JPH04305227A - 電気化学的排ガス処理システム - Google Patents
電気化学的排ガス処理システムInfo
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- JPH04305227A JPH04305227A JP3068641A JP6864191A JPH04305227A JP H04305227 A JPH04305227 A JP H04305227A JP 3068641 A JP3068641 A JP 3068641A JP 6864191 A JP6864191 A JP 6864191A JP H04305227 A JPH04305227 A JP H04305227A
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- Japan
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- exhaust gas
- electrochemical
- cathode
- nox
- anode
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
- Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
- Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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- Fuel Cell (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は産業排ガス中に含まれる
窒素酸化物（ＮＯｘ）等の有害ガスを電気化学的反応に
よって処理して無害化すると共に電気化学的酸化還元反
応により発生する電子を外部回路に取り出し電気エネル
ギ−に変換すると共に燃焼排ガス中のＣＯ２ を濃縮し
て効率良く除去するのに好適な電気化学的排ガス処理シ
ステムに係る。
窒素酸化物（ＮＯｘ）等の有害ガスを電気化学的反応に
よって処理して無害化すると共に電気化学的酸化還元反
応により発生する電子を外部回路に取り出し電気エネル
ギ−に変換すると共に燃焼排ガス中のＣＯ２ を濃縮し
て効率良く除去するのに好適な電気化学的排ガス処理シ
ステムに係る。
【０００２】
【従来の技術】燃焼排ガス等に含まれる窒素酸化物（Ｎ
Ｏｘ ）等は、大気中に放出されると，酸性雨や光化学
スモックの凶元となり公害問題、地球環境問題から排出
規制が厳しく定められている。また炭酸ガス（ＣＯ２
）等は地球温暖化やオゾン層の破壊原因物質として注目
され排出抑制が緊急の課題となっている。
Ｏｘ ）等は、大気中に放出されると，酸性雨や光化学
スモックの凶元となり公害問題、地球環境問題から排出
規制が厳しく定められている。また炭酸ガス（ＣＯ２
）等は地球温暖化やオゾン層の破壊原因物質として注目
され排出抑制が緊急の課題となっている。
【０００３】火力発電所排ガスや高温ガスタ−ビン排ガ
ス等には数百ｐｐｍから数千ｐｐｍのＮＯｘ が含まれ
、一方ＣＯ２ は数％から数十％含まれている。従来、
排ガス中のＮＯｘ を除去するために提案されている方
法は大別すると湿式法と乾式法がある。湿式法は吸収吸
着法が主であり、ＮＯをＮＯ２ に酸化してアルカリ性
水溶液に吸収溶解させる。この場合の酸化は気相ではＯ
３ やＣｌＯ２ が用いられ、液相ではＫＭｎＯ４ ，
ＮａＣｌＯ２ あるいはＨＮＯ３ を用いて行なわれる
。また、鉄（ＩＩ）錯体溶液による吸収法等も提案され
ているが吸収法はいずれも吸収液の後処理法等に問題が
残る。
ス等には数百ｐｐｍから数千ｐｐｍのＮＯｘ が含まれ
、一方ＣＯ２ は数％から数十％含まれている。従来、
排ガス中のＮＯｘ を除去するために提案されている方
法は大別すると湿式法と乾式法がある。湿式法は吸収吸
着法が主であり、ＮＯをＮＯ２ に酸化してアルカリ性
水溶液に吸収溶解させる。この場合の酸化は気相ではＯ
３ やＣｌＯ２ が用いられ、液相ではＫＭｎＯ４ ，
ＮａＣｌＯ２ あるいはＨＮＯ３ を用いて行なわれる
。また、鉄（ＩＩ）錯体溶液による吸収法等も提案され
ているが吸収法はいずれも吸収液の後処理法等に問題が
残る。
【０００４】一方、アルカリ溶融塩とＮＯとの反応を利
用した溶融塩吸収法も提案（公害防止設備機材編集委員
会偏：公害防止設備機材辞典，Ｐ４５９）されているが
ＮＯをＮＯ２ に酸化する手段が必要であり、燃焼排ガ
スのような低濃度ＮＯＸ 含有ガスに対しては酸化速度
が低い等の問題もあり高い脱硝率が得られない外、ＮＯ
の吸収及び再生を溶融状態で行うことから生ずる大容量
排ガス処理方法としては有効でない。
用した溶融塩吸収法も提案（公害防止設備機材編集委員
会偏：公害防止設備機材辞典，Ｐ４５９）されているが
ＮＯをＮＯ２ に酸化する手段が必要であり、燃焼排ガ
スのような低濃度ＮＯＸ 含有ガスに対しては酸化速度
が低い等の問題もあり高い脱硝率が得られない外、ＮＯ
の吸収及び再生を溶融状態で行うことから生ずる大容量
排ガス処理方法としては有効でない。
【０００５】乾式法では接触分解法と選択還元法が主流
であり、前者ではＣｏ３Ｏ４、ＹＢａ２ Ｃｕ３Ｏｙ触
媒によりＮＯｘ を直接接触分解する方法である。後者
は、ＶＯ−ＴｉＯ触媒を用いてアンモニアによる選択還
元脱硝法である。また、ＮＯ２ を電気化学的反応によ
りＮＯに還元する方法が特開昭５１−８６７３５号公報
に提案されている。提案の方法によればリン酸又は硫酸
を用いたプロトン伝導性電解質型燃料電池に関し、ＮＯ
２ をＮＯ還元したあと再びＮＯ２に酸化してリサイク
ルする方式であり燃焼排ガスの中のＮＯｘ を還元無害
化することはできない。
であり、前者ではＣｏ３Ｏ４、ＹＢａ２ Ｃｕ３Ｏｙ触
媒によりＮＯｘ を直接接触分解する方法である。後者
は、ＶＯ−ＴｉＯ触媒を用いてアンモニアによる選択還
元脱硝法である。また、ＮＯ２ を電気化学的反応によ
りＮＯに還元する方法が特開昭５１−８６７３５号公報
に提案されている。提案の方法によればリン酸又は硫酸
を用いたプロトン伝導性電解質型燃料電池に関し、ＮＯ
２ をＮＯ還元したあと再びＮＯ２に酸化してリサイク
ルする方式であり燃焼排ガスの中のＮＯｘ を還元無害
