JPH1146460A - Power storage system - Google Patents

Power storage system

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JPH1146460A
JPH1146460A JP10065786A JP6578698A JPH1146460A JP H1146460 A JPH1146460 A JP H1146460A JP 10065786 A JP10065786 A JP 10065786A JP 6578698 A JP6578698 A JP 6578698A JP H1146460 A JPH1146460 A JP H1146460A
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hydrogen
power
fuel
storage system
carbon dioxide
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JP10065786A
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Japanese (ja)
Inventor
Hakaru Ogawa
川 斗 小
Hideaki Nameki
木 英 明 行
Michio Hori
美知郎 堀
Keiji Murata
田 圭 治 村
Takao Nakagaki
垣 隆 雄 中
Masakuni Sasaki
雅 國 佐々木
Masafumi Fukuda
田 雅 文 福
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C11/00Use of gas-solvents or gas-sorbents in vessels
    • F17C11/005Use of gas-solvents or gas-sorbents in vessels for hydrogen
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make it possible to prevent load on the environment and further supply power to meet demand and store surplus power in the form of fuel. SOLUTION: The system is constituted of a power station 1, a water decomposing device 3 or a device which forms fuel from hydrogen produced in the water decomposing device 3, and an auxiliary power generating device 6 which uses hydrogen or fuel to generate power. When there is little demand for power, the water decomposing device 3 is operated using energy from the power station 1 and thus produced hydrogen or fuel is stored. When there is a great demand for power, together with the power station 1, the auxiliary power generating device 6 is operated using the hydrogen as fuel or the fuel to generate power. The system may be constituted of a water decomposing device, a fuel producing device, a generator and a carbon dioxide separator to maintain the material balance substantially in a closed system. Further, a sea water decomposing device applicable to the system may be installed to prevent by-products harmful to the environment from being produced.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、環境に対する負荷
の小さい電力貯蔵システムに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power storage system having a small environmental load.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、市場に供給される電力のほとんど
は発電所から供給されている。従来の発電所は、その時
間当たりの発電量が一定であるのが普通である。しか
し、市場での電力需要は一定ではなく、例えば昼間と夜
間では電力需要量が大きく変化している。また、電力は
直接貯蔵することが困難であるため、発電量を需要に応
じて変化させる必要が生じている。しかし、発電所にお
ける、単位時間当たりの発電量を変化させる場合には、
それ相応の効率損失が発生する。最近まで発電の主力で
あった火力発電や、昨今その割合が増加している原子力
発電ではその傾向が顕著である。そしてその効率損失に
伴い、環境に対する負荷も発生することが多い。この環
境に対する負荷は、各種有害ガスの発生などの形であら
われる。
2. Description of the Related Art At present, most of electric power supplied to the market is supplied from power plants. Conventional power plants usually have a constant power generation amount per hour. However, the power demand in the market is not constant. For example, the power demand varies greatly between daytime and nighttime. In addition, since it is difficult to directly store electric power, it is necessary to change the amount of power generation according to demand. However, when changing the amount of power generated per unit time at a power plant,
A corresponding efficiency loss occurs. The trend is remarkable in thermal power generation, which has been the main power generation until recently, and in nuclear power generation, whose ratio has been increasing recently. In addition, the load on the environment often occurs with the efficiency loss. The load on the environment appears in the form of generation of various harmful gases.

【0003】一方、有害ガスのひとつである二酸化炭素
を回収し、メタノールに還元し、これを燃料として発電
に利用しようとする試みもなされている。このとき、回
収された二酸化炭素をメタノールに還元する水素は、例
えば、海水を逆浸透法などで淡水化した後にイオン交換
樹脂などを用いて脱塩して純水としてから、水素と酸素
に電気分解することにより得ていた。このような方法で
は、塩化第2鉄、次亜塩素酸ソーダ、硫酸、重亜硫酸ソ
ーダ、塩酸、苛性ソーダ、およびその他の環境に影響を
及ぼす物質が必要であった。また、メタノールを燃料と
してエネルギ生産を行おうとする場合には不完全燃焼の
ために、炭素生成および低温燃焼による有害副生成物、
例えばホルムアルデヒド、の生成などの問題が発生しや
すかった。
On the other hand, attempts have been made to recover carbon dioxide, which is one of the harmful gases, reduce it to methanol, and use this as fuel for power generation. At this time, the hydrogen that reduces the recovered carbon dioxide to methanol is, for example, desalinated using seawater after reverse osmosis or the like, and then desalted using an ion exchange resin or the like to produce pure water. It was obtained by decomposition. Such methods required ferric chloride, sodium hypochlorite, sulfuric acid, sodium bisulfite, hydrochloric acid, caustic soda, and other environmentally affecting substances. In addition, when attempting to produce energy using methanol as fuel, harmful by-products due to carbon generation and low-temperature combustion due to incomplete combustion,
For example, problems such as formation of formaldehyde were likely to occur.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】このような背景から、
環境に対する負荷を抑えながら需要に見合った電力を供
給するシステムが望まれていた。さらには、環境に対す
る負荷の小さい、言い換えると環境に対して有害物質を
放出しない発電システムが望まれていた。そこで本発明
は上記の問題点に鑑みてなされたもので、環境に対する
負荷を抑制しながら需要に見合った電力を供給する電力
貯蔵システムの提供を目的とする。
From such a background,
There has been a demand for a system that supplies electric power that meets demand while suppressing the burden on the environment. Further, there has been a demand for a power generation system that has a small load on the environment, that is, does not emit harmful substances to the environment. The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an electric power storage system that supplies electric power that meets demand while suppressing an environmental load.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

[発明の概要] <要旨>本発明の第一の態様である電力貯蔵システム
は、エネルギを生成する手段から得られるエネルギによ
り水を分解して、水素と酸素とを生成する水分解装置
と、生成された水素を燃料として発電を行う補助発電装
置とを有する電力貯蔵システムであって、電力需要の少
ないときには前記エネルギを生成する手段のエネルギに
より水分解装置を作動させて生成される水素を貯蔵し、
電力需要の多いときには前記エネルギを生成する手段と
共に、その水素を燃料として前記補助発電装置を作動さ
せて発電を行うこと、を特徴とするものである。
[Summary of the Invention] <Summary> A power storage system according to a first aspect of the present invention includes a water splitting device that splits water with energy obtained from a means for generating energy to generate hydrogen and oxygen, An electric power storage system having an auxiliary power generation device that generates electric power using generated hydrogen as fuel, and stores hydrogen generated by operating a water splitting device with energy of the means for generating energy when power demand is small. And
When the demand for electric power is high, together with the means for generating the energy, the hydrogen is used as fuel to operate the auxiliary power generator to generate electric power.

【0006】本発明の第二の態様である電力貯蔵システ
ムは、エネルギを生成する手段から得られるエネルギに
より水を分解して、水素と酸素とを生成する水分解装置
と、生成された水素から含水素燃料を製造する燃料製造
装置と、製造された含水素燃料を燃料として発電を行う
補助発電装置とを有する電力貯蔵システムであって、電
力需要の少ないときには前記エネルギを生成する手段の
エネルギにより前記水分解装置および前記燃料製造装置
を作動させて、生成される含水素燃料を貯蔵し、電力需
要の多いときには前記エネルギを生成する手段と共に、
その含水素燃料を燃料として前記補助発電装置を作動さ
せて発電を行うこと、を特徴とするものである。
[0006] A power storage system according to a second aspect of the present invention includes a water splitting device that splits water with energy obtained from a means for generating energy to generate hydrogen and oxygen; A power storage system having a fuel production device for producing hydrogen-containing fuel and an auxiliary power generation device for generating electricity using the produced hydrogen-containing fuel as fuel, wherein when the power demand is small, the energy of the means for generating the energy is used. By operating the water splitting device and the fuel production device, storing the generated hydrogen-containing fuel, together with the means for generating the energy when the power demand is high,
Using the hydrogen-containing fuel as fuel, the auxiliary power generator is operated to generate power.

【0007】本発明の第三の態様である電力貯蔵システ
ムは、ガス化炉と、前記ガス化炉から生成される生成ガ
スから含水素燃料を製造する燃料製造装置と、製造され
た含水素燃料を燃料として発電を行う発電装置とを有す
る電力貯蔵システムであって、電力需要の少ないときに
は前記ガス化炉によって生成される生成ガスから製造さ
れる含水素燃料を貯蔵し、電力需要の多いときにはその
含水素燃料を燃料として前記発電装置を作動させて発電
を行うこと、を特徴とするものである。
[0007] An electric power storage system according to a third aspect of the present invention includes a gasifier, a fuel production apparatus for producing a hydrogen-containing fuel from a gas produced from the gasifier, and a produced hydrogen-containing fuel. A power generation system that generates power using the fuel as a fuel, and stores hydrogen-containing fuel produced from the product gas generated by the gasifier when the power demand is low, and stores the fuel when the power demand is high. The power generation device is operated by using the hydrogen-containing fuel as fuel to generate power.

【0008】本発明の第四の態様である電力貯蔵システ
ムは、海水を分解する海水分解装置と、前記海水分解装
置によって生成された水素と、二酸化炭素とから第一の
含水素燃料を生成する燃料生成装置と、この第一の含水
素燃料を改質または分解し、生成される第二の含水素燃
料を燃料として発電を行う発電装置と、前記発電装置に
よって生成された二酸化炭素と水とを分離し、この二酸
化炭素を前記燃料装置に供給する二酸化炭素分離装置と
を有すること、を特徴とするものである。
[0008] A power storage system according to a fourth aspect of the present invention generates a first hydrogen-containing fuel from a seawater decomposer for decomposing seawater, hydrogen generated by the seawater decomposer, and carbon dioxide. A fuel generation device, a power generation device that reforms or decomposes the first hydrogen-containing fuel and generates power using the generated second hydrogen-containing fuel as fuel, and carbon dioxide and water generated by the power generation device And a carbon dioxide separation device for supplying the carbon dioxide to the fuel device.

【0009】本発明の水素発生装置は、下記の部材を具
備してなること、を特徴とするものである。 (1)海水を電気分解したときに実質的に塩素を発生せ
ずに酸素を選択的に発生する陽極、(2)陽極室と陰極
室を隔離し、かつ実質的に水素イオンのみを選択的に透
過させる透過部、および(3)水素を発生する陰極。
[0009] The hydrogen generator of the present invention is provided with the following members. (1) An anode that selectively generates oxygen without substantially generating chlorine when seawater is electrolyzed. (2) Isolates the anode and cathode chambers and selectively selectively only hydrogen ions. And (3) a cathode for generating hydrogen.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】本発明の実施例を図面を参照しな
がら説明する。 <電力貯蔵システム>まず、本発明の第一の態様のシス
テムを説明すれば、下記の通りである。図1は、本発明
の第一の態様による、電力貯蔵システムの例を示すブロ
ック図である。図1(a)は、電力消費地における電力
需要の少ない場合の電力貯蔵システムを示すものであ
る。発電所1(エネルギを生成する手段)は、通常に発
電所として機能するものであれば、いかなる発電方法に
よるものでもよいが、原子力発電所、水力発電所、石炭
火力発電所、石油火力発電所、天然ガス火力発電所、風
力発電所、地熱発電所、石炭ガス化ガス発電所、ゴミガ
ス化ガス発電所、および残渣油ガス化ガス発電所からな
る群から選ばれるものが選択される。また、後述する本
発明の第四の態様による発電システムも選択することが
できる。これらのうちで、特に、発電量を変化させるこ
とが困難である原子力発電所、あるいはガス化ガス発電
所を選択した場合に本発明の効果が顕著に現れる。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. <Power Storage System> First, the system according to the first embodiment of the present invention will be described as follows. FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of a power storage system according to the first aspect of the present invention. FIG. 1A shows a power storage system in a case where the power demand in a power consuming area is small. The power plant 1 (means for generating energy) may be of any power generation method as long as it normally functions as a power plant, but may be a nuclear power plant, a hydropower plant, a coal-fired power plant, or an oil-fired power plant. A natural gas-fired power station, a wind power station, a geothermal power station, a coal gasification gas power station, a garbage gasification gas power station, and a residue oil gasification gas power station. Further, a power generation system according to a fourth aspect of the present invention described later can also be selected. Among these, the effect of the present invention is remarkably exhibited particularly when a nuclear power plant or a gasified gas power plant where it is difficult to change the power generation amount is selected.

【0011】発電所1において生成された電力は、電力
消費地2に向けて送電されるが、電力需要が少ない場合
には生成エネルギの余剰が生じる。この余剰の生成エネ
ルギは、電力エネルギの他に、熱エネルギの形態である
こともある。
The electric power generated in the power plant 1 is transmitted to the power consuming area 2, but when the power demand is small, the generated energy is surplus. This surplus generated energy may be in the form of thermal energy in addition to power energy.

【0012】本発明の第一の態様において、余剰エネル
ギは水分解装置3に供給される。水の分解は、利用され
る余剰エネルギの形態に応じて、電気分解または熱分解
によって行われる。この分解のために供給される水は、
システムの外部から供給されるものであってもよいが、
分解処理するのに十分な精製が施されていることが好ま
しい。最も好ましいのは、後述する補助発電装置6から
発電の際に生じる水を貯蔵しておき、必要時に用いるこ
とである。これは補助発電装置6が燃料として水素を用
いるために、その燃焼の際に発生する水は不純物が少な
いためである。
In the first embodiment of the present invention, surplus energy is supplied to the water splitting device 3. Decomposition of water is carried out by electrolysis or pyrolysis, depending on the form of surplus energy used. The water supplied for this decomposition is
It may be supplied from outside the system,
It is preferable that the purification has been performed sufficiently for the decomposition treatment. Most preferably, water generated at the time of power generation from the auxiliary power generation device 6 described later is stored and used when necessary. This is because the auxiliary power generation device 6 uses hydrogen as a fuel, and the water generated at the time of its combustion has few impurities.

【0013】水は水素ガスと酸素ガスに分解される。こ
のうち水素は燃料として利用するために水素貯蔵庫4に
貯蔵するが、必要に応じて酸素も酸素貯蔵庫5に貯蔵さ
れる。貯蔵する場合には、気体状態のままで貯蔵しても
よいが、貯蔵容積の点から液化して貯蔵することが好ま
しい。
Water is decomposed into hydrogen gas and oxygen gas. Of these, hydrogen is stored in the hydrogen storage 4 for use as fuel, and oxygen is also stored in the oxygen storage 5 as needed. When storing, it may be stored in a gaseous state, but is preferably liquefied and stored in terms of storage volume.

【0014】図1(b)は、電力消費地における電力需
要の多い場合の電力貯蔵システムを示すものである。発
電所1(エネルギを生成する手段)において生成された
電力は、電力消費地2に向けて送電されるが、電力需要
が多い場合には生成エネルギの不足が生じる。
FIG. 1B shows a power storage system in a case where power demand is high in a power consuming area. The power generated in the power plant 1 (means for generating energy) is transmitted to the power consuming area 2, but when the power demand is large, the generated energy is insufficient.

【0015】発電所1による発電量の不足は補助発電装
置6により補う。この補助発電装置6は、電力需要が少
ない場合に製造し、貯蔵しておいた水素を用いる。ま
た、必要に応じて、水素と同時に製造された酸素を用い
ることもできる。
The shortage of power generation by the power plant 1 is compensated for by the auxiliary power generator 6. The auxiliary power generation device 6 uses hydrogen that has been manufactured and stored when power demand is small. If necessary, oxygen produced simultaneously with hydrogen can be used.

【0016】補助発電装置6の種類は、水素を利用して
発電できるものであれば、いかなるものも用いることが
できるが、燃料電池発電、ガスタービン発電、または蒸
気タービン発電のうちの単機発電、2機の複合発電、ま
たは3機の複合発電を行うものが発電効率の点で好まし
い。これらの補助発電装置6は、水素、および必要に応
じて酸素、を利用して発電し、水を放出する。放出され
た水は、必要に応じて回収され、また必要に応じて液化
されて、水貯蔵庫7に貯蔵される。水は常温で容易に液
化できるが、電力需要が少ないときに液化された酸素の
冷熱を用いることもできる。ここで、補助発電装置6
は、発電に際して多量の熱を排出することが多い。この
排熱を排熱回収手段(図示せず)により回収して、利用
することもできる。このような排熱の利用方法として
は、例えば発電所1に設けられる蒸気タービンに供給さ
れる蒸気を加熱することがあげられる。また、発電所の
発電量を一定に保つために、電力の需要に応じて補助発
電装置6の発電量を制御する制御手段(図示せず)を設
けることもできる。
As the type of the auxiliary power generation device 6, any type can be used as long as it can generate power using hydrogen, and a single-unit power generation among fuel cell power generation, gas turbine power generation, or steam turbine power generation can be used. It is preferable to use two or three combined power generation systems in terms of power generation efficiency. These auxiliary power generation devices 6 generate power using hydrogen and, if necessary, oxygen, and discharge water. The released water is collected as necessary, liquefied as necessary, and stored in the water storage 7. Water can be easily liquefied at room temperature, but cold energy of liquefied oxygen can be used when power demand is low. Here, the auxiliary power generator 6
Often emit large amounts of heat during power generation. This waste heat can be recovered by a waste heat recovery means (not shown) and used. As a method of using such exhaust heat, for example, heating steam supplied to a steam turbine provided in the power plant 1 can be mentioned. Further, in order to keep the power generation amount of the power plant constant, a control means (not shown) for controlling the power generation amount of the auxiliary power generation device 6 according to the power demand may be provided.

