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公開番号2025039515
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-21
出願番号2024079915
出願日2024-05-16
発明の名称二酸化炭素変換装置および二酸化炭素変換方法
出願人東芝エネルギーシステムズ株式会社
代理人弁理士法人サクラ国際特許事務所
主分類C25B 15/023 20210101AFI20250313BHJP(電気分解または電気泳動方法;そのための装置)
要約【課題】二酸化炭素の利用効率を向上させる。
【解決手段】二酸化炭素変換装置は、二酸化炭素ガスを含む供給ガスを供給する二酸化炭素供給部と、二酸化炭素供給部から供給される供給ガスを分配する複数の流量調整弁を含む、流量調整部と、複数の流量調整弁を介して分配された供給ガスを受給する複数の電解セル積層体を含む、電解部と、複数の電解セル積層体の電圧を測定する複数の電圧計を含む、電圧測定部と、複数の電圧計からの電圧信号を受けて複数の流量調整弁の開度を調整する制御部と、を具備する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
二酸化炭素ガスを含む供給ガスを供給する二酸化炭素供給部と、
前記二酸化炭素供給部から供給される前記供給ガスを分配する複数の流量調整弁を含む、流量調整部と、
前記複数の流量調整弁を介して分配された前記供給ガスを受給する複数の電解セル積層体を含む、電解部と、
前記複数の電解セル積層体の電圧を測定する複数の電圧計を含む、電圧測定部と、
前記複数の電圧計からの電圧信号を受けて前記複数の流量調整弁の開度を調整する制御部と、
を具備する、二酸化炭素変換装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記二酸化炭素供給部から供給される前記供給ガスの流量に応じた理論電流値を有する均等な負荷電流を前記複数の電解セル積層体に供給する、
請求項１に記載の二酸化炭素変換装置。
【請求項３】
前記複数の電解セル積層体の負荷電流の総和に応じた流量を有する前記供給ガスを前記二酸化炭素供給部から供給する、
請求項１に記載の二酸化炭素変換装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記電圧の平均電圧を算出し、
前記電圧の一つが前記平均電圧よりも低いときに、前記電圧の一つに対応する前記複数の流量調整弁の一つの開度を減少させ、
前記電圧の一つが前記平均電圧よりも高いときに、前記電圧の一つに対応する前記複数の流量調整弁の一つの開度を増加させる、
請求項１に記載の二酸化炭素変換装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記電圧の平均電圧を算出し、前記平均電圧に対する前記電圧の一つの比に比例するように、対応する前記複数の流量調整弁の一つの開度を調整する、
請求項１に記載の二酸化炭素変換装置。
【請求項６】
複数の流量調整弁を介して二酸化炭素ガスを含む供給ガスを分配して複数の電解セル積層体に供給し、複数の電解セル積層体に負荷電流を供給し、
前記複数の電解セル積層体の電圧を測定し、前記電圧に応じて前記複数の流量調整弁の開度を調整する、
二酸化炭素変換方法。
【請求項７】
前記供給ガスの流量に応じた理論電流値を有する均等な負荷電流を前記複数の電解セル積層体に供給する、
請求項６に記載の二酸化炭素変換方法。
【請求項８】
前記複数の電解セル積層体の前記負荷電流の総和に応じた流量を有する前記供給ガスを分配して前記複数の電解セル積層体に供給する、
請求項６に記載の二酸化炭素変換方法。
【請求項９】
前記電圧の平均電圧を算出し、
前記電圧の一つが前記平均電圧よりも低いときに、前記電圧の一つに対応する前記複数の流量調整弁の一つの開度を減少させ、
前記電圧の一つが前記平均電圧よりも高いときに、前記電圧の一つに対応する前記複数の流量調整弁の一つの開度を増加させる、
請求項６に記載の二酸化炭素変換方法。
【請求項１０】
前記電圧の平均電圧を算出し、
前記平均電圧に対する前記電圧の一つの比に比例するように、対応する前記複数の流量調整弁の一つの開度を調整する、
請求項６に記載の二酸化炭素変換方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、二酸化炭素変換装置および二酸化炭素変換方法に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
地球温暖化の進展とともに二酸化炭素（ＣＯ
２
）を発生する天然ガス、石炭、石油の使用削減が求められている。また、二酸化炭素を原料とする化学合成の開発が進められている。この一環として二酸化炭素を電解し、一酸化炭素（ＣＯ）含有ガスを生成する二酸化炭素変換装置が存在する。二酸化炭素変換装置は、複数の電解セル積層体を有し、各電解セル積層体は、複数の電解セルを積層して形成される。負荷電流に対して二酸化炭素供給量が足りない電解セル積層体では、水素発生量が増大し、電圧増加により電力負荷が増大する。一方、負荷電流に対して二酸化炭素供給量が過剰な電解セル積層体では、未反応二酸化炭素量が増大し、一酸化炭素転嫁率が低下する。これらの問題を解決するため、各電解セル積層体への二酸化炭素供給量を均等化する二酸化炭素変換装置および二酸化炭素変換方法が求められている。
【０００３】
しかしながら、従来検討されている二酸化炭素変換装置は、供給された二酸化炭素を各電解セル積層体上流に設置された分配管から各電解セル積層体に分配しており、その分配比は成り行きで決定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２２－１３７６０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、二酸化炭素の利用効率を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の二酸化炭素変換装置は、二酸化炭素ガスを含む供給ガスを供給する二酸化炭素供給部と、二酸化炭素供給部から供給される供給ガスを分配する複数の流量調整弁を含む、流量調整部と、複数の流量調整弁を介して分配された供給ガスを受給する複数の電解セル積層体を含む、電解部と、複数の電解セル積層体の電圧を測定する複数の電圧計を含む、電圧測定部と、複数の電圧計からの電圧信号を受けて複数の流量調整弁の開度を調整する制御部と、を具備する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
実施形態の二酸化炭素変換装置の構成例を示す模式図である。
図１に示す一部の構成要素の構成例をさらに説明するための図である。
電解セル積層体ＣＳの構造例を示す断面模式図である。
二酸化炭素変換方法例において、各流量調整弁ＦＣの開度を調整する方法の一例を説明するためのフローチャートである。
供給ガスの流量の増加割合と電圧Ｖｉとの関係を示す図である。
供給ガスの流量の増加割合と一酸化炭素の生成量との関係を示す図である。
二酸化炭素変換方法例において、各流量調整弁ＦＣの開度を調整する方法の他の例を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施形態の二酸化炭素変換装置について、図面を参照して説明する。以下に示す各実施形態において、実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、その説明を一部省略する場合がある。図面は模式的なものであり、厚さと平面寸法との関係、各部の厚さの比率等は現実のものとは異なる場合がある。
【０００９】
本明細書において、「接続する」とは、特に指定する場合を除き、直接的に接続することだけでなく、間接的に接続することも含む。さらに、本明細書において、「接続する」とは、特に指定する場合を除き、物理的に接続することだけでなく、電気的に接続することも含む。
【００１０】
実施形態の二酸化炭素変換装置の構成例について説明する。図１は、実施形態の二酸化炭素変換装置の構成例を示す模式図である。図１は、二酸化炭素変換装置１００を示す。
（【００１１】以降は省略されています）

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