JPH11191427A - 排ガスからの電力回収方法 - Google Patents
排ガスからの電力回収方法Info
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- JPH11191427A JPH11191427A JP9358768A JP35876897A JPH11191427A JP H11191427 A JPH11191427 A JP H11191427A JP 9358768 A JP9358768 A JP 9358768A JP 35876897 A JP35876897 A JP 35876897A JP H11191427 A JPH11191427 A JP H11191427A
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Classifications
-
- 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
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
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-
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 火力発電所等から排出されるＣＯ2 を含む排
ガスから、排ガス自体を原料として電力を回収する電力
回収方法を提供する。 【解決手段】 溶融炭酸塩を電解質とする電解質板１
と、これを両面から挟持する多孔質のカソード２及びア
ノード３と、からなる単セルを複数直列に接続した積層
電池１０を準備し、カソード側に相対的に高濃度の二酸
化炭素と酸素を含むガスを供給し、アノード側に相対的
に低濃度の二酸化炭素を含むガスを供給し、カソード側
で、ＣＯ2 ＋１／２Ｏ2 ＋２ｅ- →ＣＯ3 2- の電気化
学反応を行わせ、生成された炭酸イオンを電解質板を通
しアノードに移動させ、アノード側で、ＣＯ3 2-→ Ｃ
Ｏ2 ＋１／２Ｏ2 ＋２ｅ- の電気化学反応を行わせ、こ
れにより、カソードとアノード間に電力を発生させる。
ガスから、排ガス自体を原料として電力を回収する電力
回収方法を提供する。 【解決手段】 溶融炭酸塩を電解質とする電解質板１
と、これを両面から挟持する多孔質のカソード２及びア
ノード３と、からなる単セルを複数直列に接続した積層
電池１０を準備し、カソード側に相対的に高濃度の二酸
化炭素と酸素を含むガスを供給し、アノード側に相対的
に低濃度の二酸化炭素を含むガスを供給し、カソード側
で、ＣＯ2 ＋１／２Ｏ2 ＋２ｅ- →ＣＯ3 2- の電気化
学反応を行わせ、生成された炭酸イオンを電解質板を通
しアノードに移動させ、アノード側で、ＣＯ3 2-→ Ｃ
Ｏ2 ＋１／２Ｏ2 ＋２ｅ- の電気化学反応を行わせ、こ
れにより、カソードとアノード間に電力を発生させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、二酸化炭素（ＣＯ2 ）
ガスを含む排ガスから溶融塩を利用して電力を回収する
電力回収方法に関する。
ガスを含む排ガスから溶融塩を利用して電力を回収する
電力回収方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、地球温暖化現象が世界的な問題と
なっており、ＣＯ2 ガスの排出量低減が重要な課題とな
っている。かかるＣＯ2 ガスの排出量低減対象の１つ
が、火力発電所排ガス等の工業的燃焼排ガスであり、低
濃度かつ大量のＣＯ2 ガスが高温で排出される特徴があ
る。
なっており、ＣＯ2 ガスの排出量低減が重要な課題とな
っている。かかるＣＯ2 ガスの排出量低減対象の１つ
が、火力発電所排ガス等の工業的燃焼排ガスであり、低
濃度かつ大量のＣＯ2 ガスが高温で排出される特徴があ
る。
【０００３】上記低濃度のＣＯ2 ガスを濃縮して分離回
収する代表的な方法としては、吸収液にＣＯ2 を化学
反応で吸収させ、それを加熱することなどにより、ＣＯ
2 を分離回収する化学吸収法、ゼオライトなどの固体
吸着剤の細孔にＣＯ2 を物理的に吸着させ、圧力を下げ
ることによってＣＯ2 を分離、回収する物理吸着法、
高分子膜に対する機体の透過速度の違いを利用してＣＯ
2 を分離、回収する膜分離（透過）法、等が知られてい
る。
収する代表的な方法としては、吸収液にＣＯ2 を化学
反応で吸収させ、それを加熱することなどにより、ＣＯ
2 を分離回収する化学吸収法、ゼオライトなどの固体
吸着剤の細孔にＣＯ2 を物理的に吸着させ、圧力を下げ
ることによってＣＯ2 を分離、回収する物理吸着法、
高分子膜に対する機体の透過速度の違いを利用してＣＯ
2 を分離、回収する膜分離（透過）法、等が知られてい
る。
【０００４】しかし、上記の化学吸収法の場合には、
