WO2024080131A1 - Electrolytic device, collection system, and electrolytic method - Google Patents

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友恵 井藤
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住友重機械工業株式会社
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Abstract

The present invention addresses the problem of providing: an electrolytic device in which the efficiency of electrolyzing raw water is improved by heightening the electrical conductivity of a cathode solution; a collection system; and an electrolytic method. The electrolytic device electrolyzes raw water containing at least one kind of ions selected from among calcium ions, magnesium ions, and chloride ions, and is characterized by comprising an anode, a cathode, a cation-exchange membrane disposed therebetween, and a concentration part for concentrating raw water and characterized in that concentrated raw water which has been concentrated in the concentration part is introduced into a cathode-side space.

Description

電解装置、回収システム及び電解方法Electrolysis device, recovery system and electrolysis method
 本発明は、電解装置、回収システム及び電解方法に関するものである。特に、本発明は、カルシウムイオン、マグネシウムイオン、塩化物イオン選択される少なくとも1種を含む被処理水用いて、電気分解で二酸化炭素を炭酸塩化して固定化する際にカソードの溶液の電気伝導率を向上し、電解効率の向上させることのできる電解装置、回収システム及び電解方法に関するものである。 The present invention relates to an electrolysis device, a recovery system, and an electrolysis method. In particular, the present invention relates to an electrolysis device, a recovery system, and an electrolysis method that can improve the electrical conductivity of the cathode solution and improve the electrolysis efficiency when carbon dioxide is carbonated and fixed by electrolysis using water to be treated that contains at least one selected from calcium ions, magnesium ions, and chloride ions.
 地球温暖化などの環境問題に対して大きな影響を与えるとされる二酸化炭素については、環境への排出を抑制することが早急に対応すべき課題となっている。この課題に対し、二酸化炭素の排出量自体を削減する技術や、排出された二酸化炭素を回収し、固定化する技術に係る研究が進められている。 Carbon dioxide is believed to have a major impact on environmental issues such as global warming, and reducing its emissions into the environment is an issue that must be addressed immediately. In response to this issue, research is being conducted into technologies to reduce carbon dioxide emissions themselves, as well as technologies to capture and immobilize emitted carbon dioxide.
 例えば、特許文献1では、処理槽に隔膜を隔てアノードとカソードを配置し、海水を電気分解することで、アノード電解水とカソード電解水を作成する。そして、カソード電解水に炭酸ガスを吹き込むことにより、炭酸塩を生成することで二酸化炭素を固定化することが記載されている。 For example, Patent Document 1 describes how an anode and a cathode are placed in a treatment tank separated by a diaphragm, and seawater is electrolyzed to produce anode electrolytic water and cathode electrolytic water. It also describes how carbon dioxide is immobilized by blowing carbon dioxide gas into the cathode electrolytic water to generate carbonates.
特開2020-196927号公報JP 2020-196927 A
 特許文献1には、電気分解をするにあたり、カソードの電流密度が低いと電気分解が遅く効率的ではないことから、カソードの電流密度を高め、電気分解を行うことが記載されており、カソード電流密度が一定となるように電源から電力供給を制御することが記載されている。
 ここで、電流密度は、電気伝導率と電界との積であることから、電流密度を高め効率よく電気分解を行うには、カソード電解水の電気伝導率を高めるか、電界を大きくするために大きな電圧を出力できる電源が必要になる。
Patent Document 1 describes that when electrolysis is performed, if the cathode current density is low, the electrolysis is slow and inefficient, so that the cathode current density is increased to perform electrolysis, and describes that the power supply from the power source is controlled so that the cathode current density is constant.
Here, since current density is the product of electrical conductivity and electric field, in order to increase the current density and perform electrolysis efficiently, it is necessary to either increase the electrical conductivity of the cathode electrolytic water or to use a power source that can output a large voltage to increase the electric field.
 よって、本発明の課題は、カソードの溶液の電気伝導率に着目し、カソードの溶液の電気伝導率を高めることで、被処理水の電解効率を向上させる電解装置、回収システム及び電解方法を提供することである。 The objective of the present invention is therefore to provide an electrolysis device, recovery system, and electrolysis method that improve the electrolysis efficiency of the water to be treated by focusing on the electrical conductivity of the cathode solution and increasing the electrical conductivity of the cathode solution.
 本発明者は、上記の課題について鋭意検討した結果、被処理水を濃縮部で濃縮した濃縮被処理水をカソードの側の空間に投入することで、カソードの溶液の電気伝導率を高め、電解効率を向上させることが可能となることを見出して、本発明を完成した。
 すなわち、本発明は、以下の電解装置、回収システム及び電解方法である。
As a result of thorough research into the above-mentioned problems, the inventors discovered that by concentrating the treated water in the concentrating section and introducing the concentrated treated water into the space on the cathode side, it is possible to increase the electrical conductivity of the solution in the cathode and improve the electrolysis efficiency, and thus completed the present invention.
That is, the present invention relates to the following electrolysis device, recovery system, and electrolysis method.
 上記課題を解決するための本発明の電解装置は、カルシウムイオン、マグネシウムイオン、塩化物イオンから選択される少なくとも1種を含む被処理水を電解する電解装置において、アノードと、カソードと、その間に陽イオン交換膜と、被処理水を濃縮する濃縮部と、を備え、濃縮部で濃縮された濃縮被処理水をカソードの側の空間に投入することを特徴とする。
 本発明の電解装置は、濃縮部で濃縮された濃縮被処理水をカソードの側の空間に投入することで、カソードの溶液の電気伝導率を高め、被処理水の電解効率を向上させることができる効果がある。
 また、アノードとカソードとが陽イオン交換膜で分離されていることから、カソード側に供給された濃縮被処理水が電気分解されても、塩化物イオンがアノード側に移動することを抑制できる。よって、アノード側で塩素ガスの発生を抑制できる効果がある。
In order to solve the above problems, the electrolysis device of the present invention is an electrolysis device that electrolyzes water to be treated that contains at least one ion selected from calcium ions, magnesium ions, and chloride ions, and is characterized in that it comprises an anode, a cathode, a cation exchange membrane therebetween, and a concentrating section that concentrates the water to be treated, and the concentrated water to be treated concentrated in the concentrating section is introduced into a space on the cathode side.
The electrolysis device of the present invention has the effect of increasing the electrical conductivity of the solution in the cathode and improving the electrolysis efficiency of the water to be treated by introducing concentrated water to be treated that has been concentrated in the concentration section into the space on the cathode side.
In addition, since the anode and the cathode are separated by a cation exchange membrane, even if the concentrated water to be treated supplied to the cathode side is electrolyzed, the migration of chloride ions to the anode side can be suppressed, which has the effect of suppressing the generation of chlorine gas on the anode side.
 本発明の電解装置の一実施態様としては、濃縮部は、逆浸透膜で濃縮することを特徴とする。
 この特徴によれば、被処理水を逆浸透膜で濃縮することから、被処理水を蒸発させて濃縮する場合のような大きなエネルギーが不要であり、効率よく濃縮被処理水をカソード側の空間に投入することができる効果がある。
One embodiment of the electrolysis device of the present invention is characterized in that the concentrating section performs concentration using a reverse osmosis membrane.
According to this feature, since the water to be treated is concentrated using a reverse osmosis membrane, there is no need for large amounts of energy as would be required when concentrating the water by evaporating it, and this has the effect of allowing the concentrated water to be efficiently introduced into the space on the cathode side.
 上記課題を解決するための本発明の回収システムとしては、電解装置と、電解装置のカソードの側から排出された処理液からマグネシウム塩及び/又はカルシウム塩を分離する分離槽とを備えたことを特徴とする。
 この回収システムによれば、分離槽を備えることから、電解装置から処理液を分離槽に移動させて処理液からマグネシウム塩及び/又はカルシウム塩を分離することで、分離作業中でも次の電解装置の運転をすることができ、効率よく電気分解を行うことができる。
In order to solve the above problems, the recovery system of the present invention is characterized by including an electrolysis device and a separation tank that separates magnesium salts and/or calcium salts from a treatment liquid discharged from the cathode side of the electrolysis device.
According to this recovery system, since it is equipped with a separation tank, the treatment liquid is moved from the electrolysis device to the separation tank and the magnesium salts and/or calcium salts are separated from the treatment liquid, so that the next electrolysis device can be operated even during the separation operation, and electrolysis can be performed efficiently.
 上記課題を解決するための本発明の電解方法としては、カルシウムイオン、マグネシウムイオン、塩化物イオンから選択される少なくとも1種を含む被処理水を電解する電解方法において、アノードと、カソードと、その間に陽イオン交換膜と、被処理水を濃縮する濃縮部を備え、濃縮部で被処理水を濃縮する濃縮ステップと、濃縮部で濃縮された濃縮被処理水をカソードの側の空間に投入する濃縮被処理水投入ステップと、を備えることを特徴とする。
 この電解方法によれば、濃縮部で濃縮された濃縮被処理水がカソードの側の空間に投入されることから、カソードの溶液の電気伝導率を高め、被処理水の電解効率を向上させることができる電解方法とすることができる効果がある。
The electrolysis method of the present invention for solving the above problems is an electrolysis method for electrolyzing water to be treated containing at least one ion selected from calcium ions, magnesium ions, and chloride ions, characterized in that the method comprises an anode, a cathode, a cation exchange membrane therebetween, and a concentrating section for concentrating the water to be treated, and comprises a concentrating step for concentrating the water to be treated in the concentrating section, and a concentrated water to be treated input step for inputting the concentrated water to be treated concentrated in the concentrating section into a space on the cathode side.
According to this electrolysis method, the concentrated water to be treated that has been concentrated in the concentration section is introduced into the space on the cathode side, thereby making it possible to increase the electrical conductivity of the solution in the cathode and improve the electrolysis efficiency of the water to be treated.
