁2を加熱し、その一次流
路3にCO2 とH2O とを導入し、これらを電気分解
し、COとH2 とを発生させ、さらにこのCOとH2 を
反応させてCH4 を発生させた。このときの一次流路3
側のセル入口でのH2 とCO2 との濃度の比を変化させ
ると共に、一次流路3のセル出口のCH4 の濃度を測定
し、(入口CO2 モル数−出口CH4 モル数)/入口C
O2 モル数の式でCO2 の変換率を求めた。その結果を
図13と図14に示す。
して8%イットリア(Y2O3)安定化ジルコニア(安定
度100%)の焼結体(日本化学陶業製)を使用し、そ
の内外周に白金電極17、18を設け、さらに内周の白
金電極17の上にルテニウム電極23を設けた電解質隔
壁2を使用し、この電解質隔壁2を加熱し、その一次流
路3にCO2 とH2O とを導入し、これらを電気分解
し、COとH2 とを発生させ、さらにこのCOとH2 を
反応させてCH4 を発生させた。このときの一次流路3
側のセル入口でのH2 とCO2 との濃度の比を変化させ
ると共に、一次流路3のセル出口のCH4 の濃度を測定
し、(入口CO2 モル数−出口CH4 モル数)/入口C
O2 モル数の式でCO2 の変換率を求めた。その結果を
図13と図14に示す。
【0024】なお、電極17、23と電極18との間の
電圧は0とした。図13では、固体電解質セラミック1
6の加熱温度を650℃とし、H2 とCO2 との一次流
路側の流量を10Ncc/min、20Ncc/min
及び50Ncc/minとした場合について各々試験を
行っている。図14ではH2 とCO2 との一次流路側の
流量を50Ncc/minとし、固体電解質セラミック
16の加熱温度を250℃、450℃及び650℃とし
たものについて各々試験を行っている。この結果から明
かな通り、何れの場合もH2 とCO2 との濃度の比が高
くなるに従って変換率が高くなっている。また、流量は
10Ncc/min、20Ncc/min及び50Nc
c/minと、小さい順に変換率が高く、また固体電解
質セラミック16の加熱温度は250℃において最も変
換率が高かった。
電圧は0とした。図13では、固体電解質セラミック1
6の加熱温度を650℃とし、H2 とCO2 との一次流
路側の流量を10Ncc/min、20Ncc/min
及び50Ncc/minとした場合について各々試験を
行っている。図14ではH2 とCO2 との一次流路側の
流量を50Ncc/minとし、固体電解質セラミック
16の加熱温度を250℃、450℃及び650℃とし
たものについて各々試験を行っている。この結果から明
かな通り、何れの場合もH2 とCO2 との濃度の比が高
くなるに従って変換率が高くなっている。また、流量は
10Ncc/min、20Ncc/min及び50Nc
c/minと、小さい順に変換率が高く、また固体電解
質セラミック16の加熱温度は250℃において最も変
換率が高かった。
【0025】(実施例3)固体電解質セラミック16と
して8%イットリア(Y2O3)安定化ジルコニア(安定
度100%)の焼結体(日本化学陶業製)を使用し、そ
の内外周に白金電極17、18を設け、さらに内周の白
金電極17の上にルテニウム電極23を設けた電解質隔
壁2を使用し、この電解質隔壁2を500℃に加熱し、
その一次流路3にNOとH2O とを導入し、これらを電
気分解した。このときの一次流路3側のセル入口でのN
Oの濃度は0.910%、NOとH2O との流量は10
0cc/minとした。そして、一次流路3のセル出口
のNOの濃度を測定し、(入口濃度−出口濃度)/入口
濃度の式でNOの変換率を求めた。このときの電極1
7、18間の電圧(セル電圧)と変換率との関係及びセ
ル電圧と電極17、18間に流れる電流(電解電流)と
の関係を図15に示した。
して8%イットリア(Y2O3)安定化ジルコニア(安定
度100%)の焼結体(日本化学陶業製)を使用し、そ
の内外周に白金電極17、18を設け、さらに内周の白
金電極17の上にルテニウム電極23を設けた電解質隔
壁2を使用し、この電解質隔壁2を500℃に加熱し、
その一次流路3にNOとH2O とを導入し、これらを電
気分解した。このときの一次流路3側のセル入口でのN
Oの濃度は0.910%、NOとH2O との流量は10
0cc/minとした。そして、一次流路3のセル出口
のNOの濃度を測定し、(入口濃度−出口濃度)/入口
濃度の式でNOの変換率を求めた。このときの電極1
7、18間の電圧(セル電圧)と変換率との関係及びセ
ル電圧と電極17、18間に流れる電流(電解電流)と
の関係を図15に示した。
【0026】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明による酸化物
ガス処理装置では、処理すべきCO2、NOX 等の酸化
物ガスと共に水を供給するだけで、酸化物ガスを分解
し、さらに有機資源とすることができる。すなわち、化
石燃料を燃焼したときに生じる水蒸気をそのまま使用し
て酸化物ガスの処理が可能となるので、処理に要する原
材料が安価で済む。さらに、この処理によって得られる
水素化物や水酸化物はそのままエルネギー源として再利
用することが可能であり、省エネルギーとして有効とな
る。
ガス処理装置では、処理すべきCO2、NOX 等の酸化
物ガスと共に水を供給するだけで、酸化物ガスを分解
し、さらに有機資源とすることができる。すなわち、化
