JPS63242902A - 炭酸ガスからの酸素を回収する装置 - Google Patents
炭酸ガスからの酸素を回収する装置Info
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- JPS63242902A JPS63242902A JP7633687A JP7633687A JPS63242902A JP S63242902 A JPS63242902 A JP S63242902A JP 7633687 A JP7633687 A JP 7633687A JP 7633687 A JP7633687 A JP 7633687A JP S63242902 A JPS63242902 A JP S63242902A
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Landscapes
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は炭酸ガスから酸素を回収する装置に関し、特に
宇宙ステーション、潜水艦、深海艇。
宇宙ステーション、潜水艦、深海艇。
海底作業船その他あらゆる閉鎖環境における生命維持用
窒気再生装置として有利に適用しうる炭酸ガスから酸素
を回収する装置に関する。
窒気再生装置として有利に適用しうる炭酸ガスから酸素
を回収する装置に関する。
従来、炭酸ガスから酸素を回収するには、炭酸ガスを水
素と触媒を用いて一酸化炭素と水蒸気に還元する段階と
、一酸化炭素と水素とを触媒を用いて炭素と水蒸気に還
元する段階と、水蒸気を凝縮させる段階と、凝縮した水
を電気分解して酸素ガスと水素ガスを得る段階との４段
からなる方法が採用されていた。
素と触媒を用いて一酸化炭素と水蒸気に還元する段階と
、一酸化炭素と水素とを触媒を用いて炭素と水蒸気に還
元する段階と、水蒸気を凝縮させる段階と、凝縮した水
を電気分解して酸素ガスと水素ガスを得る段階との４段
からなる方法が採用されていた。
この従来法を第２図を参照して説明する。炭酸ガスタン
ク３から炭酸ガスは循環ポンプ７によって後記する水電
解槽１６で発生した水素と共に触媒反応器１１に導入す
る。ここで炭酸ガスは反応して一酸化炭素と水蒸気にな
る。反応後のガスは熱交換器１７で、熱交換（熱回収）
された後、水凝縮器１３に送られ、ここで反応後ガスは
冷却され凝縮水が分離される。
ク３から炭酸ガスは循環ポンプ７によって後記する水電
解槽１６で発生した水素と共に触媒反応器１１に導入す
る。ここで炭酸ガスは反応して一酸化炭素と水蒸気にな
る。反応後のガスは熱交換器１７で、熱交換（熱回収）
された後、水凝縮器１３に送られ、ここで反応後ガスは
冷却され凝縮水が分離される。
凝縮しないガス（主に一酸化炭素）は前記の熱交換器１
７で熱回収をした後、水素ガスと共に触媒反応器２に導
入され、ここで一酸化炭素は炭素（カーボン）と水蒸気
になる。
７で熱回収をした後、水素ガスと共に触媒反応器２に導
入され、ここで一酸化炭素は炭素（カーボン）と水蒸気
になる。
反応後のガスは熱交換器１８を経て水凝縮器１４で水が
凝縮分離される。
凝縮分離される。
水凝縮器１３及び１４で分離され次凝縮水は水タンク１
５に集められ、直流電源６を有する水電解槽１６へ送ら
れて電気分解されて酸素と水素になる。なお図中、５．
１２は触媒反応器２．１１のヒータである。
５に集められ、直流電源６を有する水電解槽１６へ送ら
れて電気分解されて酸素と水素になる。なお図中、５．
１２は触媒反応器２．１１のヒータである。
酸素は呼吸用に使用され、又、水素は二酸化炭素の還元
反応（二酸化炭素→一酸化炭素→カーボン）を行なうた
めに、反応系にリターンされる。なお、反応系は閉サイ
クルになっているが、これは二酸化炭素を完全に還元す
るために未反応ガスを循環処理するためである。
反応（二酸化炭素→一酸化炭素→カーボン）を行なうた
めに、反応系にリターンされる。なお、反応系は閉サイ
クルになっているが、これは二酸化炭素を完全に還元す