 本発明によれば、被処理水を濃縮部で濃縮した濃縮被処理水をカソードの側の空間に投入することで、カソードの溶液の電気伝導率を高め、電解効率を向上させた電解装置、回収システム及び電解方法を提供することができる。
 
According to the present invention, it is possible to provide an electrolysis device, a recovery system, and an electrolysis method in which the electrical conductivity of the solution in the cathode is increased and the electrolysis efficiency is improved by introducing concentrated treated water, which is obtained by concentrating the treated water in a concentrating section, into the space on the cathode side.
本発明の第1の実施態様における電解装置の概略説明図である。FIG. 1 is a schematic explanatory diagram of an electrolysis device according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施態様の電解装置における電解方法の工程を示す概略説明図である。FIG. 2 is a schematic explanatory diagram showing the steps of the electrolysis method in the electrolysis apparatus according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施態様における電解装置の概略説明図である。FIG. 2 is a schematic explanatory diagram of an electrolysis device according to a second embodiment of the present invention. 本発明の第3の実施態様の電解装置の概略説明図である。FIG. 11 is a schematic explanatory diagram of an electrolysis apparatus according to a third embodiment of the present invention. 本発明の第4の実施態様における電解装置を備えた二酸化炭素固定システムの概略説明図である。FIG. 11 is a schematic explanatory diagram of a carbon dioxide fixation system equipped with an electrolysis device in a fourth embodiment of the present invention. 本発明の第5の実施態様の電解装置を備えた船舶システムの概略説明図である。FIG. 13 is a schematic explanatory diagram of a ship system equipped with an electrolysis device according to a fifth embodiment of the present invention.
 以下、図面を参照しつつ本発明に係る電解装置、回収システム及び電解方法の実施態様を詳細に説明する。
 なお、実施態様に記載する電解装置、回収システム及び電解方法については、本発明に係る電解装置、回収システム及び電解方法を説明するために例示したにすぎず、これに限定されるものではない。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the electrolysis device, recovery system, and electrolysis method according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
The electrolytic device, recovery system, and electrolytic method described in the embodiments are merely examples for the purpose of explaining the electrolytic device, recovery system, and electrolytic method according to the present invention, and are not limited thereto.
 本発明の電解装置、回収システム及び電解方法は、被処理水を電気分解する電解装置に係るものであり、より具体的には、被処理水を原料として用い、濃縮部で濃縮された濃縮被処理水を電気分解する電解装置である。
 ここで、本発明における被処理水とは、カルシウムイオン、マグネシウムイオン、塩化物イオンから選択される少なくとも1種を含む水溶液のことである。また、本発明における被処理水は、電解液としても機能するものである。特に、本発明における被処理水としては、水資源として豊富に存在し、かつ取得が容易であるものを用いることが好ましく、具体的には、海水が挙げられる。また、本発明における被処理水の例としては、鹹水、塩化物イオンを含む河川水、湖沼水のほか、カルシウムイオン、マグネシウムイオン、塩化物イオンから選択される少なくとも1種を含む産業排水、工場廃水などが挙げられる。
 なお、以下、被処理水として主に海水を用いたものを例にとって説明するが、これに限定されるものではない。
The electrolytic device, recovery system, and electrolysis method of the present invention relate to an electrolytic device that electrolyzes water to be treated, and more specifically, is an electrolytic device that uses the water to be treated as a raw material and electrolyzes concentrated water to be treated that has been concentrated in a concentration section.
Here, the water to be treated in the present invention is an aqueous solution containing at least one selected from calcium ions, magnesium ions, and chloride ions. The water to be treated in the present invention also functions as an electrolyte. In particular, it is preferable to use water that is abundant as a water resource and is easy to obtain, specifically, seawater. Examples of the water to be treated in the present invention include brine, river water containing chloride ions, lake water, industrial wastewater, factory wastewater, etc. containing at least one selected from calcium ions, magnesium ions, and chloride ions.
In the following description, the treatment water is mainly seawater, but is not limited to this.
〔第1の実施態様〕
(電解装置)
 図1は、本発明の第1の実施態様における電解装置1Aの構造を示す概略説明図である。
 本実施態様における電解装置1Aは、図1に示すように、被処理水(海水)を濃縮する濃縮部と、濃縮部で濃縮された濃縮被処理水(以下、「濃縮海水」として説明する)の電解を行う電解部20を有している。また、濃縮部10に対し、海水を導入する海水導入部(ラインL0)、電解部20に対し、濃縮部から濃縮海水を導入する濃縮海水導入部(ラインL1)、塩化物イオンを含まない電解液(以下、単に「電解液E」と呼ぶ)を導入する電解液導入部(ラインL2)を備えるものである。
[First embodiment]
(Electrolysis device)
FIG. 1 is a schematic explanatory diagram showing the structure of an electrolysis device 1A according to a first embodiment of the present invention.
1, the electrolysis device 1A in this embodiment has a concentrating section for concentrating water to be treated (seawater), and an electrolysis section 20 for electrolyzing the concentrated water to be treated (hereinafter referred to as "concentrated seawater") concentrated in the concentrating section. The electrolysis device 1A also has a seawater inlet section (line L0) for introducing seawater into the concentrating section 10, a concentrated seawater inlet section (line L1) for introducing concentrated seawater from the concentrating section into the electrolysis section 20, and an electrolyte inlet section (line L2) for introducing an electrolyte not containing chloride ions (hereinafter simply referred to as "electrolyte E").
<濃縮部>
 本実施態様における濃縮部10は、海水を濃縮して濃縮海水として電気伝導率を向上させるものである。
 濃縮部10は、海水の水分を除去して濃度を向上させるものであれば、特に限定されず、海水を熱して蒸発させることにより濃縮海水としてもよく、海水を逆浸透膜(RO膜とも呼ばれる)で濃縮海水と淡水に分離して生成された濃縮海水を用いるようにしてもよい。なお、RO膜は公知のものが使用できる。また、RO膜であれば、蒸発させて濃縮海水を得るよりも少ないエネルギーで濃縮できることからより好ましい。本実施の態様では、濃縮部10としてRO膜を使用した場合で説明する。
<Concentration section>
The concentrating section 10 in this embodiment concentrates seawater to produce concentrated seawater having improved electrical conductivity.
The concentrating unit 10 is not particularly limited as long as it removes water from seawater to improve the concentration. Concentrated seawater may be obtained by heating and evaporating seawater, or concentrated seawater produced by separating seawater into concentrated seawater and freshwater using a reverse osmosis membrane (also called an RO membrane) may be used. A known RO membrane may be used. An RO membrane is more preferable because it can concentrate seawater with less energy than concentrated seawater obtained by evaporation. In this embodiment, a case where an RO membrane is used as the concentrating unit 10 will be described.
 濃縮部10としてRO膜を使用した場合、濃縮部10の処理槽は、RO膜で処理する際の圧力に耐えることができかつ濃縮海水や淡水を安定して貯留可能となるように形成されているものであればよく、特に素材や形状は問わない。
 また、濃縮部10の処理槽には、図2に示す空間10aの淡水を排出するための排出ラインを設けるものとしてもよい(不図示)。
 濃縮部10に導入する海水の供給源(以下、「海水源」と呼ぶ)は、特に限定されない。例えば、自然環境(海洋)を海水源とし、濃縮部10に海洋から直接海水を導入するものとしてもよく、二酸化炭素の海洋貯留処理や船舶のバラスト水として用いられる海水など、人為的に一時貯留された海水を海水源として用いるものとしてもよい。
 なお、海水の原料調達にかかるコストは、主として海水の搬送に係るコストとなる。例えば、本発明の電解装置1Aを海に近い陸地あるいは海上(船舶等を含む)に設置することにより、最小限の搬送コストで海水を利用することが可能となる。
When an RO membrane is used as the concentration section 10, the treatment tank of the concentration section 10 need only be capable of withstanding the pressure exerted during treatment with the RO membrane and be capable of stably storing concentrated seawater or freshwater, and there are no particular restrictions on the material or shape of the treatment tank.
The treatment tank of the concentration section 10 may be provided with a discharge line (not shown) for discharging the fresh water in the space 10a shown in FIG.
There is no particular limitation on the source of seawater (hereinafter referred to as the "seawater source") introduced into the concentrating unit 10. For example, the natural environment (the ocean) may be used as the seawater source, and seawater may be directly introduced from the ocean into the concentrating unit 10, or artificially temporarily stored seawater, such as seawater used for ocean carbon dioxide storage treatment or as ballast water for ships, may be used as the seawater source.
The cost of procuring seawater as a raw material is mainly the cost of transporting the seawater. For example, by installing the electrolysis device 1A of the present invention on land near the sea or on the sea (including a ship, etc.), it becomes possible to use seawater with minimal transportation costs.
<電解部>
 電解部20は、濃縮海水を電解して、酸素を発生させるとともに、水素を発生させ、炭酸カルシウム(カルシウム塩)と水酸化マグネシウム(マグネシウム塩)を生成する。
 図1に示すように、本実施態様における電解部20は、処理槽21内に、一対の電極(電極22a、22b)と、陽イオン交換体23が設けられている。なお、図1に示すように、処理槽21内は、陽イオン交換体23を介して、2つの空間を形成している(空間24a、24b)。
 また、処理槽21には、電解後のカソード側(電極22b)及びアノード側(電極22b)の各溶液を排出するための排出ラインをそれぞれに設けるものとしてもよい(不図示)。
<Electrolysis section>
The electrolysis unit 20 electrolyzes the concentrated seawater to generate oxygen and hydrogen, thereby producing calcium carbonate (a calcium salt) and magnesium hydroxide (a magnesium salt).
As shown in Fig. 1, the electrolysis unit 20 in this embodiment is provided with a pair of electrodes (electrodes 22a, 22b) and a cation exchanger 23 in a treatment tank 21. As shown in Fig. 1, two spaces (spaces 24a, 24b) are formed in the treatment tank 21 via the cation exchanger 23.