吸収液（溶媒）側の制約で、ＣＯ2ガスの温度を低くす
る必要があるので、分離のためには大きな加熱エネルギ
ーが必要になり、かつ吸収液の使用量が多く高価となる
問題がある。また、上記の物理吸着法の場合には、Ｃ
Ｏ2 の分離に非常に大きなエネルギーが必要であり、大
容量化が困難である等の問題がある。一方、上記の膜
分離法の場合には、膜が非常に高価なためコストが高
く、かつ膨大な面積の膜が必要なため大容量化が困難で
あり、更に不純物が多い排ガスに適した膜の開発が必要
である等の問題がある。
吸収液（溶媒）側の制約で、ＣＯ2ガスの温度を低くす
る必要があるので、分離のためには大きな加熱エネルギ
ーが必要になり、かつ吸収液の使用量が多く高価となる
問題がある。また、上記の物理吸着法の場合には、Ｃ
Ｏ2 の分離に非常に大きなエネルギーが必要であり、大
容量化が困難である等の問題がある。一方、上記の膜
分離法の場合には、膜が非常に高価なためコストが高
く、かつ膨大な面積の膜が必要なため大容量化が困難で
あり、更に不純物が多い排ガスに適した膜の開発が必要
である等の問題がある。
【０００５】一方、従来、かかるＣＯ2 ガスを含む排ガ
ス自体を原料として電力を回収するシステムは存在せ
ず、高温の排ガスをそのまま無駄に大気放出していた。
ス自体を原料として電力を回収するシステムは存在せ
ず、高温の排ガスをそのまま無駄に大気放出していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる課題を
解決するために創案されたものである。すなわち、本発
明の目的は、火力発電所等から排出されるＣＯ2 を含む
排ガスから、排ガス自体を原料として電力を回収する電
力回収方法を提供することにある。
解決するために創案されたものである。すなわち、本発
明の目的は、火力発電所等から排出されるＣＯ2 を含む
排ガスから、排ガス自体を原料として電力を回収する電
力回収方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、溶融炭
酸塩を電解質とする電解質板と、これを両面から挟持す
る多孔質のカソード及びアノードと、からなる単セルを
複数直列に接続した積層電池を準備し、カソード側に相
対的に高濃度の二酸化炭素と酸素を含むガスを供給し、
アノード側に相対的に低濃度の二酸化炭素を含むガスを
供給し、カソード側で、ＣＯ2 ＋１／２Ｏ2 ＋２ｅ- →
ＣＯ3 2- の電気化学反応を行わせ、生成された炭酸イ
オンを電解質板を通しアノードに移動させ、アノード側
で、ＣＯ 3 2-→ ＣＯ2 ＋１／２Ｏ2 ＋２ｅ- の電気化
学反応を行わせ、これにより、カソードとアノード間に
電力を発生させる、ことを特徴とする排ガスからの電力
回収方法が提供される。
酸塩を電解質とする電解質板と、これを両面から挟持す
る多孔質のカソード及びアノードと、からなる単セルを
複数直列に接続した積層電池を準備し、カソード側に相
対的に高濃度の二酸化炭素と酸素を含むガスを供給し、
アノード側に相対的に低濃度の二酸化炭素を含むガスを
供給し、カソード側で、ＣＯ2 ＋１／２Ｏ2 ＋２ｅ- →
ＣＯ3 2- の電気化学反応を行わせ、生成された炭酸イ
オンを電解質板を通しアノードに移動させ、アノード側
で、ＣＯ 3 2-→ ＣＯ2 ＋１／２Ｏ2 ＋２ｅ- の電気化
学反応を行わせ、これにより、カソードとアノード間に
電力を発生させる、ことを特徴とする排ガスからの電力
回収方法が提供される。
【０００８】上記本発明の方法によれば、溶融炭酸塩を
電解質とする電解質板とこれを両面から挟持する多孔質
のカソード及びアノードとから単セルが構成され、この
単セルを複数直列に接続して積層電池が構成されるの
で、単セルの発電電圧が低くても積層化により所望の電
圧を得ることができる。また、この積層電池のカソード
側に相対的に高濃度の二酸化炭素と酸素を含むガスを供
給し、アノード側に相対的に低濃度の二酸化炭素を含む
ガスを供給するので、両方の電極（カソードとアノー
ド）が酸化雰囲気となり、酸化雰囲気で使用できる安価
な電極を使用することができる。
電解質とする電解質板とこれを両面から挟持する多孔質
のカソード及びアノードとから単セルが構成され、この
単セルを複数直列に接続して積層電池が構成されるの
で、単セルの発電電圧が低くても積層化により所望の電
圧を得ることができる。また、この積層電池のカソード
側に相対的に高濃度の二酸化炭素と酸素を含むガスを供
給し、アノード側に相対的に低濃度の二酸化炭素を含む
ガスを供給するので、両方の電極（カソードとアノー
ド）が酸化雰囲気となり、酸化雰囲気で使用できる安価
な電極を使用することができる。
【０００９】更に、カソード側で、ＣＯ2 ＋１／２Ｏ2
＋２ｅ- →ＣＯ3 2- の電気化学反応を行わせ、この反
応で生成した炭酸イオン（ＣＯ3 2-）がアノードに移動
し、アノード側で、ＣＯ3 2-→ ＣＯ2 ＋１／２Ｏ2 ＋
２ｅ- の電気化学反応を行わせ、これにより、カソード