るために未反応ガスを循環処理するためである。
上記第２図によって説明した従来法の炭酸ガスから酸素
の回収には、 （１）触媒反応（１） （９００℃、 Ｆｅ触媒）Ｃｏ
ｔ＋Ｈ，−一→ ｃｏ ＋ Ｈ２Ｏ（ガス）（２）
触媒層ｆｆｉ＋２１（６３０℃、 Ｆｅ触媒）Ｃｏ ＋
Ｈ２−−→Ｃ＋ Ｈ，Ｏ（ガス）（３）水凝縮 ２Ｈ，Ｏ（ガス）−２Ｈ２０（ｇ、）十熱（４）水電解 ２Ｈ２０（液） −２Ｈ２＋ ０２ の４段階の工程を必要とし、水蒸気の凝縮熱が失われる
以外に、例えば無重力下では特殊な気水分離器が必要と
する問題があった０ 〔発明の目的〕 本発明は、上記従来法の欠点である工程数を少くシ、水
蒸気の凝縮熱の損失をなくシ、反応の九めの加熱エネル
ギーを減少させ、かつ特殊な気水分離器を要しない炭酸
ガスから酸素を回収する装置を提供しようとするもので
ある。
の回収には、 （１）触媒反応（１） （９００℃、 Ｆｅ触媒）Ｃｏ
ｔ＋Ｈ，−一→ ｃｏ ＋ Ｈ２Ｏ（ガス）（２）
触媒層ｆｆｉ＋２１（６３０℃、 Ｆｅ触媒）Ｃｏ ＋
Ｈ２−−→Ｃ＋ Ｈ，Ｏ（ガス）（３）水凝縮 ２Ｈ，Ｏ（ガス）−２Ｈ２０（ｇ、）十熱（４）水電解 ２Ｈ２０（液） −２Ｈ２＋ ０２ の４段階の工程を必要とし、水蒸気の凝縮熱が失われる
以外に、例えば無重力下では特殊な気水分離器が必要と
する問題があった０ 〔発明の目的〕 本発明は、上記従来法の欠点である工程数を少くシ、水
蒸気の凝縮熱の損失をなくシ、反応の九めの加熱エネル
ギーを減少させ、かつ特殊な気水分離器を要しない炭酸
ガスから酸素を回収する装置を提供しようとするもので
ある。
〔間頂点を解決するための手段〕 ゛本発明は水
蒸気及び炭酸ガスを酸素透過性固体電解質材料を介して
電気分解させ酸素と水素及び一酸化炭素に分解する電解
槽、該電解槽から発生した酸素を採取する手段、該電解
槽よジ発生した水素と一酸化炭素とを触媒の存在下で水
蒸気と遊離カーボンに変換させる触媒反応器及び該触媒
反応器から発生した水蒸気を前記電解槽に炭酸ガスと共
に供給する手段とよフなることを特徴とする炭酸ガスか
ら酸素を回収する装置である。
蒸気及び炭酸ガスを酸素透過性固体電解質材料を介して
電気分解させ酸素と水素及び一酸化炭素に分解する電解
槽、該電解槽から発生した酸素を採取する手段、該電解
槽よジ発生した水素と一酸化炭素とを触媒の存在下で水
蒸気と遊離カーボンに変換させる触媒反応器及び該触媒
反応器から発生した水蒸気を前記電解槽に炭酸ガスと共
に供給する手段とよフなることを特徴とする炭酸ガスか
ら酸素を回収する装置である。
本発明はＣＯｚをＣＯに還元する反応を、従来の触媒反
応に代え、Ｃ０２と水蒸気を酸素透過性固体電解質材料
よりなる電解槽によって下記の電解反応 陰極反応： Ｈ２Ｏ＋ ２ ｅ−→Ｈ２＋ Ｏ”−（
ｔｌＣｏｇ ＋ ２ｅ−−〇〇 ＋ Ｏ”−ｆ２）陽極
反応；２０ト→ｏ、 ＋ ４ｅ−（３１によって行わせ
て、先ず酸素を採取する。
応に代え、Ｃ０２と水蒸気を酸素透過性固体電解質材料
よりなる電解槽によって下記の電解反応 陰極反応： Ｈ２Ｏ＋ ２ ｅ−→Ｈ２＋ Ｏ”−（
ｔｌＣｏｇ ＋ ２ｅ−−〇〇 ＋ Ｏ”−ｆ２）陽極
反応；２０ト→ｏ、 ＋ ４ｅ−（３１によって行わせ
て、先ず酸素を採取する。
次いで上記電解反応によって生成したＣＯとＨ２とを触
媒反応系に送り、ＣＯをＨ，によって下記のＣＯ還元反
応 Ｃｏ ＋ Ｈり − Ｃ十４０（水蒸気）（４１金起こ
させ、炭素は触媒層中に残留させ、生成した水蒸気は凝
縮させることなく、上記１１！素透過性電解質材料を用
いた電解槽にＣＯｌと共に供給して電解する。
媒反応系に送り、ＣＯをＨ，によって下記のＣＯ還元反
応 Ｃｏ ＋ Ｈり − Ｃ十４０（水蒸気）（４１金起こ
させ、炭素は触媒層中に残留させ、生成した水蒸気は凝
縮させることなく、上記１１！素透過性電解質材料を用
いた電解槽にＣＯｌと共に供給して電解する。
以下、本発明の一実施例を第１図によって説明する。
第１図において、１は電解槽、２は触媒反応器、３はＣ
Ｏｚタンク、４，５はヒータ、６は直流電源、７は循環