Furthermore, the treatment tank 21 may be provided with respective discharge lines (not shown) for discharging the solutions on the cathode side (electrode 22b) and the anode side (electrode 22b) after electrolysis.
≪処理槽≫
 処理槽21は、海水や電解液を安定して貯留可能となるように形成されているものであればよく、特に素材や形状は問わない。例えば、処理槽や電気透析槽として知られている構造に用いられる素材や形状を使用すること等が挙げられる。
<Treatment tank>
The treatment tank 21 may be made of any material or have any shape as long as it is capable of stably storing seawater and electrolyte. For example, the treatment tank 21 may be made of any material or have any shape that is used in structures known as treatment tanks or electrodialysis tanks.
≪電極≫
 電極22a、22bは、それぞれ空間24a、24b内に設けられ、導線を用いて接続されている。なお、電極22a、22bは、陽イオン交換体23の表面あるいは近傍に設け、電極22a、22b及び陽イオン交換体23を一体化したユニットとして扱うものとしてもよい。
 電極22a、22bとしては、アノード又はカソードとして機能するものであればよく、材質及び形状については特に限定されない。本実施態様においては、電極22aがアノードとして機能し、電極22bがカソードとして機能するものとして、以下の説明を行う。
 電極22a、22bの材質の例としては、例えば、電気化学分野で電極材料として広く用いられている炭素や金属(ステンレス、白金、銅等)が挙げられる。また、電極22a、22bの形状の例としては、例えば、平板状、棒状、メッシュ状などが挙げられる。なお、電極22a、22bを陽イオン交換体23の表面あるいは近傍に設ける場合、陽イオン交換体23に対する物質移動の阻害を抑制できる形状とすることが好ましい。このような形状としては、例えば、メッシュ状や針金等の細い棒状などが挙げられる。さらに、電極22a、22bの別の例としては、メッキ処理などの手法により、陽イオン交換体23の表面に直接電極パターンを作成するもの等が挙げられる。このとき、電極パターンの形状は特に限定されないが、陽イオン交換体23に対する物質移動の阻害を抑制できるものとすることが好ましい。
Electrodes
The electrodes 22a and 22b are provided in the spaces 24a and 24b, respectively, and are connected to each other using conductors. The electrodes 22a and 22b may be provided on the surface of or in the vicinity of the cation exchanger 23, and the electrodes 22a and 22b and the cation exchanger 23 may be treated as an integrated unit.
The electrodes 22a and 22b may be any electrodes that function as an anode or a cathode, and there are no particular limitations on the material and shape of the electrodes 22a and 22b. In this embodiment, the following description will be given assuming that the electrode 22a functions as an anode and the electrode 22b functions as a cathode.
Examples of the material of the electrodes 22a and 22b include carbon and metals (stainless steel, platinum, copper, etc.) that are widely used as electrode materials in the field of electrochemistry. Examples of the shape of the electrodes 22a and 22b include, for example, a flat plate, a rod, a mesh, etc. In addition, when the electrodes 22a and 22b are provided on the surface of the cation exchanger 23 or in the vicinity thereof, it is preferable that the electrodes 22a and 22b have a shape that can suppress the inhibition of mass transfer to the cation exchanger 23. Examples of such shapes include a mesh shape and a thin rod shape such as a wire. Another example of the electrodes 22a and 22b includes an electrode pattern formed directly on the surface of the cation exchanger 23 by a method such as plating. In this case, the shape of the electrode pattern is not particularly limited, but it is preferable that the electrode pattern has a shape that can suppress the inhibition of mass transfer to the cation exchanger 23.
 また、電極22a及び22bを導線により接続する際、電極間に電気エネルギーを供給するための直流電源を設けることが好ましい。このとき、一対の電極に接続される直流電源に対する給電手段については特に限定されないが、太陽光、風力、波力などの再生可能エネルギーを利用した給電設備や他の施設における余剰電力を利用するものとすることが好ましい。これにより、電解装置1Aの使用するエネルギーを低減させることが可能となる。特に、発電に際して二酸化炭素を排出しない再生可能エネルギーを用いた給電手段を採用することで、二酸化炭素の排出抑制を推進することができるという効果も奏する。 In addition, when connecting the electrodes 22a and 22b with a conductor, it is preferable to provide a DC power supply to supply electrical energy between the electrodes. At this time, there are no particular limitations on the power supply means for the DC power supply connected to the pair of electrodes, but it is preferable to use power supply equipment that uses renewable energy such as solar, wind, or wave power, or surplus power from other facilities. This makes it possible to reduce the energy used by the electrolysis device 1A. In particular, by adopting a power supply means that uses renewable energy that does not emit carbon dioxide when generating electricity, it is also effective in promoting the reduction of carbon dioxide emissions.
≪陽イオン交換体≫
 陽イオン交換体23は、処理槽21を区画し、アノード(電極22a)が配置された空間24aからカソード(電極22b)が配置された空間24bへ、陽イオンを選択的に透過することができる膜である。本実施態様における陽イオン交換体23としては、カソード側の塩化物イオンがアノード側に移動することを抑制するとともに、アノード側の水素イオン(H)がカソード側に移動できる膜であることが好ましい。これにより、アノード側で塩素ガスが発生することを抑制するとともに、アノード側で発生した水素イオンをカソード側に移動させ、カソード側において水素生成を伴う反応の反応効率を高めることが可能となる。
 本実施態様においては、陽イオン交換体23としては、陰イオンの移動を制限し、かつ、少なくとも水素イオンを透過させる機能を有するものであればよく、具体的な成分や構造については特に限定されない。例えば、一価の陽イオンを選択的に透過できるように処理したもの(いわゆる一価イオン選択膜)や、一価の陽イオンに加え、二価以上の陽イオンの移動が可能である公知の陽イオン交換膜を用いることができる。
 陽イオン交換体23が、濃縮海水の塩化物イオンを通過させないことで、空間24aに塩化物イオンが移動することを抑制でき、後述する電解液Eに塩化物イオンが存在しない状態を維持できる。
Cation exchanger
The cation exchanger 23 is a membrane that partitions the treatment tank 21 and selectively allows cations to pass from the space 24a in which the anode (electrode 22a) is disposed to the space 24b in which the cathode (electrode 22b) is disposed. The cation exchanger 23 in this embodiment is preferably a membrane that suppresses the migration of chloride ions on the cathode side to the anode side and allows hydrogen ions (H + ) on the anode side to move to the cathode side. This makes it possible to suppress the generation of chlorine gas on the anode side and to migrate hydrogen ions generated on the anode side to the cathode side, thereby increasing the reaction efficiency of the reaction involving hydrogen generation on the cathode side.
In this embodiment, the cation exchanger 23 may be any material that has the function of restricting the movement of anions and at least allowing hydrogen ions to pass therethrough, and there is no particular limitation on the specific components or structure. For example, a membrane that has been treated to selectively allow monovalent cations to pass therethrough (a so-called monovalent ion selective membrane) or a known cation exchange membrane that allows the movement of divalent or higher cations in addition to monovalent cations can be used.
The cation exchanger 23 does not allow chloride ions in the concentrated seawater to pass through, thereby preventing the chloride ions from migrating into the space 24a, and maintaining a state in which no chloride ions are present in the electrolyte E described below.
≪ライン≫
 濃縮部10には、海水源から海水を導入する海水導入部としてのラインL0と、処理槽21には、濃縮部10から電解部20のカソード側(空間24b)に濃縮海水を導入する濃縮海水導入部としてのラインL1と、電解部20のアノード側(空間24a)に電解液Eを導入する電解液導入部としてのラインL2が接続されている。
<Line>
The concentrating section 10 is connected to a line L0 serving as a seawater inlet section for introducing seawater from a seawater source, and the treatment tank 21 is connected to a line L1 serving as a concentrated seawater inlet section for introducing concentrated seawater from the concentrating section 10 to the cathode side (space 24b) of the electrolysis section 20, and a line L2 serving as an electrolyte inlet section for introducing electrolyte E to the anode side (space 24a) of the electrolysis section 20.
 濃縮部10に海水を導入するラインL0は、海水の安定した移送が可能な材質及び構造を有するものであればよく、特に限定されない。
 なお、ラインL0上には、海水中の夾雑物や生物が濃縮部10内に混入することを防ぐための手段を備えることが好ましい。例えば、海水中の夾雑物や生物を捕捉するためのフィルターやネットをラインL0上に設けることが挙げられる。
The line L0 for introducing seawater into the concentrating section 10 is not particularly limited as long as it has a material and structure that allows stable transport of seawater.
It is preferable to provide a means on the line L0 for preventing foreign matter and organisms in the seawater from entering the concentrating section 10. For example, a filter or a net for capturing foreign matter and organisms in the seawater may be provided on the line L0.
 電解部20のカソード側に濃縮海水を導入するラインL1は、空間24bと接続し、海水の安定した移送が可能な材質及び構造を有するものであればよく、特に限定されない。 The line L1 that introduces concentrated seawater to the cathode side of the electrolysis unit 20 is not particularly limited as long as it is connected to the space 24b and has a material and structure that allows for stable transport of seawater.
 また、電解部20のアノード側に電解液Eを導入するラインL2は、空間24aと接続し、電解液Eの安定した移送が可能な材質及び構造を有するものであればよく、特に限定されない。
 なお、電解液Eは、塩化物イオンを含まず、かつ電気伝導性を有するという要件を満たす溶液であればよい。本実施態様における電解液Eとしては、例えば、純水中に電解質(塩化物イオンを含む物質を除く)を溶解させて調製したものを用いることが挙げられる。電解液Eの具体例としては、調達の容易性及びコスト面、並びに電離度の大きさから、強酸(塩酸を除く)や強塩基の水溶液を用いることが挙げられる。特に、本実施態様における電解液Eとしては、水酸化ナトリウム水溶液や水酸化カリウム水溶液などの水酸化物(強塩基)の水溶液を用いることが好ましい。これにより、後述するアノード側においては、水の電解に係る反応のみが進行することになるため、電解部20全体として水の電解に係る反応効率が向上する。また、塩化物イオンを含まずかつ陽イオン交換体2がカソード側から塩化物イオンが移動することを抑制することから、アノード側で塩素ガスが発生することを抑制できる。
Furthermore, the line L2 for introducing the electrolytic solution E to the anode side of the electrolysis unit 20 is not particularly limited as long as it is connected to the space 24a and has a material and structure that allows stable transfer of the electrolytic solution E.