【0017】図2は、本発明の第一の態様による電力貯
蔵システムの好ましい態様の一例を示すものである。図
2(a)は、電力消費地2における電力需要の少ない場
合の電力貯蔵システムを示すものである。発電所1(エ
ネルギを生成する手段)において生成された電力は、電
力消費地2に向けて送電されるが、電力消費地において
電力需要が少ない場合には電気エネルギの余剰が生じ
る。
FIG. 2 shows an example of a preferred embodiment of the power storage system according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2A shows a power storage system in a case where the power demand in the power consuming area 2 is small. The power generated in the power plant 1 (means for generating energy) is transmitted to the power consuming area 2, but when the power demand is low in the power consuming area, a surplus of electric energy is generated.

【0018】図2(a)において、余剰の電気エネルギ
は水を電気分解する水分解装置3に供給される。図2
(a)の例において、この分解のために供給される水
は、水貯蔵庫7から供給される。この水貯蔵庫7には、
後述の水素を燃料とする発電を行ったときに生成された
水が貯蔵されている。また、この際、貯蔵されている水
に不足が生じた場合には、外部から水を供給してもよ
い。水は電気分解により、水素と酸素とに分解される。
図2(a)において、分解された水素と酸素は冷却され
て液化される。このように水素および酸素を液化するこ
とにより貯蔵容積を少なく抑えることが可能である。液
化された水素と酸素とは、それぞれ水素貯蔵庫4、酸素
貯蔵庫5へ貯蔵される。このとき、水貯蔵庫7から供給
される水および外部から供給される水は不純物が少ない
ことが好ましい。
In FIG. 2A, surplus electric energy is supplied to a water splitter 3 for electrolyzing water. FIG.
In the example of (a), the water supplied for this decomposition is supplied from the water storage 7. In this water storage 7,
Water generated when power generation using hydrogen as a fuel described later is performed is stored. At this time, if the stored water becomes insufficient, water may be supplied from the outside. Water is decomposed into hydrogen and oxygen by electrolysis.
In FIG. 2A, decomposed hydrogen and oxygen are cooled and liquefied. By liquefying hydrogen and oxygen in this way, it is possible to reduce the storage volume. The liquefied hydrogen and oxygen are stored in a hydrogen storage 4 and an oxygen storage 5, respectively. At this time, it is preferable that the water supplied from the water storage 7 and the water supplied from the outside have few impurities.

【0019】図2(b)は、電力消費地における電力需
要の多い場合の電力貯蔵システムを示すものである。発
電所1(エネルギを生成する手段)において生成された
電力は、電力消費地2に向けて送電されるが、電力消費
地2において電力需要が多い場合には生成エネルギの不
足が生じる。発電所1による発電量の不足は補助発電装
置6により補う。この補助発電装置6は、電力需要が少
ない場合(図2(a))に製造し、貯蔵しておいた水素
を燃料として用いる。また、必要に応じて、水素と同時
に製造された酸素を用いることもできる。発電は、燃料
電池発電、ガスタービン発電、または蒸気タービン発
電、あるいはこれらの複合発電によることが好ましい。
この発電により生成する水は、酸素貯蔵庫4内の液化酸
素の冷熱によって液化されて水貯蔵庫7に蓄えられ、電
力需要の少ない場合(図2(a))において、水分解装
置3で用いられる。さらに、この電力貯蔵システムは、
制御装置41をさらに具備している。制御装置41は、
発電所1の発電量を一定に保つために、電力消費地2に
おける電力の需要に応じて補助発電装置6の発電量を制
御している。
FIG. 2B shows a power storage system in a case where power demand is high in a power consuming area. The power generated in the power plant 1 (means for generating energy) is transmitted to the power consuming area 2. However, if the power consuming area 2 has a high power demand, the generated energy is insufficient. The shortage of power generation by the power plant 1 is compensated for by the auxiliary power generator 6. This auxiliary power generator 6 is manufactured when the power demand is small (FIG. 2A), and uses the stored hydrogen as fuel. If necessary, oxygen produced simultaneously with hydrogen can be used. The power generation is preferably performed by fuel cell power generation, gas turbine power generation, or steam turbine power generation, or a combination thereof.
The water generated by the power generation is liquefied by the cold heat of the liquefied oxygen in the oxygen storage 4 and stored in the water storage 7, and is used in the water splitter 3 when the power demand is small (FIG. 2A). In addition, this power storage system
The control device 41 is further provided. The control device 41
In order to keep the power generation amount of the power plant 1 constant, the power generation amount of the auxiliary power generation device 6 is controlled according to the power demand in the power consuming area 2.

【0020】図2(c)も、電力消費地における電力需
要の多い場合の電力貯蔵システムを示すものである。こ
の例では、図2(b)の例に加えて、排熱回収装置40
をさらに具備している。この排熱回収装置40により、
補助発電装置6から回収された排熱により、発電所1に
設けられる蒸気タービンに供給される蒸気を加熱するこ
とで、発電所1の発電効率をさらに向上させることがで
きる。
FIG. 2C also shows a power storage system in a case where power demand is high in a power consuming area. In this example, in addition to the example of FIG.
Is further provided. With this exhaust heat recovery device 40,
By heating the steam supplied to the steam turbine provided in the power plant 1 with the exhaust heat recovered from the auxiliary power generation device 6, the power generation efficiency of the power plant 1 can be further improved.

【0021】このように、発電量に余剰が生じるときに
は水を電気分解して、水素および酸素に分解した状態で
電気エネルギを貯蔵し、発電量に不足が生じたときには
水素と酸素とを再び結合させることで電気エネルギを発
生させて発電量を補うことができる。このようなシステ
ムにより、発電所1(エネルギを生成する手段)の発電
量を一定に保ったまま、電力需要の増減に応じて補助発
電装置6と水分解装置3の出力を制御装置41によって
調整することにより、発電所1の発電量変化に伴う環境
への負荷を抑えながら、需要に見合った電力を供給する
ことができる。
As described above, when a surplus power generation occurs, water is electrolyzed, and electric energy is stored in a state of being decomposed into hydrogen and oxygen. When a shortage occurs in the power generation amount, hydrogen and oxygen are recombined. By doing so, electrical energy can be generated to supplement the amount of power generation. With such a system, the output of the auxiliary power generation device 6 and the output of the water splitting device 3 are adjusted by the control device 41 in accordance with an increase or decrease in power demand while the power generation amount of the power plant 1 (means for generating energy) is kept constant. By doing so, it is possible to supply power that meets the demand while suppressing the environmental load caused by the change in the amount of power generated by the power plant 1.

【0022】次に、本発明の第二の態様のシステムを説
明する。図3は、本発明の第二の態様による、電力貯蔵
システムを示すブロック図である。図3(a)は、電力
消費地における電力需要の少ない場合の電力貯蔵システ
ムを示すものである。発電所1(エネルギを生成する手
段)は、通常に発電所として機能するものであれば、い
かなる発電方法によるものでもよいが、例えば、原子力
発電所、水力発電所、石炭火力発電所、石油火力発電
所、天然ガス火力発電所、風力発電所、地熱発電所、石
炭ガス化ガス発電所、ゴミガス化ガス発電所、および残
渣油ガス化ガス発電所からなる群から選ばれるものが選
択される。また、後述する本発明の第四の態様による発
電システムも選択することができる。これらのうちで、
特に、発電量を変化させることが困難であり、それによ
る環境への負荷が大きい原子力発電所、およびガス化ガ
ス発電所を選択した場合に本発明の効果が顕著に現れ
る。
Next, a system according to a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 3 is a block diagram illustrating a power storage system according to the second aspect of the present invention. FIG. 3A shows a power storage system in a case where power demand in a power consuming area is small. The power plant 1 (means for generating energy) may be of any power generation method as long as it normally functions as a power plant. Examples thereof include a nuclear power plant, a hydroelectric power plant, a coal-fired power plant, and an oil-fired power plant. A power plant, a natural gas-fired power plant, a wind power plant, a geothermal power plant, a coal gasification gas power plant, a waste gasification gas power plant, and a residue oil gasification gas power plant are selected. Further, a power generation system according to a fourth aspect of the present invention described later can also be selected. Of these,
In particular, the effect of the present invention is remarkably exhibited when it is difficult to change the amount of power generation, and when a nuclear power plant or a gasified gas power plant which has a large environmental load is selected.

【0023】発電所1において生成された電力は、電力
消費地2に向けて送電されるが、電力消費地2における
電力需要が少ない場合には生成エネルギの余剰が生じ
る。この余剰の生成エネルギは、電力エネルギの他に、
熱エネルギの形態であることもある。本発明の第二の態
様において、余剰エネルギは水分解装置3に供給され
る。水の分解は、利用される余剰エネルギの形態に応じ
て、電気分解または熱分解によって行われる。水分解装
置3に供給される水は、システムの外部から供給される
ものであってもよいが、分解処理するための十分な精製
が施されていることが好ましい。
The electric power generated in the power plant 1 is transmitted to the power consuming area 2, but when the power demand in the power consuming area 2 is small, a surplus of generated energy occurs. This surplus generated energy, in addition to power energy,
It may be in the form of thermal energy. In the second aspect of the present invention, surplus energy is supplied to the water splitting device 3. Decomposition of water is carried out by electrolysis or pyrolysis, depending on the form of surplus energy used. The water supplied to the water splitter 3 may be supplied from the outside of the system, but is preferably subjected to sufficient purification for the decomposition treatment.

【0024】水は水分解装置3によって水素ガスと酸素
ガスとに分解される。このうち水素は燃料(含水素燃
料)製造のため燃料製造装置11へ送られる。製造され
た燃料は燃料貯蔵庫12に貯蔵される。また、必要に応
じて酸素も貯蔵される。貯蔵する場合には、気体状態の
ままで貯蔵してもよいが、貯蔵容積の点から液化して貯
蔵することが好ましい。このとき、液化のために他の液
化ガス、例えば、後述する補助発電装置6から生成され
る二酸化炭素を液化したもの、の冷熱を用いることもで
きる。また、燃料製造時に発生する熱は、発電所1中の
作動流体の加熱に用いることもできる。
The water is decomposed into hydrogen gas and oxygen gas by the water decomposer 3. Among them, hydrogen is sent to the fuel production apparatus 11 for producing fuel (hydrogen-containing fuel). The produced fuel is stored in the fuel storage 12. Oxygen is also stored as needed. When storing, it may be stored in a gaseous state, but is preferably liquefied and stored in terms of storage volume. At this time, it is also possible to use the cold heat of another liquefied gas for liquefaction, for example, liquefied carbon dioxide generated from the auxiliary power generator 6 described later. Further, heat generated during fuel production can be used for heating the working fluid in the power plant 1.

【0025】本発明の第二の態様のシステムは、製造お
よび貯蔵する燃料として、言い換えれば、電気エネルギ
を貯蔵する媒体として、含水素燃料を用いること、およ
びそのために水素から含水素燃料を製造する燃料製造装
置11を有することが本発明の第一の態様のシステムと
異なっている。本発明でいう含水素燃料とは、水素を含
んでなる化合物のことであり、水素と炭素と酸素、また
は窒素からなるものが好ましい。また、分解などの容易
さから分子量が100までの化合物が好ましい。具体的
には、メタン、エタン、プロパン、メタノール、エタノ
ール、アンモニア、ギ酸、ギ酸メチル、酢酸、シクロペ
ンタン、シクロヘキサン、ベンゼン、およびジメチルエ
ーテル、が挙げられる。これらの中で、メタノール、メ
タン、アンモニア、ギ酸、ギ酸メチル、シクロヘキサ
ン、ベンゼン、およびジメチルエーテルが好ましい。こ
れらの含水素燃料は、常温常圧で液体であるか、気体で
あっても水素よりも液化が容易であり、貯蔵に有利であ
る。さらに予め製造された含水素燃料をシステム外部か
ら供給することもできる。燃料製造装置11において
は、水分解装置3から供給される水素と二酸化炭素貯蔵
庫8より供給される二酸化炭素を用いて含水素燃料を製
造する。本発明において、この燃料製造装置11で製造
される燃料は、前記の含水素燃料の中で特に限定されな
いが、例えばメタノールを例とした場合について説明す
る。燃料は、燃料製造装置11において下記の式に従い
製造される。 (a−1) CO2 +4H2 →CH4 +2H2 O (a−2) CH4 +1/2O2 →CO+2H2 (a−3) CO+2H2 →2CH3 OH ここで、(a−2)式の酸素は、水分解装置3から供給
されるものである。また、メタノールをメタンを経由せ
ずに、下記の式に従って製造することもできる。 (b−1) CO2 +H2 →CO+H2 O (b−3) CO+2H2 →2CH3 OH また、二酸化炭素と水素から触媒を用いて直接メタノー
ルを製造することも可能である。 (c−1) 3H2 +CO2 →CH3 OH+H2 O 得られたメタノールは、必要に応じて、下記の式に従
い、ジメチルエーテルに変換することも可能である。 2CH3 OH→(CH3 2 O+H2 O なお、含水素燃料の製造にあたっては、後述する含水素
燃料製造方法を用いることが好ましい。このようにし
て、燃料製造装置で製造された含水素燃料は燃料貯蔵庫
12に貯蔵される。
The system of the second aspect of the present invention uses a hydrogen-containing fuel as a fuel to be manufactured and stored, in other words, as a medium for storing electric energy, and for that, produces a hydrogen-containing fuel from hydrogen. The difference from the system of the first aspect of the present invention is that the fuel production apparatus 11 is provided. The term "hydrogen-containing fuel" as used in the present invention refers to a compound containing hydrogen, and is preferably composed of hydrogen, carbon and oxygen, or nitrogen. Further, a compound having a molecular weight of up to 100 is preferable from the viewpoint of ease of decomposition and the like. Specific examples include methane, ethane, propane, methanol, ethanol, ammonia, formic acid, methyl formate, acetic acid, cyclopentane, cyclohexane, benzene, and dimethyl ether. Of these, methanol, methane, ammonia, formic acid, methyl formate, cyclohexane, benzene, and dimethyl ether are preferred. These hydrogen-containing fuels are liquid at normal temperature and normal pressure, or even if they are gaseous, they are easier to liquefy than hydrogen and are advantageous for storage. Further, a pre-produced hydrogen-containing fuel can be supplied from outside the system. In the fuel production device 11, a hydrogen-containing fuel is produced using hydrogen supplied from the water splitting device 3 and carbon dioxide supplied from the carbon dioxide storage 8. In the present invention, the fuel produced by the fuel producing apparatus 11 is not particularly limited among the above-mentioned hydrogen-containing fuels, but the case where methanol is used as an example will be described. The fuel is manufactured in the fuel manufacturing apparatus 11 according to the following equation. (A-1) CO 2 + 4H 2 → CH 4 + 2H 2 O (a-2) CH 4 + 1 / 2O 2 → CO + 2H 2 (a-3) CO + 2H 2 → 2CH 3 OH Here, the formula (a-2) Oxygen is supplied from the water splitting device 3. Also, methanol can be produced according to the following formula without passing through methane. (B-1) CO 2 + H 2 → CO + H 2 O (b-3) CO + 2H 2 → 2CH 3 OH Alternatively, methanol can be directly produced from carbon dioxide and hydrogen using a catalyst. (C-1) 3H 2 + CO 2 → CH 3 OH + H 2 O The obtained methanol can be converted to dimethyl ether according to the following formula, if necessary. 2CH 3 OH → (CH 3 ) 2 O + H 2 O In producing a hydrogen-containing fuel, it is preferable to use a hydrogen-containing fuel production method described later. Thus, the hydrogen-containing fuel produced by the fuel producing apparatus is stored in the fuel storage 12.

【0026】また、これらの含水素燃料を燃料として用
いることにより、補助発電装置6から二酸化炭素が排出
されることがある。本発明の第二の態様の電力貯蔵シス
テムは、この排出される二酸化炭素を回収する二酸化炭
素分離回収装置をさらに具備してなってもよい。二酸化
炭素を回収する場合には、回収二酸化炭素を燃料の原料
として燃料製造装置11に供給することができる。ま
た、回収二酸化炭素は、液化して貯蔵することができ
る。この二酸化炭素の液化には、前記の液化酸素の冷熱
を用いることができる。液化二酸化炭素を貯蔵する場合
には、その冷熱を、水分解により生成される酸素または
水素、および燃料製造装置11により製造される燃料の
液化および貯蔵に利用することができる。
When these hydrogen-containing fuels are used as fuel, carbon dioxide may be emitted from the auxiliary power generator 6. The power storage system according to the second aspect of the present invention may further include a carbon dioxide separation and capture device that captures the discharged carbon dioxide. When recovering carbon dioxide, the recovered carbon dioxide can be supplied to the fuel manufacturing apparatus 11 as a fuel raw material. The recovered carbon dioxide can be liquefied and stored. For the liquefaction of carbon dioxide, the cold heat of the liquefied oxygen can be used. When liquefied carbon dioxide is stored, its cold heat can be used for liquefaction and storage of oxygen or hydrogen generated by water splitting and fuel produced by the fuel production device 11.

【0027】図3(b)は、電力消費地における電力需
要の多い場合の電力貯蔵システムを示すものである。発
電所1において生成された電力は、電力消費地2に向け
て送電されるが、電力需要が多い場合には生成エネルギ
の不足が生じる。発電所1による発電量の不足は補助発
電装置6により補う。この補助発電装置6は、電力需要
が少ない場合に製造し、貯蔵しておいた燃料を用いる。
また、必要に応じて、水素と同時に製造された酸素を用
いることもできる。
FIG. 3B shows an electric power storage system in a case where power demand is high in a power consuming area. The power generated in the power plant 1 is transmitted to the power consuming area 2, but when the power demand is high, the generated energy is insufficient. The shortage of power generation by the power plant 1 is compensated for by the auxiliary power generator 6. The auxiliary power generator 6 uses fuel that has been manufactured and stored when power demand is small.
If necessary, oxygen produced simultaneously with hydrogen can be used.