化することはできない。
【０００６】ちなみに、一般のボイラ排ガス中のＮＯｘ
のうちＮＯ２ は数ｐｐｍ〜数十ｐｐｍで、ＮＯは数
十ｐｐｍ〜数百ｐｐｍであり圧倒的にＮＯが多く存在す
るため提案の方式では、燃焼排ガス中のＮＯｘ を無害
化処理する方法として適当でない。さらに、火力発電所
などの排ガス中のＮＯＸ 、ＳＯＸ を低減するためＳ
ｔａｎｌｅｙＨ．らにより、酸性電解質を用いたプロト
ン伝導性電解質型燃料電池のカソード側に導入する試み
がなされている（Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｐｒｏ
ｇｒｅｓｓ（Ｖｏｌ．５，Ｎｏ．４）。この方式では、
電極に高価な貴金族触媒を用いる必要があり大容量の排
ガス処理には実行上の困難を伴う。
のうちＮＯ２ は数ｐｐｍ〜数十ｐｐｍで、ＮＯは数
十ｐｐｍ〜数百ｐｐｍであり圧倒的にＮＯが多く存在す
るため提案の方式では、燃焼排ガス中のＮＯｘ を無害
化処理する方法として適当でない。さらに、火力発電所
などの排ガス中のＮＯＸ 、ＳＯＸ を低減するためＳ
ｔａｎｌｅｙＨ．らにより、酸性電解質を用いたプロト
ン伝導性電解質型燃料電池のカソード側に導入する試み
がなされている（Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｐｒｏ
ｇｒｅｓｓ（Ｖｏｌ．５，Ｎｏ．４）。この方式では、
電極に高価な貴金族触媒を用いる必要があり大容量の排
ガス処理には実行上の困難を伴う。
【０００７】以上のごとく排煙脱硝法は種々提案されて
いるが、現在実用化されているのはアンモニアによる選
択還元脱硝法があるにすぎない。一方、ＣＯ２ 処理法
にはアルカリ吸収法、アミン吸収法や酸化カルシウム吸
着法並びにゼオライト吸着法等があるが、火力プラント
排ガスのように排出ガス量が多い場合のガス処理は容易
でなく、新しい濃縮技術の開発が望まれる。
いるが、現在実用化されているのはアンモニアによる選
択還元脱硝法があるにすぎない。一方、ＣＯ２ 処理法
にはアルカリ吸収法、アミン吸収法や酸化カルシウム吸
着法並びにゼオライト吸着法等があるが、火力プラント
排ガスのように排出ガス量が多い場合のガス処理は容易
でなく、新しい濃縮技術の開発が望まれる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】産業排ガス等に含まれ
るＮＯｘ 、ＣＯ２ およびＳＯｘ 等は公害問題や地
球環境問題から極力除去しなければならない。本発明の
目的は、排ガス等に含まれるＮＯｘ を溶融炭酸塩型燃
料電池と類似のシステムを用いて電気化学的に還元し無
害化すると同時に電気化学反応に伴って発生する電子を
外部回路に取り出して発電を行うと共に、電気化学的反
応に伴うＣＯ２ 濃縮効果を利用して大容量排ガスなど
から効率良くＣＯ２ を除去することにある。
るＮＯｘ 、ＣＯ２ およびＳＯｘ 等は公害問題や地
球環境問題から極力除去しなければならない。本発明の
目的は、排ガス等に含まれるＮＯｘ を溶融炭酸塩型燃
料電池と類似のシステムを用いて電気化学的に還元し無
害化すると同時に電気化学反応に伴って発生する電子を
外部回路に取り出して発電を行うと共に、電気化学的反
応に伴うＣＯ２ 濃縮効果を利用して大容量排ガスなど
から効率良くＣＯ２ を除去することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的は、図１に示す
ように、炭酸イオン伝導性電解質１を挾んでアノ−ド２
およびカソ−ド３を配置し、該アノ−ド２及びカソ−ド
３のそれぞれに反応ガスを供給するアノードセパレータ
４およびカソードセパレータ５を設けて単位セルを構成
するとともに、セルのカソ−ド側にＮＯｘ 及びＣＯ２
含有ガス７を供給し、アノ−ドにはＨ２ 等の還元ガ
ス６を供給して、下記の（化１）式から（化３）式また
は（化４）式から（化６）式に示す電気化学的酸化還元
反応を行わせることにより達成できる。
ように、炭酸イオン伝導性電解質１を挾んでアノ−ド２
およびカソ−ド３を配置し、該アノ−ド２及びカソ−ド
３のそれぞれに反応ガスを供給するアノードセパレータ
４およびカソードセパレータ５を設けて単位セルを構成
するとともに、セルのカソ−ド側にＮＯｘ 及びＣＯ２
含有ガス７を供給し、アノ−ドにはＨ２ 等の還元ガ
ス６を供給して、下記の（化１）式から（化３）式また
は（化４）式から（化６）式に示す電気化学的酸化還元
反応を行わせることにより達成できる。
【００１０】１）ＮＯｘ がＮＯのときカソ−ド：ＮＯ
＋ＣＯ２ ＋２ｅ──→ＣＯ３２− ＋１／２Ｎ２−−
−−−−−−− （化１） アノ−ド：Ｈ２ ＋ＣＯ３
２− ────→Ｈ２ Ｏ＋ＣＯ２ ＋２ｅ−−−−−
−−− （化２） 全体として：ＮＯ＋Ｈ２ ────
─→Ｈ２Ｏ＋１／２Ｎ２−−−−−−−−−−− （化
３）２）ＮＯｘ がＮＯ２ のとき カソ−ド：ＮＯ２ ＋２ＣＯ２ ＋４ｅ→２ＣＯ３２−
＋１／２Ｎ２−−−−−−−（化４） アノ−ド：２
Ｈ２ ＋２ＣＯ３２− ──→２Ｈ２ Ｏ＋２ＣＯ２
＋４ｅ−−−−− （化５） 全体として：ＮＯ２ ＋
２Ｈ２ ───→２Ｈ２ Ｏ＋１／２Ｎ２−−−−−−
−−−（化６） すなわち、カソ−ドでは外部回路から
電子を得てＮＯｘ をＮ２ に還元すると共にＣＯ２
をＣＯ３２− イオンに酸化する。ＣＯ３２− イオン
は電解質を介してアノ−ドに移動する。アノードでは、
Ｈ２ によりＣＯ３２− イオンがＣＯ２ に還元され
ると共に電子を発生する。この電子は外部回路に取り出
されカソードに還流させる。ここで、外部回路に取り出
した電子流は途中に負荷を設けることにより電気エネル
ギーとして利用する。
＋ＣＯ２ ＋２ｅ──→ＣＯ３２− ＋１／２Ｎ２−−
−−−−−−− （化１） アノ−ド：Ｈ２ ＋ＣＯ３
２− ────→Ｈ２ Ｏ＋ＣＯ２ ＋２ｅ−−−−−
−−− （化２） 全体として：ＮＯ＋Ｈ２ ────
─→Ｈ２Ｏ＋１／２Ｎ２−−−−−−−−−−− （化
３）２）ＮＯｘ がＮＯ２ のとき カソ−ド：ＮＯ２ ＋２ＣＯ２ ＋４ｅ→２ＣＯ３２−
＋１／２Ｎ２−−−−−−−（化４） アノ−ド：２
Ｈ２ ＋２ＣＯ３２− ──→２Ｈ２ Ｏ＋２ＣＯ２
＋４ｅ−−−−− （化５） 全体として：ＮＯ２ ＋
２Ｈ２ ───→２Ｈ２ Ｏ＋１／２Ｎ２−−−−−−
−−−（化６） すなわち、カソ−ドでは外部回路から