石燃料を燃焼したときに生じる水蒸気をそのまま使用し
て酸化物ガスの処理が可能となるので、処理に要する原
材料が安価で済む。さらに、この処理によって得られる
水素化物や水酸化物はそのままエルネギー源として再利
用することが可能であり、省エネルギーとして有効とな
る。
【図1】本発明による酸化物ガス処理装置の例を示す全
体略示縦断側面図である。
体略示縦断側面図である。
【図2】同酸化物ガス処理装置の電解質隔壁の例を示す
要部拡大断面図である。
要部拡大断面図である。
【図3】同酸化物ガス処理装置の電解質隔壁の他の例を
示す要部拡大断面図である。
示す要部拡大断面図である。
【図4】同酸化物ガス処理装置の処理系統の例を示す接
続系統図である。
続系統図である。
【図5】同酸化物ガス処理装置の処理系統の他の例を示
す接続系統図である。
す接続系統図である。
【図6】同酸化物ガス処理装置の処理系統の他の例を示
す接続系統図である。
す接続系統図である。
【図7】本発明の実施例による酸化物ガス処理装置につ
いて、セル入口でのCO2 の濃度0.743%、CO2
とH2O との流量25cc/minの条件下でCO2 の
変換率を測定した結果のグラフである。
いて、セル入口でのCO2 の濃度0.743%、CO2
とH2O との流量25cc/minの条件下でCO2 の
変換率を測定した結果のグラフである。
【図8】本発明の実施例による酸化物ガス処理装置につ
いて、セル入口でのCO2 の濃度0.909%、CO2
とH2O との流量50cc/minの条件下でCO2 の
変換率を測定した結果のグラフである。
いて、セル入口でのCO2 の濃度0.909%、CO2
とH2O との流量50cc/minの条件下でCO2 の
変換率を測定した結果のグラフである。
【図9】本発明の実施例による酸化物ガス処理装置につ
いて、セル入口でのCO2 の濃度0.473%、CO2
とH2O との流量25cc/minの条件下でCO2 の
変換率を測定した結果のグラフである。
いて、セル入口でのCO2 の濃度0.473%、CO2
とH2O との流量25cc/minの条件下でCO2 の
変換率を測定した結果のグラフである。
【図10本発明
の実施例による酸化物ガス処理装置について、セル入口
でのCO2 の濃度0.473%、CO2 とH2O との流
量50cc/minの条件下でCO2 の変換率を測定し
た結果のグラフである。 【図11】本発明の実施例による酸化物ガス処理装置に
ついて、セル入口でのCO2 の濃度0.253%、CO
2 とH2O との流量25cc/minの条件下でCO2
の変換率を測定した結果のグラフである。
の実施例による酸化物ガス処理装置について、セル入口
でのCO2 の濃度0.473%、CO2 とH2O との流
量50cc/minの条件下でCO2 の変換率を測定し
た結果のグラフである。 【図11】本発明の実施例による酸化物ガス処理装置に
ついて、セル入口でのCO2 の濃度0.253%、CO
2 とH2O との流量25cc/minの条件下でCO2
の変換率を測定した結果のグラフである。
【図12】本発明の実施例による酸化物ガス処理装置に
ついて、セル入口でのCO2 の濃度0.258%、CO
2 とH2O との流量50cc/minの条件下でCO2
の変換率を測定した結果のグラフである。
ついて、セル入口でのCO2 の濃度0.258%、CO
2 とH2O との流量50cc/minの条件下でCO2
の変換率を測定した結果のグラフである。
【図13】本発明の実施例による酸化物ガス処理装置に
ついて、セル入口でのH2 とCO2 との濃度比とCO2
からCH4 への変換率との関係を測定した結果のグラフ
である。
ついて、セル入口でのH2 とCO2 との濃度比とCO2
からCH4 への変換率との関係を測定した結果のグラフ
である。
【図14】本発明の実施例による酸化物ガス処理装置に
ついて、セル入口でのH2 とCO2 との濃度比とCO2
からCH4 への変換率との関係を測定した結果のグラフ
である。
ついて、セル入口でのH2 とCO2 との濃度比とCO2
からCH4 への変換率との関係を測定した結果のグラフ
である。
【図15】本発明の実施例による酸化物ガス処理装置に
ついて、セル入口でのNOの濃度0.910%、NOと
H2O との流量100cc/minの条件下でNOの変
換率を測定した結果のグラフである。
ついて、セル入口でのNOの濃度0.910%、NOと
H2O との流量100cc/minの条件下でNOの変
換率を測定した結果のグラフである。
2 電解質隔壁 3 一次流路 4 二次流路 6 ヒーター 12 スイープガス排出部 13 プロセスガス排出部 14 プロセスガス導入部 15 スイープガス導入部 16 固体電解質セラミック 17 白金電極 18 白金電極 20 直流電源 23 ルテニウム電極
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C01B 3/02 C10K 3/00 C07C 9/04 F01N 3/08 C 29/152 B01D 53/34 ZAB 31/04 129C C10K 3/00 53/36 ZABZ F01N 3/08
Claims (6)
- 【請求項1】 酸化物ガスを処理する方法において、処
理しようとする酸化物ガスと水分とを、両面に電極(1
7)、(18)、(23)が設けられ、加熱された酸素