【0028】補助発電装置6の種類は、燃料を利用して
発電するものであれば、いかなるものも用いることがで
きるが、燃料電池発電、ガスタービン発電または蒸気タ
ービン発電、あるいはこれらの複合発電によることが好
ましい。これらの補助発電装置6は、燃料、および必要
に応じて酸素、を利用して発電し、多くの場合、水と二
酸化炭素とを放出する。放出された水および二酸化炭素
は、それぞれ必要に応じて回収され、また必要に応じて
液化されて、貯蔵される。水は常温で容易に液化できる
が、二酸化炭素の液化および貯蔵には、前記の液化され
た酸素の冷熱を用いることもできる。ここで、補助発電
装置6は、発電に際して熱を排出することが多い。この
排熱により、例えば発電所1に設けられる蒸気タービン
に供給される蒸気を加熱することもできる。また、発電
所1の発電量を一定に保つために、電力消費地2におけ
る電力の需要に応じて補助発電装置6の発電量を制御す
る制御手段を設けることもできる。
As the type of the auxiliary power generation device 6, any type can be used as long as it generates power using fuel, but it can be fuel cell power generation, gas turbine power generation or steam turbine power generation, or a combination thereof. Is preferred. These auxiliary power generators 6 generate power using fuel and, if necessary, oxygen, and often emit water and carbon dioxide. The released water and carbon dioxide are respectively collected as needed, and liquefied and stored as needed. Water can be easily liquefied at room temperature, but the liquefaction and storage of carbon dioxide can be carried out using the cold heat of the liquefied oxygen. Here, the auxiliary power generation device 6 often discharges heat during power generation. By this exhaust heat, for example, steam supplied to a steam turbine provided in the power plant 1 can be heated. Further, in order to keep the power generation amount of the power plant 1 constant, a control means for controlling the power generation amount of the auxiliary power generation device 6 according to the power demand in the power consuming area 2 may be provided.

【0029】図4は、本発明の第二の態様による電力貯
蔵システムの好ましい態様の一例を示すものである。図
4(a)は、電力消費地における電力需要の少ない場合
の電力貯蔵システムを示すものである。発電所1におい
て生成された電力は、電力消費地2に向けて送電される
が、電力需要が少ない場合には電気エネルギの余剰が生
じる。余剰の電気エネルギは水の水分解装置3に供給さ
れる。この分解のために供給される水は、水の貯蔵庫7
から供給される。この水の貯蔵庫7には、後述の含水素
燃料による発電を行ったときに生じた水が貯蔵されてい
る。また、この際、貯蔵されている水に不足が生じた場
合には、外部から水を供給してもよい。このとき、水貯
蔵庫7から供給される水および外部から供給される水
は、発電効率の向上と長寿命とするために不純物が少な
いことが好ましい。
FIG. 4 shows an example of a preferred embodiment of the power storage system according to the second embodiment of the present invention. FIG. 4A shows a power storage system in a case where power demand in a power consuming area is small. The electric power generated in the power plant 1 is transmitted to the power consuming area 2, but when the power demand is small, a surplus of electric energy occurs. Excess electric energy is supplied to the water splitting device 3 for water. The water supplied for this decomposition is stored in a water storage 7
Supplied from The water storage 7 stores water generated when power is generated using a hydrogen-containing fuel described later. At this time, if the stored water becomes insufficient, water may be supplied from the outside. At this time, it is preferable that the water supplied from the water storage 7 and the water supplied from the outside have few impurities in order to improve the power generation efficiency and extend the life.

【0030】水は水分解装置3により、まず水素と酸素
とに分解される。図4(a)において、分解された酸素
は冷却され液化されて酸素貯蔵庫10に貯蔵するされ
る。一方、水素は二酸化炭素貯蔵庫8に貯蔵されている
二酸化炭素とともに燃料製造装置11に供給され、燃料
が製造される。製造された燃料は燃料貯蔵庫12に貯蔵
されるが、このとき、製造される燃料が常温常圧で気体
である場合、液化される。これらの酸素および燃料の液
化には、貯蔵されている液化二酸化炭素の冷熱が利用さ
れる。このように燃料および酸素を液化することにより
貯蔵容積を少なく抑えることが可能である。
The water is first decomposed into hydrogen and oxygen by the water splitter 3. In FIG. 4A, the decomposed oxygen is cooled, liquefied, and stored in the oxygen storage 10. On the other hand, the hydrogen is supplied to the fuel production device 11 together with the carbon dioxide stored in the carbon dioxide storage 8, and fuel is produced. The produced fuel is stored in the fuel storage 12, and if the produced fuel is a gas at normal temperature and normal pressure, it is liquefied. The liquefaction of these oxygen and fuel utilizes the cold heat of the stored liquefied carbon dioxide. By liquefying the fuel and oxygen in this manner, the storage volume can be reduced.

【0031】図4(b)は、電力消費地における電力需
要の多い場合の電力貯蔵システムを示すものである。発
電所1において生成された電力は、電力消費地2に向け
て送電されるが、電力需要が多い場合には生成エネルギ
の不足が生じる。発電所1による発電量の不足は補助発
電装置6により補う。この補助発電装置6は、電力需要
が少ない場合(図4(a))に製造し、貯蔵しておいた
燃料を用いる。また、必要に応じて、水を分解すること
により製造した酸素を用いることもできる。発電は、燃
料電池発電、ガスタービン発電、または蒸気タービン発
電、あるいはこれらの複合発電によることが好ましい。
この補助発電装置6により生成される水は水貯蔵庫7に
蓄えられ、電力需要の少ない場合(図4(a))におい
て、水の電気分解に用いられる。このように、発電所1
の発電量に余剰が生じるときには水を電気分解して、水
素および酸素を得て、それを原料として製造された燃料
の状態で電気エネルギを貯蔵し、発電量に不足が生じた
ときには貯蔵された燃料を利用して補助発電装置6によ
って電気エネルギを発生させて発電量を補うことができ
る。また、発電所1の発電量を一定に保つために、電力
の需要に応じて補助発電装置6の発電量を制御する制御
手段41を設けることもできる。図4(c)も、電力消
費地2における電力需要の多い場合の電力貯蔵システム
を示すものである。この例では、図4(b)の例に加え
て、排熱回収装置40をさらに具備している。この排熱
回収装置40により、補助発電装置6から回収された排
熱により、発電所1にもうけられる蒸気タービンの蒸気
を加熱して、発電所1の発電効率をさらに向上させるこ
とができる。
FIG. 4B shows an electric power storage system in a case where power demand is high in a power consuming area. The power generated in the power plant 1 is transmitted to the power consuming area 2, but when the power demand is high, the generated energy is insufficient. The shortage of power generation by the power plant 1 is compensated for by the auxiliary power generator 6. This auxiliary power generation device 6 uses fuel that has been manufactured and stored when power demand is small (FIG. 4A). Further, if necessary, oxygen produced by decomposing water can be used. The power generation is preferably performed by fuel cell power generation, gas turbine power generation, or steam turbine power generation, or a combination thereof.
The water generated by the auxiliary power generator 6 is stored in a water storage 7 and used for electrolysis of water when the power demand is small (FIG. 4A). Thus, power plant 1
When surplus power generation occurs, water is electrolyzed to obtain hydrogen and oxygen, and electric energy is stored in the form of fuel produced using the same as raw material. Electric energy can be generated by the auxiliary power generation device 6 using fuel to supplement the amount of power generation. Further, in order to keep the power generation amount of the power plant 1 constant, a control unit 41 for controlling the power generation amount of the auxiliary power generation device 6 according to the power demand may be provided. FIG. 4C also shows a power storage system in a case where the power demand in the power consuming area 2 is large. In this example, an exhaust heat recovery device 40 is further provided in addition to the example of FIG. By the exhaust heat recovery device 40, the exhaust heat recovered from the auxiliary power generation device 6 heats the steam of the steam turbine provided to the power plant 1, and the power generation efficiency of the power plant 1 can be further improved.

【0032】図5および図6は、本発明の第二の態様に
よる電力貯蔵システムの好ましい、より具体的な態様の
一例を示すものである。図5は、電力消費地における電
力需要の少ない場合の電力貯蔵システムを示すものであ
る。電力需要の少ないときには、原子力発電やガス化ガ
ス発電などの定負荷で運転される発電所1(図中、発電
所は原子炉22、発電機23、蒸気タービン24、復水
器25を有する)から生産された電気エネルギで水の電
気分解を行い、得られた水素からメタノールを合成して
貯蔵する。
FIGS. 5 and 6 show an example of a preferred and more specific embodiment of the power storage system according to the second embodiment of the present invention. FIG. 5 shows a power storage system in a case where power demand is small in a power consuming area. When the power demand is low, the power plant 1 is operated with a constant load such as nuclear power generation or gasification gas power generation (in the figure, the power plant has a reactor 22, a generator 23, a steam turbine 24, and a condenser 25). Water is electrolyzed with the electric energy produced from the plant, and methanol is synthesized from the obtained hydrogen and stored.

【0033】図6は、電力消費地における電力需要の多
い場合の電力貯蔵システムを示すものである。補助発電
装置6は、発電機17、排熱回収ボイラ18、ガスター
ビン19、圧縮機20、燃焼器21とを有する。電力需
要の多いときには、電力需要の少ないときに貯蔵された
メタノールを排熱回収ボイラ18で改質して得られる水
素と、電力需要の少ないときに電気分解により生成した
酸素とを燃焼器21にて燃焼させ、ガスタービン19に
設けられた発電機17によって発電を行う。ガスタービ
ン19の排ガスは排熱回収ボイラ18に送られる。この
排熱を利用して発電所1の蒸気タービン24の作動流体
である蒸気を加熱する。また、ガスタービン19の排ガ
スはその下流のガス分離装置26において二酸化炭素と
水とに分離される。二酸化炭素は液化して一部を貯蔵
し、残りを圧縮機20に送り、加圧後燃焼器21に送
る。このように発電所1と補助発電装置6とを複合発電
として運転する。この複合発電化によって、発電所単体
のときよりも、高温の蒸気を蒸気タービン24に送るこ
とによって、高い出力が得られる。
FIG. 6 shows a power storage system in a case where power demand is high in a power consuming area. The auxiliary power generation device 6 includes a generator 17, an exhaust heat recovery boiler 18, a gas turbine 19, a compressor 20, and a combustor 21. When the power demand is high, hydrogen obtained by reforming the stored methanol in the waste heat recovery boiler 18 when the power demand is low and oxygen generated by electrolysis when the power demand is low are supplied to the combustor 21. The gas is generated by a generator 17 provided in a gas turbine 19. The exhaust gas from the gas turbine 19 is sent to the exhaust heat recovery boiler 18. The steam, which is the working fluid of the steam turbine 24 of the power plant 1, is heated using the exhaust heat. Further, the exhaust gas of the gas turbine 19 is separated into carbon dioxide and water in a gas separation device 26 downstream thereof. The carbon dioxide is liquefied, a part is stored, and the remainder is sent to the compressor 20 and sent to the combustor 21 after pressurization. As described above, the power plant 1 and the auxiliary power generator 6 are operated as combined power generation. By this combined power generation, a higher output can be obtained by sending hot steam to the steam turbine 24 than in the case of the power plant alone.

【0034】図7および図8も、本発明の第二の態様に
よる電力貯蔵システムの好ましい、より具体的な態様の
一例を示すものである。この態様においては、図5およ
び図6に示した例に対して、燃料であるメタノールを排
熱回収ボイラ18によって改質することなく燃焼器21
に直接供給する点が異なる。この様な構成によりガスタ
ービン19への作動流体を増やすことができ、また排熱
回収ボイラ18での熱交換する熱量も増加するため、ガ
スタービン19および蒸気タービン24による発電効率
が向上する。
FIGS. 7 and 8 also show an example of a preferred and more specific embodiment of the power storage system according to the second embodiment of the present invention. In this embodiment, as compared with the example shown in FIGS. 5 and 6, the fuel as methanol is not reformed by the exhaust heat recovery boiler
The difference is that they are supplied directly to With such a configuration, the working fluid to the gas turbine 19 can be increased, and the amount of heat exchanged in the exhaust heat recovery boiler 18 also increases, so that the power generation efficiency of the gas turbine 19 and the steam turbine 24 improves.

【0035】図9および図10も、本発明の第二の態様
による電力貯蔵システムの好ましい、より具体的な態様
の一例を示すものである。この態様においては、水の貯
槽から供給される水を排熱回収ボイラ18で水蒸気と
し、この水蒸気の一部を直接燃焼器21に、残部を改質
されたメタノールに混合して燃焼器21に供給する。こ
の結果、ガスタービン19に供給される作動媒体として
水蒸気を増加させ、二酸化炭素を減少させることによっ
て、ガスタービン19の出力を向上させることができ
る。また、圧縮機がなくても作動が可能である。
FIGS. 9 and 10 also show an example of a preferred and more specific embodiment of the power storage system according to the second embodiment of the present invention. In this embodiment, the water supplied from the water storage tank is converted into steam in the exhaust heat recovery boiler 18, and a part of the steam is directly mixed with the combustor 21, and the remaining portion is mixed with the reformed methanol and mixed with the reformed methanol. Supply. As a result, the output of the gas turbine 19 can be improved by increasing the steam as the working medium supplied to the gas turbine 19 and decreasing the carbon dioxide. Also, operation is possible without a compressor.

【0036】図11および図12は、図9および図10
の態様に対して、圧縮機を、設けた態様を示すものであ
る。このような構成により、圧縮機20から二酸化炭素
を、水の貯槽から水蒸気を、それぞれ燃焼器21に供給
することで、燃焼器21の燃焼による過度な熱を吸収
し、ガスタービン19を安定して運転することができ
る。また、ガスタービン19に供給される作動流体の量
を増加させることで、ガスタービン19の出力を向上さ
せることができる。また、ガスタービン19から排出さ
れるガスの流量が多いために多量の熱を回収することが
できる。そのため、ガスタービン19の発電効率を向上
させることができる。
FIGS. 11 and 12 show FIGS. 9 and 10 respectively.
In this embodiment, a compressor is provided with respect to the embodiment described above. With such a configuration, by supplying carbon dioxide from the compressor 20 and steam from the water storage tank to the combustor 21 respectively, excessive heat due to combustion of the combustor 21 is absorbed, and the gas turbine 19 is stabilized. Can be driven. Further, the output of the gas turbine 19 can be improved by increasing the amount of the working fluid supplied to the gas turbine 19. Further, since the flow rate of the gas discharged from the gas turbine 19 is large, a large amount of heat can be recovered. Therefore, the power generation efficiency of the gas turbine 19 can be improved.

【0037】図13および図14も、本発明の第二の態
様による電力貯蔵システムの好ましい、より具体的な態
様の一例を示すものである。この態様においては、ガス
分離装置26によって分離された水を、排熱回収ボイラ
18において水蒸気とし、燃焼器21に供給することを
特徴とする。ガス分離装置26によって分離された二酸
化炭素を燃焼器21に供給せず貯蔵している。このよう
な構成により、ガス分離装置26によって分離された水
を、排熱回収ボイラ18において水蒸気とし、燃焼器2
1に供給することで、ガスタービン19に流入するガス
流量を増加させることができる。そのため、ガスタービ
ン19の発電効率を向上させることができる。また、水
蒸気によって燃焼器21を、発電効率が低下しない適度
な温度に冷却することができる。
FIGS. 13 and 14 also show an example of a preferred and more specific embodiment of the power storage system according to the second embodiment of the present invention. This embodiment is characterized in that the water separated by the gas separation device 26 is converted into steam in the exhaust heat recovery boiler 18 and supplied to the combustor 21. The carbon dioxide separated by the gas separation device 26 is stored without being supplied to the combustor 21. With such a configuration, the water separated by the gas separation device 26 is converted into steam in the exhaust heat recovery boiler 18, and
1, the flow rate of the gas flowing into the gas turbine 19 can be increased. Therefore, the power generation efficiency of the gas turbine 19 can be improved. Further, the combustor 21 can be cooled to an appropriate temperature by which the power generation efficiency is not reduced by the steam.

【0038】図15および図16は、図13および図1
4に対して圧縮機20が設けられた態様を示すものであ
る。このような構成により、ガスタービン19に流入す
るガス流量を増加させることができる。また、水蒸気に
よって燃焼器21を、発電効率が低下しない適度な温度
に冷却することができる。また、ガスタービン19から
排出されるガスの排熱を利用することによって水蒸気を
生成させることで発電効率を向上させることができる。
FIGS. 15 and 16 correspond to FIGS.
4 shows an aspect in which a compressor 20 is provided for the compressor 4. With such a configuration, the flow rate of gas flowing into the gas turbine 19 can be increased. Further, the combustor 21 can be cooled to an appropriate temperature by which the power generation efficiency is not reduced by the steam. In addition, power generation efficiency can be improved by generating steam by utilizing exhaust heat of gas exhausted from the gas turbine 19.

【0039】図17も、本発明の第2の態様による電力
貯蔵システムの好ましい、より具体的な例を示すもので
ある。この態様においては、作動媒体として空気を用い
ることが特徴である。この態様においては、燃焼器21
中での燃焼ガスの一部に空気中の酸素を用いることによ
ってコストを低減することができる。
FIG. 17 also shows a preferred and more specific example of the power storage system according to the second aspect of the present invention. This embodiment is characterized in that air is used as a working medium. In this embodiment, the combustor 21
The cost can be reduced by using oxygen in the air as a part of the combustion gas in the inside.