電子を得てＮＯｘ をＮ２ に還元すると共にＣＯ２
をＣＯ３２− イオンに酸化する。ＣＯ３２− イオン
は電解質を介してアノ−ドに移動する。アノードでは、
Ｈ２ によりＣＯ３２− イオンがＣＯ２ に還元され
ると共に電子を発生する。この電子は外部回路に取り出
されカソードに還流させる。ここで、外部回路に取り出
した電子流は途中に負荷を設けることにより電気エネル
ギーとして利用する。
【００１１】カソ−ドに供給するＣＯ２ やＮＯｘ が
多量のＮ２ 等と混合している場合、電気化学的反応に
関与しないＮ２ 等はそのままカソ−ド出口より系外に
流れ、ＣＯ２ は選択的にアノ−ド側に移動するためア
ノ−ド出口では高濃度のＣＯ２ が得らる。したがって
、本システムを適用すれば実質的にＣＯ２ の濃縮がで
きてＣＯ２ 処理が容易となる。
多量のＮ２ 等と混合している場合、電気化学的反応に
関与しないＮ２ 等はそのままカソ−ド出口より系外に
流れ、ＣＯ２ は選択的にアノ−ド側に移動するためア
ノ−ド出口では高濃度のＣＯ２ が得らる。したがって
、本システムを適用すれば実質的にＣＯ２ の濃縮がで
きてＣＯ２ 処理が容易となる。
【００１２】ところで、本システムはカソ−ド側からア
ノ−ド側へのＣＯ３２− イオン伝導によって可能とな
る。 本発明では、イオン伝導性電解質には炭酸塩を用いる。 炭酸塩としては、炭酸リチウム，炭酸カリウム，炭酸ナ
トリウム，炭酸バリウム，炭酸ストロンチウム，炭酸カ
ルシウム等から選ばれた１種または２種以上の混合炭酸
塩が良く、特に融点降下のある共融混合物が好ましい。 炭酸塩を電解質に用いるイオン伝導性電解質型燃料電池
をベースとしたことにより、電極に卑金族を用いること
が可能となる。また、電池運転温度が６５０℃付近と高
いために、高温燃焼排ガスを直接導入することができ、
排熱の有効利用システムとして望ましい形態である。
ノ−ド側へのＣＯ３２− イオン伝導によって可能とな
る。 本発明では、イオン伝導性電解質には炭酸塩を用いる。 炭酸塩としては、炭酸リチウム，炭酸カリウム，炭酸ナ
トリウム，炭酸バリウム，炭酸ストロンチウム，炭酸カ
ルシウム等から選ばれた１種または２種以上の混合炭酸
塩が良く、特に融点降下のある共融混合物が好ましい。 炭酸塩を電解質に用いるイオン伝導性電解質型燃料電池
をベースとしたことにより、電極に卑金族を用いること
が可能となる。また、電池運転温度が６５０℃付近と高
いために、高温燃焼排ガスを直接導入することができ、
排熱の有効利用システムとして望ましい形態である。
【００１３】さらに、本発明者らは、カソ−ドにおける
ＮＯｘ の電気化学的還元反応を効率良く行うためにカ
ソ−ドについて検討を重た結果、気孔率が５０〜８０ｖ
ｏｌ％の多孔質電子伝導性酸化物が有効であることが判
った。気孔率が５０ｖｏｌ％以下では反応ガスが電極内
部に充分に拡散されず性能が低下する。また、８０ｖｏ
ｌ％以上になると電極強度の低下が著しく好ましくなか
った。この電子伝導性酸化物としては第１の成分が酸化
ニッケルまたは、酸化コバルトから成り、これに第２の
成分として銀、リチウム、クロム、銅、鉄、アルミニウ
ム、から選ばれた１種または、２種以上の金属又は酸化
物を含んで形成された複合酸化物電極が良い性能を示し
た。第２の成分の添加量は０．５〜２０ｗｔ％（重量％
）が良く、０．５ｗｔ％未満では添加効果が少なく、２
０ｗｔ％をこえると銀以外の成分では電気抵抗の増大と
電極活性の低下が認められた。銀は２０ｗｔ％をこえる
と電気抵抗の減少が若干認められるが、電極活性として
は特に変化はなかった。
ＮＯｘ の電気化学的還元反応を効率良く行うためにカ
ソ−ドについて検討を重た結果、気孔率が５０〜８０ｖ
ｏｌ％の多孔質電子伝導性酸化物が有効であることが判
った。気孔率が５０ｖｏｌ％以下では反応ガスが電極内
部に充分に拡散されず性能が低下する。また、８０ｖｏ
ｌ％以上になると電極強度の低下が著しく好ましくなか
った。この電子伝導性酸化物としては第１の成分が酸化
ニッケルまたは、酸化コバルトから成り、これに第２の
成分として銀、リチウム、クロム、銅、鉄、アルミニウ
ム、から選ばれた１種または、２種以上の金属又は酸化
物を含んで形成された複合酸化物電極が良い性能を示し
た。第２の成分の添加量は０．５〜２０ｗｔ％（重量％
）が良く、０．５ｗｔ％未満では添加効果が少なく、２
０ｗｔ％をこえると銀以外の成分では電気抵抗の増大と
電極活性の低下が認められた。銀は２０ｗｔ％をこえる
と電気抵抗の減少が若干認められるが、電極活性として
は特に変化はなかった。
【００１４】一方、アノ−ドにおけるＣＯ３２− イオ
ンの電気化学的還元反応を効率良く行うための電極とし
ては、気孔率が４０〜７５ｖｏｌ％の多孔質金属電極ま
たは多孔質複合電極が有効であった。気孔率が４０ｖｏ
ｌ％未満では反応ガスが電極内部に充分に拡散されず性
能が低下した。また、７５ｖｏｌ％をこえると電極の空
隙が多くなり単位面積あたりの電極触媒量が低下して充
分な反応が進行しなくなる。前記多孔質金属電極または
多孔質複合電極の材料としては、第１の成分がニッケル
又は銅からなり、第２の成分がアルミニウム、ジルコニ
ウム、マグネシウム、イットリウムから選ばれた１種ま
たは２種以上の金属又は酸化物によって形成される。こ
こで第２成分の添加目的は電極活性を長期間安定に発揮
させることにあり、第１成分と第２成分からなる合金ま
たは、金属間化合物が好ましいが、第２成分が酸化物の
形態で第１成分の中に分散された複合電極でも良い。こ
れら第２成分の添加量としは、２〜５０ｗｔ％、好まし
くは２〜２０ｗｔ％である。２ｗｔ％未満では添加の目
的が達成されない。５０ｗｔ％をこえると電極活性の低
下をまねき好ましくない。
ンの電気化学的還元反応を効率良く行うための電極とし
ては、気孔率が４０〜７５ｖｏｌ％の多孔質金属電極ま
たは多孔質複合電極が有効であった。気孔率が４０ｖｏ
ｌ％未満では反応ガスが電極内部に充分に拡散されず性
能が低下した。また、７５ｖｏｌ％をこえると電極の空
隙が多くなり単位面積あたりの電極触媒量が低下して充
分な反応が進行しなくなる。前記多孔質金属電極または
多孔質複合電極の材料としては、第１の成分がニッケル
又は銅からなり、第２の成分がアルミニウム、ジルコニ
ウム、マグネシウム、イットリウムから選ばれた１種ま
たは２種以上の金属又は酸化物によって形成される。こ
