JPS5834912B2 - 燃料電池 - Google Patents
燃料電池Info
- Publication number
- JPS5834912B2 JPS5834912B2 JP54134210A JP13421079A JPS5834912B2 JP S5834912 B2 JPS5834912 B2 JP S5834912B2 JP 54134210 A JP54134210 A JP 54134210A JP 13421079 A JP13421079 A JP 13421079A JP S5834912 B2 JPS5834912 B2 JP S5834912B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- negative electrode
- fuel cell
- hydrogen sulfide
- redox system
- fuel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/18—Regenerative fuel cells, e.g. redox flow batteries or secondary fuel cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Treating Waste Gases (AREA)
- Gas Separation By Absorption (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、精油所の脱硫プラント、石炭のガス化ある
いは液化プロセスなどで副生ずる硫化水素あるいは硫化
水素を含む水素ガスを燃料電池に有効利用すると同時に
、大気汚染物質である硫化水素を無害な硫黄単体にする
燃料電池に関するものである。
いは液化プロセスなどで副生ずる硫化水素あるいは硫化
水素を含む水素ガスを燃料電池に有効利用すると同時に
、大気汚染物質である硫化水素を無害な硫黄単体にする
燃料電池に関するものである。
精油所においては、現在環境汚染防止のため重油などの
脱硫が行われており、この際副生ずる硫化水素を処理し
なくてはならない。
脱硫が行われており、この際副生ずる硫化水素を処理し
なくてはならない。
また、石炭のガス化あるいは液化プロセスにおいても硫
化水素が副生ずる。
化水素が副生ずる。
硫化水素を含むガスを液状の触媒組成物と接触させ硫化
水素を硫黄単体に変化させて除去する、いわゆる湿式酸
化法については種々知られており（燃料協会編 燃料便
覧 Ｐ、３９１）、第（１）式に示すような反応が行わ
れる。
水素を硫黄単体に変化させて除去する、いわゆる湿式酸
化法については種々知られており（燃料協会編 燃料便
覧 Ｐ、３９１）、第（１）式に示すような反応が行わ
れる。
この反応は水素の燃焼熱（ＪＨエニー８．３Ｋｃａｌ／
ｍｏｌ）に匹敵する発熱反応（ＡＨ＝ ６３．５Ｋｃ
ａｌ／ ｍｏ ｌ ）であり、多重の原油を処理する場
合、このエネルギーは無視しえない量に達する。
ｍｏｌ）に匹敵する発熱反応（ＡＨ＝ ６３．５Ｋｃ
ａｌ／ ｍｏ ｌ ）であり、多重の原油を処理する場
合、このエネルギーは無視しえない量に達する。
たとえば、標準的な脱硫装置は数百バレル／日程度の重
油処理能力を有し、２００ｔｏｎ／日程度の硫化水素が
副生される。
油処理能力を有し、２００ｔｏｎ／日程度の硫化水素が
副生される。
この副生された硫化水素を燃料電池の燃料としてそのエ
ネルギーの有効利用をする場合、硫化水素およびそのイ
オン（Ｓ２−）の標準酸化還元電位はそれぞれ＋〇、１
４Ｖおよび−０，４８Ｖであり、酸素の値＋１．２３Ｖ
との電位差は１ｖ以上であるので、燃料電池を構成する
ことは原理的に可能である。
ネルギーの有効利用をする場合、硫化水素およびそのイ
オン（Ｓ２−）の標準酸化還元電位はそれぞれ＋〇、１
４Ｖおよび−０，４８Ｖであり、酸素の値＋１．２３Ｖ
との電位差は１ｖ以上であるので、燃料電池を構成する
ことは原理的に可能である。
しかし、通常の燃料電池のようにガス電極で硫化水素を
反応させると、燃料極触媒が硫化水素により被毒するこ
とと、上述の第（１）式の反応により硫黄が生成する結
果、これが燃料極である負極に析出することになり除去
できないなどの難点がある。
反応させると、燃料極触媒が硫化水素により被毒するこ
とと、上述の第（１）式の反応により硫黄が生成する結
果、これが燃料極である負極に析出することになり除去
できないなどの難点がある。
この発明は上述の問題点にかんがみなされたもので、硫
化水素と反応して硫黄単体を生成し、かつ自身は還元さ
れて電解槽内の負極で酸化再生される性質を有するレド
ックス系を負極液に加えた燃料電池を提供するものであ
る。
化水素と反応して硫黄単体を生成し、かつ自身は還元さ
れて電解槽内の負極で酸化再生される性質を有するレド
ックス系を負極液に加えた燃料電池を提供するものであ
る。
以下、この発明について説明する。
図面はこの発明の一実施例を示す構成略図で、１は硫化
水素と酸化状態のレドックス系を含む負極液９を反応さ
せる吸収反応塔、２は前記負極液９を送るポンプ、３は
前記吸収反応塔１の反応で生成された硫黄単体を分離除
去するフィルタ、４は電解槽、５は隔膜で、正極６、負
極７が浸る正極液８、負極液９を分離する。
水素と酸化状態のレドックス系を含む負極液９を反応さ
せる吸収反応塔、２は前記負極液９を送るポンプ、３は
前記吸収反応塔１の反応で生成された硫黄単体を分離除
去するフィルタ、４は電解槽、５は隔膜で、正極６、負