とアノード間に電力が発生するので、カソード側とアノ
ード側に供給するガス間にＣＯ2 の濃度差があれば、発
電することができる。従って、従来そのまま廃棄してい
た火力発電所等からの排ガス自体を原料としてこれと空
気とから電力を回収することができる。
＋２ｅ- →ＣＯ3 2- の電気化学反応を行わせ、この反
応で生成した炭酸イオン（ＣＯ3 2-）がアノードに移動
し、アノード側で、ＣＯ3 2-→ ＣＯ2 ＋１／２Ｏ2 ＋
２ｅ- の電気化学反応を行わせ、これにより、カソード
とアノード間に電力が発生するので、カソード側とアノ
ード側に供給するガス間にＣＯ2 の濃度差があれば、発
電することができる。従って、従来そのまま廃棄してい
た火力発電所等からの排ガス自体を原料としてこれと空
気とから電力を回収することができる。
【００１０】本発明の好ましい実施形態によれば、前記
溶融炭酸塩に、Ｌｉ2 ＣＯ3 ，Ｋ2ＣＯ3 ，Ｎａ2 ＣＯ
3 等のアルカリ炭酸塩、又は、ＭｇＣＯ3 ，ＣａＣＯ3
等のアルカリ土類炭酸塩を単独若しくは混合して使用
し、かつ、前記カソード及びアノードに、Ｎｉ，Ｆｅ，
Ｃｕ等を単独若しくは混合したものを主体としこれを酸
化させたものを使用する。これらの溶融炭酸塩、及び酸
化金属を用いることにより、積層電池を構成する部品
（コンポーネント）を安価に製造することができる。
溶融炭酸塩に、Ｌｉ2 ＣＯ3 ，Ｋ2ＣＯ3 ，Ｎａ2 ＣＯ
3 等のアルカリ炭酸塩、又は、ＭｇＣＯ3 ，ＣａＣＯ3
等のアルカリ土類炭酸塩を単独若しくは混合して使用
し、かつ、前記カソード及びアノードに、Ｎｉ，Ｆｅ，
Ｃｕ等を単独若しくは混合したものを主体としこれを酸
化させたものを使用する。これらの溶融炭酸塩、及び酸
化金属を用いることにより、積層電池を構成する部品
（コンポーネント）を安価に製造することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施例を
図面を参照して説明する。なお、各図において、共通す
る部分には同一の符号を付して使用する。図１は、本発
明の電力回収方法を実施する発電設備の模式図であり、
図２は、この発電設備を構成する積層電池の模式図であ
る。図１及び図２において、積層電池１０は、複数の単
セルを直列に接続した積層電池であり、各単セルは、溶
融炭酸塩を電解質とする電解質板１と、これを両面から
挟持する多孔質のカソード２及びアノード３とからな
る。なお、この図では単セルの構成のみを示している。
図面を参照して説明する。なお、各図において、共通す
る部分には同一の符号を付して使用する。図１は、本発
明の電力回収方法を実施する発電設備の模式図であり、
図２は、この発電設備を構成する積層電池の模式図であ
る。図１及び図２において、積層電池１０は、複数の単
セルを直列に接続した積層電池であり、各単セルは、溶
融炭酸塩を電解質とする電解質板１と、これを両面から
挟持する多孔質のカソード２及びアノード３とからな
る。なお、この図では単セルの構成のみを示している。
【００１２】すなわち、単セルは、電解質板１、カソー
ド２及びアノード３から構成され、これを複数直列に接
続することにより積層電池１０が構成されている。この
ように、積層電池１０を構成することにより、単セルの
発電電圧が低くても積層化により所望の電圧を得ること
ができる。
ド２及びアノード３から構成され、これを複数直列に接
続することにより積層電池１０が構成されている。この
ように、積層電池１０を構成することにより、単セルの
発電電圧が低くても積層化により所望の電圧を得ること
ができる。
【００１３】また、積層電池１０のカソード側には相対
的に高濃度の二酸化炭素と酸素を含むガスがカソードガ
スライン４から供給され、同時に、アノード側には相対
的に低濃度の二酸化炭素を含むガスがアノードガスライ
ン５から供給されるようになっている。相対的に高濃度
の二酸化炭素と酸素を含むガス（以下、高濃度ガスとい
う）は、例えば、図１に例示するように、火力発電所等
の排ガス発生設備９から排出され、通常はそのまま廃棄
されるＣＯ2 ガスを含む排ガスである。この高濃度ガス
は、少なくともアノードガスライン５に供給するガス
（以下、低濃度ガスという）よりはＣＯ2 濃度が高く、
例えば１０％程度以上のＣＯ2 濃度であることが望まし
い。また、高濃度ガスは、積層電池１０の作動に適した
高温で供給するのがよく、特に好ましくは、途中に温度
調節装置（例えば加熱器、冷却器、熱交換器）を備え、
積層電池１０の最適作動温度で供給する。
的に高濃度の二酸化炭素と酸素を含むガスがカソードガ
スライン４から供給され、同時に、アノード側には相対
的に低濃度の二酸化炭素を含むガスがアノードガスライ
ン５から供給されるようになっている。相対的に高濃度
の二酸化炭素と酸素を含むガス（以下、高濃度ガスとい
う）は、例えば、図１に例示するように、火力発電所等
の排ガス発生設備９から排出され、通常はそのまま廃棄