こで第２成分の添加目的は電極活性を長期間安定に発揮
させることにあり、第１成分と第２成分からなる合金ま
たは、金属間化合物が好ましいが、第２成分が酸化物の
形態で第１成分の中に分散された複合電極でも良い。こ
れら第２成分の添加量としは、２〜５０ｗｔ％、好まし
くは２〜２０ｗｔ％である。２ｗｔ％未満では添加の目
的が達成されない。５０ｗｔ％をこえると電極活性の低
下をまねき好ましくない。
【００１５】ところで、一般の燃焼排ガス等には、ＮＯ
ｘ やＣＯ２ の他にＯ２ が３〜１０ｖｏｌ％共存す
る。Ｏ２ の共存は、高い電気エネルギ−を得るために
むしろ好都合である。このようなＮＯｘ ，ＣＯ２ お
よびＯ２ が混合する場合、カソ−ドの電気化学的酸化
還元反応は次式の如く進行すると推測される。 ＮＯ＋１／２Ｏ２＋２ＣＯ２＋４ｅ─→２ＣＯ３２
− ＋１／２Ｎ２−−（化７）ＮＯｘ 及びＯ２ によ
るＣＯ２ の酸化反応は次式のごとくになり、この反応
における生成自由エネルギ−（ΔＧ）をＪａｎａｆＴｈ
ｅｍｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔａｂｌｅｓ値を採用して求
めると下記ごとくである。
ｘ やＣＯ２ の他にＯ２ が３〜１０ｖｏｌ％共存す
る。Ｏ２ の共存は、高い電気エネルギ−を得るために
むしろ好都合である。このようなＮＯｘ ，ＣＯ２ お
よびＯ２ が混合する場合、カソ−ドの電気化学的酸化
還元反応は次式の如く進行すると推測される。 ＮＯ＋１／２Ｏ２＋２ＣＯ２＋４ｅ─→２ＣＯ３２
− ＋１／２Ｎ２−−（化７）ＮＯｘ 及びＯ２ によ
るＣＯ２ の酸化反応は次式のごとくになり、この反応
における生成自由エネルギ−（ΔＧ）をＪａｎａｆＴｈ
ｅｍｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔａｂｌｅｓ値を採用して求
めると下記ごとくである。
【００１６】
２ＮＯ＋２ＣＯ２ ＋４ｅ ──→２ＣＯ３２−
＋Ｎ −−−−−−−−−−−−−− （化８）
ＮＯ２ ＋２ＣＯ２ ＋４ｅ ──→２ＣＯ３２−
＋１／２Ｎ −−−−−−−−−（化９） Ｏ２ ＋
２ＣＯ２ ＋４ｅ ───→２ＣＯ３２− −−−−
−−−−−−−−−−−−−−−−（化１０）生成自由
エネルギ−（ΔＧ）は、 （化８）式−−−−−−−−−−ΔＧ：２１．６ｋ
ｃａｌ／ｍｏｌ （化９）式−−−−−−−−−−Δ
Ｇ：２９．８ｋｃａｌ／ｍｏｌ （化１０）式−−−
−−−−−−ΔＧ：４０．５ｋｃａｌ／ｍｏｌ
（６５０℃におけるΔＧ）ΔＧの値が小さいほど平
衡的に進行し易いと推測すれば、ＣＯ２ の電気化学的
酸化反応はＮＯ＞ＮＯ２ ＞Ｏ２ の順で優先すること
が予想されＮＯｘ の選択的還元反応が進行する。
＋Ｎ −−−−−−−−−−−−−− （化８）
ＮＯ２ ＋２ＣＯ２ ＋４ｅ ──→２ＣＯ３２−
＋１／２Ｎ −−−−−−−−−（化９） Ｏ２ ＋
２ＣＯ２ ＋４ｅ ───→２ＣＯ３２− −−−−
−−−−−−−−−−−−−−−−（化１０）生成自由
エネルギ−（ΔＧ）は、 （化８）式−−−−−−−−−−ΔＧ：２１．６ｋ
ｃａｌ／ｍｏｌ （化９）式−−−−−−−−−−Δ
Ｇ：２９．８ｋｃａｌ／ｍｏｌ （化１０）式−−−
−−−−−−ΔＧ：４０．５ｋｃａｌ／ｍｏｌ
（６５０℃におけるΔＧ）ΔＧの値が小さいほど平
衡的に進行し易いと推測すれば、ＣＯ２ の電気化学的
酸化反応はＮＯ＞ＮＯ２ ＞Ｏ２ の順で優先すること
が予想されＮＯｘ の選択的還元反応が進行する。
【００１７】本発明の電気化学的有害ガス処理システム
において、大容量の電気エネルギ−を取り出すためには
燃焼排ガスを直接カソ−ドに導入しただけでは化学量論
的に不足する場合がある。このようなときは、外部から
不足ガスを補うことにより解決できる。また、燃焼排ガ
ス等においてＣＯ２ をＣＯ３２− イオンに酸化する
のに必要なＮＯｘ 並びにＯ２ が共存しない場合には
図２に示すごとくカソード側の燃焼排ガス８中に外部か
ら空気９などを取り入れてカソ−ドに供給するのが有効
である。Ｏ２ 供給量はＮＯｘ の共存量によって多少
変化するが燃焼排ガス中のＣＯ２ に対して１／２モル
相当量あれば充分である。また、図３に示すように空気
９の中に燃焼排ガス８を添加してカソ−ドに供給しても
目的が達成できる。
において、大容量の電気エネルギ−を取り出すためには
燃焼排ガスを直接カソ−ドに導入しただけでは化学量論
的に不足する場合がある。このようなときは、外部から
不足ガスを補うことにより解決できる。また、燃焼排ガ
ス等においてＣＯ２ をＣＯ３２− イオンに酸化する
のに必要なＮＯｘ 並びにＯ２ が共存しない場合には
図２に示すごとくカソード側の燃焼排ガス８中に外部か
ら空気９などを取り入れてカソ−ドに供給するのが有効
である。Ｏ２ 供給量はＮＯｘ の共存量によって多少
変化するが燃焼排ガス中のＣＯ２ に対して１／２モル
相当量あれば充分である。また、図３に示すように空気
９の中に燃焼排ガス８を添加してカソ−ドに供給しても
目的が達成できる。
【００１８】ところで、アノ−ドではＨ２ やＣＯ等の
還元性ガスを供給してＣＯ３２−イオンを電気化学的に
ＣＯ２に還元する。アノ−ドガスには天然ガスやナフサ
などを改質して得られるＨ２ リッチガスやＣＯを多く
含む石炭ガス化ガス等が適用できる。前述したごとくア
ノ−ド排出ガスは高濃度のＣＯ２ を含有するので、図
４に示すごとくアノ−ドガス排出ラインにＣＯ２ 装置
を設けることにより燃焼排ガス中のＣＯ２ を効率良く
回収することが可能になる。回収したＣＯ２ はカソ−
ド側に還流して有効利用することは発電効率を向上させ
る点で好ましい。
還元性ガスを供給してＣＯ３２−イオンを電気化学的に
ＣＯ２に還元する。アノ−ドガスには天然ガスやナフサ
などを改質して得られるＨ２ リッチガスやＣＯを多く
含む石炭ガス化ガス等が適用できる。前述したごとくア
ノ−ド排出ガスは高濃度のＣＯ２ を含有するので、図
４に示すごとくアノ−ドガス排出ラインにＣＯ２ 装置
を設けることにより燃焼排ガス中のＣＯ２ を効率良く
回収することが可能になる。回収したＣＯ２ はカソ−
ド側に還流して有効利用することは発電効率を向上させ
る点で好ましい。
【００１９】ＣＯ２ の回収方法は特に限定されるもの
ではなく従来のアルカリ吸収法や炭酸カルシウム吸着法
，ＰＳＡ法等が適用できる。燃焼排ガス中には、一般に