The electrolyte E may be any solution that does not contain chloride ions and has electrical conductivity. As the electrolyte E in this embodiment, for example, one prepared by dissolving an electrolyte (excluding substances containing chloride ions) in pure water may be used. Specific examples of the electrolyte E include an aqueous solution of a strong acid (excluding hydrochloric acid) or a strong base, in terms of ease of procurement, cost, and the degree of ionization. In particular, as the electrolyte E in this embodiment, it is preferable to use an aqueous solution of a hydroxide (strong base), such as an aqueous solution of sodium hydroxide or an aqueous solution of potassium hydroxide. As a result, only the reaction related to the electrolysis of water proceeds on the anode side described later, and the reaction efficiency related to the electrolysis of water is improved as a whole in the electrolysis unit 20. In addition, since the electrolyte E does not contain chloride ions and the cation exchanger 2 suppresses the movement of chloride ions from the cathode side, the generation of chlorine gas on the anode side can be suppressed.
(電解方法)
 本実施態様における濃縮海水の電解方法は、濃縮部10で被処理水(海水)を濃縮し、陽イオン交換体23によって区画された処理槽21を用いて、濃縮部10で濃縮された濃縮被処理水(濃縮海水)を電気分解処理するものである。図2には、一部のイオンや分子については図示を省略している。
 以下、電解装置における濃縮海水の電解工程について、図2に基づき説明する。
(Electrolysis method)
In the method for electrolyzing concentrated seawater in this embodiment, the water to be treated (seawater) is concentrated in the concentrating section 10, and the concentrated water to be treated (concentrated seawater) concentrated in the concentrating section 10 is electrolyzed using a treatment tank 21 partitioned by a cation exchanger 23. Some ions and molecules are omitted from the illustration in Fig. 2.
The electrolysis process of concentrated seawater in the electrolysis device will be described below with reference to FIG.
 まず、海水源から海水がラインL0を経由して、濃縮部10のRO膜で分離された空間10aに図示しないポンプのような加圧手段により加圧された状態で供給される。加圧手段の圧力は、RO膜で海水を淡水と濃縮海水に分離するために必要な圧力である。これにより、海水が淡水と濃縮海水となる。この工程を濃縮部で被処理水を濃縮する濃縮ステップとする。 First, seawater is supplied from a seawater source via line L0 to space 10a separated by the RO membrane in concentration section 10 in a pressurized state by a pressurizing means such as a pump (not shown). The pressure of the pressurizing means is the pressure required to separate seawater into fresh water and concentrated seawater by the RO membrane. As a result, seawater becomes fresh water and concentrated seawater. This process is called the concentration step in which the water to be treated is concentrated in the concentration section.
 濃縮部10により、海水の水分子が圧力によりRO膜を通過し、水分子が濃縮部10のRO膜で分離された空間10bに移動することで淡水が貯留される。一方、海水中のカルシウムイオン、マグネシウムイオン及び塩化物イオンは、RO膜を通過しないため、空間10bの側に残る状態となり、濃縮海水が生成される。カルシウムイオン、マグネシウムイオン及び塩化物イオンの電解質が残ることで電気導電率の向上した濃縮海水となる。 The concentrating section 10 causes seawater molecules to pass through the RO membrane due to pressure, and the water molecules move to space 10b separated by the RO membrane of the concentrating section 10, storing fresh water. On the other hand, calcium ions, magnesium ions, and chloride ions in the seawater do not pass through the RO membrane and remain in space 10b, producing concentrated seawater. The remaining electrolytes of calcium ions, magnesium ions, and chloride ions result in concentrated seawater with improved electrical conductivity.
 次に、図2に示すように、ラインL1を介して処理槽21のカソード側(空間24b)に濃縮海水を導入する。この工程を、濃縮部10で濃縮された濃縮海水をカソードの側の空間に投入する、濃縮被処理水投入ステップとする。
 また、ラインL2を介して処理槽21のアノード側(空間24a)に電解液Eを導入する。この工程を、電解液をアノードの側の空間に投入する、電解液投入ステップとする。
 そして、直流電源により電極22a、22b間に電圧を印加することで、濃縮海水が電気分解され、濃縮海水が処理海水(処理水)となる。この工程を、電極に電圧を印加する電圧印加ステップとする。
 以上の工程により、電解方法が完了する。
2, concentrated seawater is introduced through line L1 into the cathode side (space 24b) of treatment tank 21. This process is referred to as a concentrated treated water introduction step, in which concentrated seawater concentrated in concentration section 10 is introduced into the space on the cathode side.
Furthermore, the electrolytic solution E is introduced into the anode side (space 24a) of the treatment tank 21 via the line L2. This step is referred to as an electrolytic solution introduction step, in which the electrolytic solution is introduced into the space on the anode side.
Then, a voltage is applied between the electrodes 22a, 22b by a DC power source, whereby the concentrated seawater is electrolyzed and becomes treated seawater (treated water). This process is referred to as a voltage application step of applying a voltage to the electrodes.
Through the above steps, the electrolysis method is completed.
 次に処理槽21内の反応について説明する。
 まず、空間24a内の電極22aにおける反応(アノード側の反応)は、以下の式1で示される。
Next, the reaction in the treatment tank 21 will be described.
First, the reaction at the electrode 22a in the space 24a (the reaction on the anode side) is represented by the following formula 1.
 ここで、式1により発生した水素イオンは、図2に示すように、陽イオン交換体23を介してカソード側(空間24b)に移動する。 Here, the hydrogen ions generated by Equation 1 move to the cathode side (space 24b) via the cation exchanger 23, as shown in Figure 2.
 本実施態様における電解装置1Aを用いた場合、アノード側には塩化物イオンを含まない電解液(電解液E)が用いられるとともに、陽イオン交換体23により、カソード側から塩化物イオンがアノード側に移動することが抑制される。このため、アノード側の空間24bに塩化物イオンを含む海水のような溶液を用いた電解とは異なり、塩化物イオンが塩素ガスとなる反応は進行しない。 When the electrolysis device 1A in this embodiment is used, an electrolyte solution that does not contain chloride ions (electrolyte solution E) is used on the anode side, and the cation exchanger 23 prevents chloride ions from migrating from the cathode side to the anode side. Therefore, unlike electrolysis using a solution such as seawater that contains chloride ions in the anode side space 24b, the reaction in which chloride ions turn into chlorine gas does not proceed.
 一方、空間24b内の電極22bにおける反応(カソード側の反応)は、以下の式2で示される。
On the other hand, the reaction at the electrode 22b in the space 24b (the reaction on the cathode side) is shown in the following formula 2.
 また、空間24aから空間24bに移動した水素イオンは、電極22bにおける反応により水素が生成する(式3)。
Furthermore, the hydrogen ions that have moved from the space 24a to the space 24b react at the electrode 22b to generate hydrogen (Equation 3).
 式1~式3に示すように、電解部20により、濃縮海水から水素を発生させることができる。 As shown in Equations 1 to 3, hydrogen can be generated from concentrated seawater by the electrolysis unit 20.
 また、本実施の形態では、海水を原料として使用していることから、濃縮海水には、二酸化炭素が溶解している。よって、カソード側では、以下の式4、式5のような状態となる。
 まず、二酸化炭素とカルシウムイオンとの関係について説明し、二酸化炭素の固定化に係る反応について説明する。
 一般的に、二酸化炭素を水に溶解したとき、以下の式4に示すような化学平衡式が成り立っている。
In addition, in this embodiment, since seawater is used as the raw material, carbon dioxide is dissolved in the concentrated seawater. Therefore, the following states of formulas 4 and 5 are achieved on the cathode side.
First, the relationship between carbon dioxide and calcium ions will be described, and then the reaction involved in the fixation of carbon dioxide will be described.
Generally, when carbon dioxide is dissolved in water, a chemical equilibrium equation such as the following Equation 4 holds true.
 式4において生成した炭酸イオン(CO 2-)は、式5に示すように、二価のカルシウムイオンと反応して炭酸塩化する。これにより、炭酸カルシウムが生成され、二酸化炭素の固定化処理が進行する。
The carbonate ions (CO 3 2− ) produced in formula 4 react with divalent calcium ions to form carbonate as shown in formula 5. This produces calcium carbonate, and the fixation process of carbon dioxide progresses.
 次に、マグネシウムイオンについて説明すると、式2のとおり、カソード側では水酸化物イオンが生成されることから、生成された水酸化物イオンは、式6に示すように、二価のマグネシウムイオンと反応して水酸化物となる。これにより、水酸化マグネシウムが生成される。
Next, regarding magnesium ions, hydroxide ions are generated on the cathode side as shown in formula 2, and the generated hydroxide ions react with divalent magnesium ions to become hydroxide as shown in formula 6. As a result, magnesium hydroxide is generated.