【0040】次に、本発明の第三の態様の電力貯蔵シス
テムを説明する。図18は、本発明の第三の態様によ
る、電力貯蔵システムを示すブロック図である。図18
(a)は電力需要が少ない場合の電力貯蔵システムを示
すものである。ガス化炉13から生成されるガスは、そ
のまま燃料として用いることができる。従って、そのま
ま燃料として発電装置14に供給されて電気エネルギを
得て、電力消費地2に送電することができる。このよう
な用途に利用できるガス化炉は、例えば石炭ガス化炉、
ごみガス化炉、および残渣油ガス化炉などがあるが、こ
れらの中で燃料供給量が安定しているという理由から石
炭ガス化炉が特に好ましい。
Next, a power storage system according to a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 18 is a block diagram illustrating a power storage system according to the third aspect of the present invention. FIG.
(A) shows the power storage system when the power demand is small. The gas generated from the gasification furnace 13 can be used as fuel as it is. Therefore, the power can be directly supplied to the power generation device 14 to obtain electric energy, and the electric energy can be transmitted to the power consuming area 2. Gasifiers that can be used in such applications are, for example, coal gasifiers,
There are a refuse gasifier and a residual oil gasifier, and among them, a coal gasifier is particularly preferable because the fuel supply amount is stable.

【0041】一方、これらのガス化炉からのガスの生成
量は通常、ほぼ一定であり、生成量を変化させることは
運転変更による発電効率低下などの問題によって困難で
あり、また生成量を変化させることができるとしても、
生成ガスの成分に変化が起こり、有害成分発生の原因と
もなり得るため、通常は一定の生成量となるように運転
されている。従って、電力需要が低い場合には、発電装
置14が必要とする生成ガスが少なく、生成ガスの余剰
が生じる。
On the other hand, the amount of gas generated from these gasification furnaces is generally almost constant, and it is difficult to change the amount of generated gas due to problems such as a decrease in power generation efficiency due to a change in operation. Even if you can
Since the components of the generated gas change, which may cause the generation of harmful components, the operation is usually performed so that the generated amount is constant. Therefore, when the power demand is low, the generated gas required by the power generation device 14 is small, and a surplus of the generated gas occurs.

【0042】ここで生成ガスは、水素、一酸化炭素、二
酸化炭素、およびその他の成分を含んでおり、これらの
成分から貯蔵可能、もしくは貯蔵容易な燃料を製造する
ことができる。このため、電力需要の少ない場合には、
燃料製造装置11において、余剰の生成ガスから燃料
(含水素燃料)を製造して燃料貯蔵庫12に貯蔵する。
製造される燃料は、含水素燃料、例えば、メタノール、
メタン、アンモニア、ギ酸、ギ酸メチル、シクロヘキサ
ン、ベンゼン、およびジメチルエーテル、が好ましい。
また、製造される燃料が常温常圧で気体の場合、この燃
料気体を液化することが好ましい。これにより、貯蔵容
積を減少させることができる。燃料製造装置11におけ
る燃料製造方法は、前記した含水素燃料のいずれを選択
するかにより異なるが、メタノールを選択した場合を例
にとれば、下記のような式に従い製造される。 (1) CO+H2 O→CO2 + H2 (2) CO2 +Li2 ZrO3 →Li2 CO3 +ZrO2 (3) CO+2H2 →CH3 OH まず、水性シフト反応(1)により水素を発生させる。
この水素生成の反応を進行させるために、(2)の反応
により反応系中の二酸化炭素を減少させる。一方、
(1)による水素と生成ガス中の一酸化炭素とを(3)
式に従い反応させて、メタノールを製造することができ
る。このメタノールから、下記の式に従い、さらにジメ
チルエーテルを製造することもできる。 (4) CH3 OH→1/2(CH3 2 O+H2 O また、前記(1)および(2)の式にあわせ、下記
(5)式によりメタンを製造することもできる。 (5) CO+3H2 →CH4 +H2 O なお、この含水素燃料の製造にあたり、後述の含水素燃
料製造方法を用いることが好ましい。
Here, the produced gas contains hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide, and other components, and a storable or easily storable fuel can be produced from these components. Therefore, when power demand is low,
In the fuel production device 11, fuel (hydrogen-containing fuel) is produced from excess product gas and stored in the fuel storage 12.
The fuel produced is a hydrogen-containing fuel, for example, methanol,
Methane, ammonia, formic acid, methyl formate, cyclohexane, benzene, and dimethyl ether are preferred.
When the fuel to be produced is a gas at normal temperature and normal pressure, it is preferable to liquefy the fuel gas. Thereby, the storage volume can be reduced. The fuel production method in the fuel production apparatus 11 differs depending on which of the above-mentioned hydrogen-containing fuels is selected, but when methanol is selected as an example, the fuel is produced according to the following formula. (1) CO + H 2 O → CO 2 + H 2 (2) CO 2 + Li 2 ZrO 3 → Li 2 CO 3 + ZrO 2 (3) CO + 2H 2 → CH 3 OH First, hydrogen is generated by the aqueous shift reaction (1). .
In order to advance this hydrogen generation reaction, carbon dioxide in the reaction system is reduced by the reaction (2). on the other hand,
The hydrogen from (1) and carbon monoxide in the product gas are (3)
By reacting according to the formula, methanol can be produced. From this methanol, dimethyl ether can be further produced according to the following formula. (4) CH 3 OH → 1 / (CH 3 ) 2 O + H 2 O Methane can also be produced by the following formula (5) according to the above formulas (1) and (2). (5) CO + 3H 2 → CH 4 + H 2 O In producing the hydrogen-containing fuel, it is preferable to use a hydrogen-containing fuel production method described later.

【0043】図18(b)は電力需要が多い場合の電力
貯蔵システムを示すものである。電力需要の多い場合に
は、発電装置14に供給する燃料として、ガス化炉13
からの生成ガスの他に、電力需要が少ない場合に製造し
て貯蔵しておいた燃料(含水素燃料)を用いて、発電装
置14による電力供給量を上昇させる。
FIG. 18B shows an electric power storage system when the electric power demand is large. When the power demand is high, the gasification furnace 13
In addition to the generated gas from the fuel cell, the fuel supply (hydrogen-containing fuel) manufactured and stored when the power demand is small is used to increase the power supply amount by the power generator 14.

【0044】図19は、本発明の第三の態様において、
電力需要が少ない場合の、好ましい電力貯蔵システムの
一例を示すものである。ガス化炉13で生成されたガス
は、水素分離装置15と燃料製造装置11とに分配され
る。水素分離装置15は、生成ガスから水素を高濃度
で、例えば50〜100モル%で、含有する水素リッチ
ガス、好ましくは水素、を分離する。分離された水素リ
ッチガスは燃料製造装置11に供給され、一方、残りの
部分は、発電装置14に供給され、発電に利用される。
電力需要の少ない場合には、この水素リッチガスの一部
を使用した発電装置14での発電による電気エネルギで
需要がまかなわれる。水素分離装置15において分離さ
れた水素リッチガスは、燃料製造装置11に供給され
る。燃料製造装置11では、ガス化炉からの生成ガス
と、ガス分離装置15からの水素リッチガスとを原料と
して燃料(含水素燃料)を製造する。ここで製造される
燃料は図18(a)において説明したのと同様のもので
ある。また、燃料が常温常圧で気体の場合には、図18
(a)で説明したのと同様に、燃料を液化してもよい。
製造された燃料は、図18(a)と同様に燃料貯蔵庫1
2に貯蔵される。
FIG. 19 shows a third embodiment of the present invention.
1 shows an example of a preferable power storage system when the power demand is small. The gas generated in the gasification furnace 13 is distributed to the hydrogen separation device 15 and the fuel production device 11. The hydrogen separator 15 separates a hydrogen-rich gas, preferably hydrogen, from the product gas at a high concentration of hydrogen, for example, 50 to 100 mol%. The separated hydrogen-rich gas is supplied to the fuel production device 11, while the remaining portion is supplied to the power generation device 14 and used for power generation.
When the power demand is small, the demand is covered by the electric energy generated by the power generator 14 using a part of the hydrogen-rich gas. The hydrogen-rich gas separated in the hydrogen separation device 15 is supplied to the fuel production device 11. The fuel production device 11 produces a fuel (hydrogen-containing fuel) using the generated gas from the gasification furnace and the hydrogen-rich gas from the gas separation device 15 as raw materials. The fuel produced here is the same as that described with reference to FIG. Also, when the fuel is gas at normal temperature and normal pressure, FIG.
As described in (a), the fuel may be liquefied.
The produced fuel is stored in the fuel storage 1 as in FIG.
2 stored.

【0045】また、電力需要が多い場合は、図18
(b)で説明したのと同様に、発電装置14に供給する
燃料として、ガス化炉13からの生成ガスの他に、電力
需要が少ない場合に製造して貯蔵しておいた燃料を使用
して、発電装置14による電力供給量を上昇させる。
If the power demand is large,
As described in (b), as fuel to be supplied to the power generation device 14, in addition to the gas generated from the gasification furnace 13, a fuel produced and stored when power demand is small is used. Thus, the amount of power supplied by the power generator 14 is increased.

【0046】図20も、本発明の第三の態様において、
電力需要が少ない場合の、好ましい電力貯蔵システムの
一例を示すものである。ガス化炉13で生成されたガス
は、発電装置14と燃料製造装置11とに分配される。
発電装置14で得られた電気エネルギは電力消費地2に
送電されるが、ここで余剰の電気エネルギは水分解装置
3に送電される。
FIG. 20 also shows a third embodiment of the present invention.
1 shows an example of a preferable power storage system when the power demand is small. The gas generated in the gasification furnace 13 is distributed to the power generation device 14 and the fuel production device 11.
The electric energy obtained by the power generator 14 is transmitted to the power consuming area 2, where the surplus electric energy is transmitted to the water splitter 3.

【0047】水分解装置3は、発電装置14からの電気
エネルギを利用して、システム外部から供給される水
か、または発電装置14から排出される水を電気分解
し、水素(含水素燃料)を生成する。生成された水素は
燃料製造装置11に供給される。燃料製造装置11で
は、ガス化炉13から供給される生成ガスの一部と水分
解装置3から供給される水素とから燃料を製造し、この
燃料は液化されて燃料貯蔵庫12に貯蔵される。また、
発電装置14からの水と生成ガスとから、ガス化炉の排
熱を利用して水素を生成し、燃料製造装置11へ供給す
ることもできる。水素は、水分解装置3による熱化学的
分解によって生成されなくとも、ガス化炉13からの排
熱を利用した水性シフト反応により生成することもでき
る。
The water splitting device 3 uses the electric energy from the power generating device 14 to electrolyze water supplied from the outside of the system or water discharged from the power generating device 14 to produce hydrogen (hydrogen-containing fuel). Generate The generated hydrogen is supplied to the fuel production device 11. In the fuel production device 11, a fuel is produced from a part of the product gas supplied from the gasification furnace 13 and hydrogen supplied from the water decomposition device 3, and this fuel is liquefied and stored in the fuel storage 12. Also,
Hydrogen can also be generated from the water and the generated gas from the power generation device 14 using the exhaust heat of the gasification furnace and supplied to the fuel production device 11. Hydrogen can also be generated by an aqueous shift reaction using waste heat from the gasification furnace 13 without being generated by thermochemical decomposition by the water splitter 3.

【0048】電力需要が多い場合は、図18(b)で説
明したのと同様に、発電装置14に供給する燃料とし
て、生成ガスの他に、電力需要が少ない場合に製造し、
液化して、貯蔵しておいた燃料を供給してもよい。生成
ガスと貯蔵された燃料とにより発電装置14による発電
によって電力供給量を上昇させることができる。
When the power demand is high, as described with reference to FIG. 18B, the fuel to be supplied to the power generator 14 is produced when the power demand is low in addition to the generated gas.
The fuel that has been liquefied and stored may be supplied. The power supply amount can be increased by power generation by the power generation device 14 using the generated gas and the stored fuel.

【0049】この本発明の第三の態様における電力貯蔵
システムは、別の発電所との連携が不要である。言い換
えれば、このシステムそのものを発電所として適用する
ことで、環境への負荷を抑えたまま、電力の需要に応じ
た電力を供給することが可能となる。
The power storage system according to the third aspect of the present invention does not require cooperation with another power plant. In other words, by applying this system itself as a power plant, it becomes possible to supply electric power according to the demand for electric power while suppressing the load on the environment.

【0050】<発電システム>図21(a)、図21
(b)、図22(c)および図22(d)は、本発明の
第四の態様の電力貯蔵システムを示すブロック図であ
る。海水分解装置51は、海水中の水を、電気エネルギ
によって、水素と酸素とに分解する。ここで必要となる
電気エネルギの供給方法は任意であるが、具体的には、
太陽発電、水力発電、火力発電、地熱発電、原子力発
電、風力発電および燃料電池発電などが挙げられる。こ
れらの中で、太陽発電が環境に対する負荷が小さく、特
に好ましい。なお、ここで分解する海水に、後述する燃
料生成装置52、または二酸化炭素分離装置53で生成
される水を混合してもよい。また、分離された水素また
は酸素、特に酸素、は取り扱いと貯蔵が容易であり、そ
の冷熱が利用できるので液化することが好ましい。この
酸素の液化の際には、後述する液化した二酸化炭素の冷
熱を利用することができる。
<Power Generation System> FIGS. 21A and 21
(B), FIG. 22 (c) and FIG. 22 (d) are block diagrams showing a power storage system according to a fourth aspect of the present invention. The seawater decomposition device 51 decomposes water in seawater into hydrogen and oxygen by electric energy. The method of supplying the electric energy required here is arbitrary, but specifically,
Examples include solar power generation, hydroelectric power generation, thermal power generation, geothermal power generation, nuclear power generation, wind power generation, and fuel cell power generation. Among them, solar power generation is particularly preferable because it has a small load on the environment. The seawater decomposed here may be mixed with water generated by a fuel generator 52 or a carbon dioxide separator 53 described later. Separated hydrogen or oxygen, particularly oxygen, is preferably liquefied because it is easy to handle and store and its cold heat can be used. In the liquefaction of oxygen, cold heat of liquefied carbon dioxide, which will be described later, can be used.

【0051】海水分解装置51で生成された水素、およ
び、後述の二酸化炭素分離装置53で回収された二酸化
炭素は燃料生成装置52に供給される。燃料生成装置5
2はこれらの水素と二酸化炭素から第一の含水素燃料を
生成する。本発明でいう第一の含水素燃料とは、水素を
含んでなる化合物のことである。第1の含水素燃料は、
水素と炭素と酸素、または窒素からなるものが好まし
い。また、分解などの容易さから分子量が100までの
化合物が好ましい。具体的には、メタン、エタン、プロ
パン、メタノール、エタノール、アンモニア、ギ酸、ギ
酸メチル、酢酸、シクロペンタン、シクロヘキサン、ベ
ンゼン、ジメチルエーテル、およびその他が挙げられ
る。これらの中で、メタノール、メタン、アンモニア、
ギ酸、ギ酸メチル、シクロヘキサン、ベンゼン、および
ジメチルエーテルが好ましい。これらの中で、取り扱い
性の点からメタノールが特に好ましい。
The hydrogen generated by the seawater decomposition device 51 and the carbon dioxide recovered by the carbon dioxide separation device 53 described later are supplied to the fuel generation device 52. Fuel generator 5
2 produces a first hydrogen-containing fuel from these hydrogen and carbon dioxide. The first hydrogen-containing fuel in the present invention is a compound containing hydrogen. The first hydrogen-containing fuel is
Those composed of hydrogen, carbon, oxygen, or nitrogen are preferred. Further, a compound having a molecular weight of up to 100 is preferable from the viewpoint of ease of decomposition and the like. Specific examples include methane, ethane, propane, methanol, ethanol, ammonia, formic acid, methyl formate, acetic acid, cyclopentane, cyclohexane, benzene, dimethyl ether, and others. Among these, methanol, methane, ammonia,
Formic acid, methyl formate, cyclohexane, benzene, and dimethyl ether are preferred. Of these, methanol is particularly preferred from the viewpoint of handleability.

【0052】このようにして燃料生成装置52で生成さ
れた燃料は、水を含んでいる。図21(b)に示すよう
に本発明のシステムは、必要に応じて、この燃料と水と
を分離する燃料分離装置55をさらに具備してもよい。
また、ここで分離された水は、水素および酸素の供給源
として、直接電気分解してもよく、また海水分解装置5
1に供給される海水に混合して、海水分解装置51に供
給することもできる。
The fuel generated by the fuel generator 52 in this way contains water. As shown in FIG. 21 (b), the system of the present invention may further include a fuel separation device 55 for separating the fuel and the water, if necessary.
The water separated here may be directly electrolyzed as a supply source of hydrogen and oxygen.
It can also be mixed with the seawater supplied to 1 and supplied to the seawater decomposition device 51.

【0053】燃料生成装置52で生成された燃料は、必
要に応じて水を分離したあと、発電装置54に供給され
る。発電装置54では、供給された燃料が改質または分
解されて第二の含水素燃料に変換される。変換された第
二の含水素燃料に含まれる水素は、海水分解装置51に
よって生成された酸素が供給され、反応して水となり、
その反応エネルギが電気エネルギとして取り出される。
また、水素は、海水分解装置51から直接供給されても
よい。
The fuel generated by the fuel generator 52 is supplied to a power generator 54 after separating water as required. In the power generator 54, the supplied fuel is reformed or decomposed and converted into the second hydrogen-containing fuel. Hydrogen contained in the converted second hydrogen-containing fuel is supplied with oxygen generated by the seawater cracking device 51 and reacts to water,
The reaction energy is extracted as electric energy.
Further, hydrogen may be supplied directly from the seawater decomposition apparatus 51.