ＣＯ２ 、Ｏ２ 、ＮＯｘ 、Ｎ２ 等のほかにＳＯｘ
やダストが含まれている。カソ−ドに悪影響を及ぼす
ＳＯｘ やダストは予め除去したあとカソ−ド側に供給
するのが好ましい。
ではなく従来のアルカリ吸収法や炭酸カルシウム吸着法
，ＰＳＡ法等が適用できる。燃焼排ガス中には、一般に
ＣＯ２ 、Ｏ２ 、ＮＯｘ 、Ｎ２ 等のほかにＳＯｘ
やダストが含まれている。カソ−ドに悪影響を及ぼす
ＳＯｘ やダストは予め除去したあとカソ−ド側に供給
するのが好ましい。
【００２０】
【作用】アノ−ド及びカソ−ドとその間にイオン伝導性
電解質を配置してセルを構成し、カソ−ド側には窒素酸
化物（ＮＯｘ ）並びにＣＯ２ 等を含む有害ガスを供
給し、アノ−ド側にはＨ２ などの還元性ガスを供給し
て電気化学的酸化還元反応を進行させてＮＯｘ 等をＮ
２に還元処理すると共に酸化還元反応によって発生する
電子を外部回路に取り出し電気エネルギ−に変換する。
電解質を配置してセルを構成し、カソ−ド側には窒素酸
化物（ＮＯｘ ）並びにＣＯ２ 等を含む有害ガスを供
給し、アノ−ド側にはＨ２ などの還元性ガスを供給し
て電気化学的酸化還元反応を進行させてＮＯｘ 等をＮ
２に還元処理すると共に酸化還元反応によって発生する
電子を外部回路に取り出し電気エネルギ−に変換する。
【００２１】また、本発明の他の利用方法としてカソー
ドに酸化活性触媒を適用することにより、ＮＯを電気化
学的に酸化して溶融炭酸塩に吸収して排ガス中のＮＯを
除去することも可能である。
ドに酸化活性触媒を適用することにより、ＮＯを電気化
学的に酸化して溶融炭酸塩に吸収して排ガス中のＮＯを
除去することも可能である。
【００２２】
【００２３】
【実施例１】アノ−ドに気孔率７０ｖｏｌ％の１０ｗｔ
％Ａｌ−残Ｎｉ電極を用い、カソ−ドに気孔率７５ｖｏ
ｌ％の５ｗｔ％Ａｇ−残ＮｉＯ電極を用い、電解質には
Ｌｉ２ ＣＯ３ ＋Ｋ２ ＣＯ３ （６２：３８モル比
）混合炭酸塩を厚さ１．７ｍｍの多孔質リチウムアルミ
ネ−ト板に含浸して電極面積６４ｃｍ２の単セルを構成
した。このセルを６５０℃に昇温した後、カソ−ドに２
０ｖｏｌ％ＮＯ−２０ｖｏｌ％ＣＯ２ −残Ｎ２ 混合
ガスを、アノ−ドには５０ｖｏｌ％Ｈ２ −残Ｎ２ 混
合ガスをそれぞれ５００ｍｌ／ｍｉｎ供給して発電試験
をした。負荷電流密度と電圧の関係を求めた結果を図５
に示す。カソ−ドにＮＯとＣＯ２ 混合ガスが供給され
、電気化学的反応が進行して電気エネルギ−が得られた
。
％Ａｌ−残Ｎｉ電極を用い、カソ−ドに気孔率７５ｖｏ
ｌ％の５ｗｔ％Ａｇ−残ＮｉＯ電極を用い、電解質には
Ｌｉ２ ＣＯ３ ＋Ｋ２ ＣＯ３ （６２：３８モル比
）混合炭酸塩を厚さ１．７ｍｍの多孔質リチウムアルミ
ネ−ト板に含浸して電極面積６４ｃｍ２の単セルを構成
した。このセルを６５０℃に昇温した後、カソ−ドに２
０ｖｏｌ％ＮＯ−２０ｖｏｌ％ＣＯ２ −残Ｎ２ 混合
ガスを、アノ−ドには５０ｖｏｌ％Ｈ２ −残Ｎ２ 混
合ガスをそれぞれ５００ｍｌ／ｍｉｎ供給して発電試験
をした。負荷電流密度と電圧の関係を求めた結果を図５
に示す。カソ−ドにＮＯとＣＯ２ 混合ガスが供給され
、電気化学的反応が進行して電気エネルギ−が得られた
。
【００２４】
【実施例２】実施例１で用いたセルにより発電試験中に
カソ−ド出口のガスを化学発光分析計を用いてＮＯｘ
の定量分析をした。分析結果を表１に示すが高い脱硝率
が得られた。
カソ−ド出口のガスを化学発光分析計を用いてＮＯｘ
の定量分析をした。分析結果を表１に示すが高い脱硝率
が得られた。
【００２５】
【表１】
【００２６】
【実施例３】本実施例では、カソ−ド電極について検討
した。多孔質Ｎｉ焼結板に第２成分として硝酸銀、硝酸
リチウム、硝酸クロム、硝酸銅、硝酸鉄、及び硝酸アル
ミニウムを金属酸化物としてそれぞれ５ｗｔ％相当量含
浸し乾燥した後、空気中で８００℃、１時間焼成して２
成分系のＮｉＯ＋α電極を作成した。これらの電極は厚
みが約０．７ｍｍで気孔率が６８〜７１ｖｏｌ％であっ
た。これらの電極をカソ−ドとして、アノ−ドには厚み
０．６５ｍｍで気孔率６８ｖｏｌ％の１０ｗｔ％Ａｌ−
残Ｎｉ電極を用い、電解質にはＬｉ２ ＣＯ３＋Ｋ２
ＣＯ３ （６２：３８モル比）混合炭酸塩を厚さ１．９
ｍｍの多孔質リチウムアルミネ−ト板に含浸して電極面
積６４ｃｍ２ の単セルを構成した。このセルを６５０
℃に昇温した後、カソ−ドに２０ｖｏｌ％ＮＯ−２０ｖ
ｏｌ％ＣＯ２ −残Ｎ２ 混合ガスを、アノ−ドには５
０ｖｏｌ％Ｈ２ −残Ｎ２ 混合ガスをそれぞれ５００
ｍｌ／ｍｉｎ供給して発電試験をした。負荷電流密度９
０ｍＡ／ｃｍ におけるセル電圧とカソ−ド出口のＮ
Ｏ２ 濃度を分析した結果を表２に示す。
した。多孔質Ｎｉ焼結板に第２成分として硝酸銀、硝酸
リチウム、硝酸クロム、硝酸銅、硝酸鉄、及び硝酸アル
ミニウムを金属酸化物としてそれぞれ５ｗｔ％相当量含
浸し乾燥した後、空気中で８００℃、１時間焼成して２
成分系のＮｉＯ＋α電極を作成した。これらの電極は厚
みが約０．７ｍｍで気孔率が６８〜７１ｖｏｌ％であっ
た。これらの電極をカソ−ドとして、アノ−ドには厚み
０．６５ｍｍで気孔率６８ｖｏｌ％の１０ｗｔ％Ａｌ−
残Ｎｉ電極を用い、電解質にはＬｉ２ ＣＯ３＋Ｋ２
ＣＯ３ （６２：３８モル比）混合炭酸塩を厚さ１．９
ｍｍの多孔質リチウムアルミネ−ト板に含浸して電極面
積６４ｃｍ２ の単セルを構成した。このセルを６５０
℃に昇温した後、カソ−ドに２０ｖｏｌ％ＮＯ−２０ｖ
ｏｌ％ＣＯ２ −残Ｎ２ 混合ガスを、アノ−ドには５
０ｖｏｌ％Ｈ２ −残Ｎ２ 混合ガスをそれぞれ５００
ｍｌ／ｍｉｎ供給して発電試験をした。負荷電流密度９
０ｍＡ／ｃｍ におけるセル電圧とカソ−ド出口のＮ
Ｏ２ 濃度を分析した結果を表２に示す。
【００２７】
【表２】
【００２８】
【実施例４】本実施例では、アノ−ド電極について検討
した。多孔質ニッケル焼結板に第２成分として硝酸アル
ミニウム、硝酸ジルコニル、硝酸マグネシウム、硝酸イ
ットリウム、を金属酸化物として８ｗｔ％相当量を含浸
し乾燥した後、Ｈ２ 雰囲気中で８００℃、０．５時間
焼成した。これらの電極厚みは約０．６ｍｍで気孔率が
６５〜６９ｖｏｌ％であった。これらの電極をアノ−ド
として、カソ−ドには厚み約０．７ｍｍで気孔率が７０
ｖｏｌ％の５ｗｔ％Ａｇ−残ＮｉＯを用い、電解質には
Ｌｉ２ ＣＯ３ ＋Ｋ２ ＣＯ３ （６２：３８モル比