されるＣＯ2 ガスを含む排ガスである。この高濃度ガス
は、少なくともアノードガスライン５に供給するガス
（以下、低濃度ガスという）よりはＣＯ2 濃度が高く、
例えば１０％程度以上のＣＯ2 濃度であることが望まし
い。また、高濃度ガスは、積層電池１０の作動に適した
高温で供給するのがよく、特に好ましくは、途中に温度
調節装置（例えば加熱器、冷却器、熱交換器）を備え、
積層電池１０の最適作動温度で供給する。
【００１４】相対的に低濃度の二酸化炭素を含むガス
（低濃度ガス）は、例えば空気であり、大気中から直接
導入して、積層電池１０の作動に適した高温に加熱して
供給する。なお、この低濃度ガスには、ＣＯ2 濃度が高
濃度ガスよりも十分低い限りで、排ガス、窒素等の不活
性ガス、等を用いることもできる。
（低濃度ガス）は、例えば空気であり、大気中から直接
導入して、積層電池１０の作動に適した高温に加熱して
供給する。なお、この低濃度ガスには、ＣＯ2 濃度が高
濃度ガスよりも十分低い限りで、排ガス、窒素等の不活
性ガス、等を用いることもできる。
【００１５】更に、積層電池１０のカソード側を通過し
たガスは、カソード排ガスライン６から排出され、同時
に、アノード側を通過したガスは、アノード排ガスライ
ン７から排出されるようになっている。図１では、カソ
ード排ガスライン６から出た排ガスが、スタック（煙突
１１）から大気中に放出される。同様に、アノード排ガ
スライン７から出た排ガスも、カソード排ガスライン６
に合流させて、同一の煙突１１から廃棄してもよく、或
いは別の工程に供給してもよい。
たガスは、カソード排ガスライン６から排出され、同時
に、アノード側を通過したガスは、アノード排ガスライ
ン７から排出されるようになっている。図１では、カソ
ード排ガスライン６から出た排ガスが、スタック（煙突
１１）から大気中に放出される。同様に、アノード排ガ
スライン７から出た排ガスも、カソード排ガスライン６
に合流させて、同一の煙突１１から廃棄してもよく、或
いは別の工程に供給してもよい。
【００１６】図２において、電解質板１は、電解質とし
ての溶融塩を浸み込ませた多孔質平板であり、例えば、
リチウムアルミネート（ＬｉＡｌＯ2 ）により構成した
マトリックスに電解質である炭酸塩を主成分とする溶融
塩を含浸させたものを用いる。炭酸塩としては、Ｌｉ2
ＣＯ3 ，Ｋ2 ＣＯ3 ，Ｎａ2 ＣＯ3 等のアルカリ炭酸塩
及びＭｇＣＯ3 ，ＣａＣＯ3 等のアルカリ土類炭酸塩を
単独若しくは混合して使用する。
ての溶融塩を浸み込ませた多孔質平板であり、例えば、
リチウムアルミネート（ＬｉＡｌＯ2 ）により構成した
マトリックスに電解質である炭酸塩を主成分とする溶融
塩を含浸させたものを用いる。炭酸塩としては、Ｌｉ2
ＣＯ3 ，Ｋ2 ＣＯ3 ，Ｎａ2 ＣＯ3 等のアルカリ炭酸塩
及びＭｇＣＯ3 ，ＣａＣＯ3 等のアルカリ土類炭酸塩を
単独若しくは混合して使用する。
【００１７】また、電極（カソード２及びアノード３）
としては、高温でかつ酸化雰囲気に耐えられる導電性金
属酸化物として、どちらも、酸化ニッケル、酸化鉄、或
いは、酸化銅及びその他金属酸化物が単独又は混合され
たものにリチウムがドープされた多孔質体を用いる。こ
れらの溶融炭酸塩、及び酸化金属を用いることにより、
積層電池を構成する部品（コンポーネント）を安価に製
造することができる。
としては、高温でかつ酸化雰囲気に耐えられる導電性金
属酸化物として、どちらも、酸化ニッケル、酸化鉄、或
いは、酸化銅及びその他金属酸化物が単独又は混合され
たものにリチウムがドープされた多孔質体を用いる。こ
れらの溶融炭酸塩、及び酸化金属を用いることにより、
積層電池を構成する部品（コンポーネント）を安価に製
造することができる。
【００１８】本発明の電力回収方法では、アノード側に
相対的に低濃度の二酸化炭素を含むガスを供給し、カソ
ード側で、ＣＯ2 ＋１／２Ｏ2 ＋２ｅ- →ＣＯ3 2- の
電気化学反応を行わせ、生成された炭酸イオンを電解質
板を通しアノードに移動させ、アノード側で、ＣＯ3 2-
→ ＣＯ2 ＋１／２Ｏ2 ＋２ｅ- の電気化学反応を行わ
せ、これにより、カソードとアノード間に電力を発生さ
せる。
相対的に低濃度の二酸化炭素を含むガスを供給し、カソ
ード側で、ＣＯ2 ＋１／２Ｏ2 ＋２ｅ- →ＣＯ3 2- の
電気化学反応を行わせ、生成された炭酸イオンを電解質
板を通しアノードに移動させ、アノード側で、ＣＯ3 2-
→ ＣＯ2 ＋１／２Ｏ2 ＋２ｅ- の電気化学反応を行わ
せ、これにより、カソードとアノード間に電力を発生さ
せる。
【００１９】すなわち、ＣＯ2 及びＯ2 を含有する排ガ
ス（高濃度排ガス）を溶融炭酸塩と多孔質ガス電極２，
３から構成されるセルに導き、電極反応により炭酸イオ
ン（ＣＯ3 2-）を生成し、炭酸ガスの濃度差によりアノ
ード側に炭酸イオンが移動することにより電荷を移動さ
せ、電力を取り出す。
ス（高濃度排ガス）を溶融炭酸塩と多孔質ガス電極２，