ポンプ、８，９．１０は循環ライン、１１は酸素透過性
固体電解質材料、１２は多孔質電極、１５は酸素採取ラ
インである。
Ｏｚタンク、４，５はヒータ、６は直流電源、７は循環
ポンプ、８，９．１０は循環ライン、１１は酸素透過性
固体電解質材料、１２は多孔質電極、１５は酸素採取ラ
インである。
こ＼において、電解Ｎ１には内部に例えばイツトリア安
定化ジルコニア（ＺｒＯ２：約９２モルＴｏ ＆ＹｚＯ
ｓ ：約８モルチ）のような酸素透過性固体電解質材料
１１が取付けられており、該固体電解質材料１１の表裏
両面には、多孔質白金などの材料の電極１２が散村けら
れている。この電極１２は電解によって生じた成分（こ
＼では酸素）の透過に支障のないように多孔質のもので
なければならない。酸素透過性固体電解質材料１１は低
温域では’ＩＣ解質として機能しないので、ある程度の
高温状態（最低でも６００℃。
定化ジルコニア（ＺｒＯ２：約９２モルＴｏ ＆ＹｚＯ
ｓ ：約８モルチ）のような酸素透過性固体電解質材料
１１が取付けられており、該固体電解質材料１１の表裏
両面には、多孔質白金などの材料の電極１２が散村けら
れている。この電極１２は電解によって生じた成分（こ
＼では酸素）の透過に支障のないように多孔質のもので
なければならない。酸素透過性固体電解質材料１１は低
温域では’ＩＣ解質として機能しないので、ある程度の
高温状態（最低でも６００℃。
実用的には９００℃以上）に維持しなければならぬので
、電解槽１内にはヒータ４が設置される。
、電解槽１内にはヒータ４が設置される。
触媒反応器２は触媒、例えばＦｅが反応器２内に充填さ
れており、この触媒反応を生起させるための温度に維持
するため、触媒のまわりにはヒータ５が設置されている
。
れており、この触媒反応を生起させるための温度に維持
するため、触媒のまわりにはヒータ５が設置されている
。
以下、第１図に示した装置の作動について説明する。
ＣＯ２タンク３から循環ポンプ７によって循環ジイン８
へＣＯ鵞ガスを導入する。ここで触媒反応器２からの水
蒸気（ＨｚＯ）と未反応のＣＯ２とＣ０と混合される。
へＣＯ鵞ガスを導入する。ここで触媒反応器２からの水
蒸気（ＨｚＯ）と未反応のＣＯ２とＣ０と混合される。
この混合ガスは循環ライン１０より電解４’ｌＩＫ供給
され、こ＼において加熱及び電解を受け、反応式（１）
〜（３）に従って０２ガスを生成する。生成されたＯ、
ガスは酸素採取ライン１３より採取される。
され、こ＼において加熱及び電解を受け、反応式（１）
〜（３）に従って０２ガスを生成する。生成されたＯ、
ガスは酸素採取ライン１３より採取される。
循環ガス側、すなわちライン９側に生成したＨ２とＣｏ
は次の触媒反応器２で反応式（４）に従って遊離カーボ
ンとＨ，Ｏ（水蒸気）に変換され、Ｈｌ０（水蒸気）は
その１１循環し再びＣＯ３と共に電解槽１に送られて電
解される。遊離カーボンは触媒反応器２内に次第に蓄積
されて行く。
は次の触媒反応器２で反応式（４）に従って遊離カーボ
ンとＨ，Ｏ（水蒸気）に変換され、Ｈｌ０（水蒸気）は
その１１循環し再びＣＯ３と共に電解槽１に送られて電
解される。遊離カーボンは触媒反応器２内に次第に蓄積
されて行く。
酸素透過性固体電解質材料としてイツトリア安定化ジル
コニア（Ｚｒ０１：約９２モル’ｆｌ ＃ ＹｚＯｓ；
約８モル％）、を極材料として多孔質白金を使用した電
解槽を使用し、温度９００Ｃ，＠圧２ｖの電解条件で、
１００％ＣＯ，ガス４２．４ＮＬ／Ｈｒと触媒反応器か
らの水蒸気とを、電解したところ、はソ１００チの０２
ガスが原料ＣＯ，ガスとはソ同流量で得られ友。
コニア（Ｚｒ０１：約９２モル’ｆｌ ＃ ＹｚＯｓ；
約８モル％）、を極材料として多孔質白金を使用した電
解槽を使用し、温度９００Ｃ，＠圧２ｖの電解条件で、
１００％ＣＯ，ガス４２．４ＮＬ／Ｈｒと触媒反応器か
らの水蒸気とを、電解したところ、はソ１００チの０２
ガスが原料ＣＯ，ガスとはソ同流量で得られ友。
この際、電解槽から副生するＣｏ、Ｈｌを触媒下で還元