）混合炭酸塩を厚さ１．９ｍｍの多孔質リチウムアルミ
ネ−ト板に含浸して電極面積６４ｃｍ２ の単セルを構
成した。このセルを実施例３と同様に６５０℃に昇温し
た後、カソ−ドに２０ｖｏｌ％ＮＯ−２０ｖｏｌ％ＣＯ
２ −残Ｎ２ 混合ガスを、アノ−ドには５０ｖｏｌ％
Ｈ２ −残Ｎ２ 混合ガスをそれぞれ５００ｍｌ／ｍｉ
ｎ供給して発電試験をした。負荷電流密度９０ｍＡ／ｃ
ｍにおけるセル電圧とカソ−ド出口のＮＯｘ 濃度を分
析した結果を表３に示す。
した。多孔質ニッケル焼結板に第２成分として硝酸アル
ミニウム、硝酸ジルコニル、硝酸マグネシウム、硝酸イ
ットリウム、を金属酸化物として８ｗｔ％相当量を含浸
し乾燥した後、Ｈ２ 雰囲気中で８００℃、０．５時間
焼成した。これらの電極厚みは約０．６ｍｍで気孔率が
６５〜６９ｖｏｌ％であった。これらの電極をアノ−ド
として、カソ−ドには厚み約０．７ｍｍで気孔率が７０
ｖｏｌ％の５ｗｔ％Ａｇ−残ＮｉＯを用い、電解質には
Ｌｉ２ ＣＯ３ ＋Ｋ２ ＣＯ３ （６２：３８モル比
）混合炭酸塩を厚さ１．９ｍｍの多孔質リチウムアルミ
ネ−ト板に含浸して電極面積６４ｃｍ２ の単セルを構
成した。このセルを実施例３と同様に６５０℃に昇温し
た後、カソ−ドに２０ｖｏｌ％ＮＯ−２０ｖｏｌ％ＣＯ
２ −残Ｎ２ 混合ガスを、アノ−ドには５０ｖｏｌ％
Ｈ２ −残Ｎ２ 混合ガスをそれぞれ５００ｍｌ／ｍｉ
ｎ供給して発電試験をした。負荷電流密度９０ｍＡ／ｃ
ｍにおけるセル電圧とカソ−ド出口のＮＯｘ 濃度を分
析した結果を表３に示す。
【００２９】
【表３】
【００３０】
【実施例５】アノ−ドに気孔率７０ｖｏｌ％の１０ｗｔ
％Ａｌ−残Ｎｉ電極を用い、カソ−ドに気孔率７５ｖｏ
ｌ％の５ｗｔ％Ａｇ−残ＮｉＯ電極を用いて、電解質に
は、Ｌｉ２ ＣＯ３ ＋Ｋ２ ＣＯ３ （６２：３８モ
ル比）混合炭酸塩を厚さ１．７ｍｍの多孔質リチウムア
ルミネ−ト板に含浸して電極面積１００ｃｍ２ の単セ
ルを構成した。
％Ａｌ−残Ｎｉ電極を用い、カソ−ドに気孔率７５ｖｏ
ｌ％の５ｗｔ％Ａｇ−残ＮｉＯ電極を用いて、電解質に
は、Ｌｉ２ ＣＯ３ ＋Ｋ２ ＣＯ３ （６２：３８モ
ル比）混合炭酸塩を厚さ１．７ｍｍの多孔質リチウムア
ルミネ−ト板に含浸して電極面積１００ｃｍ２ の単セ
ルを構成した。
【００３１】このセルを６５０℃に昇温した後、カソ−
ドに２ｖｏｌ％ＮＯ−１４ｖｏｌ％Ｏ −３０ｖｏｌ
％ＣＯ２ −残Ｎ２ 混合ガスを４６０ｍｌ／ｍｉｎ、
アノ−ドには８０ｖｏｌ％Ｈ２ −残Ｎ２ 混合ガスを
１６４ｍｌ／ｍｉｎ供給して発電試験をした。 負荷
電流密度１５０ｍＡ／ｃｍ におけるセル電圧とカソ
−ド出口ガスのＮＯ濃度およびアノ−ド出口ガスのＣＯ
２ 濃度（ｄｒｙベ−ス）測定結果を表４に示す。１２
ワットの電気出力と９９％の脱硝率並びに６２％のＣＯ
２ 濃度ガスが得られた。
ドに２ｖｏｌ％ＮＯ−１４ｖｏｌ％Ｏ −３０ｖｏｌ
％ＣＯ２ −残Ｎ２ 混合ガスを４６０ｍｌ／ｍｉｎ、
アノ−ドには８０ｖｏｌ％Ｈ２ −残Ｎ２ 混合ガスを
１６４ｍｌ／ｍｉｎ供給して発電試験をした。 負荷
電流密度１５０ｍＡ／ｃｍ におけるセル電圧とカソ
−ド出口ガスのＮＯ濃度およびアノ−ド出口ガスのＣＯ
２ 濃度（ｄｒｙベ−ス）測定結果を表４に示す。１２
ワットの電気出力と９９％の脱硝率並びに６２％のＣＯ
２ 濃度ガスが得られた。
【００３２】
【表４】
【００３３】
【実施例６】アノ−ドに気孔率６５ｖｏｌ％の２ｗｔ％
ＭｇＯ−残Ｎｉ電極を用い、カソ−ドに気孔率７５ｖｏ
ｌ％の２ｗｔ％Ｌｉ２ Ｏ−残ＮｉＯ電極を用いて電解
質にはＬｉ２ ＣＯ３ ＋Ｋ２ ＣＯ３ （６２：３８
モル比）混合炭酸塩を厚さ１．５ｍｍの多孔質リチウム
アルミネ−ト板に含浸して電極面積１００ｃｍ２ の単
セルを構成した。
ＭｇＯ−残Ｎｉ電極を用い、カソ−ドに気孔率７５ｖｏ
ｌ％の２ｗｔ％Ｌｉ２ Ｏ−残ＮｉＯ電極を用いて電解
質にはＬｉ２ ＣＯ３ ＋Ｋ２ ＣＯ３ （６２：３８
モル比）混合炭酸塩を厚さ１．５ｍｍの多孔質リチウム
アルミネ−ト板に含浸して電極面積１００ｃｍ２ の単
セルを構成した。
【００３４】このセルを６５０℃に昇温した後、カソ−
ドにボイラ−排ガスを模擬した０．０１２ｖｏｌ％ＮＯ
−７ｖｏｌ％Ｏ２ −１２ｖｏｌ％ＣＯ２ −残Ｎ２
混合ガスを１１５０ｍｌ／ｍｉｎ、アノ−ドにはＬＮＧ
改質模擬ガスとした７０ｖｏｌ％Ｈ ２−１１ｖｏｌ％
Ｈ２ Ｏ−残Ｎ２ 混合ガスを１８７ｍｌ／ｍｉｎ供給
して発電試験をした。
ドにボイラ−排ガスを模擬した０．０１２ｖｏｌ％ＮＯ
−７ｖｏｌ％Ｏ２ −１２ｖｏｌ％ＣＯ２ −残Ｎ２
混合ガスを１１５０ｍｌ／ｍｉｎ、アノ−ドにはＬＮＧ
改質模擬ガスとした７０ｖｏｌ％Ｈ ２−１１ｖｏｌ％
Ｈ２ Ｏ−残Ｎ２ 混合ガスを１８７ｍｌ／ｍｉｎ供給
して発電試験をした。
【００３５】負荷電流密度１５０ｍＡ／ｃｍ２ におけ
るセル電圧とカソ−ド出口ガスのＮＯ濃度を測定した結
果を表５に示す。０．７５Ｖのセル電圧と９９％以上の
脱硝率が得られた。
るセル電圧とカソ−ド出口ガスのＮＯ濃度を測定した結
果を表５に示す。０．７５Ｖのセル電圧と９９％以上の
脱硝率が得られた。
【００３６】
【表５】
【００３７】
【実施例７】図６は、実施例１から６に示した形式の電
気化学的排ガス処理システムを火力発電所の燃焼排ガス
の電気化学的処理システムとして用いた例を示している
。図示されるように、このシステムは、燃料１４と空気
１９をボイラ１５に導入して燃焼し、蒸気を発生させて
スチ−ムタ−ビン２１を稼働する。燃焼排ガスは集塵機
１６および脱硫装置１７により精製したのち、セルのカ
ソ−ド３に導入する。一方、燃料改質機１８により製造
したＨ２ リッチガスをセルのアノ−ド２に導入して電
気化学的酸化還元反応を進行させて電流を取り出す。ア
ノ−ド排出ライン１０にＣＯ２ 除去装置１１を設けＣ
Ｏ２ を回収する。回収したＣＯ２ の一部はＣＯ２
ガス供給ライン１３によりカソ−ド３に還流する。また
、空気１９は空気補給ライン２０により燃焼排ガスに付
加する。 本システムにより排ガス中に含まれる窒素酸化物（ＮＯ
ｘ ）等の有害ガスを電気化学的反応によって処理して
無害化すると共に電気化学的酸化還元反応により発生す
る電子を外部回路に取り出し電気エネルギ−に変換する
と共に燃焼排ガス中のＣＯ２ を濃縮して効率良く除去
することできる。
気化学的排ガス処理システムを火力発電所の燃焼排ガス