 なお、式5及び式6では、二価の金属イオンとしてカルシウムイオンとマグネシウムイオンを示しているが、これに限定されるものではない。例えば、CaやMg以外の第2族元素の二価イオンや、遷移金属の二価イオン(Fe2+、Co2+、Ni2+等)を含んでもよい。特に、カソード側に導入される濃縮被処理水中にあらかじめ含まれている二価の金属イオンを利用することが好ましい。例えば、カソード側に導入される濃縮被処理水が濃縮海水である場合、一定量のCaやMgがイオンの状態で含まれているため、安定した量の二価の金属イオンを供給することができ、二価の金属イオン源として用いることができる。なお、第2族元素の炭酸塩は水への溶解度が低く、かつ無害であるため、生成した炭酸塩について更に処理を行う必要はない。また、生成した炭酸塩及び水酸化物は回収が容易であるとともに、回収した炭酸塩及び水酸化物を資源として様々な用途に利用することが可能であるという利点を有する。 In addition, in formula 5 and formula 6, calcium ions and magnesium ions are shown as divalent metal ions, but they are not limited thereto. For example, divalent ions of group 2 elements other than Ca and Mg, and divalent ions of transition metals (Fe 2+ , Co 2+ , Ni 2+ , etc.) may be included. In particular, it is preferable to use divalent metal ions that are already contained in the concentrated treated water introduced to the cathode side. For example, when the concentrated treated water introduced to the cathode side is concentrated seawater, a certain amount of Ca and Mg is contained in the ion state, so that a stable amount of divalent metal ions can be supplied and it can be used as a divalent metal ion source. In addition, since carbonates of group 2 elements have low solubility in water and are harmless, there is no need to further treat the generated carbonates. In addition, the generated carbonates and hydroxides have the advantage that they are easy to recover and can be used as resources for various purposes.
 なお、電解装置1Aにおける濃縮部10及び電解部20は、図1及び図2で示した構造に限定するものではなく、電気分解を効率的に行うための各種手段を追加するものとしてもよい。このような手段の一例としては、例えば、濃縮部10においてRO膜に析出物が生成することを抑制するための手段の他、電解部20において電極22a、22bの表面で析出物が生成することを抑制するための手段や、陽イオン交換体23のイオン透過効率が低減することを抑制するための手段などが挙げられる。 The concentrating section 10 and the electrolysis section 20 in the electrolysis device 1A are not limited to the structures shown in Figs. 1 and 2, and various means for efficiently performing electrolysis may be added. Examples of such means include means for suppressing the formation of precipitates on the RO membrane in the concentrating section 10, means for suppressing the formation of precipitates on the surfaces of the electrodes 22a, 22b in the electrolysis section 20, and means for suppressing a decrease in the ion permeation efficiency of the cation exchanger 23.
〔第2の実施態様〕
 次に図3を参照し、第2の実施態様に係る電解装置1Bについて説明する。なお、第1の実施態様の構成と同じものについては、説明を省略する。
[Second embodiment]
Next, an electrolysis device 1B according to a second embodiment will be described with reference to Fig. 3. Note that the description of the same configuration as that of the first embodiment will be omitted.
(電解装置)
 電解装置1Bは、第1の実施態様に係る濃縮部10の処理槽と、電解部20の処理槽21を一体にした態様であり、処理槽21のカソード側の空間24bとRO膜で隔てられた空間10aを共通の空間とするものである。
 また、濃縮部10の空間10bで生成された淡水をアノード側の空間24aの電解液Eに対して導入するためのラインL3を備える。
(Electrolysis device)
The electrolysis device 1B is an embodiment in which the treatment tank of the concentration section 10 in the first embodiment and the treatment tank 21 of the electrolysis section 20 are integrated together, and the space 24b on the cathode side of the treatment tank 21 and the space 10a separated by the RO membrane are used as a common space.
Also, a line L3 is provided for introducing the fresh water produced in the space 10b of the concentration section 10 into the electrolyte E in the space 24a on the anode side.
 <処理槽>
 処理槽21の内部には、濃縮部10Bを有する。具体的には濃縮部10Bは、処理槽21の内部に設けられたRO膜11が該当する。RO膜11で隔てられた空間10bは、RO膜を透過した淡水が貯留される。また、RO膜11で隔てられた空間10aは、カソード側の空間24bと共通の空間になっており、RO膜で海水から淡水を分離するための圧力が加えられた状態で海水が空間10aにラインL0から供給される。
 <ライン>
 ライン3は、濃縮部10Bの空間10bで生成された淡水を空間24aに導入するための淡水導入部として、空間10aと空間24aとが接続されている。
 本実施態様の電解装置1Bとすることで、濃縮部10Bを処理槽21の内部に収納された状態となり、装置の小型化できる効果がある。
<Treatment tank>
The treatment tank 21 has a concentration section 10B inside. Specifically, the concentration section 10B corresponds to an RO membrane 11 provided inside the treatment tank 21. The space 10b separated by the RO membrane 11 stores fresh water that has permeated the RO membrane. The space 10a separated by the RO membrane 11 is a common space with the cathode side space 24b, and seawater is supplied to the space 10a from a line L0 under pressure for separating the seawater from the fresh water by the RO membrane.
<Line>
The line 3 serves as a fresh water inlet for introducing the fresh water produced in the space 10b of the concentrating section 10B into the space 24a, and connects the space 10a and the space 24a.
By configuring the electrolysis device 1B of this embodiment, the concentration section 10B is housed inside the treatment tank 21, which has the effect of making the device smaller.
(電解方法)
 本実施態様における濃縮海水の電解方法について説明する。
 まず、濃縮部10BのRO膜11で海水を淡水と濃縮海水に分離するために必要な圧力が加えられた状態で、海水が空間10a(空間24b)に供給される。そして、空間10aで濃縮海水が生成される。この工程を、第1の実施態様と同様に、濃縮ステップに該当する。
 そして、空間10aで濃縮海水が生成されるとともに空間24Bに濃縮海水が投入されることとなる。この工程は、第1の実施の態様と同様に、濃縮被処理水投入ステップに該当する。
 そして、濃縮海水の生成(濃縮ステップ)により生じた淡水が、空間10bに貯留される。RO膜で淡水が生成される工程を、淡水生成ステップとする。
 次に、第1の実施態様と同様に、電解液投入ステップと電圧印加ステップを行うことで濃縮海水の電解が行われる。
 なお、電圧印加ステップが行われ、カソード側の濃縮海水の電気分解が進むと、上述したように、電解部20のアノード側では、式1に基づく水の分解反応が進行し、電解とともに、アノード側の水(水分)が減少していく。そのため、電気分解を連続して行うためには、アノード側に水(水分)を供給する必要がある。
 そこで、本実施態様では、アノード側に供給する水として淡水生成ステップで生成された淡水をラインL3で空間24aに供給する。この工程を淡水供給ステップとする。淡水供給ステップを備えることで、連続して電気分解をすることができる。なお、淡水供給ステップは、淡水生成ステップで生成された淡水が、空間24aに供給されれば、特に手段は問われず、ラインL3により供給されなくてもよい。
(Electrolysis method)
The method for electrolyzing concentrated seawater in this embodiment will be described.
First, seawater is supplied to the space 10a (space 24b) under a pressure required for separating seawater into fresh water and concentrated seawater by the RO membrane 11 of the concentrating section 10B. Then, concentrated seawater is generated in the space 10a. This process corresponds to the concentrating step, as in the first embodiment.
Then, concentrated seawater is produced in the space 10a and is introduced into the space 24B. This step corresponds to the concentrated treated water introduction step, as in the first embodiment.
Then, the fresh water generated by the generation of concentrated seawater (concentration step) is stored in the space 10b. The process of generating fresh water by the RO membrane is referred to as a fresh water generating step.
Next, similarly to the first embodiment, the concentrated seawater is electrolyzed by carrying out the electrolyte injection step and the voltage application step.
When the voltage application step is performed and electrolysis of the concentrated seawater on the cathode side progresses, as described above, the water decomposition reaction based on formula 1 progresses on the anode side of the electrolysis unit 20, and the water (moisture) on the anode side decreases as electrolysis progresses. Therefore, in order to perform electrolysis continuously, it is necessary to supply water (moisture) to the anode side.
Therefore, in this embodiment, the fresh water generated in the fresh water generation step is supplied to the space 24a through the line L3 as the water to be supplied to the anode side. This process is referred to as the fresh water supply step. By providing the fresh water supply step, electrolysis can be performed continuously. Note that the fresh water supply step may be performed by any means as long as the fresh water generated in the fresh water generation step is supplied to the space 24a, and may not necessarily be supplied through the line L3.
〔第3の実施態様〕
 次に図4を参照し、第3の実施態様(第1の実施態様の変形例)について説明する。
 図2は、第1の実施の態様の電解装置1AにラインL4、ライン5及びライン6を設けた点が異なる。これらのラインL4~L6を設けることで、水素製造装置、酸素製造装置及び炭酸カルシウム製造装置とすることができる。
[Third embodiment]
Next, a third embodiment (a variation of the first embodiment) will be described with reference to FIG.
2 differs from the electrolysis device 1A of the first embodiment in that it is provided with lines L4, 5, and 6. By providing these lines L4 to L6, the electrolysis device can function as a hydrogen production device, an oxygen production device, and a calcium carbonate production device.
 本実施態様では、電解装置1Aの電解部20において電解処理を行うことにより、カソード側では水素が生成し、アノード側では酸素が生成する。したがって、処理槽21にはカソード側で生成する気体(水素)を回収する水素回収部としてのラインL4と、アノード側で生成する気体(酸素)を回収する酸素回収部としてのラインL5を設ける。 In this embodiment, electrolysis is performed in the electrolysis section 20 of the electrolysis device 1A, so that hydrogen is generated on the cathode side and oxygen is generated on the anode side. Therefore, the treatment tank 21 is provided with a line L4 as a hydrogen recovery section that recovers the gas (hydrogen) generated on the cathode side, and a line L5 as an oxygen recovery section that recovers the gas (oxygen) generated on the anode side.
 電解装置1Aの空間24bにラインL4を設けることで、水素製造装置及び水素製造方法とすることができる。
 本実施態様における水素回収部(ラインL4)により回収される水素については、後述するように、二酸化炭素の排出を伴うことなく製造されるものであり、いわゆるグリーン水素と呼ばれ、次世代のエネルギー源として注目される物質である。
 そのため、ラインL4上に、水素以外の気体(水蒸気など)を除去するための手段を設けることが好ましい。これにより、純度の高い水素の回収を行い、回収した水素をエネルギー源としてより効果的に利用することが可能となる。また、ラインL4は、水素を貯留するための設備や水素の供給量を制御するための設備と接続するものとしてもよい。これにより、生成・回収した水素を適宜エネルギー源として利用することが可能となる。
By providing the line L4 in the space 24b of the electrolysis device 1A, a hydrogen production device and a hydrogen production method can be achieved.