【0054】発電装置54において生成された水と二酸
化炭素とは、二酸化炭素分離装置53で分離され、分離
された二酸化炭素は燃料生成装置52に供給される。こ
のとき、図22(a)に示すように、発電装置54にお
いて生成された水を、さらなる水分解装置58に供給
し、水分解により得られた水素を燃料生成装置52へ、
酸素を発電装置54へ、それぞれ供給することもでき
る。また、図22(b)に示すように、海水分解装置5
1で得られた酸素、または二酸化炭素分離装置53で分
離された二酸化炭素は、取り扱いおよび貯蔵を容易とす
るために液化されて、酸素貯蔵庫59、または二酸化炭
素貯蔵庫57にそれぞれ貯蔵することもできる。またそ
の冷熱が利用できるので液化されることが好ましい。こ
のとき、液化した酸素または二酸化炭素の冷熱を利用す
ることができる。
Water and carbon dioxide generated in the power generator 54 are separated by the carbon dioxide separator 53, and the separated carbon dioxide is supplied to the fuel generator 52. At this time, as shown in FIG. 22A, the water generated in the power generator 54 is supplied to a further water splitter 58, and the hydrogen obtained by the water splitting is supplied to the fuel generator 52.
Oxygen can also be supplied to the power generator 54, respectively. In addition, as shown in FIG.
The oxygen obtained in 1 or the carbon dioxide separated by the carbon dioxide separation device 53 can be liquefied for easy handling and storage and stored in the oxygen storage 59 or the carbon dioxide storage 57, respectively. . It is preferable that the liquid is liquefied because the cold heat can be used. At this time, the cold heat of liquefied oxygen or carbon dioxide can be used.

【0055】図23は、第一の含水素燃料としてメタノ
ールを用いた場合の本発明の電力貯蔵システムの一例を
示す、より具体的なブロック図である。まず、海水分解
装置51において、水が水素と酸素とに分解される。分
解された酸素は発電装置54へ、水素は燃料生成装置5
2、および必要に応じて発電装置54へ、それぞれ供給
される。燃料生成装置52においては、海水分解装置5
1から供給された水素と、二酸化炭素分離装置53から
供給された二酸化炭素により、含水素燃料(図中にはメ
タノールの合成例が示してある)が製造される。製造さ
れた含水素燃料は発電装置54へと供給される。発電装
置54は、海水分解装置51から供給された酸素、およ
び必要に応じて水素、と、燃料生成装置52から供給さ
れた含水素燃料により発電を行う。その結果、水および
二酸化炭素が発生するが、これらは二酸化炭素分離装置
53に供給されて分離され、水は排水として系外に排出
され、二酸化炭素は燃料生成装置52に供給される。な
お、このシステムの運転にあたり、二酸化炭素(または
燃料)が最初に必要となるが、天然ガス田でメタンと同
時に産出する二酸化炭素を燃料生成装置に用いることが
好ましい。このような二酸化炭素は、従来、わずかな量
が回収されて化成品合成に用いられる程度しか活用され
ておらず、より有効に利用することができる。または従
来の火力発電所から回収された二酸化炭素を用いてもよ
い。
FIG. 23 is a more specific block diagram showing an example of the power storage system of the present invention when methanol is used as the first hydrogen-containing fuel. First, in the seawater decomposition device 51, water is decomposed into hydrogen and oxygen. The decomposed oxygen is supplied to the power generator 54, and the hydrogen is supplied to the fuel generator 5.
2 and, if necessary, to the power generator 54. In the fuel generation device 52, the seawater decomposition device 5
A hydrogen-containing fuel (an example of the synthesis of methanol is shown in the figure) is produced from the hydrogen supplied from 1 and the carbon dioxide supplied from the carbon dioxide separator 53. The produced hydrogen-containing fuel is supplied to the power generator 54. The power generation device 54 generates electric power using the oxygen supplied from the seawater decomposition device 51 and, if necessary, hydrogen, and the hydrogen-containing fuel supplied from the fuel generation device 52. As a result, water and carbon dioxide are generated, which are supplied to and separated from the carbon dioxide separator 53, the water is discharged out of the system as wastewater, and the carbon dioxide is supplied to the fuel generator 52. In order to operate this system, carbon dioxide (or fuel) is first required, but it is preferable to use carbon dioxide, which is produced simultaneously with methane in a natural gas field, for the fuel generator. Conventionally, only a small amount of such carbon dioxide is recovered and used to the extent that it is used for chemical synthesis, and can be used more effectively. Alternatively, carbon dioxide recovered from a conventional thermal power plant may be used.

【0056】図24は、本発明の第四の態様の一例であ
る、天然ガスを利用した電力貯蔵システムを示すブロッ
ク図である。このシステムにおいては、最初に天然ガス
がシステムに導入される。導入された天然ガスは天然ガ
ス分離装置61でメタンと二酸化炭素に分離され、メタ
ンはメタン液化装置62に、二酸化炭素はメタン合成装
置63に供給される。メタン液化装置62で液化された
メタンは発電装置64に供給され、発電によって電気エ
ネルギが取り出される。発電装置64では、水と二酸化
炭素が生成され、これらは二酸化炭素分離装置65に供
給される。二酸化炭素分離装置65で、水と二酸化炭素
は分離され、二酸化炭素はメタン合成装置63(すなわ
ち燃料生成装置)に供給される。合成されたメタンはメ
タン液化装置62に供給され、サイクルが形成される。
一方、メタン合成装置63で生成された水素は水分解装
置66へ供給される。水分解装置64で水の分解により
得られた水素はメタン合成装置63へ供給され、メタン
の合成に使用される。
FIG. 24 is a block diagram showing a power storage system using natural gas, which is an example of the fourth embodiment of the present invention. In this system, natural gas is first introduced into the system. The introduced natural gas is separated into methane and carbon dioxide by a natural gas separator 61, and methane is supplied to a methane liquefier 62 and carbon dioxide is supplied to a methane synthesizer 63. The methane liquefied by the methane liquefaction device 62 is supplied to the power generation device 64, and electric energy is extracted by power generation. In the power generator 64, water and carbon dioxide are generated, and these are supplied to the carbon dioxide separator 65. Water and carbon dioxide are separated by the carbon dioxide separation device 65, and the carbon dioxide is supplied to the methane synthesis device 63 (that is, the fuel generation device). The synthesized methane is supplied to the methane liquefier 62 to form a cycle.
On the other hand, the hydrogen generated by the methane synthesizing unit 63 is supplied to the water splitting unit 66. The hydrogen obtained by the water splitting in the water splitting unit 64 is supplied to the methane synthesizing unit 63 and used for methane synthesis.

【0057】このように、本発明の第四の態様による電
力貯蔵システムにおいて、二酸化炭素(これは即ち燃料
の炭素源である)は実質閉鎖系の中にあり、二酸化炭素
を排出することはない。これにより環境に対する負荷を
低減することができる。
Thus, in the power storage system according to the fourth aspect of the present invention, the carbon dioxide (that is, the carbon source of the fuel) is in a substantially closed system and does not emit carbon dioxide. . Thereby, the load on the environment can be reduced.

【0058】<海水分解装置>なお、本発明の第四の態
様による電力貯蔵システムにおいて、水または海水を分
解する際、電気分解装置を用いることができる。
<Seawater Decomposition Apparatus> In the electric power storage system according to the fourth aspect of the present invention, when decomposing water or seawater, an electrolysis apparatus can be used.

【0059】海水を電気分解して水素を生成する装置の
例を図25〜27に示す。図25に示された装置は、海
水を淡水化してから電気分解する装置である。この装置
は、海水を淡水化するための装置として、淡水化装置2
51、純水装置252、ならびに陽極254を具備した
陽極室253と、陰極256を具備した陰極室257と
が陽イオン交換膜255(透過部)で隔てられており、
陽極254と陰極256とが外部回路258により接続
されている。
FIGS. 25 to 27 show examples of an apparatus for producing hydrogen by electrolyzing seawater. The device shown in FIG. 25 is a device for desalinating seawater and then performing electrolysis. This device is a desalination device 2 for desalinating seawater.
51, a pure water device 252, and an anode chamber 253 provided with an anode 254, and a cathode chamber 257 provided with a cathode 256 are separated by a cation exchange membrane 255 (transmission part).
The anode 254 and the cathode 256 are connected by an external circuit 258.

【0060】海水は、まず淡水化装置251中で、例え
ば逆浸透法で、淡水化され、次いで純水装置252中
で、例えばイオン交換樹脂処理により、純水化される。
純粋化された水は陽極室253に導入され、ここで水は
陽極では酸素が発生し、一方、水素イオンは陽イオン交
換膜255を通過して、陰極で水素が発生する。図26
および27に示された装置は、海水(塩水)を直接電気
分解する装置である。これらの装置は陽極室253と陰
極室257とがイオン交換膜261または隔膜271で
隔てられており、図26の装置は海水が陽極室から排水
として放出されるのに対して、図27の装置は海水が隔
膜271を通過して陰極室257から放出される点で異
なっている。これらはいずれも陽極で塩素が発生するも
のであり、工業的に塩素および水酸化ナトリウムを生成
させる装置として用いられているものである。
The seawater is first desalinated in a desalination unit 251 by, for example, a reverse osmosis method, and then purified in a pure water unit 252 by, for example, an ion exchange resin treatment.
The purified water is introduced into the anode compartment 253, where the water generates oxygen at the anode, while the hydrogen ions pass through the cation exchange membrane 255, generating hydrogen at the cathode. FIG.
And 27 are devices for directly electrolyzing seawater (brine). In these apparatuses, the anode chamber 253 and the cathode chamber 257 are separated by an ion exchange membrane 261 or a diaphragm 271. In the apparatus of FIG. 26, seawater is discharged from the anode chamber as drainage, whereas the apparatus of FIG. Are different in that seawater is discharged from the cathode chamber 257 through the diaphragm 271. All of these generate chlorine at the anode and are industrially used as devices for generating chlorine and sodium hydroxide.

【0061】これらの装置は、いずれも本発明の電力貯
蔵システムに用いることのできるものであるが、本発明
のシステムにおいては塩素または水酸化ナトリウムが生
成しない方が都合がよい。本発明においては、環境に対
する負荷を低減することがひとつの目的であるため、こ
れらの装置を本発明の電力貯蔵システムに適用するため
には、塩素または水酸化ナトリウムが生成する場合には
これらを除去することが必要となり、または海水を淡水
化することが必要となるためである。
Although any of these devices can be used in the electric power storage system of the present invention, it is more convenient that no chlorine or sodium hydroxide is generated in the system of the present invention. In the present invention, since one object is to reduce the load on the environment, in order to apply these devices to the power storage system of the present invention, when chlorine or sodium hydroxide is generated, It is necessary to remove or to desalinate seawater.

【0062】そこで、本発明の電力貯蔵システムに適用
するには、次の水素発生装置を用いることが好ましい。
Therefore, to apply to the power storage system of the present invention, it is preferable to use the following hydrogen generator.

【0063】このような海水(または水)を分解して水
素を発生させる装置281の模式図を図28(a)およ
び図28(b)に示す。
FIGS. 28 (a) and 28 (b) are schematic diagrams of an apparatus 281 for decomposing seawater (or water) to generate hydrogen.

【0064】図28(a)の装置は、海水導入層(すな
わち陽極室)253、陽極254、電解質膜282、陰
極256、および生成水素層(すなわち陰極室)257
からなる。この陽極254および陰極256は多孔質の
ものであり、また電解質膜282は水素イオン選択透過
性の固体高分子電解質膜である。電極の素材としては、
例えば二酸化マンガンを用いることができる。
The apparatus shown in FIG. 28A includes a seawater introduction layer (that is, an anode chamber) 253, an anode 254, an electrolyte membrane 282, a cathode 256, and a generated hydrogen layer (that is, a cathode chamber) 257.
Consists of The anode 254 and the cathode 256 are porous, and the electrolyte membrane 282 is a solid polymer electrolyte membrane having hydrogen ion selective permeability. As a material of the electrode,
For example, manganese dioxide can be used.

【0065】海水導入層253に導入された海水中の水
は、陽極254で水酸イオンと水素イオンとに分解され
る。生成した水酸イオンは陽極254中で電子を外部回
路258に放出し、酸素と水とに分解して、海水導入層
253を経て装置外に排出される。陽極254中で発生
した水素イオンは、水素イオン選択透過性の固体電解質
膜282を透過して陰極256に到達し、陰極257で
外部回路258から供給される電子と反応して水素を生
成する。この水素は生成水素層257を経て装置外の燃
料生成装置に供給される。
The water in the seawater introduced into the seawater introduction layer 253 is decomposed at the anode 254 into hydroxyl ions and hydrogen ions. The generated hydroxyl ions release electrons to the external circuit 258 in the anode 254, are decomposed into oxygen and water, and are discharged outside the apparatus via the seawater introduction layer 253. The hydrogen ions generated in the anode 254 pass through the hydrogen ion selective permeable solid electrolyte membrane 282, reach the cathode 256, and react with the electrons supplied from the external circuit 258 at the cathode 257 to generate hydrogen. This hydrogen is supplied to a fuel generating device outside the device via a generated hydrogen layer 257.

【0066】図28(b)の装置は、海水導入層25
3、陽極(図示せず)、陽イオン交換膜255、陰極
(図示せず)、生成水素層257からなる。陽極および
陰極は図28(a)に示したものと同様のものが用いる
ことができる。この装置においては、生成水素層に水溶
性の金属水酸化物、例えば水酸化ナトリウム、が溶解し
た水が導入される。
The apparatus shown in FIG.
3. It comprises an anode (not shown), a cation exchange membrane 255, a cathode (not shown), and a generated hydrogen layer 257. The same anode and cathode as those shown in FIG. 28A can be used. In this apparatus, water in which a water-soluble metal hydroxide, for example, sodium hydroxide, is dissolved is introduced into the generated hydrogen layer.

【0067】海水導入層253に導入された海水中の水
は陽極で水酸イオンと水素イオンとに分解される。この
海水導入層253中には、海水に起因するナトリウムイ
オンと塩化物イオンも存在する。一方、生成水素層25
7中には、金属イオンが存在する。
The water in the seawater introduced into the seawater introduction layer 253 is decomposed at the anode into hydroxyl ions and hydrogen ions. In the seawater introduction layer 253, there are also sodium ions and chloride ions caused by seawater. On the other hand, the generated hydrogen layer 25
7, metal ions are present.

【0068】この装置を外部回路258と接続すること
により、生成水素層257中の金属イオン(図中ではナ
トリウムイオン)は、陽イオン交換膜を通過して海水導
入層253に移動し、そこで塩化物イオン、および水酸
イオンと反応して、次亜塩素酸ナトリウムを生成する。
一方、生成水素層257では、水素イオンが外部回路2
58から供給される電子と反応して水素を生成する。
By connecting this apparatus to an external circuit 258, metal ions (sodium ions in the figure) in the generated hydrogen layer 257 pass through the cation exchange membrane and move to the seawater introduction layer 253, where they are chlorided. Reacts with hydroxide ions and hydroxide ions to produce sodium hypochlorite.
On the other hand, in the generated hydrogen layer 257, hydrogen ions are
It reacts with the electrons supplied from 58 to generate hydrogen.

【0069】図28(b)の装置では、塩化物イオンが
有害な塩素ガスの形態でなく、有害性の低い次亜塩素酸
ナトリウムとして排出される点で好ましい。これらよう
な海水分解装置281を用いれば、海水から水素を直接
取り出すことができ、本発明の発電システムに有利であ
る。
The apparatus shown in FIG. 28 (b) is preferable in that chloride ions are not discharged in the form of harmful chlorine gas but are discharged as sodium chlorite having low harmfulness. By using such a seawater decomposition apparatus 281, hydrogen can be directly extracted from seawater, which is advantageous for the power generation system of the present invention.

【0070】本発明の電力貯蔵システムに用いる電気分
解装置(水素発生装置)は上記のようなものを用いるこ
とができるが、特に好ましいのは、本発明の水素発生装
置である、次のものを具備してなるものである。 (1)海水を電気分解したときに実質的に塩素を発生せ
ずに酸素を選択的に発生する陽極、(2)陽極室と陰極
室を隔離し、かつ実質的に水素イオンのみを選択的に透
過させる透過部、および(3)水素を発生する陰極。
As the electrolyzer (hydrogen generator) used in the power storage system of the present invention, the one described above can be used. Particularly preferred is the hydrogen generator of the present invention. It is provided. (1) An anode that selectively generates oxygen without substantially generating chlorine when seawater is electrolyzed. (2) Isolates the anode and cathode chambers and selectively selectively only hydrogen ions. And (3) a cathode for generating hydrogen.

【0071】まず、本発明の水素発生装置に用いること
のできる陽極は、海水を電気分解したときに実質的に塩
素を発生せずに酸素を選択的に発生するものである。こ
のような電極は、酸素発生電極とも呼ばれ、二酸化マン
ガン系触媒を含んでなる電極が代表的なものである。そ
して、海水を電気分解したときに実質的に塩素を発生し
ない電極とは、海水相当の食塩水を電気分解したとき
に、発生する酸素と塩素のモル比が酸素90%以上、好
ましくは酸素99%以上、のものをいう。
First, the anode that can be used in the hydrogen generator of the present invention selectively generates oxygen without substantially generating chlorine when seawater is electrolyzed. Such an electrode is also called an oxygen generating electrode, and is typically an electrode containing a manganese dioxide-based catalyst. An electrode that does not substantially generate chlorine when seawater is electrolyzed is defined as having a molar ratio of oxygen to chlorine of 90% or more, preferably oxygen 99%, when a saline solution equivalent to seawater is electrolyzed. % Or more.