の電気化学的処理システムとして用いた例を示している
。図示されるように、このシステムは、燃料１４と空気
１９をボイラ１５に導入して燃焼し、蒸気を発生させて
スチ−ムタ−ビン２１を稼働する。燃焼排ガスは集塵機
１６および脱硫装置１７により精製したのち、セルのカ
ソ−ド３に導入する。一方、燃料改質機１８により製造
したＨ２ リッチガスをセルのアノ−ド２に導入して電
気化学的酸化還元反応を進行させて電流を取り出す。ア
ノ−ド排出ライン１０にＣＯ２ 除去装置１１を設けＣ
Ｏ２ を回収する。回収したＣＯ２ の一部はＣＯ２
ガス供給ライン１３によりカソ−ド３に還流する。また
、空気１９は空気補給ライン２０により燃焼排ガスに付
加する。 本システムにより排ガス中に含まれる窒素酸化物（ＮＯ
ｘ ）等の有害ガスを電気化学的反応によって処理して
無害化すると共に電気化学的酸化還元反応により発生す
る電子を外部回路に取り出し電気エネルギ−に変換する
と共に燃焼排ガス中のＣＯ２ を濃縮して効率良く除去
することできる。
【００３８】
【実施例８】図７は、同様に、高温ガスタ−ビンの排ガ
スを電気化学的に処理するシステムを示している。空気
１９をコンプレッサ２４で昇圧し燃料１４と共に高温ガ
スタ−ビン２２導入して発電機２３を駆動し、燃焼排ガ
スをセルのカソ−ド３に導入する。一方、燃料改質機１
８により製造したＨ２ リッチガスをセルのアノ−ド２
に導入して電気化学的酸化還元反応を進行させて電流を
取り出す。アノ−ド排出ライン１０にＣＯ２ 除去装置
１１を設けＣＯ２ を回収する。回収したＣＯ２ の一
部はＣＯ２ ガス供給ライン１３によりカソ−ド３に還
流する。また、空気１９は空気補給ライン２０により燃
焼排ガスに付加する。本システムにより窒素酸化物（Ｎ
Ｏｘ ）含有率の高い高温ガスタ−ビン排ガス中のＮＯ
ｘ 等、有害ガスを電気化学的反応によって無害化する
と共に電気化学的酸化還元反応により発生する電子を外
部回路に取り出し電気エネルギ−に変換すると共に燃焼
排ガス中のＣＯ２ を濃縮して効率良く除去することで
きる。
スを電気化学的に処理するシステムを示している。空気
１９をコンプレッサ２４で昇圧し燃料１４と共に高温ガ
スタ−ビン２２導入して発電機２３を駆動し、燃焼排ガ
スをセルのカソ−ド３に導入する。一方、燃料改質機１
８により製造したＨ２ リッチガスをセルのアノ−ド２
に導入して電気化学的酸化還元反応を進行させて電流を
取り出す。アノ−ド排出ライン１０にＣＯ２ 除去装置
１１を設けＣＯ２ を回収する。回収したＣＯ２ の一
部はＣＯ２ ガス供給ライン１３によりカソ−ド３に還
流する。また、空気１９は空気補給ライン２０により燃
焼排ガスに付加する。本システムにより窒素酸化物（Ｎ
Ｏｘ ）含有率の高い高温ガスタ−ビン排ガス中のＮＯ
ｘ 等、有害ガスを電気化学的反応によって無害化する
と共に電気化学的酸化還元反応により発生する電子を外
部回路に取り出し電気エネルギ−に変換すると共に燃焼
排ガス中のＣＯ２ を濃縮して効率良く除去することで
きる。
【００３９】
【発明の効果】本発明によれば産業排ガス中に含まれる
窒素酸化物（ＮＯｘ）等の有害ガスを電気化学的反応に
よって処理して無害化すると共に電気化学的酸化還元反
応により発生する電子を外部回路に取り出し電気エネル
ギ−に変換すると共に燃焼排ガス中のＣＯ２ を濃縮し
て効率良く除去することできる。
窒素酸化物（ＮＯｘ）等の有害ガスを電気化学的反応に
よって処理して無害化すると共に電気化学的酸化還元反
応により発生する電子を外部回路に取り出し電気エネル
ギ−に変換すると共に燃焼排ガス中のＣＯ２ を濃縮し
て効率良く除去することできる。
【図１】本発明の排ガス処理システムに用いる単位セル
の概略断面図。
の概略断面図。
【図２】燃焼排ガスに空気を添加する場合の単位セルの
概略断面図。
概略断面図。
【図３】空気中に燃焼排ガスを添加する場合の単位セル
の概略断面図。
の概略断面図。
【図４】本発明の排ガス処理システムの全体構成を示す
図。
図。
【図５】試験セルの負荷電流密度と電圧の関係を示す図
。
。
【図６】本発明に基づく火力発電所燃焼排ガスの電気化
学的処理システムを示す図。
学的処理システムを示す図。
【図７】本発明に基づく高温ガスタ−ビン排ガスの電気
化学的処理システムを示す図。
化学的処理システムを示す図。
Claims (11)
- 【請求項１】 アノ−ド及びカソ−ドとその間に介在
する炭酸イオン伝導性電解質並びに該アノ−ド及びカソ
−ドに反応ガスを供給するセパレ−タが設置されて成る
セルを構成して、カソ−ド側には窒素酸化物（ＮＯｘ
）と炭酸ガス（ＣＯ２ ）を含む排ガスを供給し、アノ
−ド側には還元性ガスを供給して電気化学的酸化還元反
応を進行させてＮＯｘ をＮ２に還元処理すると共に酸
化還元反応によって発生する電子を外部回路に取り出し
電気エネルギ−に変換することを特徴とする電気化学的
排ガス処理システム。 - 【請求項２】 炭酸イオン伝導性電解質が、炭酸リチ
ウム，炭酸カリウム，炭酸ナトリウム，炭酸バリウム，
炭酸ストロンチウム，炭酸カルシウムから選ばれた１種
または２種以上の混合炭酸塩で構成される溶融炭酸塩電
解質よりなることを特徴とする、請求項１記載の電気化
学的排ガス処理システム。 - 【請求項３】 カソ−ドには多孔質電気伝導性酸化物
電極を用い、アノ−ドには多孔質金属電極または多孔質
複合電極を用いることを特徴とする、請求項１または２
記載の電気化学的排ガス処理システム。 - 【請求項４】 カソ−ドの多孔質電気伝導性酸化物電
極が、酸化ニッケルからなる第１の成分および銀、リチ
ウム、クロム、銅、鉄、アルミニウム、およびコバルト
から選ばれた１種または２種以上の金属又は酸化物から
なる第２の成分によって形成されていることを特徴とす
る、請求項３記載の電気化学的排ガス処理システム。 - 【請求項５】 アノ−ドの多孔質金属電極または多孔
質複合電極が、ニッケル又は銅からなる第１成分および
アルミニウム、ジルコニウム、マグネシウム、およびイ
ットリウムから選ばれた１種または２種以上の金属又は
酸化物よりなる第２成分によって形成されることを特徴
とする、請求項３記載の電気化学的排ガス処理システム
。 - 【請求項６】 カソ−ド側にはＮＯｘ 、ＣＯ２ 、
Ｏ２含有ガスを供給し、アノ−ド側にはＨ２ 、ＣＯ含
有ガスを供給して５００〜８００℃の温度領域において