極７が浸る正極液８、負極液９を分離する。
上記符号１〜９で燃料電池１０が構成される。
なお、１１は外部負荷、Ｏｘ 、Ｒｅ ｄ は酸化、還
元状態のレドックス系を示す。
元状態のレドックス系を示す。
まず、硫化水素は吸収反応塔１内で負極液９中の酸化状
態のレドックス系Ｏｘと第（２）式に示すように反応し
、硫黄単体（単に硫黄ともいう）と還元状態のレドック
ス系Ｒｅｄ とを生ずる。
態のレドックス系Ｏｘと第（２）式に示すように反応し
、硫黄単体（単に硫黄ともいう）と還元状態のレドック
ス系Ｒｅｄ とを生ずる。
Ｈ２Ｓ ＋ Ｏｘ Ｓ ＋ Ｒｅ ｄ＋２Ｈ＋・
・・・・・（２）この状態の負極液９はポンプ２で電解
槽４に送られるが、フィルタ３で硫黄は分離除去される
ので、電解槽４には硫黄の除去された負極液９が送られ
、負極７および正極６では次の反応が進行する。
・・・・・（２）この状態の負極液９はポンプ２で電解
槽４に送られるが、フィルタ３で硫黄は分離除去される
ので、電解槽４には硫黄の除去された負極液９が送られ
、負極７および正極６では次の反応が進行する。
負極： Ｒｅｄ＋２Ｈ＋→Ｏｘ＋２ｅ−＋２Ｈ＋−（３
）正極：０２＋２Ｈ＋＋２ｅ−−Ｈ２Ｏ−・−・・（４
）ここで、ｅ−は電極反応の際の電子を示し、これによ
り正極６から負極７に電流が流れ、燃料電池１０は外部
負荷１１に出力を与える。
）正極：０２＋２Ｈ＋＋２ｅ−−Ｈ２Ｏ−・−・・（４
）ここで、ｅ−は電極反応の際の電子を示し、これによ
り正極６から負極７に電流が流れ、燃料電池１０は外部
負荷１１に出力を与える。
また、燃料電池１０内部では正負極液８，９中をイオン
、たとえばＨ＋が電荷単体として移動する。
、たとえばＨ＋が電荷単体として移動する。
正極６では空気中の酸素の還元により水が生成され、主
に正極６から水蒸気として燃料電池１０外に排出される
。
に正極６から水蒸気として燃料電池１０外に排出される
。
以上の吸収反応および正、負極６，７での全反応は第（
５）式で示される。
５）式で示される。
この反応は前記の湿式酸化法と同等であり、反応熱の代
りに電力が得られる点が異なる。
りに電力が得られる点が異なる。
以上の説明からも明らかなように、この発明においては
、吸収反応塔１で硫化水素と反応して硫黄単体を生成味
かつ負極７で容易に酸化再生されるレドックス系の選択
が重要である。
、吸収反応塔１で硫化水素と反応して硫黄単体を生成味
かつ負極７で容易に酸化再生されるレドックス系の選択
が重要である。
そこで、以下に適切なレドックス系の実施例を示す。
実施例 １
約２ｍｏｌ／ｌの塩化第二鉄水溶液をレドックス系とし
、窒素ガスで希釈１０％硫化水素ガスを吸収反応塔で反
応させた結果、硫化水素の吸収率は５０％であった。
、窒素ガスで希釈１０％硫化水素ガスを吸収反応塔で反
応させた結果、硫化水素の吸収率は５０％であった。
また、還元された塩化第二鉄水溶液を燃料電池で酸化し
たところ、開路電圧０．５Ｖ。
たところ、開路電圧０．５Ｖ。
出力電流密度５ ｍＡ／ｆｆｌで出力電圧０．２Ｖを得
た。
た。
なお、酸素極である正極には白金触媒付テフロン結着炭
素電極を使用し、燃料電池作用温度は６０℃であった。
素電極を使用し、燃料電池作用温度は６０℃であった。
実施例 ２
０、５ ｍｏ ｌ／ｌ硫酸第二鉄の硫酸酸性水溶液をレ
ドックス系とし、実施例１と同様に硫化水素を吸収反応
させた結果、吸収率は２０％程度、開路電圧は０．４５
Ｖであった。
ドックス系とし、実施例１と同様に硫化水素を吸収反応
させた結果、吸収率は２０％程度、開路電圧は０．４５
Ｖであった。
実施例 ３
０、５ ｍｏ ｌ／ｌ鉄・ｅｄｔａキレート化合物の酢
酸酢酸ナトリウム水溶液（ｐＨ３，５）をレドックス系
とし、実施例１と同様に硫化水素を吸収反応させた結果
、硫化水素の吸収率約３０％、開路電圧０．９ Ｖ、出
力電流密度１ ｍｌＶ’ｃｒｄで出力電圧０、７ Ｖを
得た。
酸酢酸ナトリウム水溶液（ｐＨ３，５）をレドックス系
とし、実施例１と同様に硫化水素を吸収反応させた結果
、硫化水素の吸収率約３０％、開路電圧０．９ Ｖ、出
力電流密度１ ｍｌＶ’ｃｒｄで出力電圧０、７ Ｖを
得た。
また、鉄・ｎｔａ キレート化合物についても同様の結
果を得た。
果を得た。
以上の実施例から判断すると、塩化第二鉄水溶液は吸収
率および電流密度は高いが、出力電圧が低く実用性に乏
しい。
率および電流密度は高いが、出力電圧が低く実用性に乏
しい。
これに対して、鉄・ｅｄｔａ。鉄・ｎｔａ などのキレ
ート錯体を用いると出力電圧が比較的高くなり、燃料電
池に適していると判断される。
ート錯体を用いると出力電圧が比較的高くなり、燃料電
池に適していると判断される。
このほか実施例に示されたレドックス系以外にもヨウ素
、ナフトキノンスルホン酸、鉄・クエン酸など従来から
硫化水素の湿式触媒として知られている物質の多くがこ
の発明の燃料電池のレドックス系として使用し得ること
がわかる。
、ナフトキノンスルホン酸、鉄・クエン酸など従来から
硫化水素の湿式触媒として知られている物質の多くがこ
の発明の燃料電池のレドックス系として使用し得ること
がわかる。
なお、実施例３の燃料電池起電力０．７■を用いて前述
の２００ｔｏｎ／日の硫化水素を想定した燃料電池の出
力を試算すると、約１万ＫＷになる。
の２００ｔｏｎ／日の硫化水素を想定した燃料電池の出
力を試算すると、約１万ＫＷになる。
以上説明したように、この発明は従来の燃料電池の気体
の代りに正、負極液を使用し、負極液中にレドックス化
合物を加えてレドックス系の酸化、還元状態を利用する
ことにより、大気汚染物質である硫化水素等を燃料とし