【0072】陽極基体には、水素発生装置の運転条件下
で電解質中へ溶出しないものが好ましく、具体的にはチ
タン、白金メッキチタン、およびその他が用いられる。
しかし、これらの基体単体では、塩素の発生を防ぐこと
が困難なので、通常、触媒を組み合わせたものが用いら
れる。触媒には二酸化マンガンを含んでなるものが用い
られることが多く、具体的には基体、例えばチタン、に
酸化マンガンを主に酸化タングステンまたは酸化モリブ
デンを混入した導電性被覆を施したもの(特開平9−2
56181号公報)、基体の表面に酸化ルテニウムまた
は酸化イリジウムの被覆を施し、その上に酸化マンガン
の被覆を施したもの(特公平7−53516号公報)、
およびその他に記載されているものから選択することが
できる。特に、チタン多孔体に二酸化イリジウム層を熱
分解により形成させ、さらに二酸化マンガンを含有する
酸化物を電着したものを用いることが好ましい。このよ
うな陽極に酸化物粉末、例えば電解二酸化マンガン、と
イオン交換膜溶液の混合物を塗布して陽極触媒層とし
て、後述する膜の支持体とすることも、陽極と膜との接
触抵抗を低減させることができるので好ましい。
The anode substrate is preferably one that does not elute into the electrolyte under the operating conditions of the hydrogen generator, and specifically, titanium, platinum-plated titanium, and others are used.
However, it is difficult to prevent the generation of chlorine with these single substrates, and therefore, usually, a combination of catalysts is used. As the catalyst, a catalyst containing manganese dioxide is often used. Specifically, a catalyst in which a base, for example, titanium, is provided with a conductive coating in which manganese oxide is mainly mixed with tungsten oxide or molybdenum oxide (Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 9-2
No. 56181), a substrate coated with ruthenium oxide or iridium oxide and then coated with manganese oxide (JP-B-7-53516).
And those described elsewhere. In particular, it is preferable to use one obtained by forming an iridium dioxide layer on a titanium porous body by thermal decomposition and further electrodepositing an oxide containing manganese dioxide. Such an anode is coated with a mixture of an oxide powder, for example, electrolytic manganese dioxide, and an ion-exchange membrane solution to form an anode catalyst layer, which can be used as a support for a membrane described later, and also reduces the contact resistance between the anode and the membrane. It is preferable because it can be performed.

【0073】陽極室と陰極室を隔離し、かつ実質的に水
素イオンのみを透過させる膜(透過部)は、水素イオン
選択透過膜とも呼ばれる。このような膜は、例えば陽イ
オン交換膜と陰イオン交換膜をラミネートする、陽イオ
ン交換膜の片面に陰イオン交換体の膜を形成させる、陰
イオン交換膜の片面に陽イオン交換体の膜を形成させ
る、およびその他の方法で製造することができる。
A membrane (permeable portion) that separates the anode chamber from the cathode chamber and allows substantially only hydrogen ions to pass therethrough is also called a hydrogen ion selective permeable membrane. Such membranes include, for example, laminating a cation exchange membrane and an anion exchange membrane, forming an anion exchanger membrane on one side of the cation exchange membrane, and a cation exchanger membrane on one side of the anion exchange membrane. And can be produced in other ways.

【0074】陰極には水素を発生させることのできるも
のであれば任意のものを用いることができるが、水素発
生装置の運転条件下で電解質中へ溶出しないものが好ま
しい。具体的にはチタン、白金黒、白金メッキチタン、
パラジウム、パラジウム合金、およびその他が用いられ
る。これらのうち、パラジウムまたはパラジウム合金の
薄膜は、陰極として用いると陰極室への水の滲み出しを
防ぐことができるので好ましい。
As the cathode, any one can be used as long as it can generate hydrogen, but a cathode which does not elute into the electrolyte under the operating conditions of the hydrogen generator is preferable. Specifically, titanium, platinum black, platinum plated titanium,
Palladium, palladium alloys, and others are used. Among them, a thin film of palladium or a palladium alloy is preferably used as a cathode because it can prevent water from seeping into the cathode chamber.

【0075】これらの電極および膜を具備してなる海水
分解装置を図29および30に示す。図29には、陽極
室253、塩素を実質的に発生しない陽極291、水素
イオン選択透過膜292、水素発生電極293、および
陰極室257を具備してなる水素発生装置が示されてい
る。基本的な水素発生のメカニズムは前記した図28の
装置と同様であるが、陽極室に生じる水素イオン以外の
イオンは水素イオン選択透過膜292により陽極室に閉
じこめられ、陽極からは酸素のみが生成する。一方、陽
極室253で発生した水素イオンは水素イオン選択透過
膜292を通過して陰極室257で水素となる。
FIGS. 29 and 30 show a seawater decomposition apparatus provided with these electrodes and membranes. FIG. 29 shows a hydrogen generator including an anode chamber 253, an anode 291 that does not substantially generate chlorine, a hydrogen ion selective permeable membrane 292, a hydrogen generation electrode 293, and a cathode chamber 257. The basic mechanism of hydrogen generation is the same as that of the apparatus shown in FIG. 28 except that ions other than hydrogen ions generated in the anode chamber are confined in the anode chamber by the hydrogen ion selective permeable membrane 292, and only oxygen is generated from the anode. I do. On the other hand, hydrogen ions generated in the anode chamber 253 pass through the hydrogen ion selective permeable membrane 292 and become hydrogen in the cathode chamber 257.

【0076】図29に示した水海水分解装置は、水素イ
オン選択透過膜を具備したものであるが、この装置で実
際に海水を電気分解すると、塩化ナトリウム以外の成分
に起因する成分、例えばマグネシウムイオン、カルシウ
ムイオン、硫酸イオン、およびその他が存在するために
水素イオン選択透過膜の劣化が進行しやすい。これを防
ぐために、水素イオン選択透過膜292の陽極側に一価
陽イオン選択透過膜を設けることが好ましい。この一価
陽イオン選択透過膜を具備してなる水素発生装置を図3
0に示す。図30の装置では、海水中に含まれる一価陽
イオン以外のイオンは一価陽イオン選択透過膜301に
より水素イオン選択透過膜292に到達することができ
ないため、水素イオン選択透過膜292の機能を長期間
保持することができる。
The apparatus for decomposing water and seawater shown in FIG. 29 is provided with a hydrogen ion selective permeable membrane. When the apparatus actually electrolyzes seawater, components derived from components other than sodium chloride, for example, magnesium Due to the presence of ions, calcium ions, sulfate ions, and others, the hydrogen ion selective permeable membrane tends to deteriorate. In order to prevent this, it is preferable to provide a monovalent cation selective permeable membrane on the anode side of the hydrogen ion selective permeable membrane 292. FIG. 3 shows a hydrogen generator equipped with the monovalent cation selective permeation membrane.
0 is shown. In the apparatus of FIG. 30, ions other than monovalent cations contained in seawater cannot reach the hydrogen ion selective permeable membrane 292 by the monovalent cation selective permeable membrane 301, Can be maintained for a long time.

【0077】これらの装置を用いれば、環境に対して負
荷の大きい塩素や水酸化ナトリウムなどの塩基性物質が
発生させずに海水を電気分解して水素を得ることができ
る。
With these devices, hydrogen can be obtained by electrolyzing seawater without generating a basic substance such as chlorine or sodium hydroxide which has a large load on the environment.

【0078】<含水素燃料製造装置>本発明の電力貯蔵
システムにおいては、一酸化炭素、二酸化炭素、水素、
または酸素を原料として、含水素燃料が製造される。そ
の合成反応の反応式は前記したとおりであるが、一般的
には、100〜300℃、30〜100気圧の条件下
で、気体状態の原料を触媒を含んだ懸濁液と接触させる
ことにより反応させるものである。その反応を行う装置
として、図31および図32に示すものを用いることが
できる。
<Hydrogen-Containing Fuel Production Apparatus> In the power storage system of the present invention, carbon monoxide, carbon dioxide, hydrogen,
Alternatively, a hydrogen-containing fuel is produced using oxygen as a raw material. Although the reaction formula of the synthesis reaction is as described above, generally, by bringing a gaseous raw material into contact with a suspension containing a catalyst under the conditions of 100 to 300 ° C. and 30 to 100 atm. To react. As the apparatus for performing the reaction, those shown in FIGS. 31 and 32 can be used.

【0079】図31において、反応器71の上部に設け
られた噴霧部72から、触媒を含んだ懸濁液75を噴霧
する。一方、反応器71の下部76から原料ガス、具体
的には、一酸化炭素、二酸化炭素、水素、および酸素か
らなる群から選ばれる少なくとも2種類の混合ガス、を
供給する。噴霧された触媒液75は、原料ガスと接触
し、化学反応によって含水素燃料ガスを生成する。生成
した含水素燃料ガスは反応器71の上部から抜き出され
る。
In FIG. 31, a suspension 75 containing a catalyst is sprayed from a spraying section 72 provided at an upper portion of a reactor 71. On the other hand, a raw material gas, specifically, a mixed gas of at least two types selected from the group consisting of carbon monoxide, carbon dioxide, hydrogen, and oxygen is supplied from the lower portion 76 of the reactor 71. The sprayed catalyst liquid 75 comes into contact with the raw material gas and generates a hydrogen-containing fuel gas by a chemical reaction. The generated hydrogen-containing fuel gas is extracted from the upper portion of the reactor 71.

【0080】一方、反応器71の下部に堆積した触媒液
は循環ポンプ73により噴霧部72に再び送られる。こ
の触媒液75は反応熱により温度が高くなっているが、
ポンプにより循環させられる途中、熱交換機74により
冷却される。冷却剤としては、安価で取り扱いが容易な
水を用いる。また、図32の装置は、触媒液75の噴霧
部72が反応器71の下部に設けられており、触媒液7
5が吹き上げるように噴霧される。このように噴霧を行
うことで、噴霧された液滴の反応器71中での滞留時間
があげることができ、触媒量を減少させることができ
る。
On the other hand, the catalyst liquid deposited in the lower part of the reactor 71 is sent again to the spraying section 72 by the circulation pump 73. Although the temperature of the catalyst liquid 75 is high due to the heat of reaction,
While being circulated by the pump, it is cooled by the heat exchanger 74. As the coolant, water that is inexpensive and easy to handle is used. Further, in the apparatus of FIG. 32, the spray part 72 of the catalyst liquid 75 is provided in the lower part of the reactor 71, and the catalyst liquid
5 is sprayed to blow up. By performing the spraying in this manner, the residence time of the sprayed droplets in the reactor 71 can be increased, and the amount of the catalyst can be reduced.

【0081】このような装置を用いることで、触媒を含
んだ懸濁液75と原料ガスとの接触面積を増大させるこ
とができる。また、効率よい熱交換により、反応熱によ
る温度上昇をおさえることが可能である。図26に記載
した反応器71を用いて、実際に試験を行ったところ、
250℃/100気圧の条件で、水素3、二酸化炭素1
の割合で混合した原料ガスを空間速度5000/hで供
給したとき、20%の二酸化炭素が転換された。このと
き、反応器71内の温度分布は10℃以内であった。ま
た、図31に記載した反応器71を用いた場合には、触
媒量を30%減少させても図32に記載された反応器と
同様の転換率が達成された。
By using such an apparatus, the contact area between the catalyst-containing suspension 75 and the source gas can be increased. In addition, it is possible to suppress a temperature rise due to reaction heat by efficient heat exchange. When a test was actually performed using the reactor 71 described in FIG. 26,
Under conditions of 250 ° C./100 atm, hydrogen 3 and carbon dioxide 1
Was supplied at a space velocity of 5000 / h, 20% of carbon dioxide was converted. At this time, the temperature distribution in the reactor 71 was within 10 ° C. Further, when the reactor 71 shown in FIG. 31 was used, the same conversion rate as that of the reactor shown in FIG. 32 was achieved even when the amount of the catalyst was reduced by 30%.

【0082】なお、原料ガスは反応器71中の触媒液と
接触して化学反応すればよく、原料ガスを反応器71中
に供給する供給部は、反応器71の下部に貯まった触媒
液75中に設けられもよい。
The raw material gas may be brought into contact with the catalyst liquid in the reactor 71 to cause a chemical reaction. The supply part for supplying the raw material gas into the reactor 71 includes a catalyst liquid 75 stored in the lower part of the reactor 71. It may be provided inside.

【0083】本発明の第五の態様である電力貯蔵システ
ムの実施態様は図33〜35に示すとおりである。
An embodiment of the power storage system according to the fifth aspect of the present invention is as shown in FIGS.

【0084】図33の実施態様では、石炭を太陽熱ガス
化炉331内に太陽エネルギを、例えば太陽光を集光す
ることで取り込み、発生する熱によって吸熱反応である
下記の反応(6)および(7)によりガス化させる。 (6)C+H2O→CO+H2 (7)CO+CO2→2CO
In the embodiment shown in FIG. 33, coal is taken into the solar gasifier 331 by solar energy, for example, by condensing sunlight, and the generated heat is an endothermic reaction (6) and (6) below. It is gasified by 7). (6) C + H 2 O → CO + H 2 (7) CO + CO 2 → 2CO

【0085】また、太陽熱改質器332でメタンを太陽
エネルギにより発生する熱を利用して吸熱反応である下
記反応(8)〜(10)により改質させる。 (8)CH4+H2O→CO+3H2 (9)CH4+2H2O→CO2+4H2 (10)CH4+CO2→2CO+2H2
Further, methane is reformed in the solar heat reformer 332 by the following reactions (8) to (10) which are endothermic reactions using heat generated by solar energy. (8) CH 4 + H 2 O → CO + 3H 2 (9) CH 4 + 2H 2 O → CO 2 + 4H 2 (10) CH 4 + CO 2 → 2CO + 2H 2

【0086】太陽熱ガス化炉331から得られたガス化
ガス(生成ガス)および太陽熱改質器332から得られ
た改質ガス(生成ガス)を燃料製造装置333の供給す
る。燃料製造装置333に供給された生成ガスは下記の
反応(11)〜(15)により含水素燃料に変換され
る。 (11)CO+2H2→ CH3OH (12)CO2+3H2→CH3OH+H2O (13)3CO+3H2→(CH32O+CO2 (14)2CO+4H2→(CH32O+H2O (15)2CO2+6H2→(CH32O+3H2
The gasification gas (product gas) obtained from the solar heat gasification furnace 331 and the reformed gas (product gas) obtained from the solar heat reformer 332 are supplied to the fuel production device 333. The product gas supplied to the fuel production device 333 is converted into a hydrogen-containing fuel by the following reactions (11) to (15). (11) CO + 2H 2 → CH 3 OH (12) CO 2 + 3H 2 → CH 3 OH + H 2 O (13) 3CO + 3H 2 → (CH 3 ) 2 O + CO 2 (14) 2CO + 4H 2 → (CH 3 ) 2 O + H 2 O ( 15) 2CO 2 + 6H 2 → (CH 3 ) 2 O + 3H 2 O

【0087】このとき太陽熱が合成された含水素燃料の
化学エネルギの一部として固定(変換)される。燃料製
造装置333で合成された含水素燃料は発電装置334
で燃料として使用されてエネルギが取り出される。
At this time, the solar heat is fixed (converted) as a part of the chemical energy of the synthesized hydrogen-containing fuel. The hydrogen-containing fuel synthesized by the fuel production device 333 is supplied to the power generation device 334.
Is used as fuel to extract energy.

【0088】なお、太陽熱ガス化炉331および/また
は太陽熱改質器332と燃料製造装置333との間に生
成ガスの貯蔵設備を設けてもよい。また発電装置334
で含水素燃料を改質または分解してから発電に用いても
よい。また、発電装置334から二酸化炭素または水を
回収して再利用してもよい。
Incidentally, a storage facility for the generated gas may be provided between the solar heat gasifier 331 and / or the solar heat reformer 332 and the fuel production device 333. In addition, the power generation device 334
May be used for power generation after reforming or decomposing the hydrogen-containing fuel. Further, carbon dioxide or water may be collected from the power generation device 334 and reused.

【0089】本実施態様により太陽エネルギを化学エネ
ルギとして固定した合成燃料が得られる。この結果、直
接メタンまたは石炭を発電に用いるよりも発電時の二酸
化炭素の排出量を低減させることができる。
According to this embodiment, a synthetic fuel in which solar energy is fixed as chemical energy can be obtained. As a result, the amount of carbon dioxide emitted during power generation can be reduced as compared with the case where methane or coal is used directly for power generation.

【0090】図34の実施態様では、石炭が太陽熱ガス
化炉331で太陽熱により吸熱反応である下記の反応
(16)〜(18)によりガス化される。 (16)C+H2O→CO+H2 (17)CO+CO2→2CO (18)CO2+H2→CO+H2O また太陽熱水素製造装置335で水素を製造する。
In the embodiment shown in FIG. 34, coal is gasified in the solar gasifier 331 by the following reactions (16) to (18) which are endothermic reactions by solar heat. (16) to produce hydrogen at C + H 2 O → CO + H 2 (17) CO + CO 2 → 2CO (18) CO 2 + H 2 → CO + H 2 O The solar hydrogen generator 335.