The hydrogen recovered by the hydrogen recovery section (line L4) in this embodiment is produced without emitting carbon dioxide, as described below, and is known as green hydrogen, a substance that is attracting attention as a next-generation energy source.
Therefore, it is preferable to provide a means for removing gases other than hydrogen (such as water vapor) on line L4. This makes it possible to recover high-purity hydrogen and more effectively use the recovered hydrogen as an energy source. Line L4 may also be connected to equipment for storing hydrogen and equipment for controlling the amount of hydrogen supplied. This makes it possible to appropriately use the generated and recovered hydrogen as an energy source.
 また、電解装置1Aの空間24aにラインL5を設けることで、酸素製造装置及び酸素製造方法とすることができる。
 本実施態様における酸素回収部(ラインL5)により回収される酸素については、水素と同様に、純度の高い酸素の回収・利用に係る設備等とラインL5とを接続し、利活用するものとしてもよい。
Furthermore, by providing a line L5 in the space 24a of the electrolysis device 1A, an oxygen production device and an oxygen production method can be provided.
The oxygen recovered by the oxygen recovery section (line L5) in this embodiment may be utilized in the same manner as hydrogen by connecting line L5 to equipment for recovering and utilizing high-purity oxygen.
 また、本実施態様では、電解装置1Aの電解部20において電解処理を行うことにより、カソード側では、炭酸カルシウムが生成する。したがって、処理槽21の濃縮海水に二酸化炭素を供給するラインL6を設けることで、効率よく炭酸カルシウムを生成するための炭酸イオン源を供給する。ラインL6は、二酸化炭素の固定化処理を行うために、電解部20に二酸化炭素を供給する二酸化炭素供給部である。
 よって、電解装置1AにラインL6を設けることで、炭酸カルシウム製造装置及び炭酸カルシウム製造方法とすることができる。
 二酸化炭素供給部(ラインL6)を介して供給される二酸化炭素の供給源(又は発生源)については、特に限定されない。具体的な二酸化炭素の供給源の例としては、例えば、生活・産業活動に伴い、各種施設(発電施設・工場・一般家庭等)や運輸手段から排出される二酸化炭素を含むガスのほか、大気や火山ガス等、天然に存在する二酸化炭素を含むガスなどが挙げられる。
In this embodiment, calcium carbonate is produced on the cathode side by performing electrolysis in the electrolysis unit 20 of the electrolysis device 1A. Therefore, a carbonate ion source for efficiently producing calcium carbonate is supplied by providing a line L6 for supplying carbon dioxide to the concentrated seawater in the treatment tank 21. The line L6 is a carbon dioxide supply unit for supplying carbon dioxide to the electrolysis unit 20 in order to perform a carbon dioxide fixation treatment.
Therefore, by providing the line L6 in the electrolysis device 1A, it is possible to provide an apparatus and a method for producing calcium carbonate.
The source (or source of generation) of carbon dioxide supplied via the carbon dioxide supply unit (line L6) is not particularly limited. Specific examples of the carbon dioxide supply source include gases containing carbon dioxide emitted from various facilities (power generation facilities, factories, general households, etc.) and transportation means associated with daily life and industrial activities, as well as naturally occurring gases containing carbon dioxide such as the atmosphere and volcanic gases.
 二酸化炭素供給部(ラインL6)には、二酸化炭素の供給量を調整するための手段や、二酸化炭素をより効果的にカソード側の塩水内に溶解させるための手段を設けるものとしてもよい。具体例としては、ラインL6上に流量調整弁や加圧機構を設けることや、カソード側の濃縮海水中に二酸化炭素を吹き込むための構造をラインL6の先端に設けることなどが挙げられる。 The carbon dioxide supply unit (line L6) may be provided with a means for adjusting the amount of carbon dioxide supplied, or a means for more effectively dissolving carbon dioxide in the saltwater on the cathode side. Specific examples include providing a flow control valve or a pressurizing mechanism on line L6, or providing a structure at the end of line L6 for blowing carbon dioxide into the concentrated seawater on the cathode side.
 カソード側(空間24b)では、式2に基づき、水酸化物イオンが生成するとともに、ラインL4を介して水素が気体としてカソード側から放出されることで、カソード側の塩水(海水)はアルカリ化することになる。 On the cathode side (space 24b), hydroxide ions are generated based on formula 2, and hydrogen is released as a gas from the cathode side through line L4, causing the salt water (seawater) on the cathode side to become alkaline.
 ここで、ラインL6を介して二酸化炭素をカソード側に供給することで、カソード側では、式4の化学平衡が炭酸イオンを生成する方向に促進され、その結果、式5に基づく炭酸カルシウム生成反応が促進されることになり、カソード側(空間24b)には炭酸カルシウムが沈降して、二酸化炭素の固定化処理が進行する。 Here, by supplying carbon dioxide to the cathode side via line L6, the chemical equilibrium of equation 4 on the cathode side is promoted in the direction of producing carbonate ions, and as a result, the calcium carbonate production reaction based on equation 5 is promoted, and calcium carbonate precipitates on the cathode side (space 24b), progressing the carbon dioxide fixation process.
 本実施の態様では、ラインL4、ライン5及びライン6を設けた場合を例示したが、電解装置1AにラインL4、ライン5及びライン6のいずれか一つを備えることで、水素製造装置、酸素製造装置又は炭酸カルシウム製造装置とすることができる。
 また、本実施態様では、電解装置1Aを用いた場合で説明したが、電解装置1Aに替えて電解装置1Bを適用することも可能である。
In this embodiment, the case where the line L4, the line 5, and the line 6 are provided has been exemplified. However, by providing the electrolysis device 1A with any one of the line L4, the line 5, and the line 6, the electrolysis device 1A can be made into a hydrogen production device, an oxygen production device, or a calcium carbonate production device.
In addition, in this embodiment, the electrolysis device 1A is used. However, the electrolysis device 1B can be used instead of the electrolysis device 1A.
 また、図示はしないが、電解液Eに替えて空間24aに塩化物イオンを含む電解溶液を投入することで、ラインL5から酸素に替えて塩素ガスを回収するようにし、塩素生成装置としてもよい。塩化物イオンを含む電解溶液としては入手のしやすさから濃縮部10で濃縮されていない海水を用いることができる。 In addition, although not shown, an electrolytic solution containing chloride ions can be introduced into space 24a instead of electrolytic solution E, and chlorine gas can be recovered from line L5 instead of oxygen, forming a chlorine generator. Seawater that has not been concentrated in concentrating section 10 can be used as the electrolytic solution containing chloride ions, due to its ease of availability.
〔第4の実施態様〕
 次に図5を参照し、第4の実施態様に係る電解装置1Aを用いた二酸化炭素固定システム100及び回収システム100Aについて説明する。なお、第1の実施態様の構成と同じものについては、説明を省略する。
[Fourth embodiment]
Next, a carbon dioxide fixation system 100 and a recovery system 100A using an electrolysis device 1A according to a fourth embodiment will be described with reference to Fig. 5. Note that a description of the same configurations as those of the first embodiment will be omitted.
(二酸化炭素固定システム)
 本実施の態様の二酸化炭素固定システム100では、第一の実施態様の電解装置1Aと、分離槽101と、水酸化マグネシウムと二酸化炭素から炭酸マグネシウムを生成する炭酸マグネシウム生成装置102と、カルシウムイオンを含む処理海水と二酸化炭素から炭酸カルシウムを生成する炭酸カルシウム生成装置103とを備える。なお、本実施の態様の電解装置1Aと分離槽101とで回収システム100Aを構成する。
(Carbon dioxide fixation system)
The carbon dioxide fixation system 100 of this embodiment includes the electrolysis device 1A of the first embodiment, a separation tank 101, a magnesium carbonate production device 102 that produces magnesium carbonate from magnesium hydroxide and carbon dioxide, and a calcium carbonate production device 103 that produces calcium carbonate from treated seawater containing calcium ions and carbon dioxide. The electrolysis device 1A and the separation tank 101 of this embodiment constitute a recovery system 100A.
<分離槽>
 分離槽101は、電解装置1Aのカソードの側(空間24b)から排出された処理海水(処理液)からマグネシウム塩及び/又はカルシウム塩を分離するための槽である。
 分離槽101は、処理海水(処理水)中のカルシウムイオンを含む液体と、電気分解で生成された水酸化マグネシウム及び/又は炭酸カルシウムを含む生成塩とを分離する。分離槽101は、処理海水の液体と生成塩とを固液分離できるものであれば特に限定されないが、具体的には、濾過、沈降分離、遠心分離が例示できる。
 また、分離槽101は、電解装置1Aと個別に設けられる。分離槽101が個別に設けられれば、処理海水の分離中に電解装置1Aの空間24bでも電気分解できるため、効率よく処理できる点で好ましい。
 なお、生成塩に、炭酸カルシウムと水酸化マグネシウムを含む場合、分離槽101に炭酸カルシウムを除去する機能を備え、水酸化マグネシウムを炭酸マグネシウム生成装置102に使用するようにしてもよい。
<Separation tank>
The separation tank 101 is a tank for separating magnesium salts and/or calcium salts from the treated seawater (treated liquid) discharged from the cathode side (space 24b) of the electrolysis device 1A.
The separation tank 101 separates a liquid containing calcium ions in the treated seawater (treated water) from product salts containing magnesium hydroxide and/or calcium carbonate produced by electrolysis. There are no particular limitations on the separation tank 101 as long as it can separate the liquid of the treated seawater from the product salts into solid and liquid, but specific examples of the method include filtration, sedimentation, and centrifugation.
