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公開番号2024101685
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-07-30
出願番号2023005736
出願日2023-01-18
発明の名称電解合成装置
出願人株式会社日阪製作所
代理人弁理士法人藤本パートナーズ
主分類C25B 9/00 20210101AFI20240723BHJP(電気分解または電気泳動方法;そのための装置)
要約【課題】コンパクトな電解合成装置を提供することを課題とする。
【解決手段】本発明は、第一流体を電気分解して所定の気体を生成する電解部と、第二流体と所定の気体との化学反応を促進する触媒を含む触媒層であって所定の気体が通過可能な触媒層を有する合成部と、を備え、電解部と合成部とは、該電解部における所定の気体が生成される部位と触媒層とが隣接し又は同じ領域に位置するように隣り合う、ことを特徴とする。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
第一流体を電気分解して所定の気体を生成する電解部と、
前記所定の気体と第二流体との化学反応を促進する触媒を含む触媒層であって前記所定の気体が通過可能な触媒層を有する合成部と、を備え、
前記電解部と前記合成部とは、該電解部における前記所定の気体が生成される部位と前記触媒層とが隣接し又は同じ領域に位置するように、隣り合う、電解合成装置。
続きを表示（約 1,700 文字）【請求項２】
前記電解部は、
それぞれが前記電解部と前記合成部との並び方向と直交する面方向に広がり且つ前記並び方向に重ね合わされる第一プレート及び第二プレートと、
固体高分子交換膜を含むと共に、前記並び方向と直交する面方向に広がり且つ前記第一プレートと前記第二プレートとの間に配置される交換膜プレートと、を有し、
前記合成部は、
前記第二プレートと、
前記並び方向と直交する面方向に広がり且つ前記並び方向における前記第一プレートと反対側において前記第二プレートと重ね合わされる第三プレートと、を有し、
前記第一プレートは、前記並び方向における前記交換膜プレートとの間に前記第一流体が流通可能な第一流路を形成し、
前記第二プレートは、導電性を有し且つ前記触媒を担持する多孔質プレート部を含み、前記電解部の電極板を構成すると共に前記合成部の前記触媒層を構成し、
前記第三プレートは、前記並び方向における前記第二プレートとの間に前記第二流体が流通可能な第二流路を形成する、請求項１に記載の電解合成装置。
【請求項３】
前記並び方向において前記第一プレートに対して前記第二プレートの側と反対側から重ね合わされる第四プレートと、
前記並び方向において前記第三プレートに対して前記第二プレートの側と反対側から重ね合わされる第五プレートと、を備え、
前記第一プレートと前記第三プレートとは、それぞれ金属製であり、
前記第四プレートは、前記並び方向における前記第一プレートとの間に温度調整用の第三流体が流通可能な第一温調流路を形成し、
前記第五プレートは、前記並び方向における前記第三プレートとの間に温度調整用の第四流体が流通可能な第二温調流路を形成する、請求項２に記載の電解合成装置。
【請求項４】
前記第一温調流路と前記第二温調流路とを直列に接続する接続流路を備え、
前記第三流体と前記第四流体とが共通の流体である、請求項３に記載の電解合成装置。
【請求項５】
前記電解部は、一対の電極板を有し、
前記第一プレートは、導電性を有し、
前記第一プレート及び前記第二プレートは、前記一対の電極板を構成する、請求項２に記載の電解合成装置。
【請求項６】
前記第二流体の流れ方向における前記第二流路の一方の端部と他方の端部とに接続されて該第二流体の循環経路を構成する循環用系統を備える、請求項２に記載の電解合成装置。
【請求項７】
前記第一プレート、前記交換膜プレート、前記第二プレート、及び前記第三プレートのそれぞれは、取り外し可能に配置されている、請求項２～６のいずれか１項に記載の電解合成装置。
【請求項８】
前記第一プレート及び前記第三プレートの少なくとも一方のプレートは、前記第一流路又は前記第二流路を画定する面に、凸部及び凹部の少なくとも一方を有する、請求項２又は３に記載の電解合成装置。
【請求項９】
前記並び方向に重ね合わされる前記第一プレートから前記第三プレートまでの各プレートを含むプレートセットを複数備え、
前記複数のプレートセットは、それぞれ取り外し可能に前記並び方向に一列に配置されている、請求項２に記載の電解合成装置。
【請求項１０】