、カソ−ドではＮＯｘ の電気化学的還元反応とＣＯ２
の電気化学的酸化反応を進行させ、アノ−ドではＣＯ
３２− イオンの電気化学的還元反応を進行させること
により、ＮＯｘ の無害化処理を行うことを特徴とする
、請求項１ないし５に記載の電気化学的排ガス処理シス
テム。 - 【請求項７】 ＣＯ２ 、ＮＯｘ を含有する燃焼排
ガスに、ＣＯ２ に対して少なくとも１／２モル相当量
のＯ２ ガスを混合してカソ−ドに供給し、ＮＯｘ 並
びにＯ２ とＣＯ２ の電気化学的反応を行わせＮＯｘ
を還元無害化すると共に、ＣＯ２ をＣＯ３２− イ
オンに酸化してアノ−ド側にイオン伝導せしめ、アノ−
ドではＨ２ 及びＣＯによるＣＯ２２− イオンの電気
化学的還元反応を進行させてＣＯ２ として濃縮しアノ
−ド排出ラインよりＣＯ２ を除去すると同時に酸化還
元反応によって発生する電子を外部回路に取り出し電気
エネルギ−に変換することを特徴とする電気化学的排ガ
ス処理システム。 - 【請求項８】 ＣＯ２ 、ＮＯｘ を含有する燃焼排
ガスが火力発電所燃焼排ガスであることを特徴とする、
請求項７に記載の電気化学的排ガス処理システム。 - 【請求項９】 ＣＯ２ 、ＮＯｘ を含有する燃焼排
ガスがガスタ−ビンの高温排ガスであることを特徴とす
る、請求項７に記載の電気化学的排ガス処理システム。 - 【請求項１０】 ＣＯ２ 、ＮＯｘ を含有する燃焼
排ガスが化学プラント又は核燃料再処理プラントの排ガ
スであることを特徴とする、請求項７に記載の電気化学
的排ガス処理システム。 - 【請求項１１】 燃焼排ガス中に含まれるイオウ酸化
物（ＳＯｘ）を除去した後でカソ−ドに供給することを
特徴とする、請求項７ないし１０に記載の電気化学的排
ガス処理システム
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3068641A JP2517799B2 (ja) | 1991-04-01 | 1991-04-01 | 電気化学的排ガス処理システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3068641A JP2517799B2 (ja) | 1991-04-01 | 1991-04-01 | 電気化学的排ガス処理システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04305227A true JPH04305227A (ja) | 1992-10-28 |
| JP2517799B2 JP2517799B2 (ja) | 1996-07-24 |
Family
ID=13379558
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3068641A Expired - Lifetime JP2517799B2 (ja) | 1991-04-01 | 1991-04-01 | 電気化学的排ガス処理システム |
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|---|---|---|---|---|
| JP2006515106A (ja) * | 2003-01-14 | 2006-05-18 | シエル・インターナシヨネイル・リサーチ・マーチヤツピイ・ベー・ウイ | 電気及び高濃度二酸化炭素の生成方法 |
| JP2009240881A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Chugoku Electric Power Co Inc:The | 排ガス脱硫方法、排ガス脱硫装置及びこの装置を具備した二酸化炭素回収型燃料電池発電システム |
| JP2010242611A (ja) * | 2009-04-04 | 2010-10-28 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ＮＯｘ分解素子および発電装置 |
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| JP2024011778A (ja) * | 2022-07-15 | 2024-01-25 | 株式会社デンソー | 電気化学セル |
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| KR101647338B1 (ko) * | 2014-08-12 | 2016-08-10 | 광주과학기술원 | 산화금속을 포함하는 캐소드를 이용한 이산화탄소 환원 방법 |
Citations (1)
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| JPH03106418A (ja) * | 1989-09-19 | 1991-05-07 | Toshio Miyauchi | 燃焼排ガス中ｃｏ↓２回収方法及び装置 |
-
1991
- 1991-04-01 JP JP3068641A patent/JP2517799B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Cited By (7)
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|---|---|---|---|---|
| JP2006515106A (ja) * | 2003-01-14 | 2006-05-18 | シエル・インターナシヨネイル・リサーチ・マーチヤツピイ・ベー・ウイ | 電気及び高濃度二酸化炭素の生成方法 |
| JP2009240881A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Chugoku Electric Power Co Inc:The | 排ガス脱硫方法、排ガス脱硫装置及びこの装置を具備した二酸化炭素回収型燃料電池発電システム |
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| JP2517799B2 (ja) | 1996-07-24 |
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