３から構成されるセルに導き、電極反応により炭酸イオ
ン（ＣＯ3 2-）を生成し、炭酸ガスの濃度差によりアノ
ード側に炭酸イオンが移動することにより電荷を移動さ
せ、電力を取り出す。
【００２０】図２はこの電気化学反応を模式的に示して
いる。この図に示すように、カソード２側で、 ＣＯ2 ＋１／２Ｏ2 ＋２ｅ- →ＣＯ3 2-．．．（式１） の電気化学反応が行われ、炭酸イオンＣＯ3 2-が生成さ
れる。次に、上記生成された炭酸イオンＣＯ3 2-は、電
解質板１中を泳動してアノード３へ達し、アノード３側
で、 ＣＯ3 2-→ＣＯ2 ＋１／２Ｏ2 ＋２ｅ- ．．．（式２） の電気化学反応が行われ、電子が奪われることにより、
炭酸イオンＣＯ3 2-からＣＯ2 が濃縮分離され、ガス出
口６から排出される。
いる。この図に示すように、カソード２側で、 ＣＯ2 ＋１／２Ｏ2 ＋２ｅ- →ＣＯ3 2-．．．（式１） の電気化学反応が行われ、炭酸イオンＣＯ3 2-が生成さ
れる。次に、上記生成された炭酸イオンＣＯ3 2-は、電
解質板１中を泳動してアノード３へ達し、アノード３側
で、 ＣＯ3 2-→ＣＯ2 ＋１／２Ｏ2 ＋２ｅ- ．．．（式２） の電気化学反応が行われ、電子が奪われることにより、
炭酸イオンＣＯ3 2-からＣＯ2 が濃縮分離され、ガス出
口６から排出される。
【００２１】従って、全体として、下記の電気化学反応
がカソード側とアノード側で生じることになり、電力が
取り出される。 ＣＯ2 ＋１／２Ｏ2 ＋２ｅ- →ＣＯ3 2- →ＣＯ2 ＋１／２Ｏ2 ＋２ｅ- （式３）
がカソード側とアノード側で生じることになり、電力が
取り出される。 ＣＯ2 ＋１／２Ｏ2 ＋２ｅ- →ＣＯ3 2- →ＣＯ2 ＋１／２Ｏ2 ＋２ｅ- （式３）
【００２２】実際のセルでは電極のカソード側では、Ｃ
Ｏ2 ，Ｏ2 が吸収されて、ＣＯ3 2-がアノード側に向か
って移動し、アノード３で電子を放出するとともにＣＯ
2 と１／２Ｏ2 を放出する。発生した電力はアノード
３、カソード２間に接続された負荷装置８から回収す
る。負荷装置８は、例えば、直流を交流に変換するイン
バータ装置を備え、変換した交流電流を外部負荷に供給
するようになっている。
Ｏ2 ，Ｏ2 が吸収されて、ＣＯ3 2-がアノード側に向か
って移動し、アノード３で電子を放出するとともにＣＯ
2 と１／２Ｏ2 を放出する。発生した電力はアノード
３、カソード２間に接続された負荷装置８から回収す
る。負荷装置８は、例えば、直流を交流に変換するイン
バータ装置を備え、変換した交流電流を外部負荷に供給
するようになっている。
【００２３】
【実施例】図３は、図２の積層電池を構成する単セルの
発電試験結果である。この図において、（Ａ）は電流密
度とセル電圧の関係、（Ｂ）は電流密度とセル出力の関
係をそれぞれ示している。なお、この試験は、高濃度ガ
スとして１０％のＣＯ2 を含む空気を使用し、低濃度ガ
スとして空気を使用した。その他の条件は、通常の溶融
炭酸塩型燃料電池（作動温度約６５０℃）と同様であ
る。
発電試験結果である。この図において、（Ａ）は電流密
度とセル電圧の関係、（Ｂ）は電流密度とセル出力の関
係をそれぞれ示している。なお、この試験は、高濃度ガ
スとして１０％のＣＯ2 を含む空気を使用し、低濃度ガ
スとして空気を使用した。その他の条件は、通常の溶融
炭酸塩型燃料電池（作動温度約６５０℃）と同様であ
る。
【００２４】図３の結果から、ＣＯ2 を含む排ガスか
ら、排ガス自体を原料として電力を回収することが可能
であることがわかる。また、この電力回収方法では、反
応性の高い高温の溶融炭酸塩を使用するため低い過電圧
での反応が進行可能で実用的な電流密度での電力取り出
しが可能である。また、電極材も白金等の高価な材料を
使用することなく、ほぼ１００％近くの電流効率で電力
取り出しが可能である。
ら、排ガス自体を原料として電力を回収することが可能
であることがわかる。また、この電力回収方法では、反
応性の高い高温の溶融炭酸塩を使用するため低い過電圧
での反応が進行可能で実用的な電流密度での電力取り出
しが可能である。また、電極材も白金等の高価な材料を
使用することなく、ほぼ１００％近くの電流効率で電力
取り出しが可能である。
【００２５】なお、本発明は上述した実施例に限定され
ず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できるこ
とは勿論である。
ず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できるこ
とは勿論である。
【００２６】
【発明の効果】上述したように、本発明の方法によれ
ば、単セルを複数直列に接続して積層電池が構成される
ので、単セルの発電電圧が低くても積層化により所望の
電圧を得ることができる。また、この積層電池のカソー
ド側に相対的に高濃度の二酸化炭素と酸素を含むガスを
供給し、アノード側に相対的に低濃度の二酸化炭素を含