各プレートセットは、前記並び方向に隣り合うプレートセット同士のプレートの並び順が逆になるようにそれぞれ配置され、
前記各プレートセットの前記第一プレートと前記第三プレートとは、それぞれ金属製であり、
前記第一プレートを対向させた状態で隣り合うプレートセットは、該第一プレート間に温度調整用の第三流体が流通可能な第一温調流路を形成し、
前記第三プレートを対向させた状態で隣り合うプレートセットは、該第三プレート間に温度調整用の第四流体が流通可能な第二温調流路を形成する、請求項９に記載の電解合成装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解合成装置に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
従来から、水素キャリアを製造するシステムとして、水素製造装置と、水素キャリア製造装置と、を備えた水素キャリア製造システムが知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
この水素キャリア製造システムでは、水素製造装置は、例えば、電気分解法等により水素を製造する装置であり、キャリア製造装置は、水素キャリアとしてのアンモニアや有機ハイドライド（メチルシクロヘキサン）などを製造する装置である。この水素キャリア製造装置は、水素キャリアとしての有機ハイドライド（メチルシクロヘキサン：ＭＣＨ）を製造する場合、例えば、炭化水素化合物（例えば、トルエン）に水素を添加して製造する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２２－１５７１７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以上の水素キャリア製造システムでは、水素を製造する装置（水素製造装置）と、製造された水素を用いれ水素キャリアを製造する装置（水素キャリア製造装置）とが、個別の装置であり、これら各装置が配管等によって接続されて製造システムが構成されているため、製造システム全体が大型化する。
【０００６】
そこで、本発明は、コンパクトな電解合成装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の電解合成装置は、
第一流体を電気分解して所定の気体を生成する電解部と、
前記所定の気体と第二流体との化学反応を促進する触媒を含む触媒層であって前記所定の気体が通過可能な触媒層を有する合成部と、を備え、
前記電解部と前記合成部とは、該電解部における前記所定の気体が生成される部位と前記触媒層とが隣接し又は同じ領域に位置するように、隣り合う。
【０００８】
このように、所定の気体が生成される部位と触媒層とが隣接し又は同じ領域に位置するように電解部と合成部とが隣り合うことで、コンパクトな電解合成装置が得られる。
【０００９】
例えば、前記電解合成装置において、
前記電解部は、
それぞれが前記電解部と前記合成部との並び方向と直交する面方向に広がり且つ前記並び方向に重ね合わされる第一プレート及び第二プレートと、
固体高分子交換膜を含むと共に、前記並び方向と直交する面方向に広がり且つ前記第一プレートと前記第二プレートとの間に配置される交換膜プレートと、を有し、
前記合成部は、
前記第二プレートと、
前記並び方向と直交する面方向に広がり且つ前記並び方向における前記第一プレートと反対側において前記第二プレートと重ね合わされる第三プレートと、を有し、
前記第一プレートは、前記並び方向における前記交換膜プレートとの間に前記第一流体が流通可能な第一流路を形成し、
前記第二プレートは、導電性を有し且つ前記触媒を担持する多孔質プレート部を含み、前記電解部の電極板を構成すると共に前記合成部の前記触媒層を構成し、
前記第三プレートは、前記並び方向における前記第二プレートとの間に前記第二流体が流通可能な第二流路を形成してもよい。
【００１０】
かかる構成によれば、第一流路に第一流体を流通させると共に第二流路に第二流体を流通させることで、所望の物質（即ち、第一流体の電気分解によって生成された所定の気体と第二流体とが化学反応した物質（流体））が得られる。しかも、導電性を有し且つ触媒を担持する多孔質プレート部を第二プレートが含む構成とし、該第二プレートを電解部と合成部とによって共有する構成とすることで、電解合成装置のコンパクト化を図ることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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