する触媒反応器には、触媒として（Ｌ５■φ×１５■の
ワイヤ状のものを使用し、ｓｖ ： ２ｏｏｏ−ｈ温度
６３０℃の条件で反応させた。
する触媒反応器には、触媒として（Ｌ５■φ×１５■の
ワイヤ状のものを使用し、ｓｖ ： ２ｏｏｏ−ｈ温度
６３０℃の条件で反応させた。
（１１Ｈ，Ｏの電解と、Ｃｏ、の電解を同一電解槽で行
うことによって、従来の触媒反応（Ｉｎ省略できる。
うことによって、従来の触媒反応（Ｉｎ省略できる。
（牙 水蒸気の凝縮不要のため熱の損失がない。
（３）電解槽と触媒反応器の操作をはソ同じ温度で行う
ことができるので；供給ＣＯ２の昇温と放熱弁の熱を与
えるだけでよい。
ことができるので；供給ＣＯ２の昇温と放熱弁の熱を与
えるだけでよい。
（４） 装置が簡単である。
第１図は本発明の一実施例を示すフロー図、第２図は従
来例を示すフロー図でおる。
来例を示すフロー図でおる。
Claims (1)
- 水蒸気及び炭酸ガスを酸素透過性固体電解質材料を介し
て電気分解させ酸素と水素及び一酸化炭素に分解する電
解槽、該電解槽から発生した酸素を採取する手段、該電
解槽より発生した水素と一酸化炭素とを触媒の存在下で
水蒸気と遊離カーボンに変換させる触媒反応器及び該触
媒反応器から発生した水蒸気を前記電解槽に炭酸ガスと
共に供給する手段とよりなることを特徴とする炭酸ガス
から酸素を回収する装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7633687A JPS63242902A (ja) | 1987-03-31 | 1987-03-31 | 炭酸ガスからの酸素を回収する装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7633687A JPS63242902A (ja) | 1987-03-31 | 1987-03-31 | 炭酸ガスからの酸素を回収する装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63242902A true JPS63242902A (ja) | 1988-10-07 |
Family
ID=13602514
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7633687A Pending JPS63242902A (ja) | 1987-03-31 | 1987-03-31 | 炭酸ガスからの酸素を回収する装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63242902A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0822129A (ja) * | 1994-07-06 | 1996-01-23 | Nikon Corp | 真空紫外域の光学装置 |
| JP2006205153A (ja) * | 2004-12-27 | 2006-08-10 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | 乾式電気分解による二酸化炭素分解装置および分解方法 |
-
1987
- 1987-03-31 JP JP7633687A patent/JPS63242902A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0822129A (ja) * | 1994-07-06 | 1996-01-23 | Nikon Corp | 真空紫外域の光学装置 |
| JP2006205153A (ja) * | 2004-12-27 | 2006-08-10 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | 乾式電気分解による二酸化炭素分解装置および分解方法 |
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