固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環方法及びその装置
【課題】固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環方法及びその装置の提供。
【解決手段】この固体酸化物燃料電池−二酸化炭素エネルギー変換循環方法及びその装置は、廃ガスの二酸化炭素を、利用できるエネルギー材料或いは化学原料となし、固体酸化物燃料電池の電気化学方法に、触媒を組み合わせて化学反応を発生させ、二酸化炭素を一酸化炭素と酸素に分解し、エネルギー材料或いは化学原料となし、これにより環境保護と二酸化炭素温室効果を解決する効果を達成し、炭素排出貿易権利の議題を掌握する。
【解決手段】この固体酸化物燃料電池−二酸化炭素エネルギー変換循環方法及びその装置は、廃ガスの二酸化炭素を、利用できるエネルギー材料或いは化学原料となし、固体酸化物燃料電池の電気化学方法に、触媒を組み合わせて化学反応を発生させ、二酸化炭素を一酸化炭素と酸素に分解し、エネルギー材料或いは化学原料となし、これにより環境保護と二酸化炭素温室効果を解決する効果を達成し、炭素排出貿易権利の議題を掌握する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環方法及びその装置に関する。それは二酸化炭素を酸化剤及びエネルギーソースとして、固体酸化物燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell、略称SOFC)に用いる発電方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【0002】
人類の文明の発展は、使用するエネルギー材料と技術の発展による。そのうち、炭素、水素、酸素からなる化合物中の炭素と石油は、据え置き型と移動型のいずれでも使用でき、人類が大量に使用し、その使用後の産物は、主に二酸化炭素と水或いはNOx、SOx、COx等の酸化物である。
【0003】
そのうち、水以外はいずれも空気汚染ガスに属する。且つ二酸化炭素は大量に排出され、また、安定した化合物に属し、植物の光合成作用により変換消耗されるほかは、長期に大気中に残留する。
【0004】
二酸化炭素はドライアイスを製造でき、石油の油田で第2段階油回収増進効果(Gas for Secondary Enhancement of Oil Recovery)の高圧ガスに充当されるほかは、使用可能な場所は多くない。
【0005】
長期に二酸化炭素が量産されることで、空気中の含有量が急速に増加し、温室効果を誘発し、地球の気候が温暖化し、天災と天候異常が頻繁に発生し、すでに解決できない段階に到達しつつある。
【0006】
しかし、省エネ炭素減少政策は、核エネルギーと森林保護及び造林のほか、石化と石炭燃料の使用量減少に及ぶ。しかし、現在、文明の向上と経済の発展のため、エネルギー提供が必要である。両方面の妥協のほか、新たな二酸化炭素問題の解決の対策が求められている。
【0007】
国際的に石化エネルギーソースは大量に消耗使用されて、二酸化炭素を発生し、量が増すだけでなく、汚染は地球全体の大気に温室効果と、人類及び生物の生存条件に脅威と危機を形成する。過去の大気中の二酸化炭素濃度の二酸化炭素濃度は、指数形式で示すと、2000年の380ppmにも至っており(exponential increase)、且つ毎年増加の速度は漸増している。その基本の原因は、人類の石化燃料燃焼の増加による(man’s increasing combustion of fossil fuels)。「省エネ炭素減少」は、地球と人類の生存の問題を解決する。ここでの議題は二酸化炭素問題を解決できる方法を提供することにある。COP−15では地球気候の変化に対抗するためには、大幅に世界の炭素排出を減らして、地球の温度上昇を摂氏2度以下にコントロールし、2050年には世界の平均二酸化炭素濃度を450ppmに戻す必要があるとしている。Greenhouse Gases(water vapor=36−70%;carbon dioxide=9−26%;methan=9%;ozone=3−7%)中、二酸化炭素が主要な現況であるためである。
【0008】
現在、世界のこの項の議題は、二酸化炭素捕捉、保存及び再利用技術の開発に偏っている。二酸化炭素の量を固定化保存或いは化学反応、よたとえば二酸化炭素+酸化カルシウムにより炭酸カルシウムの固体方式として定置し、大量の二酸化炭素を大気中より抽出し固化する。こうして有効に大気中の二酸化炭素含有量を減らして、温室効果の議題を解決することを期している。
【0009】
CO2 (g)→CO(g)+1/2O2(g)の二酸化炭素分解(cracking)化学反応の進行は、熱力学計算によると、その自発反応温度は摂氏3001度であり、現実に使用可能な技術と設備においては、有効に克服及び実行は不可能である。このため、二酸化炭素温室ガス(Greenhouse gas)は、解決できず、全世界の難題を形成する。
【0010】
SOFCは高性能エネルギーソース変換効率、低騒音、低環境汚染、高信頼度と燃料多元性等の長所を有し、内燃機関に挑戦する潜在能力を有し、将来のエネルギーソース欠如の問題を解決し得る。特に石化エネルギーソースは徐々に枯渇し、石炭ガス化、液化エネルギーソースに次第に置き代えられ得る。石炭燃料(Coal Fuel)時期に進入すると、SOFCは主要なエネルギーソース変換設備であり、それは新時代の役割をになう。SOFC性能の安定と長期の運転試験の成功に伴い、その技術及び設備の機能は次第に成熟し、将来は分散式(Distributed)或いは集中式(Centralized)電源発生器或いは発電所において、次第に現在の火力発電に置き換わり、その経済効果は非常に大きく広範である。
【0011】