むガスを供給するので、両方の電極（カソードとアノー
ド）が酸化雰囲気となり、酸化雰囲気で使用できる安価
な電極（例えば、Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃｕ等）を使用すること
ができる。
ば、単セルを複数直列に接続して積層電池が構成される
ので、単セルの発電電圧が低くても積層化により所望の
電圧を得ることができる。また、この積層電池のカソー
ド側に相対的に高濃度の二酸化炭素と酸素を含むガスを
供給し、アノード側に相対的に低濃度の二酸化炭素を含
むガスを供給するので、両方の電極（カソードとアノー
ド）が酸化雰囲気となり、酸化雰囲気で使用できる安価
な電極（例えば、Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃｕ等）を使用すること
ができる。
【００２７】更に、カソード側とアノード側で電気化学
反応を行わせ、これにより、カソードとアノード間に電
力が発生するので、カソード側とアノード側に供給する
ガス間にＣＯ2 の濃度差があれば、発電することができ
る。従って、従来そのまま廃棄していた火力発電所等か
らの排ガス自体を原料としてこれと空気とから電力を回
収することができる。
反応を行わせ、これにより、カソードとアノード間に電
力が発生するので、カソード側とアノード側に供給する
ガス間にＣＯ2 の濃度差があれば、発電することができ
る。従って、従来そのまま廃棄していた火力発電所等か
らの排ガス自体を原料としてこれと空気とから電力を回
収することができる。
【００２８】従って、本発明の排ガスからの電力回収方
法は、火力発電所等から排出されるＣＯ2 を含む排ガス
から、排ガス自体を原料として電力を回収することがで
きる、等の優れた効果を有する。
法は、火力発電所等から排出されるＣＯ2 を含む排ガス
から、排ガス自体を原料として電力を回収することがで
きる、等の優れた効果を有する。
【図１】本発明の電力回収方法を実施する発電設備の模
式図である。
式図である。
【図２】図１の発電設備を構成する積層電池の模式図で
ある。
ある。
【図３】図２の積層電池を構成する単セルの発電試験結
果である。
果である。
１ 電解質板 ２ カソード ３ アノード ４ カソードガスライン ５ アノードガスライン ６ カソード排ガスライン ７ アノード排ガスライン ８ 負荷装置 ９ 排ガス発生設備 １０ 積層電池 １１ スタック（煙突）
Claims (2)
- 【請求項１】 溶融炭酸塩を電解質とする電解質板と、
これを両面から挟持する多孔質のカソード及びアノード
と、からなる単セルを複数直列に接続した積層電池を準
備し、 カソード側に相対的に高濃度の二酸化炭素と酸素を含む
ガスを供給し、アノード側に相対的に低濃度の二酸化炭
素を含むガスを供給し、 カソード側で、ＣＯ2 ＋１／２Ｏ2 ＋２ｅ- →ＣＯ3 2-
の電気化学反応を行わせ、生成された炭酸イオンを電
解質板を通しアノードに移動させ、 アノード側で、ＣＯ3 2-→ ＣＯ2 ＋１／２Ｏ2 ＋２ｅ
- の電気化学反応を行わせ、これにより、カソードとア
ノード間に電力を発生させる、ことを特徴とする排ガス
からの電力回収方法。 - 【請求項２】 前記溶融炭酸塩に、Ｌｉ2 ＣＯ3 ，Ｋ2
ＣＯ3 ，Ｎａ2 ＣＯ 3 等のアルカリ炭酸塩、又は、Ｍｇ
ＣＯ3 ，ＣａＣＯ3 等のアルカリ土類炭酸塩を単独若し
くは混合して使用し、かつ、前記カソード及びアノード
に、Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃｕ等を単独若しくは混合したものを
主体としこれを酸化させたものを使用する、ことを特徴
とする請求項１に記載の排ガスからの電力回収方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9358768A JPH11191427A (ja) | 1997-12-26 | 1997-12-26 | 排ガスからの電力回収方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9358768A JPH11191427A (ja) | 1997-12-26 | 1997-12-26 | 排ガスからの電力回収方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11191427A true JPH11191427A (ja) | 1999-07-13 |
Family
ID=18461014