【0091】太陽熱ガス化炉331から得られたガス化
ガス(生成ガス)および太陽熱水素製造装置335から
得られた水素を燃料製造装置333に供給する。燃料製
造装置333に供給されたガスは下記の反応(19)〜
(23)により含水素燃料に変換される。 (19)CO+2H2→ CH3OH (20)CO2+3H2→CH3OH+H2O (21)3CO+3H2→(CH32O+CO2 (22)2CO+4H2→(CH32O+H2O (23)2CO2+6H2→(CH32O+3H2
The gasification gas (product gas) obtained from the solar thermal gasifier 331 and the hydrogen obtained from the solar hydrogen generator 335 are supplied to the fuel generator 333. The gas supplied to the fuel production device 333 is reacted in the following reactions (19) to (19).
It is converted to a hydrogen-containing fuel by (23). (19) CO + 2H 2 → CH 3 OH (20) CO 2 + 3H 2 → CH 3 OH + H 2 O (21) 3CO + 3H 2 → (CH 3 ) 2 O + CO 2 (22) 2CO + 4H 2 → (CH 3 ) 2 O + H 2 O ( 23) 2CO 2 + 6H 2 → (CH 3 ) 2 O + 3H 2 O

【0092】このとき太陽エネルギが合成された含水素
燃料の化学エネルギの一部として固定(変換)される。
燃料製造装置333で合成された含水素燃料は発電装置
334で燃料として使用され、エネルギが取り出され
る。
At this time, the solar energy is fixed (converted) as a part of the chemical energy of the synthesized hydrogen-containing fuel.
The hydrogen-containing fuel synthesized by the fuel production device 333 is used as fuel in the power generation device 334, and energy is extracted.

【0093】なお、太陽熱ガス化炉331および/また
は太陽熱水素製造装置335と燃料製造装置333との
間に生成ガスの貯蔵設備を設けてもよい。さらに、燃料
製造装置333と発電装置334との間に燃料貯蔵設備
を設けてもよい。また発電装置334で含水素燃料を改
質または分解してから発電に用いてもよい。太陽熱改質
器332を併用してもよい。また、発電装置334から
二酸化炭素または水を回収して再利用してもよい。
Incidentally, a storage facility for product gas may be provided between the solar thermal gasification furnace 331 and / or the solar thermal hydrogen production apparatus 335 and the fuel production apparatus 333. Further, a fuel storage facility may be provided between the fuel production device 333 and the power generation device 334. The hydrogen-containing fuel may be reformed or decomposed by the power generation device 334 and then used for power generation. The solar heat reformer 332 may be used in combination. Further, carbon dioxide or water may be collected from the power generation device 334 and reused.

【0094】本実施態様により太陽エネルギを化学エネ
ルギとして固定した合成燃料が得られる。この結果、直
接石炭を発電に用いるよりも発電時の二酸化炭素の排出
量を低減させることができる。さらに太陽エネルギで得
られた水素を用いることにより燃料合成時の二酸化炭素
の放出も無くすことができる。
According to this embodiment, a synthetic fuel in which solar energy is fixed as chemical energy can be obtained. As a result, the amount of carbon dioxide emitted during power generation can be reduced as compared with the case where direct coal is used for power generation. Further, by using hydrogen obtained by solar energy, emission of carbon dioxide during fuel synthesis can be eliminated.

【0095】図35の実施態様では、太陽熱水素製造装
置335から太陽エネルギにより発生する熱による分解
反応で得られた水素と、二酸化炭素分離装置336から
回収された二酸化炭素とを燃料製造装置333に供給す
る。燃料製造装置333に供給されたガスは、下記の反
応(24)〜(28)により含水素燃料に変換される。 (24)CO+2H2→ CH3OH (25)CO2+3H2→CH3OH+H2O (26)3CO+3H2→(CH32O+CO2 (27)2CO+4H2→(CH32O+H2O (28)2CO2+6H2→(CH32O+3H2
In the embodiment shown in FIG. 35, hydrogen obtained by a decomposition reaction by heat generated by solar energy from solar thermal hydrogen producing apparatus 335 and carbon dioxide recovered from carbon dioxide separating apparatus 336 are supplied to fuel producing apparatus 333. Supply. The gas supplied to the fuel production device 333 is converted into a hydrogen-containing fuel by the following reactions (24) to (28). (24) CO + 2H 2 → CH 3 OH (25) CO 2 + 3H 2 → CH 3 OH + H 2 O (26) 3CO + 3H 2 → (CH 3 ) 2 O + CO 2 (27) 2CO + 4H 2 → (CH 3 ) 2 O + H 2 O ( 28) 2CO 2 + 6H 2 → (CH 3 ) 2 O + 3H 2 O

【0096】このとき太陽エネルギが合成された含水素
燃料の化学エネルギの一部として固定される。燃料製造
装置333で合成された含水素燃料は発電装置334で
燃料として使用されエネルギが取り出される。発電装置
334からの排出ガスは二酸化炭素分離装置336に供
給され、二酸化炭素が分離される。ここで二酸化炭素分
離は、少なくとも二酸化炭素が分離できればよく、例え
ば膜分離、化学吸着、物理吸着、酸素燃焼、気水分離、
または二酸化炭素冷凍液化のいずれか、またはそれらの
組合せであっても構わない。
At this time, the solar energy is fixed as a part of the chemical energy of the synthesized hydrogen-containing fuel. The hydrogen-containing fuel synthesized by the fuel production device 333 is used as fuel in the power generation device 334, and energy is extracted. The exhaust gas from the power generator 334 is supplied to a carbon dioxide separator 336, where carbon dioxide is separated. Here, carbon dioxide separation may be at least carbon dioxide can be separated, for example, membrane separation, chemical adsorption, physical adsorption, oxygen combustion, steam-water separation,
Alternatively, it may be any one of refrigeration and liquefaction of carbon dioxide, or a combination thereof.

【0097】なお、太陽熱水素製造装置335と燃料製
造装置333との間に生成水素の貯蔵設備を設けてもよ
い。さらに、燃料製造装置333と発電装置334との
間に燃料貯蔵設備を設けてもよい。また発電装置334
で含水素燃料を改質または分解してから発電に用いても
よい。また、二酸化炭素分離装置336で水を回収して
太陽熱水素製造装置に供給してもよい。
[0097] A storage facility for generated hydrogen may be provided between the solar thermal hydrogen production device 335 and the fuel production device 333. Further, a fuel storage facility may be provided between the fuel production device 333 and the power generation device 334. In addition, the power generation device 334
May be used for power generation after reforming or decomposing the hydrogen-containing fuel. Further, water may be collected by the carbon dioxide separation device 336 and supplied to the solar hydrogen production device.

【0098】本実施態様により太陽エネルギを化学エネ
ルギとして固定した合成燃料が得られる。かつ、二酸化
炭素は循環して再使用されるので環境への二酸化炭素の
放出も無くすことができる。
According to this embodiment, a synthetic fuel in which solar energy is fixed as chemical energy can be obtained. In addition, since carbon dioxide is circulated and reused, emission of carbon dioxide to the environment can be eliminated.

【0099】なお、電力消費地における電力需要が少な
いときであっても、発電所の発電量が多くて余剰電力が
あるときは、余剰電力を用いて、例えば水分解装置を作
動させて水素または含水素燃料を生成し、貯蔵すること
はもちろんのこと、電力消費地における電力需要が多い
ときであっても、発電所の発電量が多くて余剰電力があ
るときには、その余剰電力を用いて、例えば水分解装置
を作動させて水素または含水素燃料を生成し、貯蔵する
ことができる。
[0099] Even when the power demand in the power consuming area is low, when the power generation amount of the power plant is large and there is surplus power, the surplus power is used to operate a water splitter, for example, to operate hydrogen or hydrogen. In addition to generating and storing hydrogen-containing fuel, even when power demand is high in a power consuming area, when there is a large amount of power generation at the power plant and there is surplus power, the surplus power is used. For example, a water splitter can be activated to produce and store hydrogen or hydrogen-containing fuel.

【0100】また、電力消費地における電力需要が多い
ときであって、発電所の発電量が少なくて余剰電力がな
い、あるいはすくないときには、例えば補助発電装置を
作動させて電力を生成し、電力消費地に供給することは
もちろんのこと、電力消費地における電力需要が少ない
ときであっても、発電所の発電量が少なくて余剰電力が
ない、あるいはすくないときは、例えば補助発電装置を
作動させて電力を生成し、電力消費地に供給することが
できる。
When the power demand in the power consuming area is high and the power generation amount of the power station is small and there is no or little surplus power, for example, the auxiliary power generation device is operated to generate the power, Not only to supply to the land, but also when the power demand in the power consumption area is small, when the power generation amount of the power plant is small and there is no or little surplus power, for example, by operating an auxiliary power generation device Electric power can be generated and supplied to power consumption areas.

【0101】なお、エネルギを生成する手段によって生
成されるエネルギは、水分解装置や補助発電装置などを
動作させることができれば、鉄工所などの各種工場内で
使用されるエネルギであっても、各種工場内で生成され
るエネルギであっても構わない。その際には、工場内の
エネルギは、工場内において余剰エネルギであっても、
なくてもよい。
The energy generated by the means for generating energy is not limited to energy used in various factories such as ironworks, as long as a water splitter and an auxiliary power generator can be operated. Energy generated in a factory may be used. In that case, even if the energy in the factory is surplus energy in the factory,
It is not necessary.

【0102】[0102]

【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、環境に対する負荷、例えば二酸化炭素の放出、を抑
えながら需要に見合った電力を供給することができ、ま
た、余剰の電力を燃料の形で貯蔵することができる。ま
た、本発明の海水分解装置装置によれば、環境に有害な
副生成物を生成しないで水素を得ることができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to supply electric power that meets demand while suppressing the load on the environment, for example, the emission of carbon dioxide, and to use surplus electric power as fuel. It can be stored in the form of Further, according to the seawater decomposition apparatus of the present invention, hydrogen can be obtained without producing by-products harmful to the environment.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第一の態様による電力貯蔵システムの
ブロック図。
FIG. 1 is a block diagram of a power storage system according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第一の態様による電力貯蔵システムの
ブロック図。
FIG. 2 is a block diagram of a power storage system according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第二の態様による電力貯蔵システムの
ブロック図。
FIG. 3 is a block diagram of a power storage system according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第二の態様による電力貯蔵システムの
ブロック図。
FIG. 4 is a block diagram of a power storage system according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第二の態様による電力貯蔵システム
(電力需要の少ない場合)のブロック図。
FIG. 5 is a block diagram of a power storage system according to a second embodiment of the present invention (when power demand is small).

【図6】本発明の第二の態様による電力貯蔵システム
(電力需要の多い場合)のブロック図。
FIG. 6 is a block diagram of a power storage system according to a second embodiment of the present invention (when power demand is high).

【図7】本発明の第二の態様による電力貯蔵システム
(電力需要の少ない場合)のブロック図。
FIG. 7 is a block diagram of a power storage system according to a second embodiment of the present invention (when power demand is small).

【図8】本発明の第二の態様による電力貯蔵システム
(電力需要の多い場合)のブロック図。
FIG. 8 is a block diagram of a power storage system according to a second embodiment of the present invention (when power demand is high).

【図9】本発明の第二の態様による電力貯蔵システム
(電力需要の少ない場合)のブロック図。
FIG. 9 is a block diagram of a power storage system according to a second embodiment of the present invention (when power demand is small).

【図10】本発明の第二の態様による電力貯蔵システム
(電力需要の多い場合)のブロック図。
FIG. 10 is a block diagram of a power storage system (when power demand is high) according to the second embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第二の態様による電力貯蔵システム
(電力需要の少ない場合)のブロック図。
FIG. 11 is a block diagram of a power storage system according to the second embodiment of the present invention (when power demand is small).

【図12】本発明の第二の態様による電力貯蔵システム
(電力需要の多い場合)のブロック図。
FIG. 12 is a block diagram of a power storage system (when power demand is high) according to the second embodiment of the present invention.

【図13】本発明の第二の態様による電力貯蔵システム
(電力需要の少ない場合)のブロック図。
FIG. 13 is a block diagram of a power storage system according to the second embodiment of the present invention (when power demand is small).

【図14】本発明の第二の態様による電力貯蔵システム
(電力需要の多い場合)のブロック図。
FIG. 14 is a block diagram of a power storage system (when power demand is high) according to the second embodiment of the present invention.

【図15】本発明の第二の態様による電力貯蔵システム
(電力需要の少ない場合)のブロック図。
FIG. 15 is a block diagram of a power storage system according to a second embodiment of the present invention (when power demand is small).

【図16】本発明の第二の態様による電力貯蔵システム
(電力需要の多い場合)のブロック図。
FIG. 16 is a block diagram of a power storage system according to the second embodiment of the present invention (when power demand is high).

【図17】本発明の第二の態様による電力貯蔵システム
のブロック図。
FIG. 17 is a block diagram of a power storage system according to a second embodiment of the present invention.

【図18】本発明の第三の態様による電力貯蔵システム
のブロック図。
FIG. 18 is a block diagram of a power storage system according to a third embodiment of the present invention.

【図19】本発明の第三の態様による電力貯蔵システム
のブロック図。
FIG. 19 is a block diagram of a power storage system according to a third embodiment of the present invention.

【図20】本発明の第三の態様による電力貯蔵システム
のブロック図。
FIG. 20 is a block diagram of a power storage system according to a third embodiment of the present invention.

【図21】本発明の第四の態様による二酸化炭素循環型
発電システムのブロック図。
FIG. 21 is a block diagram of a carbon dioxide circulating power generation system according to a fourth embodiment of the present invention.

【図22】本発明の第四の態様による二酸化炭素循環型
発電システムのブロック図。
FIG. 22 is a block diagram of a carbon dioxide circulating power generation system according to a fourth embodiment of the present invention.

【図23】本発明の第四の態様による二酸化炭素循環型
発電システムのブロック図。
FIG. 23 is a block diagram of a carbon dioxide circulating power generation system according to a fourth embodiment of the present invention.

【図24】本発明の第四の態様による二酸化炭素循環型
発電システムのブロック図。
FIG. 24 is a block diagram of a carbon dioxide circulating power generation system according to a fourth embodiment of the present invention.

【図25】本発明の第四の態様による二酸化炭素循環型
発電システムに用いることのできる海水分解装置の模式
図。
FIG. 25 is a schematic view of a seawater decomposition apparatus that can be used in the carbon dioxide circulating power generation system according to the fourth embodiment of the present invention.

【図26】本発明の第四の態様による二酸化炭素循環型
発電システムに用いることのできる海水分解装置の模式
図。
FIG. 26 is a schematic view of a seawater decomposition apparatus that can be used in the carbon dioxide circulating power generation system according to the fourth embodiment of the present invention.

【図27】本発明の第四の態様による二酸化炭素循環型
発電システムに用いることのできる海水分解装置の模式
図。
FIG. 27 is a schematic view of a seawater decomposition apparatus that can be used in the carbon dioxide circulating power generation system according to the fourth embodiment of the present invention.

【図28】本発明の海水分解装置の模式図。FIG. 28 is a schematic view of a seawater decomposition apparatus of the present invention.

【図29】本発明の海水分解装置の模式図。FIG. 29 is a schematic view of a seawater decomposition apparatus of the present invention.

【図30】本発明の第四の態様による二酸化炭素循環型
発電システムに用いることのできる海水分解装置の模式
図。
FIG. 30 is a schematic view of a seawater decomposition apparatus that can be used in the carbon dioxide circulating power generation system according to the fourth embodiment of the present invention.

【図31】本発明の第二、第三または第四の態様に用い
ることのできる、含水素燃料製造装置の模式図。
FIG. 31 is a schematic view of a hydrogen-containing fuel producing apparatus that can be used in the second, third or fourth embodiment of the present invention.

【図32】本発明の第二、第三または第四の態様に用い
ることのできる、含水素燃料製造装置の模式図。
FIG. 32 is a schematic diagram of a hydrogen-containing fuel production apparatus that can be used in the second, third, or fourth embodiment of the present invention.

【図33】本発明の第五の態様による電力貯蔵システム
システムのブロック図。
FIG. 33 is a block diagram of a power storage system according to a fifth embodiment of the present invention.

【図34】本発明の第五の態様による電力貯蔵システム
システムのブロック図。
FIG. 34 is a block diagram of a power storage system according to a fifth embodiment of the present invention.

