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公開番号2024174347
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-17
出願番号2023092129
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、及び、それを用いた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でメタネーション反応率にも優れる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、水素イオンを還元して水素を生成するカソード部、及び、バイポーラ板を含む水電解部と、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を備え、前記バイポーラ板は、前記アノード部とカソード部との間に備えられ、かつ、両面に流路を有しており、前記メタネーション部は、メタネーション反応による発熱を冷却するための冷却水を流す第一流路と、前記発熱により前記冷却水から生成される水蒸気を前記水電解部へ供給する第二流路とを有する、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、水素イオンを還元して水素を生成するカソード部、及び、バイポーラ板を含む水電解部と、
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を備え、
前記バイポーラ板は、前記アノード部とカソード部との間に備えられ、かつ、両面に流路を有しており、
前記メタネーション部は、メタネーション反応による発熱を冷却するための冷却水を流す第一流路と、前記発熱により前記冷却水から生成される水蒸気を前記水電解部へ供給する第二流路とを有する、
水電解一体型メタネーションセル。
続きを表示（約 170 文字）【請求項２】
前記水電解部が、前記アノード部と前記カソード部との間に２つ以上のバイポーラ板を有する、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】
請求項１または２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。

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、及び、それを用いた電解メタネーション装置に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、廃棄物処理分野における二酸化炭素排出量削減に向けた取り組みとして、メタン発酵処理の必要性が高まっている。また、二酸化炭素を削減する方法として、「ＣＣＳ（ＣａｒｂｏｎｄｉｏｘｉｄｅＣａｐｔｕｒｅａｎｄＳｔｏｒａｇｅ）」といった、二酸化炭素をほかの気体から分離して集め、地中深くに貯留・圧入しようとする試みが始められつつある。将来的には、さらに「ＣＣＵＳ（ＣａｒｂｏｎｄｉｏｘｉｄｅＣａｐｔｕｒｅＵｔｉｌｉｚａｔｉｏｎａｎｄＳｔｏｒａｇｅ）」、つまり、分離・貯留した二酸化炭素を利用することも求められるようになってくる。
【０００３】
一方で、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。
【０００４】
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】
【０００５】
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】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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、かつ、温度管理が比較的容易でメタネーション反応率にも優れる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】
【０００９】
本開示の一局面は、
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、水素イオンを還元して水素を生成するカソード部、及び、バイポーラ板を含む水電解部と、
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を備え、
前記バイポーラ板は、前記アノード部とカソード部との間に備えられ、かつ、両面に流路を有しており、
前記メタネーション部は、メタネーション反応による発熱を冷却するための冷却水を流す第一流路と、前記発熱により前記冷却水から生成される水蒸気を前記水電解部へ供給する第二流路とを有する、水電解一体型メタネーションセルに関する。
【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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