イオン伝導性を有する電解質隔壁(2)に導き、一方の
電極(17)、(23)に接触して還元することを特徴
とする酸化物ガス処理方法。 - 【請求項2】 処理しようとする酸化物ガスが二酸化炭
素であって、その還元により生成されるガスが一酸化炭
素と水素及び/またはメタンであることを特徴とする請
求項1に記載の酸化物ガス処理方法。 - 【請求項3】 処理しようとする酸化物ガスが窒素酸化
物であって、その還元により生成されるガスが窒素及び
酸素であることを特徴とする請求項1に記載の酸化物ガ
ス処理方法。 - 【請求項4】 酸化物ガスを処理する装置において、処
理しようとする酸化物ガスと水分とが導入される一次流
路(3)と、酸化物ガスと水素の還元により生じた酸素
ガスを排出する二次流路(4)と、これら一次流路
(3)と二次流路(4)とを遮蔽するよう設けられ、両
面に電極(17)、(18)、(23)が設けられた酸
素イオン伝導性を有する電解質隔壁(2)と、この電解
質隔壁(2)を加熱するヒーター(6)とを備えること
を特徴とする酸化物ガス処理装置。 - 【請求項5】 電解質隔壁(2)が両面に電極(1
7)、(18)を設けた酸素イオン伝導性を有する固体
電解質セラミック(16)からなることを特徴とする請
求項4に記載の酸化物ガス処理装置。 - 【請求項6】 電解質隔壁(2)の両面の電極(1
7)、(18)が、酸化物ガスと水分との還元により生
じた物質の反応を促す触媒機能を有する電極であること
を特徴とする請求項4または5に記載の酸化物ガス処理
装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7270474A JPH0985044A (ja) | 1995-09-25 | 1995-09-25 | 酸化物ガス処理方法とその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7270474A JPH0985044A (ja) | 1995-09-25 | 1995-09-25 | 酸化物ガス処理方法とその装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0985044A true JPH0985044A (ja) | 1997-03-31 |
Family
ID=17486819
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7270474A Pending JPH0985044A (ja) | 1995-09-25 | 1995-09-25 | 酸化物ガス処理方法とその装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0985044A (ja) |
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006205153A (ja) * | 2004-12-27 | 2006-08-10 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | 乾式電気分解による二酸化炭素分解装置および分解方法 |
WO2012086071A1 (ja) | 2010-12-24 | 2012-06-28 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料製造システム |
JP2012143715A (ja) * | 2011-01-13 | 2012-08-02 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ガス分解装置及び発電装置 |
JP2012143692A (ja) * | 2011-01-11 | 2012-08-02 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ガス分解装置及び発電装置 |
JP2012143693A (ja) * | 2011-01-11 | 2012-08-02 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ガス分解装置及び発電装置 |
JP2012157848A (ja) * | 2011-02-03 | 2012-08-23 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ガス分解装置、発電装置及びガス分解方法 |
JP2012157847A (ja) * | 2011-02-03 | 2012-08-23 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ガス分解装置及び発電装置 |
JP2012157846A (ja) * | 2011-02-03 | 2012-08-23 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ガス分解装置及び発電装置 |
WO2012120641A1 (ja) | 2011-03-08 | 2012-09-13 | トヨタ自動車株式会社 | 混合ガス生成システム付き車両および燃料製造システム付き車両 |
JP2012192350A (ja) * | 2011-03-16 | 2012-10-11 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ガス分解素子 |