【図35】本発明の第五の態様による電力貯蔵システム
システムのブロック図。
FIG. 35 is a block diagram of a power storage system according to a fifth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 発電所(エネルギを生成する手段) 3 水分解装置 6 補助発電装置 11 燃料製造装置 13 ガス化炉 14 発電装置 253 陽極室 254 陽極 255 イオン交換膜 256 陰極 257 陰極室 282 電解質膜 291 酸素発生電極 292 水素イオン選択透過膜 293 水素発生電極 301 一価陽イオン選択透過膜 331 太陽熱ガス化炉 332 太陽熱改質器 333 燃料製造装置 334 発電装置 335 太陽熱水素製造装置 336 二酸化炭素分離装置 Reference Signs List 1 power plant (means for generating energy) 3 water splitting device 6 auxiliary power generating device 11 fuel manufacturing device 13 gasifier 14 power generating device 253 anode chamber 254 anode 255 ion exchange membrane 256 cathode 257 cathode chamber 282 electrolyte membrane 291 oxygen generating electrode 292 hydrogen ion selective permeable membrane 293 hydrogen generating electrode 301 monovalent cation selective permeable membrane 331 solar thermal gasifier 332 solar thermal reformer 333 fuel production equipment 334 power generation equipment 335 solar thermal hydrogen production equipment 336 carbon dioxide separation equipment

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村 田 圭 治 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1 株式会 社東芝研究開発センター内 (72)発明者 中 垣 隆 雄 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1 株式会 社東芝研究開発センター内 (72)発明者 佐々木 雅 國 神奈川県横浜市鶴見区末広町2丁目4番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 福 田 雅 文 東京都港区芝浦一丁目1番1号 株式会社 東芝本社事務所内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Keiji Murata 1 Toshiba-cho, Komukai Toshiba-cho, Saisaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture (72) Takashi Nakagaki, Inventor Takashi Nakagaki Yuki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Komukai Toshiba 1 Toshiba R & D Center (72) Inventor Masakuni Sasaki 2-4 Suehirocho, Tsurumi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Pref. Toshiba Keihin Works Co., Ltd. (72) Inventor Masafumi Fukuda Tokyo 1-1-1, Shibaura, Minato-ku Toshiba Corporation Head Office

Claims (35)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】エネルギを生成する手段から得られるエネ
ルギにより水を分解して、水素と酸素とを生成する水分
解装置と、 生成された水素を燃料として発電を行う補助発電装置と
を有する電力貯蔵システムであって、電力需要の少ない
ときには前記エネルギを生成する手段のエネルギにより
水分解装置を作動させて生成される水素を貯蔵し、電力
需要の多いときには前記エネルギを生成する手段と共
に、その水素を燃料として前記補助発電装置を作動させ
て発電を行うことを特徴とする電力貯蔵システム。
1. A power generator comprising: a water splitter for decomposing water with energy obtained from energy generating means to generate hydrogen and oxygen; and an auxiliary power generator for generating electric power using the generated hydrogen as fuel. A storage system for storing hydrogen generated by operating a water splitter using the energy of the energy generating means when the power demand is small, and storing the hydrogen together with the energy generating means when the power demand is high. A power storage system characterized in that power is generated by operating the auxiliary power generator using the fuel as a fuel.
【請求項2】エネルギを生成する手段から得られるエネ
ルギにより水を分解して、水素と酸素とを生成する水分
解装置と、 生成された水素から含水素燃料を製造する燃料製造装置
と、 製造された含水素燃料を燃料として発電を行う補助発電
装置とを有する電力貯蔵システムであって、電力需要の
少ないときには前記エネルギを生成する手段のエネルギ
により前記水分解装置および前記燃料製造装置を作動さ
せて、生成される含水素燃料を貯蔵し、電力需要の多い
ときには前記エネルギを生成する手段と共に、その含水
素燃料を燃料として前記補助発電装置を作動させて発電
を行うことを特徴とする電力貯蔵システム。
2. A water splitting apparatus for splitting water with energy obtained from an energy generating means to generate hydrogen and oxygen, a fuel manufacturing apparatus for manufacturing a hydrogen-containing fuel from the generated hydrogen, and a manufacturing method. And an auxiliary power generator for generating power using the hydrogen-containing fuel as a fuel, wherein the water splitting device and the fuel producing device are operated by the energy of the means for generating the energy when the power demand is small. Means for storing the generated hydrogen-containing fuel and generating the energy when the power demand is high, and generating electricity by operating the auxiliary power generator using the hydrogen-containing fuel as fuel. system.
【請求項3】ガス化炉と、 前記ガス化炉から生成される生成ガスから含水素燃料を
製造する燃料製造装置と、 製造された含水素燃料を燃料として発電を行う発電装置
とを有する電力貯蔵システムであって、電力需要の少な
いときには前記ガス化炉によって生成される生成ガスか
ら製造される含水素燃料を貯蔵し、電力需要の多いとき
にはその含水素燃料を燃料として前記発電装置を作動さ
せて発電を行うことを特徴とする電力貯蔵システム。
3. An electric power comprising: a gasifier; a fuel production apparatus for producing a hydrogen-containing fuel from a product gas generated from the gasifier; and a power generator for generating electric power using the produced hydrogen-containing fuel as a fuel. A storage system for storing hydrogen-containing fuel produced from the product gas generated by the gasifier when the power demand is low, and operating the power generation device using the hydrogen-containing fuel as fuel when the power demand is high. A power storage system characterized by performing power generation by using an electric power.
【請求項4】水分解により生成された水素または酸素の
うち少なくともどちらか一方を液化する装置と、液化さ
れた酸素または水素を貯蔵する貯蔵庫とを具備すること
を特徴とする、請求項1に記載の電力貯蔵システム。
4. The apparatus according to claim 1, further comprising a device for liquefying at least one of hydrogen and oxygen generated by water splitting, and a storage for storing the liquefied oxygen or hydrogen. A power storage system as described.
【請求項5】水分解により生成された酸素、または前記
燃料製造装置により製造された含水素燃料のうち少なく
ともどちらか一方を液化する装置と、液化された酸素ま
たは含水素燃料を貯蔵する貯蔵庫とを具備することを特
徴とする、請求項2に記載の電力貯蔵システム。
5. An apparatus for liquefying at least one of oxygen generated by water splitting and a hydrogen-containing fuel produced by the fuel production apparatus, and a storage for storing the liquefied oxygen or the hydrogen-containing fuel. The power storage system according to claim 2, comprising:
【請求項6】前記補助発電装置から排出される水を前記
水分解装置に供給することを特徴とする、請求項1に記
載の電力貯蔵システム。
6. The power storage system according to claim 1, wherein water discharged from said auxiliary power generation device is supplied to said water splitting device.
【請求項7】前記補助発電装置から排出される水を前記
水分解装置に供給することを特徴とする、請求項2に記
載の電力貯蔵システム。
7. The power storage system according to claim 2, wherein water discharged from the auxiliary power generation device is supplied to the water splitting device.
【請求項8】前記エネルギを生成する手段からの発電量
を一定に保ち、電力の需要に応じて前記補助発電装置の
発電出力を制御する制御装置を有することを特徴とす
る、請求項1に記載の電力貯蔵システム。
8. The apparatus according to claim 1, further comprising a control device for maintaining a constant power generation amount from said energy generating means and controlling a power generation output of said auxiliary power generation device according to a power demand. A power storage system as described.
【請求項9】前記エネルギを生成する手段からの発電量
を一定に保ち、電力の需要に応じて前記補助発電装置の
発電出力を制御する制御装置を有することを特徴とす
る、請求項2に記載の電力貯蔵システム。
9. The apparatus according to claim 2, further comprising a control device for maintaining a constant power generation amount from said energy generating means and controlling a power generation output of said auxiliary power generation device according to a power demand. A power storage system as described.
【請求項10】前記補助発電装置から排出される二酸化
炭素および水から、二酸化炭素を分離し回収する装置を
具備することを特徴とする、請求項2に記載の電力貯蔵
システム。
10. The power storage system according to claim 2, further comprising a device for separating and recovering carbon dioxide from carbon dioxide and water discharged from the auxiliary power generation device.
【請求項11】分離回収された二酸化炭素を液化する装
置と、液化された二酸化炭素を貯蔵する貯蔵庫とを具備
することを特徴とする請求項10に記載の電力貯蔵シス
テム。
11. The power storage system according to claim 10, further comprising an apparatus for liquefying the separated and recovered carbon dioxide, and a storage for storing the liquefied carbon dioxide.
【請求項12】分離回収された二酸化炭素を前記燃料製
造装置に供給することを特徴とする請求項10に記載の
電力貯蔵システム。
12. The power storage system according to claim 10, wherein the separated and recovered carbon dioxide is supplied to the fuel production device.
【請求項13】前記補助発電装置から排出される排熱を
もって、前記エネルギを生成する手段の作動流体の加熱
を行う排熱回収装置を具備することを特徴とする請求項
1に記載の電力貯蔵システム。
13. The electric power storage according to claim 1, further comprising an exhaust heat recovery device that heats the working fluid of the means for generating the energy by using the exhaust heat discharged from the auxiliary power generation device. system.
【請求項14】前記補助発電装置から排出される排熱を
もって、前記エネルギを生成する手段の作動流体の加熱
を行う排熱回収装置を具備することを特徴とする請求項
2に記載の電力貯蔵システム。
14. The electric power storage according to claim 2, further comprising an exhaust heat recovery device for heating the working fluid of the means for generating the energy by using the exhaust heat discharged from the auxiliary power generation device. system.
【請求項15】製造された含水素燃料を液化する装置
と、液化された含水素燃料を貯蔵する貯蔵庫とを具備す
ることを特徴とする請求項3に記載の電力貯蔵システ
ム。
15. The power storage system according to claim 3, further comprising an apparatus for liquefying the produced hydrogen-containing fuel, and a storage for storing the liquefied hydrogen-containing fuel.
【請求項16】前記ガス化炉で生成された生成ガスから
水素を分離する水素分離装置を具備し、分離された水素
を前記燃料製造装置に供給することを特徴とする請求項
3に記載の電力貯蔵システム。
16. The fuel cell according to claim 3, further comprising a hydrogen separator for separating hydrogen from a product gas generated in the gasification furnace, and supplying the separated hydrogen to the fuel production apparatus. Power storage system.
【請求項17】前記発電装置から排出される水を電気分
解し、分解して生成される水素を前記燃料製造装置に供
給する水分解装置を具備することを特徴とする、請求項
3に記載の電力貯蔵システム。
17. The apparatus according to claim 3, further comprising a water splitter for electrolyzing water discharged from the power generator and supplying hydrogen generated by the decomposition to the fuel production apparatus. Power storage system.
【請求項18】海水を分解する海水分解装置と、 前記海水分解装置によって生成された水素と、二酸化炭
素とから第一の含水素燃料を生成する燃料生成装置と、 この第一の含水素燃料を改質または分解して生成される
第二の含水素燃料を燃料として発電を行う発電装置と、 前記発電装置によって生成された二酸化炭素と水とを分
離し、この二酸化炭素を前記燃料生成装置に供給する二
酸化炭素分離装置とを有することを特徴とする電力貯蔵
システム。
18. A seawater decomposition apparatus for decomposing seawater, a fuel generation apparatus for generating a first hydrogen-containing fuel from hydrogen generated by the seawater decomposition apparatus and carbon dioxide, and a first hydrogen-containing fuel A power generating device that generates power using a second hydrogen-containing fuel generated by reforming or decomposing the fuel, separating carbon dioxide and water generated by the power generating device, and separating the carbon dioxide into the fuel generating device. A power storage system comprising: a carbon dioxide separation device for supplying to a power supply.
【請求項19】前記二酸化炭素分離装置で分離された水
を水素および酸素に分解し、この水素を前記燃料生成装
置に、この酸素を前記発電装置に、供給することを特徴
とする請求項18に記載の電力貯蔵システム。
19. The apparatus according to claim 18, wherein water separated by said carbon dioxide separator is decomposed into hydrogen and oxygen, and said hydrogen is supplied to said fuel generator and said oxygen is supplied to said power generator. An electric power storage system according to claim 1.
【請求項20】前記燃料生成装置から生成された第一の
含水素燃料と水とを分離する燃料分離装置を具備するこ
とを特徴とする請求項18に記載の電力貯蔵システム。
20. The power storage system according to claim 18, further comprising a fuel separation device that separates water from the first hydrogen-containing fuel generated from the fuel generation device.
【請求項21】前記燃料生成装置により生成された第一
の含水素燃料が貯蔵される貯蔵庫を具備することを特徴
とする、請求項18に記載の電力貯蔵システム。
21. The power storage system according to claim 18, further comprising a storage for storing the first hydrogen-containing fuel generated by the fuel generation device.
【請求項22】前記海水分解装置で得られた酸素を液化
する装置と、液化された酸素を貯蔵する貯蔵庫とを具備
することを特徴とする請求項18に記載の電力貯蔵シス
テム。
22. The electric power storage system according to claim 18, further comprising a device for liquefying the oxygen obtained by the seawater decomposition device, and a storage for storing the liquefied oxygen.
【請求項23】前記二酸化炭素分離装置で分離された二
酸化炭素を液化する装置と、液化された二酸化炭素を貯
蔵する貯蔵庫とを具備することを特徴とする、請求項1
8に記載の電力貯蔵システム。
23. The apparatus according to claim 1, further comprising a device for liquefying the carbon dioxide separated by said carbon dioxide separation device, and a storage for storing the liquefied carbon dioxide.
9. The power storage system according to 8.
【請求項24】下記の部材を具備してなることを特徴と
する海水分解装置。 (1)海水を電気分解したときに実質的に塩素を発生せ
ずに酸素を選択的に発生する陽極、(2)陽極室と陰極
室を隔離し、かつ実質的に水素イオンのみを選択的に透
過させる透過部、および(3)水素を発生する陰極。
24. A seawater decomposer comprising the following members. (1) An anode that selectively generates oxygen without substantially generating chlorine when seawater is electrolyzed. (2) Isolates the anode and cathode chambers and selectively selectively only hydrogen ions. And (3) a cathode for generating hydrogen.
【請求項25】水素イオンのみを選択的に透過させる透
過部の陽極側に、実質的に一価陽イオンのみを透過させ
る膜をさらに具備してなる、請求項24に記載の海水分
解装置。
25. The seawater decomposer according to claim 24, further comprising a membrane that substantially transmits only monovalent cations on the anode side of the transmission section that selectively transmits only hydrogen ions.
【請求項26】太陽熱で含炭素化合物をガス化させる太
陽熱ガス化炉と、 前記太陽熱ガス化炉で生成させたガス化ガスから含水素
燃料を生成させる燃料製造装置と、 前記含水素燃料を燃料として発電を行う発電装置と、を
有することを特徴とする電力貯蔵システム。
26. A solar heat gasifier for gasifying a carbon-containing compound by solar heat, a fuel production device for generating a hydrogen-containing fuel from a gasified gas generated by the solar gasifier, and A power storage system, comprising: a power generation device that generates power as a power supply.
【請求項27】太陽熱で含水素化合物を改質させる太陽
熱改質器と、 前記太陽熱改質器で生成させた改質ガスから含水素燃料
を生成させる燃料製造装置と、 前記含水素燃料を燃料として発電を行う発電装置と、を
有することを特徴とする電力貯蔵システム。
27. A solar heat reformer for reforming a hydrogen-containing compound by solar heat, a fuel production device for generating a hydrogen-containing fuel from the reformed gas generated by the solar heat reformer, and a fuel for producing the hydrogen-containing fuel. A power storage system, comprising: a power generation device that generates power as a power supply.
【請求項28】太陽熱で含炭素化合物をガス化させる太
陽熱ガス化炉と、 太陽熱で含水素化合物を改質させる太陽熱改質器と、 前記太陽熱ガス化炉で生成させたガス化ガスおよび前記
太陽熱改質器で生成させた改質ガスから含水素燃料を生
成させる燃料製造装置と、 前記含水素燃料を燃料として発電を行う発電装置と、を
有することを特徴とする電力貯蔵システム。
28. A solar thermal gasifier for gasifying a carbon-containing compound by solar heat, a solar thermal reformer for reforming a hydrogen-containing compound by solar heat, a gasified gas generated by the solar thermal gasifier and the solar heat An electric power storage system, comprising: a fuel production device that generates hydrogen-containing fuel from reformed gas generated by a reformer; and a power generation device that generates power using the hydrogen-containing fuel as fuel.
【請求項29】太陽熱で水から水素を製造する太陽熱水
素製造装置を具備し、前記太陽熱水素製造装置で生成さ
せた水素を前記燃料製造装置に供給する、請求項26〜
28のいずれか1項に記載の電力貯蔵システム。
29. A solar thermal hydrogen generator for producing hydrogen from water by solar heat, wherein hydrogen generated by the solar thermal hydrogen generator is supplied to the fuel producing apparatus.
29. The power storage system according to any one of claims 28.
【請求項30】前記発電装置によって生成された二酸化
炭素を分離する二酸化炭素分離装置をさらに有する、請
求項26〜29のいずれか1項に記載の電力貯蔵システ
ム。
30. The power storage system according to claim 26, further comprising a carbon dioxide separation device for separating carbon dioxide generated by said power generation device.
【請求項31】前記二酸化炭素分離装置で分離された二
酸化炭素を前記太陽熱ガス化炉または前記太陽熱改質器
または前記燃料製造装置に供給する、請求項30に記載
の電力貯蔵システム。
31. The power storage system according to claim 30, wherein the carbon dioxide separated by the carbon dioxide separation device is supplied to the solar gasifier, the solar reformer, or the fuel production device.
【請求項32】太陽熱で水から水素を製造する太陽熱水
素製造装置と、 前記太陽熱水素製造装置によって生成された水素と、二
酸化炭素とから含水素燃料を生成させる燃料製造装置
と、 前記含水素燃料を燃料として発電を行う発電装置と、 前記発電装置によって生成された二酸化炭素を分離し、
この二酸化炭素を前記燃料製造装置に供給する二酸化炭
素分離装置と、を有することを特徴とする電力貯蔵シス
テム。
32. A solar thermal hydrogen producing apparatus for producing hydrogen from water by solar heat, a fuel producing apparatus for producing a hydrogen-containing fuel from hydrogen produced by the solar thermal hydrogen producing apparatus and carbon dioxide, and the hydrogen-containing fuel A power generation device that generates power using the fuel as a fuel, separating carbon dioxide generated by the power generation device,
A carbon dioxide separation device for supplying the carbon dioxide to the fuel production device.
【請求項33】前記二酸化炭素分離装置で分離された水
を前記太陽熱水素製造装置に供給する、請求項32に記
載の電力貯蔵システム。
33. The power storage system according to claim 32, wherein the water separated by the carbon dioxide separation device is supplied to the solar thermal hydrogen production device.
【請求項34】前記発電装置で前記含水素燃料を改質ま
たは分解してから発電を行う、請求項29から33のい
ずれか1項に記載の電力貯蔵システム。
34. The power storage system according to claim 29, wherein power is generated after the hydrogen-containing fuel is reformed or decomposed by the power generator.
【請求項35】前記太陽熱水素製造装置で生成された酸
素を前記発電装置に供給する、請求項29〜34のいず
れか1項に記載の電力貯蔵システム。
35. The power storage system according to claim 29, wherein the oxygen generated by the solar thermal hydrogen production device is supplied to the power generation device.
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