て利用し得るばかりでなく、無害な硫黄単体として除去
することができ、しかも発電設備としても充分に実用可
能な出力が得られる等の利点を有する。
の代りに正、負極液を使用し、負極液中にレドックス化
合物を加えてレドックス系の酸化、還元状態を利用する
ことにより、大気汚染物質である硫化水素等を燃料とし
て利用し得るばかりでなく、無害な硫黄単体として除去
することができ、しかも発電設備としても充分に実用可
能な出力が得られる等の利点を有する。
図面はこの発明の一実施例を示す構成略図である。
図中、１は吸収反応塔、２はポンプ、３はフィルタ、４
は電解槽、５は隔膜、６は正極、７は負極、８は正極液
、９は負極液、１０は燃料電池、１１は外部負荷である
。
は電解槽、５は隔膜、６は正極、７は負極、８は正極液
、９は負極液、１０は燃料電池、１１は外部負荷である
。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 電解槽内の正極と負極間を隔膜によって分離し、前
記負極に負極液を供給する燃料電池において、前記負極
液に前記電解槽外で硫化水素と反応して硫黄単体を生成
し自身は還元されて前記電解槽内の負極で酸化再生され
るレドックス系を加えたことを特徴とする燃料電池。 ２ レドックス系は、キレート化合物であることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の燃料電池。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54134210A JPS5834912B2 (ja) | 1979-10-19 | 1979-10-19 | 燃料電池 |
| US06/196,188 US4320180A (en) | 1979-10-19 | 1980-10-14 | Fuel cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54134210A JPS5834912B2 (ja) | 1979-10-19 | 1979-10-19 | 燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5659477A JPS5659477A (en) | 1981-05-22 |
| JPS5834912B2 true JPS5834912B2 (ja) | 1983-07-29 |
Family
ID=15122987
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP54134210A Expired JPS5834912B2 (ja) | 1979-10-19 | 1979-10-19 | 燃料電池 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4320180A (ja) |
| JP (1) | JPS5834912B2 (ja) |
Families Citing this family (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4544461A (en) * | 1983-03-28 | 1985-10-01 | Energy Conversion Devices, Inc. | Hydrogen sulfide decomposition cell and catalytic materials therefor |
| WO1990002359A1 (en) | 1988-08-23 | 1990-03-08 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Process for the production of flexographic printing reliefs |
| US7313916B2 (en) | 2002-03-22 | 2008-01-01 | Philip Morris Usa Inc. | Method and apparatus for generating power by combustion of vaporized fuel |
| WO2004070865A1 (ja) * | 2003-02-10 | 2004-08-19 | Matsushita Electric Industrial Co. Ltd. | 燃料電池システム |
| US20040180246A1 (en) * | 2003-03-10 | 2004-09-16 | Smedley Stuart I. | Self-contained fuel cell |
| US7177535B2 (en) * | 2003-07-01 | 2007-02-13 | Philip Morris Usa Inc. | Apparatus for generating power and hybrid fuel vaporization system |
| US8502064B2 (en) * | 2003-12-11 | 2013-08-06 | Philip Morris Usa Inc. | Hybrid system for generating power |
| RO120736B1 (ro) * | 2004-08-30 | 2006-06-30 | Ovidiu Păcală | Procedeu şi celulă de combustie pentru producereacurentului electric |