Furthermore, the separation tank 101 is provided separately from the electrolysis device 1A. Providing the separation tank 101 separately is preferable in terms of efficient treatment, since electrolysis can also be performed in the space 24b of the electrolysis device 1A during separation of the treated seawater.
In addition, when the produced salt contains calcium carbonate and magnesium hydroxide, the separation tank 101 may be provided with a function for removing calcium carbonate, and the magnesium hydroxide may be used in the magnesium carbonate production device 102.
<炭酸マグネシウム生成装置>
 炭酸マグネシウム生成装置102は、処理海水から固液分離された水酸化マグネシウムを含む生成塩に二酸化炭素を投入することで、炭酸マグネシウムを生成する。炭酸マグネシウムを生成することにより二酸化炭素を固定化することができる。
 炭酸マグネシウム生成装置102は、水酸化マグネシウムと二酸化炭素から炭酸マグネシウムを生成することができる槽であれば、公知の槽が使用できる。また、炭酸マグネシウム生成装置102は、二酸化炭素を生成塩に供給するラインL7を備える。ライン7で供給される二酸化炭素は、ラインL6と同様であるため、説明を省略する。また、二酸化炭素の供給量を調整するための手段等を備えてもよく、例えば、ラインL7上に流量調整弁や加圧機構を設けることが例示できる。
 また、炭酸マグネシウム生成装置102は、炭酸マグネシウムが生成しやすいように、水酸化マグネシウムと二酸化炭素を加温する手段を備えてもよい。加温手段は、特に限定されないが、排ガス等の廃熱を利用することで、環境負荷を低減できる。
<Magnesium carbonate generator>
The magnesium carbonate producing device 102 produces magnesium carbonate by adding carbon dioxide to a product salt containing magnesium hydroxide that has been subjected to solid-liquid separation from the treated seawater. By producing magnesium carbonate, carbon dioxide can be fixed.
A known tank can be used for the magnesium carbonate generator 102, so long as it is a tank capable of generating magnesium carbonate from magnesium hydroxide and carbon dioxide. The magnesium carbonate generator 102 also includes a line L7 for supplying carbon dioxide to the generated salt. The carbon dioxide supplied through the line 7 is the same as that supplied through the line L6, and therefore a description thereof will be omitted. Also, a means for adjusting the amount of carbon dioxide supplied may be provided, and for example, a flow rate adjustment valve or a pressurizing mechanism can be provided on the line L7.
The magnesium carbonate producing device 102 may also include a means for heating the magnesium hydroxide and carbon dioxide so that magnesium carbonate can be easily produced. The heating means is not particularly limited, but using waste heat from exhaust gas or the like can reduce the environmental load.
<炭酸カルシウム生成装置>
 炭酸カルシウム生成装置103は、処理海水から固液分離されたカルシウムイオンを含有する液体に二酸化炭素を投入することで、炭酸カルシウムを生成する。炭酸カルシウムを生成することにより二酸化炭素を固定化することができる。
 炭酸カルシウム生成装置103は、カルシウムイオンを含むCa溶液を貯留することができる槽であれば、公知の槽が使用できる。また、炭酸カルシウム生成装置103は、二酸化炭素をCa溶液に供給するラインL8を備える。ラインL8で供給される二酸化炭素や二酸化炭素の供給量を調整するための手段等については、ラインL6と同様であるため、説明を省略する。
<Calcium carbonate production device>
The calcium carbonate producing device 103 produces calcium carbonate by injecting carbon dioxide into a liquid containing calcium ions that has been subjected to solid-liquid separation from the treated seawater. By producing calcium carbonate, it is possible to fix the carbon dioxide.
A known tank can be used as the calcium carbonate generator 103 as long as it is a tank capable of storing a Ca solution containing calcium ions. The calcium carbonate generator 103 also includes a line L8 for supplying carbon dioxide to the Ca solution. The carbon dioxide supplied through the line L8 and the means for adjusting the amount of carbon dioxide supplied are the same as those for the line L6, and therefore will not be described here.
(二酸化炭素固定システムの動作)
 次に二酸化炭素固定システム100の動作について説明する。
 まず、電解装置1Aに海水が投入され、濃縮海水が処理され、処理海水となる。
 次に分離槽101に処理海水が投入され、固液分離される。固液分離された水酸化マグネシウム塩を含む生成塩が炭酸マグネシウム生成装置102に投入される。また、生成塩が除去されたカルシウムイオンを含むCa溶液が炭酸カルシウム生成装置103に投入される。
 炭酸マグネシウム生成装置102に投入された水酸化マグネシウムは、ラインL7から二酸化炭素が供給される。この時の反応については、下記の式7で示される。
 以上の式7の反応が起こり、炭酸マグネシウムが生成されることで、二酸化炭素が固定化される。
(Operation of Carbon Dioxide Fixation System)
Next, the operation of the carbon dioxide fixation system 100 will be described.
First, seawater is introduced into the electrolysis device 1A, and the concentrated seawater is treated to produce treated seawater.
Next, the treated seawater is introduced into a separation tank 101 and subjected to solid-liquid separation. The product salt containing magnesium hydroxide salt after solid-liquid separation is introduced into a magnesium carbonate production device 102. In addition, the Ca solution containing calcium ions from which the product salt has been removed is introduced into a calcium carbonate production device 103.
Carbon dioxide is supplied from a line L7 to the magnesium hydroxide introduced into the magnesium carbonate production device 102. The reaction at this time is shown in the following formula 7.
The reaction of formula 7 above occurs, producing magnesium carbonate, and thereby immobilizing carbon dioxide.
 また、炭酸カルシウム生成装置103に投入されたカルシウムイオンを含むCa溶液は、ラインL8から二酸化炭素が供給される。この時の反応については、式4及び式5のとおりである。式4及び式5の反応により、炭酸カルシウムが生成されることで、二酸化炭素が固定化される。
 本実施の態様の二酸化炭素固定システム100は、電解装置1Aで電解された生成物の水酸化マグネシウム塩とカルシウムイオンを含むCa溶液を使用することで、炭酸マグネシウム塩と炭酸カルシウム塩を生成し、効率よく二酸化炭素の固定化が実現可能となる。特に、被処理水として海水を使用し、濃縮海水とすることで、多くのカルシウムイオンを含むCa溶液とすることができる。
Carbon dioxide is supplied from a line L8 to the Ca solution containing calcium ions introduced into the calcium carbonate generator 103. The reactions at this time are as shown in formulas 4 and 5. Calcium carbonate is produced by the reactions of formulas 4 and 5, and carbon dioxide is fixed.
The carbon dioxide fixation system 100 of this embodiment uses magnesium hydroxide salt, which is a product of electrolysis in the electrolysis device 1A, and a Ca solution containing calcium ions to generate magnesium carbonate salt and calcium carbonate salt, thereby making it possible to efficiently fix carbon dioxide. In particular, by using seawater as the water to be treated and concentrating the seawater, a Ca solution containing many calcium ions can be obtained.
 なお、本実施の態様では、被処理水として海水を使用したが、被処理水としてマグネシウムイオンを含みかつカルシウムイオンを含まない被処理水を用いた場合は、炭酸カルシウム生成装置103なくてもよい。 In this embodiment, seawater is used as the water to be treated, but if water to be treated that contains magnesium ions but does not contain calcium ions is used, the calcium carbonate generating device 103 may not be required.
 また、本実施の態様では、分離槽101と炭酸カルシウム生成装置103とを個別に設けたが、電解装置1Aの空間24bに分離槽101と同様の分離手段を設け、分離槽101と一体(空間24bと分離槽101とを共通に使用)としてもよく、また、分離槽101と炭酸カルシウム生成装置103を一体(分離槽101と炭酸カルシウム生成装置103の槽を共通に使用)してもよい。
 空間24bと分離槽101とを共通にすることで、処理海水を移動させる必要がなくなり、また、分離槽101と炭酸カルシウム生成装置103の槽を共通にすることでCa溶液を移動する必要がなくなり、二酸化炭素固定システム100の小型化が可能となる。
In addition, in this embodiment, the separation tank 101 and the calcium carbonate production apparatus 103 are provided separately. However, a separation means similar to the separation tank 101 may be provided in the space 24b of the electrolysis apparatus 1A and integrated with the separation tank 101 (the space 24b and the separation tank 101 may be used in common). Alternatively, the separation tank 101 and the calcium carbonate production apparatus 103 may be integrated with each other (the separation tank 101 and the calcium carbonate production apparatus 103 may use a common tank).
By sharing the space 24b and the separation tank 101, there is no need to move the treated seawater. Furthermore, by sharing the separation tank 101 and the calcium carbonate production device 103, there is no need to move the Ca solution, and the carbon dioxide fixation system 100 can be made smaller.
 なお、本実施態様では、電解装置1Aを用いた場合で説明したが、電解装置1Aに替えて電解装置1Bを適用することも可能である。 In this embodiment, the electrolysis device 1A is used, but it is also possible to use the electrolysis device 1B instead of the electrolysis device 1A.
〔第5の実施態様〕
 次に図6を参照し、第5の実施態様に係る電解装置1Aを備えた船舶システム200について説明する。なお、第1の実施態様から第4の実施態様の構成と同じものについては、説明を省略する。
[Fifth embodiment]
Next, a ship system 200 including an electrolysis device 1A according to a fifth embodiment will be described with reference to Fig. 6. Note that descriptions of configurations that are the same as those of the first to fourth embodiments will be omitted.
 本実施の態様の船舶システム200では、第3の実施の態様の水素製造装置、酸素製造装置及び炭酸カルシウム製造装置と、第4の実施態様の二酸化炭素固定システム100が搭載されている。なお、図6では、ラインL0~ラインL11をL0~L11に省略して記載されている。 The ship system 200 of this embodiment is equipped with the hydrogen production device, oxygen production device, and calcium carbonate production device of the third embodiment, and the carbon dioxide fixation system 100 of the fourth embodiment. Note that in FIG. 6, lines L0 to L11 are abbreviated to L0 to L11.