JP2013254589A (ja) * | 2012-06-05 | 2013-12-19 | Denso Corp | 燃料電池システム |
JP2014155923A (ja) * | 2014-03-20 | 2014-08-28 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ガス分解装置及び発電装置 |
JP2018523046A (ja) * | 2015-06-16 | 2018-08-16 | サウジ アラビアン オイル カンパニーSaudi Arabian Oil Company | Co2を燃料に車両上で変換する方法及びそのための装置 |
-
1995
- 1995-09-25 JP JP7270474A patent/JPH0985044A/ja active Pending
Cited By (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006205153A (ja) * | 2004-12-27 | 2006-08-10 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | 乾式電気分解による二酸化炭素分解装置および分解方法 |
US8741493B2 (en) | 2010-12-24 | 2014-06-03 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel production system |
WO2012086071A1 (ja) | 2010-12-24 | 2012-06-28 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料製造システム |
JP2012143692A (ja) * | 2011-01-11 | 2012-08-02 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ガス分解装置及び発電装置 |
JP2012143693A (ja) * | 2011-01-11 | 2012-08-02 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ガス分解装置及び発電装置 |
JP2012143715A (ja) * | 2011-01-13 | 2012-08-02 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ガス分解装置及び発電装置 |
JP2012157848A (ja) * | 2011-02-03 | 2012-08-23 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ガス分解装置、発電装置及びガス分解方法 |
JP2012157847A (ja) * | 2011-02-03 | 2012-08-23 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ガス分解装置及び発電装置 |
JP2012157846A (ja) * | 2011-02-03 | 2012-08-23 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ガス分解装置及び発電装置 |
WO2012120641A1 (ja) | 2011-03-08 | 2012-09-13 | トヨタ自動車株式会社 | 混合ガス生成システム付き車両および燃料製造システム付き車両 |
JP5534099B2 (ja) * | 2011-03-08 | 2014-06-25 | トヨタ自動車株式会社 | 混合ガス生成システム付き車両および燃料製造システム付き車両 |
US9038598B2 (en) | 2011-03-08 | 2015-05-26 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Vehicle with mixed gas generating system and vehicle with fuel producing system |
JP2012192350A (ja) * | 2011-03-16 | 2012-10-11 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ガス分解素子 |
JP2013254589A (ja) * | 2012-06-05 | 2013-12-19 | Denso Corp | 燃料電池システム |
JP2014155923A (ja) * | 2014-03-20 | 2014-08-28 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ガス分解装置及び発電装置 |
JP2018523046A (ja) * | 2015-06-16 | 2018-08-16 | サウジ アラビアン オイル カンパニーSaudi Arabian Oil Company | Co2を燃料に車両上で変換する方法及びそのための装置 |
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