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9358768A Pending JPH11191427A (ja) | 1997-12-26 | 1997-12-26 | 排ガスからの電力回収方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11191427A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002319428A (ja) * | 2001-04-19 | 2002-10-31 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 溶融炭酸塩型燃料電池発電設備 |
| JP2008507113A (ja) * | 2004-06-03 | 2008-03-06 | フュエルセル エナジー， インコーポレイテッド | 二酸化炭素の放出を抑止する、統合された高効率の化石燃料を用いる発電所／燃料電池システム |
| US9077008B2 (en) | 2013-03-15 | 2015-07-07 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Integrated power generation and chemical production using fuel cells |
| US9077006B2 (en) | 2013-03-15 | 2015-07-07 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Integrated power generation and carbon capture using fuel cells |
| US9819042B2 (en) | 2013-09-30 | 2017-11-14 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Fuel cell integration within a heat recovery steam generator |
-
1997
- 1997-12-26 JP JP9358768A patent/JPH11191427A/ja active Pending
Cited By (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002319428A (ja) * | 2001-04-19 | 2002-10-31 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 溶融炭酸塩型燃料電池発電設備 |
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| US9077006B2 (en) | 2013-03-15 | 2015-07-07 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Integrated power generation and carbon capture using fuel cells |
| US9077005B2 (en) | 2013-03-15 | 2015-07-07 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Integration of molten carbonate fuel cells in Fischer-Tropsch synthesis |
| US9178234B2 (en) | 2013-03-15 | 2015-11-03 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Integrated power generation using molten carbonate fuel cells |
| US9257711B2 (en) | 2013-03-15 | 2016-02-09 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Integrated carbon capture and chemical production using fuel cells |
| US9455463B2 (en) | 2013-03-15 | 2016-09-27 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Integrated electrical power and chemical production using fuel cells |
| US9343763B2 (en) | 2013-03-15 | 2016-05-17 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Integration of molten carbonate fuel cells for synthesis of nitrogen compounds |