| US11909077B2 (en) | 2008-06-12 | 2024-02-20 | Massachusetts Institute Of Technology | High energy density redox flow device |
| US8722226B2 (en) | 2008-06-12 | 2014-05-13 | 24M Technologies, Inc. | High energy density redox flow device |
| US9786944B2 (en) | 2008-06-12 | 2017-10-10 | Massachusetts Institute Of Technology | High energy density redox flow device |
| WO2010042874A2 (en) * | 2008-10-09 | 2010-04-15 | Ceramatec, Inc. | Apparatus and method for reducing an alkali metal electrochemically at a temperature below the metal's melting temperature |
| US9475998B2 (en) | 2008-10-09 | 2016-10-25 | Ceramatec, Inc. | Process for recovering alkali metals and sulfur from alkali metal sulfides and polysulfides |
| JP5882888B2 (ja) | 2009-04-06 | 2016-03-09 | ２４エム・テクノロジーズ・インコーポレイテッド２４Ｍ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ， Ｉｎｃ． | レドックスフロー電池を使用した燃料システム |
| US9484569B2 (en) | 2012-06-13 | 2016-11-01 | 24M Technologies, Inc. | Electrochemical slurry compositions and methods for preparing the same |
| CN102881961B (zh) * | 2012-09-27 | 2014-08-06 | 合肥工业大学 | 一种通过单室燃料电池处理含硫废水回收单质硫并联产电能的方法 |
| US8993159B2 (en) | 2012-12-13 | 2015-03-31 | 24M Technologies, Inc. | Semi-solid electrodes having high rate capability |
| US9362583B2 (en) | 2012-12-13 | 2016-06-07 | 24M Technologies, Inc. | Semi-solid electrodes having high rate capability |
| CN104766981B (zh) * | 2015-05-05 | 2017-03-15 | 合肥工业大学 | 一种提高脱硫过程中络合铁再生速率与产电效率的燃料电池运行工艺 |
| US11005087B2 (en) | 2016-01-15 | 2021-05-11 | 24M Technologies, Inc. | Systems and methods for infusion mixing a slurry based electrode |
| JP6299912B1 (ja) * | 2017-03-30 | 2018-03-28 | 栗田工業株式会社 | ｐＨ及び酸化還元電位を制御可能な希釈薬液の製造装置 |
| JP6299913B1 (ja) * | 2017-03-30 | 2018-03-28 | 栗田工業株式会社 | ｐＨ・酸化還元電位調整水の製造装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3920474A (en) * | 1972-05-25 | 1975-11-18 | Gen Engineering Lab Inc | Method of operating a fuel cell using sulfide fuel |
| US4069371A (en) * | 1976-05-10 | 1978-01-17 | Gel, Inc. | Energy conversion |
| US4159366A (en) * | 1978-06-09 | 1979-06-26 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Electrochemical cell for rebalancing redox flow system |
-
1979
- 1979-10-19 JP JP54134210A patent/JPS5834912B2/ja not_active Expired
-
1980
- 1980-10-14 US US06/196,188 patent/US4320180A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5659477A (en) | 1981-05-22 |
| US4320180A (en) | 1982-03-16 |
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