 船舶システム200の電解装置1Aについて説明すると、電解装置1Aの濃縮部10にラインL0から海水が投入され、濃縮部10で生成された濃縮海水がラインL1に供給される。電解装置1Aの電解部20には電解液Eが投入されており、濃縮海水が電力生成装置201で生成された電力で電気分解が行われる。なお、電力生成装置201は、電力を発生させることができれば特に限定されないが、太陽光、風力、波力などの再生可能エネルギーを利用した給電設備であれば、環境負荷が小さくでき、好ましい。 Describing the electrolysis device 1A of the ship system 200, seawater is input from line L0 to the concentrating section 10 of the electrolysis device 1A, and concentrated seawater generated in the concentrating section 10 is supplied to line L1. Electrolyte E is input to the electrolysis section 20 of the electrolysis device 1A, and the concentrated seawater is electrolyzed using electricity generated by the power generation device 201. Note that the power generation device 201 is not particularly limited as long as it can generate electricity, but it is preferable that it is a power supply facility that utilizes renewable energy such as solar, wind, or wave power, as this reduces the environmental impact.
 電気分解された処理海水が図示しない分離槽101で生成塩とCa溶液に分離される。炭酸マグネシウム生成装置102に生成塩である水酸化マグネシウムが投入され、さらに二酸化炭素が供給(ラインL7)されて炭酸マグネシウムを生成する。このとき、図示しない動力部の廃熱を利用して反応速度を向上させてもよい。生成された炭酸マグネシウムは二酸化炭素が固定化された状態であり、船舶外に排出ラインから排出される。
 また、炭酸カルシウム生成装置103にCa溶液が供給され、Ca溶液に二酸化炭素が供給(ラインL8)されて炭酸カルシウムを生成する。生成された炭酸カルシウムは二酸化炭素が固定化された状態であり、船舶外に排出ラインから排出される。
The electrolyzed treated seawater is separated into a product salt and a Ca solution in a separation tank 101 (not shown). Magnesium hydroxide, which is the product salt, is fed into a magnesium carbonate production device 102, and carbon dioxide is further supplied (line L7) to produce magnesium carbonate. At this time, the reaction rate may be improved by using waste heat from a power unit (not shown). The produced magnesium carbonate has carbon dioxide fixed in it, and is discharged outside the ship through a discharge line.
In addition, a Ca solution is supplied to the calcium carbonate production device 103, and carbon dioxide is supplied to the Ca solution (line L8) to produce calcium carbonate. The produced calcium carbonate has carbon dioxide fixed therein, and is discharged outside the ship through a discharge line.
 さらに、電解装置1Aで生成された水素がラインL4を経由して水素貯留部202に貯留される。貯留された水素は、例えば水素混合エンジンのような水素を使用して駆動する動力源204に供給(ラインL9)されて使用される。なお、動力源204は船舶の推進力を得るためのものである。
 また、電解装置1Aで生成された酸素がラインL5を経由して酸素貯留部203に貯留される。貯留された酸素は、例えば燃料電池のような酸素を使用して発電する蓄電部205に供給(ラインL10)されて電力として使用される。なお、蓄電部205の燃料電池には水素貯留部202から水素が供給(ラインL11)されている。また、蓄電部205の電力は動力源204で使用され船舶の推進力に使用されてもよい。
Furthermore, hydrogen produced in the electrolysis device 1A is stored in the hydrogen storage section 202 via line L4. The stored hydrogen is supplied (through line L9) to a power source 204 that uses hydrogen, such as a hydrogen-mixed engine, for use. The power source 204 is used to obtain propulsive power for a ship.
Furthermore, oxygen generated in the electrolysis device 1A is stored in the oxygen storage unit 203 via line L5. The stored oxygen is supplied (line L10) to a power storage unit 205 that generates electricity using oxygen, such as a fuel cell, and used as electric power. Hydrogen is supplied (line L11) from the hydrogen storage unit 202 to the fuel cell of the power storage unit 205. Furthermore, the electric power of the power storage unit 205 may be used by the power source 204 to propel the ship.
 動力源204で発生した二酸化炭素は、L6~L8を経由して利用される。二酸化炭素は、L6を経由して電解装置1Aのカソード側の空間24Bの濃縮海水に供給されて炭酸カルシウムの生成(炭酸カルシウム製造装置)に使用されたり、L7を経由して炭酸マグネシウム生成装置102に供給されて炭酸マグネシウムの生成に使用されたり、L8を経由して炭酸カルシウム生成装置103に供給されて炭酸カルシウムの生成に使用されたりする。
 以上のように、電解装置1Aの生成物が、各部位で使用される船舶システム200とすることができる。
Carbon dioxide generated by the power source 204 is utilized via L6 to L8. The carbon dioxide is supplied to concentrated seawater in the space 24B on the cathode side of the electrolysis device 1A via L6 and used for generating calcium carbonate (calcium carbonate manufacturing device), supplied to the magnesium carbonate production device 102 via L7 and used for generating magnesium carbonate, or supplied to the calcium carbonate production device 103 via L8 and used for generating calcium carbonate.
As described above, the product of the electrolysis device 1A can be used in each portion of the ship system 200.
 なお、本実施態様では、電解装置1Aを用いた場合で説明したが、電解装置1Aに替えて電解装置1Bを適用することも可能である。 In this embodiment, the electrolysis device 1A is used, but it is also possible to use the electrolysis device 1B instead of the electrolysis device 1A.
 本発明の電解装置、回収システム及び電解方法は、被処理水を濃縮して電気伝導率を高めて電気分解する技術として、好適に用いることができる。特に、本発明の電解装置、回収システム及び電解方法は、水素製造装置、酸素製造装置、炭酸カルシウム製造装置、炭酸マグネシウム製造装置及び塩素製造装置に適用でき、また、二酸化炭素固定システムに適用可能である。 The electrolysis device, recovery system, and electrolysis method of the present invention can be suitably used as a technology for concentrating the water to be treated, increasing its electrical conductivity, and electrolyzing it. In particular, the electrolysis device, recovery system, and electrolysis method of the present invention can be applied to hydrogen production devices, oxygen production devices, calcium carbonate production devices, magnesium carbonate production devices, and chlorine production devices, and can also be applied to carbon dioxide fixation systems.
 1A 電解装置,1B 電解装置,2 陽イオン交換体,10 濃縮部,10a 空間,10b 空間,10B 濃縮部,11 RO膜,20 電解部,21 処理槽,22a 電極,22b 電極,23 陽イオン交換体,24a 空間,24b 空間,24B 空間,100 二酸化炭素固定システム,100A 回収システム,101 分離槽,102 炭酸マグネシウム生成装置,103 炭酸カルシウム生成装置,200 船舶システム,201 電力生成装置,202 水素貯留部,203 酸素貯留部,204 動力源,205 蓄電部。 1A electrolysis device, 1B electrolysis device, 2 cation exchanger, 10 concentration section, 10a space, 10b space, 10B concentration section, 11 RO membrane, 20 electrolysis section, 21 treatment tank, 22a electrode, 22b electrode, 23 cation exchanger, 24a space, 24b space, 24B space, 100 carbon dioxide fixation system, 100A recovery system, 101 separation tank, 102 magnesium carbonate generation device, 103 calcium carbonate generation device, 200 ship system, 201 power generation device, 202 hydrogen storage section, 203 oxygen storage section, 204 power source, 205 power storage section.

Claims (4)

  1.  カルシウムイオン、マグネシウムイオン、塩化物イオンから選択される少なくとも1種を含む被処理水を電解する電解装置において、
     アノードと、カソードと、その間に陽イオン交換膜と、前記被処理水を濃縮する濃縮部と、を備え、
     前記濃縮部で濃縮された濃縮被処理水を前記カソードの側の空間に投入することを特徴とする、電解装置。
    An electrolysis apparatus for electrolyzing water to be treated, the water containing at least one ion selected from calcium ions, magnesium ions, and chloride ions,
    The apparatus includes an anode, a cathode, a cation exchange membrane therebetween, and a concentrating section for concentrating the water to be treated,
    Electrolysis apparatus, characterized in that concentrated water to be treated, which is concentrated in the concentration section, is introduced into a space on the cathode side.
  2.  前記濃縮部は、逆浸透膜で濃縮することを特徴とする、請求項1に記載の電解装置。 The electrolysis device according to claim 1, characterized in that the concentrating section uses a reverse osmosis membrane for concentration.
  3.  請求項1又は2に記載の電解装置と、前記電解装置の前記カソードの側から排出された処理液からマグネシウム塩及び/又はカルシウム塩を分離する分離槽とを備えたことを特徴とする、回収システム。 A recovery system comprising the electrolysis device according to claim 1 or 2, and a separation tank for separating magnesium salts and/or calcium salts from the treatment liquid discharged from the cathode side of the electrolysis device.
  4.  カルシウムイオン、マグネシウムイオン、塩化物イオンから選択される少なくとも1種を含む被処理水を電解する電解方法において、
     アノードと、カソードと、その間に陽イオン交換膜と、前記被処理水を濃縮する濃縮部を備え、
     前記濃縮部で前記被処理水を濃縮する濃縮ステップと、
     前記濃縮部で濃縮された濃縮被処理水を前記カソードの側の空間に投入する濃縮被処理水投入ステップと、を備えることを特徴とする、電解方法。

     
    1. An electrolysis method for electrolyzing water to be treated, the water containing at least one ion selected from calcium ions, magnesium ions, and chloride ions,
    The device includes an anode, a cathode, a cation exchange membrane therebetween, and a concentrating section for concentrating the water to be treated,
    A concentrating step of concentrating the water to be treated in the concentrating section;
    and a concentrated water-to-be-treated input step of inputting the concentrated water-to-be-treated concentrated in the concentration section into a space on the cathode side.

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