JPS5864770A - より清潔で効率のよい電力発生用石炭の非熱分解式無空気汚染型精製法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は電力の発生法に関し、特に石炭から電力を発
生する方法に関する。

石炭は１００年以上も熱電力の発生に用いられて来た。

石炭を燃焼させて水を熱し、タービンを廻して電気を発
生する。石炭燃焼式蒸気タービン発電所は石炭のエネル
ギの約３０チを電力に変換するが、石炭燃焼式発電は毎
年側トンもの空気汚染物質を生成する０石炭燃焼時に発
生する窒素の酸化物が太陽光線と反応して光化学スモッ
グを形成し、また空気中に結合体から分離された硫酸塩
と亜硫酸塩が空気中の水蒸気と反応して亜硫酸および硫
酸を形成し、これが酸性の雨として大地に帰って建物そ
の他に腐蝕性損傷を与えると共に莫大な金額の保護対策
や損害補填の必要を迫る。このような石炭燃焼式発電の
不都合な副産物のため、最近建設される石炭式発電所は
大抵電力需要地域から遠隔の汚染濃度の低い地域に置か
れているが、この電力を生産地から需要地に送電するこ
とによりさらに変換過程の効率が低下する。

最近石炭燃焼式発電に付随する空気汚染その他の問題な
しに石炭からエネルギを抽出する代替法に対して多くの
研究が成されており、この研究の努力が石炭から液体炭
化水素を抽出するか石炭を炭素質ガスに変換して発電を
行うことに向けられて来た。これらの企画は発電に対す
る石油の必要性や石油への依存度の低減を約束するが、
石炭のガス化や液化の研究の産物もなおその変換生成物
を燃焼させて電力を生成するものであり、この燃焼の過
程で窒素酸化物その他の遊離基スモッグの問題を生ずる
。

従って空気汚染の発生がほとんどまたは全くなく石炭を
電気に変換する方法が極めて望ましく、また石炭から発
生される電力量を増すことも極めて望ましい。

より清潔で効率よく発電するために石炭を精製する無空
気汚染非熱分解型方法では、石炭を充分な温度で水と反
応させて一酸化炭素と水素を生成し、その−酸化炭素を
水酸化物と反応させて蟻酸塩を生成し、この蟻酸塩と水
素を各別の燃料電池で反応させて電気と、最初の石炭と
の反応に用いる水と、蟻酸塩生成反応に用いる水酸化物
とを生成する。この方法によると燃焼と蒸気タービンに
より石炭を電気に変換する効率ｒＳｏｂに対して効率約
５０％で石炭を電気エネルギに変換することができる。

従ってこの発明の方法は石炭から電力を発生させる高効
率環境浄化型の方法である。

この発明の要旨は燃料電池の特殊用法や水性ガス反応と
して公知の石炭を一酸化炭素と水素に変換する反応にあ
るのではなく、今まで知られなかった一連の反応の組合
せにある。この合成工程によっである反応の生成物がそ
の工程の他の反応の反応物として再利用することができ
、同時に汚染源となる石炭燃焼式発電の２倍もの効率で
電気を発生することができる。

この発明の工程では石炭を空気、過熱水蒸気その他の適
当な手段で約１０００’ｃ以上の温度に加熱した後、こ
の温度の蒸気を石炭上に通して次式によシー酸化炭素と
水素を生成する。

この反応のガス状生成物を一酸化炭素と水素に分離し、
タリン力として公知の固形残渣を反応室から除く。必要
に応じて冷却すると蒸気に溶解する硫黄その他の不純物
を通常の方法で分離することもできる。とめ水素を水素
酸素燃料電池に導入し、そのガス状水素を陽極に射出し
、酸素を陰極に射出する。自然燃料電池では陽極が負端
子、陰極が正端子となる。水素は次式により電離し、電
離したガスの１分子に−付き２電子を遊離する。

（２１Ｈ２（Ｇ）−〉ｆｆｌ　　＋ｗｅこのときＨ＋イ
オンは電解質を通って陰極に移動するが、電子は外部回
路を流れる。電池により発生された電気または電力を与
えるのはこの電子の移動である。綜合反応は次式によっ
て行われる。

（３１Ｈ２＋−０２−〉Ｈ２０＋電流 ΔＨ＝　−５’７．８　（Ｋｃａｌ／ｍｏｌ　）この燃
料電池反応中に生ずる余分の熱は公知の熱交換手段によ
シ石炭と水の反応（田に回収されて来る水の予熱に用い
る。

石炭と水の反応で水素から分離された一酸化炭素は水酸
化ナトリウム、水酸化カリウム等の適当々水酸化物を圧
力約７・ｏ３ｋｇ／ａｓ２温度約１２５〜１５０、℃で
反応させると、生成物は水に溶けて蟻酸イオンと水素の
陽イオン核種とを形成する。例えば−酸化炭素と水酸化
ナトリウムで蟻酸ナトリウムができ、この反応は次式に
より行われる。

（４１Ｃｏ　＋　ＮａＯＨ−〉ＨＣＯＯＮａΔＨ＝−２
６，６（Ｋｃａｌ／ｍｏｌ）反応熱で判るようにこの蟻
酸ナトリウムの形式は発熱反応のため、生成した熱を熱
交換手段により式（刀の石炭と水の反応の予熱の補助に
用いる。

然る後蟻酸ナトリウム、を燃料電池内で酸素と反応させ
る。この反応の生成物は一酸化炭素と水酸化物の反応（
−に再利用される水酸化ナトリウムと、放散される２酸
化炭素と、電気とである。この綜合反応は次式によシ行
われる。

（５１ＨＣＯＯＮａ＋−０，−一一→ＮａＯＨ＋Ｃ○２
＋電流△Ｈ＝−４１（ＫＯａ工／ｍｏｌ） 蟻酸反応用の燃料電池の陽極はパラジウム白金触媒を有
する焼結ニッケル等の材料を用いることが合物を結着さ
せたテフロンを用いることができる。

２酸化炭素は米国特許第４．１６０．８１６号明細書記
載のように蟻酸生成におけるエネルギ蓄積媒体として用
いることができる。

石炭を供給材料の燃料である水素と蟻酸塩に変換するの
に正味４．８　Ｋｃａｌ　／　ｍｏｌすなわち燃焼熱の
約５係しか使用しないことが判る筈である。エネルギの
消費が少ないため、清潔で効率よく発電のできる燃料電
池用の供給材料を生成することができる。蟻酸塩は不燃
性になる水中に保持することができ、また容易に取扱い
および輸送ができる。

反応（−に用いる水酸化物は反応（５）で再生されて反
応（４１に再利用される。従って石炭以外にこの一連の
反応で消耗される材料はない。このため発電を石炭の燃
焼から来る空気汚染の問題なく直接小型軽便な装置内で
行うことができる。その上燃料電池の発電効率は約６０
俤に達するが、石炭燃焼式加熱蒸気発電方式の発電効率
は僅か約ｒｓｏ係である。

従って与えられた量の石炭から得られる電力量が多いだ
けでなく、高価な空気汚染対策設備の必要も環境汚染の
致命的効果もない。

この発明の上述の細部に限定されるものではなく、その
技術的範囲内において種々の改変が可能である。

２９９−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （刀　充分な温度で石炭を水と反応させて一酸化炭素と
   水素を形成し、この水素を燃料電池内で酸素と反応させ
   て水と電気を形成することを特徴とするよシ清潔で効率
   のよい電力発生用石炭の非熱分解式無空気汚染型精製域
   。