| US9343764B2 (en) | 2013-03-15 | 2016-05-17 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Integration of molten carbonate fuel cells in methanol synthesis |
| US9362580B2 (en) | 2013-03-15 | 2016-06-07 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Integration of molten carbonate fuel cells in a refinery setting |
| US9077007B2 (en) | 2013-03-15 | 2015-07-07 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Integrated power generation and chemical production using fuel cells |
| US9077008B2 (en) | 2013-03-15 | 2015-07-07 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Integrated power generation and chemical production using fuel cells |
| US9735440B2 (en) | 2013-03-15 | 2017-08-15 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Integration of molten carbonate fuel cells in fischer-tropsch synthesis |
| US9553321B2 (en) | 2013-03-15 | 2017-01-24 | Exxonmobile Research And Engineering Company | Integrated power generation and carbon capture using fuel cells |
| US9647284B2 (en) | 2013-03-15 | 2017-05-09 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Integration of molten carbonate fuel cells in Fischer-Tropsch synthesis |
| US9650246B2 (en) | 2013-03-15 | 2017-05-16 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Integration of molten carbonate fuel cells in fischer-tropsch synthesis |
| US9520607B2 (en) | 2013-03-15 | 2016-12-13 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Integration of molten carbonate fuel cells with fermentation processes |
| US9786939B2 (en) | 2013-03-15 | 2017-10-10 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Integrated power generation and chemical production using fuel cells |
| US10676799B2 (en) | 2013-03-15 | 2020-06-09 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Integrated electrical power and chemical production using fuel cells |
| US9923219B2 (en) | 2013-03-15 | 2018-03-20 | Exxonmobile Research And Engineering Company | Integrated operation of molten carbonate fuel cells |
| US9941534B2 (en) | 2013-03-15 | 2018-04-10 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Integrated power generation and carbon capture using fuel cells |
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