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公開番号2024174346
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-17
出願番号2023092128
出願日2023-06-05
発明の名称水電解一体型メタネーションセル、並びに、それを用いた積層メタネーションセルおよび電解メタネーション装置
出願人川崎重工業株式会社
代理人個人,個人
主分類C25B 9/00 20210101AFI20241210BHJP(電気分解または電気泳動方法;そのための装置)
要約【課題】水電解とメタネーションを行うことができ、かつ、温度管理が比較的容易な水電解一体型メタネーションセルを提供すること。
【解決手段】水または水蒸気を電気分解して酸素と水素イオンを生成するアノード部と、水素イオンを還元して水素を生成するカソード部と、二酸化炭素を還元して炭素化合物を生成するメタネーション部と、前記アノード部および前記メタネーション部のうち少なくとも一方に接して除熱を行う除熱部とを備える、水電解一体型メタネーションセル。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
水または水蒸気を電気分解して酸素と水素イオンを生成するアノード部と、
水素イオンを還元して水素を生成するカソード部と、
二酸化炭素を還元して炭素化合物を生成するメタネーション部と、
前記アノード部および前記メタネーション部のうち少なくとも一方に接し、除熱を行う除熱部とを備える、水電解一体型メタネーションセル。
続きを表示（約 710 文字）【請求項２】
前記除熱部が、前記アノード部および前記メタネーション部に接している、請求項１に記載の水電解一体型メタネーションセル。
【請求項３】
前記カソード部と前記メタネーション部との間に分散板が備えられている、請求項１に記載の水電解一体型メタネーションセル。
【請求項４】
前記除熱部が前記アノード部に接しており、
前記カソード部と前記メタネーション部が一体化されている、請求項１に記載の水電解一体型メタネーションセル。
【請求項５】
前記カソード部と一体化された前記メタネーション部における、生成された前記炭素化合物を排出する側に、分散板が備えられている、請求項４に記載の水電解一体型メタネーションセル。
【請求項６】
前記分散板が除熱作用を有する、請求項３または５に記載の水電解一体型メタネーションセル。
【請求項７】
請求項１～６のいずれかに記載の水電解一体型メタネーションセルを２つ以上含む、積層メタネーションセル。
【請求項８】
アノード部とカソード部との間に、両面に流路を有するバイポーラ板が備えられている、請求項７に記載の積層メタネーションセル。
【請求項９】
請求項１～６のいずれかに記載の水電解一体型メタネーションセルと、前記アノード部と前記カソード部との間に電流を流す電源とを備える、電解メタネーション装置。
【請求項１０】
請求項７に記載の積層メタネーションセルと、前記アノード部と前記カソード部との間に電流を流す電源とを備える、電解メタネーション装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、水電解一体型メタネーションセル、並びに、それを用いた積層メタネーションセルおよび電解メタネーション装置に関する。
続きを表示（約 1,000 文字）【背景技術】
【０００２】
カーボンニュートラルの観点から、ガス供給の一部をｅ－メタンに置き換えることも求められており、ガス供給におけるｅ－メタンガスの導入の検討が進められている。
【０００３】
これまでに、再生可能エネルギー発電装置の余剰電力を用いて水素と酸素とを製造する水電解装置と、前記水電解装置にて製造した水素とシステム内で生成する二酸化炭素とを合成してメタン等の炭化水素燃料を製造するメタネーション設備とを備えた再生可能エネルギー利用システム等が報告されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２０－４５４３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１記載の技術では、水電解とメタネーションを別々の装置（設備）で行っているため、大がかりな設備が必要となる。よって、本発明者らは、水電解とメタネーションを別々の装置ではなく、一つの装置で行うことを検討してきた。
【０００６】
その際の課題として、メタネーション反応、および水電解において過電圧が生じた場合はそれぞれ発熱反応になるため、温度管理が難しくなることが懸念される。
【０００７】
したがって、本開示の主な課題は、水電解とメタネーションを行うことができ、温度管理が比較的容易な水電解一体型メタネーションセルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の一局面は、
水を電気分解して酸素と水素イオンを生成するアノード部と、
水素イオンを還元して水素を生成するカソード部と、
二酸化炭素を還元して炭素化合物を生成するメタネーション部と、
前記アノード部および前記メタネーション部のうち少なくとも一方に接し、除熱を行う除熱部とを備える、水電解一体型メタネーションセルに関する。
【０００９】
本開示の他の局面に関する積層メタネーションセルは、上述の水電解一体型メタネーションセルが２つ以上含むことを特徴とする。
【００１０】
本開示のさらに他の局面に関する電解メタネーション装置は、上述の水電解一体型メタネーションセルと、前記アノード部と前記カソード部との間に電流を流す電源とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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