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公開番号2025133633
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-11
出願番号2024031709
出願日2024-03-01
発明の名称水素分離装置、水素分離システム、水素分離方法及び炭素化合物製造システム
出願人株式会社GSユアサ
代理人個人,個人
主分類C25B 1/02 20060101AFI20250904BHJP(電気分解または電気泳動方法;そのための装置)
要約【課題】水素と水素以外の成分とを分離できる技術を提供する。
【解決手段】水素分離装置は、電解質膜と、前記電解質膜の一方の側に設けられるアノードと、前記電解質膜の他方の側に設けられるカソードと、水素及び水素以外の成分を含むガスが供給される第1ガス室とを備え、前記ガスに含まれる水素が前記アノードに供給される電気化学式水素ポンプと、前記第1ガス室から排出される排出ガスを回収する回収部とを備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
電解質膜と、前記電解質膜の一方の側に設けられるアノードと、前記電解質膜の他方の側に設けられるカソードと、水素及び水素以外の成分を含むガスが供給される第１ガス室とを備え、前記ガスに含まれる水素が前記アノードに供給される電気化学式水素ポンプと、
前記第１ガス室から排出される排出ガスを回収する回収部とを備える
水素分離装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記排出ガスは、前記水素以外の成分を含む
請求項１に記載の水素分離装置。
【請求項３】
前記第１ガス室は、
前記ガスを供給する供給口と、
前記ガスの一部を前記排出ガスとして排出する排出口とを備える
請求項１又は請求項２に記載の水素分離装置。
【請求項４】
前記第１ガス室に供給される前記ガスは、水素の濃度が９９ｖｏｌ％未満である
請求項１又は請求項２に記載の水素分離装置。
【請求項５】
前記第１ガス室に供給される前記ガスは、水素の濃度が５０ｖｏｌ％以下である
請求項１又は請求項２に記載の水素分離装置。
【請求項６】
前記アノードと前記電解質膜との間に設けられ、二酸化炭素を吸収させた第１電解液が供給される第１液室と、
前記電解質膜と前記カソードとの間に設けられ、第２電解液が供給される第２液室とを備える
請求項１又は請求項２に記載の水素分離装置。
【請求項７】
前記第１ガス室には、前記第１電解液から放出された二酸化炭素を還元することにより得られる水素と炭素化合物とを含む前記ガスが供給される
請求項６に記載の水素分離装置。
【請求項８】
前記アノードと前記カソードとの間に、前記電解質膜と、前記電解質膜を間に介して配置された前記第１液室及び前記第２液室とを有するユニットを複数備える
請求項６に記載の水素分離装置。
【請求項９】
前記カソードで生成されるガスが流れる第２ガス室を備え、
前記第１ガス室における単位時間当たりのガスの流量は、前記第２ガス室における単位時間当たりのガスの流量よりも多い
請求項１又は請求項２に記載の水素分離装置。
【請求項１０】
水素分離装置と、二酸化炭素を還元して炭素化合物と水素とを含む混合ガスを製造する還元装置とを備え、
前記水素分離装置は、
電解質膜と、前記電解質膜の一方の側に設けられるアノードと、前記電解質膜の他方の側に設けられるカソードと、水素及び水素以外の成分を含むガスが供給される第１ガス室とを備え、前記ガスに含まれる水素が前記アノードに供給される電気化学式水素ポンプと、
前記第１ガス室から排出される排出ガスを回収する回収部とを備え、
前記第１ガス室には、前記還元装置で製造された前記混合ガスが供給される
水素分離システム。
（【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、水素分離装置、水素分離システム、水素分離方法及び炭素化合物製造システムに関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
地球温暖化の原因の一つとして、排ガスや大気中の二酸化炭素を炭素資源として、炭素化合物に変換する技術が提案されている。
【０００３】
特許文献１に開示される二酸化炭素電解装置は、アノード部と、カソード部と、セパレータとを具備する電解セルを備え、二酸化炭素の電解還元反応によって、一酸化炭素、メタン、メタノール等の炭素化合物を生成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許第６６２２２３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
二酸化炭素電解装置においては、カソード部で二酸化炭素が還元され、炭素化合物が生成される。その際、二酸化炭素の還元反応と同時に、水の還元反応により水素が発生する場合がある。従って、炭素化合物と水素とを分離する技術が必要である。同様の技術は炭素化合物の生成に限らず、水素含有物から水素を分離する各種分野で求められている。
【０００６】
本開示の目的は、水素と水素以外の成分とを分離できる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一態様に係る水素分離装置は、電解質膜と、前記電解質膜の一方の側に設けられるアノードと、前記電解質膜の他方の側に設けられるカソードと、水素及び水素以外の成分を含むガスが供給される第１ガス室とを備え、前記ガスに含まれる水素が前記アノードに供給される電気化学式水素ポンプと、前記第１ガス室から排出される排出ガスを回収する回収部とを備える。
【０００８】
本開示の一態様に係る水素分離システムは、水素分離装置と、二酸化炭素を還元して炭素化合物と水素とを含む混合ガスを製造する還元装置とを備え、前記水素分離装置は、電解質膜と、前記電解質膜の一方の側に設けられるアノードと、前記電解質膜の他方の側に設けられるカソードと、水素及び水素以外の成分を含むガスが供給される第１ガス室とを備え、前記ガスに含まれる水素が前記アノードに供給される電気化学式水素ポンプと、前記第１ガス室から排出される排出ガスを回収する回収部とを備え、前記第１ガス室には、前記還元装置で製造された前記混合ガスが供給される。
【０００９】
本開示の一態様に係る水素分離方法は、水素分離装置を用いた水素分離方法であり、前記水素分離装置は、電解質膜と、前記電解質膜の一方の側に設けられるアノードと、前記電解質膜の他方の側に設けられるカソードと、水素及び水素以外の成分を含むガスが供給される第１ガス室とを備え、前記ガスに含まれる水素が前記アノードに供給される電気化学式水素ポンプと、前記第１ガス室から排出される排出ガスを回収する回収部とを備え、前記水素及び水素以外の成分を含むガスを前記第１ガス室に供給し、前記第１ガス室から排出される前記排出ガスを回収する。
【００１０】
本開示の一態様に係る炭素化合物製造システムは、二酸化炭素を還元して炭素化合物と水素とを含む混合ガスを製造する還元装置と、水素分離装置とを備え、前記水素分離装置は、電解質膜と、前記電解質膜の一方の側に設けられるアノードと、前記電解質膜の他方の側に設けられるカソードと、水素及び水素以外の成分を含むガスが供給される第１ガス室とを備え、前記ガスに含まれる水素が前記アノードに供給される電気化学式水素ポンプと、前記第１ガス室から排出される排出ガスを回収する回収部と、前記アノードと前記電解質膜との間に設けられ、二酸化炭素を吸収させた第１電解液が供給される第１液室と、前記電解質膜と前記カソードとの間に設けられ、第２電解液が供給される第２液室とを備え、前記第１ガス室には、前記還元装置で製造された前記混合ガスが供給され、前記還元装置には、前記第１電解液から放出された二酸化炭素が供給される。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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