WO2022191069A1 - メタン製造システム及びメタン製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本実施形態に係るメタン製造システム1の構成を示すブロック図である。
図2は、共電解/改質装置30の斜視図である。図3は、共電解/改質装置30の断面図である。図4は、共電解/改質セル32の斜視図である。図2では、一部の共電解/改質セル32が省略されている。
図2及び図3に示すように、マニホールド31は、マニホールド本体部33及び仕切板34を有する。
図2及び図3に示すように、各共電解/改質セル32は、マニホールド31から離れる方向に延びる。各共電解/改質セル32の基端部は、接合材(不図示)などによって天板部33aの貫通孔33bに固定される。各共電解/改質セル32の基端部は、貫通孔33bの内側に挿入されてもよいし、貫通孔33bの外側に出ていてもよい。
図5は、第1ガス流路35aに沿って切断した共電解/改質セル32の断面図である。
・第1電極2(共電解モード):CO2+H2O+4e-→CO+H2+2O2-・・・(1)
・第1電極2(改質モード):3H2+CO→CH4+H2O・・・(2)
・第2電極4(共電解モード):2O2-→O2+4e-・・・(3)
図6は、共電解/改質セル32を用いたメタン製造方法を説明するためのフロー図である。
メタン製造システム1は、共電解/改質セル32と、共電解/改質セル32の作動温度を制御する制御部60とを備える。共電解/改質セル32は、CO2及びH2OからH2及びCOを第1電極2において生成する共電解モードと、共電解モードで生成されたH2及びCOからCH4を第1電極2において生成する改質モードとのいずれかで作動する。制御部60は、改質モードにおける共電解/改質セル32の作動温度を、共電解モードにおける共電解/改質セル32の作動温度より低くする。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
上記実施形態において、共電解/改質セル32は、横縞型のSOECであることとしたが、これに限られない。共電解/改質セル32は、縦縞型(中空平板型)、平板型、円筒型などのSOECであってもよい。縦縞型のSOECの構成は、例えば特開特開2015-125897号公報に記載されている。平板型のSOECの構成は、例えば特開2020-177839号公報に記載されている。円筒型SOECの構成は、例えば特開特開2008-270203号公報に記載されている。ただし、横縞型のSOECは、他のSOFCに比べてH2Oの利用効率が高いため特に好ましい。
上記実施形態において、素子部38は、第1電極2、電解質3、第2電極4、反応防止膜5及びインターコネクタ6を有することとしたが、少なくとも第1電極2、電解質3及び第2電極4を有していればよい。
上記実施形態において、制御部60は、各共電解/改質セル32が改質モードで作動する場合、第3配管L3に配置されたポンプ60aを駆動させることによって、貯留/供給部40から共電解/改質装置30にH2及びCOを供給することとしたが、これに限られない。例えば、貯留/供給部40に貯留されたH2及びCOが加圧されている場合、制御部60は、ポンプ60aに代えて設けられた流量調整弁の開度を調整することによって、貯留/供給部40から共電解/改質装置30にH2及びCOを供給してもよい。
10 CO2供給装置
20 H2O供給装置
30 共電解/改質装置
31 マニホールド
32 共電解/改質セル
38 素子部
2 第1電極
3 電解質
4 第2電極
40 貯留/供給部
50 メタン貯留部
60 制御部
L1 第1配管
L2 第2配管
L3 第3配管
Claims (6)
- 第1電極と、第2電極と、前記第1電極及び第2電極の間に配置される電解質とを有する共電解/改質セルと、
前記共電解/改質セルの作動温度を制御する制御部と、
を備え、
前記共電解/改質セルは、CO2及びH2OからH2及びCOを前記第1電極において生成する共電解モードと、前記共電解モードで生成されたH2及びCOからCH4を前記第1電極において生成する改質モードとのいずれかで作動し、
前記制御部は、前記改質モードにおける前記共電解/改質セルの作動温度を、前記共電解モードにおける前記共電解/改質セルの作動温度より低くする、
メタン製造システム。 - 前記共電解モードにおける前記共電解/改質セルの作動温度は、700℃以上850℃以下であり、
前記改質モードにおける前記共電解/改質セルの作動温度は、350℃以上400℃以下である、
請求項1に記載のメタン製造システム。 - 前記共電解/改質セルが前記共電解モードで作動する場合、前記第1電極において生成されたH2及びCOを貯留し、前記共電解/改質セルが前記改質モードで作動する場合、貯留されたH2及びCOを前記第1電極に供給する貯留/供給部を備える、
請求項1又は2に記載のメタン製造システム。 - 第1電極と、第2電極と、前記第1電極及び第2電極の間に配置される電解質とを有する共電解/改質セルを用いたメタン製造方法であって、
CO2及びH2OからH2及びCOを前記第1電極において生成する共電解工程と、
前記共電解工程で生成されたH2及びCOからCH4を前記第1電極において生成する改質工程と、
を備えるメタン製造方法。 - 前記共電解工程で生成されたH2及びCOを貯留する第1貯留工程をさらに備え、
前記改質工程では、前記貯留工程で貯留されたH2及びCOからCH4を生成する、
請求項4に記載のメタン製造方法。 - 前記改質工程で生成されたCH4を貯留する第2貯留工程をさらに備える、
請求項5に記載のメタン製造方法。
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