SOFCは現在、水素或いは天然ガス或いは石化原料(fossilfuel)(たとえば炭酸水素化合物であるメタン、アルコール類、アルキル或いはアルキン類、さらにはディーゼル油などの燃料をアノードに注入し、空気(Air)中のO2 を酸化剤としてカソードに注入し、同時且つ序列性の電気化学及び触媒化学反応により、化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換する。
【0012】
その主要な製品はアノードでは二酸化炭素と水、カソードでは酸素が欠乏した(Depleted)空気である。ゆえに、温室効果を形成する主要な元凶である二酸化炭素が自然に発生する。
【0013】
ただし、SOFCは高いエネルギー変換効率(70−80%に達する)を有し、これは伝統的な火力発電所(一般には20−30%)よりも非常に高い。これにより、一定量の燃料に対しては、SOFCは炭素減少の効果を達成できる。この長所は、僅かに二酸化炭素排出を押さえ、一部の省エネ炭素減少の目的を達成できるだけである。
【0014】
現在、世界では温室効果の問題に対処するため、二酸化炭素捕捉保存と利用の技術に向けて開発がなされている。ただし、いまだ開始段階であり、この問題を解決する具体的で有効な方式があるわけではない。
【0015】
そのうち、二酸化炭素を固定化して保存或いは化学反応、たとえばCO2+CaO→CaCO3の固体方式で定置し、大量の二酸化炭素を大気中より抽出し固化することで、有効に大気中の二酸化炭素含有量を減らすことは、そのうち一種の方法である。
【0016】
このほか、大量に植林、海草、植物を栽培することで、光合成作用により、二酸化炭素を植物成分に変換して、大気中の二酸化炭素成分を減らすことは、大自然の原始的な方法である。それは実施可能であるが、人類のエネルギーソースに対する要求が増加する傾向にあって、困難が多く、いずれも受動式の解決策であり、自然の炭素循環(natural Carbon Cycle)に属する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0017】
本発明は一種の固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環方法及びその装置を提供する。それは、温室効果の元凶であるCO2廃ガスを、SOFCにより変換してエネルギーソースとなし、SOFCカソード酸化剤となし、アノードSOFC燃料例えばH2と組み合わせて、CO2 (g)→CO(g)+1/2O2(g)の分解を進行し、同時に発電しCOを製造する。
【0018】
COは高活性化合物に属し、すなわち、SOFCの燃料(SOFCのアノードにおいて)とされ得て、カソードの空気中のO2と、発電を行ない、電気エネルギーとCO2を発生し、こうして、CO2の「使用−再生」の発電エネルギーソース変換循環を完成する。
【0019】
また、すなわち、COはH2、O2と合成されて安定化合物、例えば、アルコール、アルデヒド、酸類の固体化と液体化の有用化合物を形成し、地球に保存されて、人類の循環使用に供され、二酸化炭素の大気中の含有量を減らし、温室効果を解決する。これは一種の能動的にCO2問題を解決する方法である。
【課題を解決するための手段】
【0020】
本発明は一種の固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環方法及びその装置(CO2 Energy Source Adopted in the Solid Oxide Fuel Cell−CO2 Energy Conversion Cycle; 略称SOFC−CO2−ECC)を提供する。
【0021】
本発明は温室効果の元凶である二酸化炭素廃ガスを、固体酸化物燃料電池のカソード酸化剤となして、CO2 (g)を分解してCO(g)と1/2O2(g)となし、同時に、このO2が電子を獲得してカソードより電解質をアノードに伝導し、固体酸化物燃料電池内でアノード燃料、たとえば、水素、メタン、アルキル類、炭化水素化合物、と電気化学反応を進行して発電し、消耗し、それは有効に二酸化炭素廃ガスの一酸化炭素への変換を促進して変換率をアップし、さらに、固体或いは液体の有用化合物中に定置する。
【0022】
本発明におけるCO2 (g)→CO(g)+1/2O2(g)は一般の化学(触媒を含む)反応であり、熱力学計算により、その実行可能な自然反応温度は摂氏3001.5度以上で実行される。
【0023】
ただし、本発明の一種の、固体酸化物燃料電池に二酸化炭素を使用する二酸化炭素エネルギー変換循環方法及びその装置は、固体酸化物燃料電池で、触媒化学反応と電気化学反応を同時に実行することにより、その自然反応は摂氏800度程度で実行される。これは、固体酸化物燃料電池の現在の中高温型運転温度の摂氏700−1000度に符合する。
【0024】
こうして、二酸化炭素が極めて安定し、容易には化合物変換を行えない問題が解決し、二酸化炭素を変換して処理が容易なCO(g)となすことができる。CO(g)は固体酸化物燃料電池のアノード燃料とされ得て、カソード空気中のO2と発電反応を進行して電力を発生する。
【0025】
また、すなわち、CO(g)を原料として、その他の炭素、水素、酸化物と一般化学反応が可能で、液体の、たとえばCH3OH、アルコール類、酸類、或いはアルデヒド類及びその他の反応物製品の誘導性固体、液体化合物を製造し、保存されるか、各種の異なる製品、産業に再利用される。
【0026】
ある実施例において、本発明は一種の固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環方法を提供し、それは以下のステップを包含する。すなわち、
固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環装置を提供するステップ、
水素ガスを、第1固体酸化物燃料電池のアノードに通入させ、二酸化炭素を該第1固体酸化物燃料電池のカソードに通入させ、該第1固体酸化物燃料電池に触媒化学反応と電気化学反応を発生開始させ、一酸化炭素と水を発生させるステップ、
空気を第2固体酸化物燃料電池のカソードに通入させて、該第1固体酸化物燃料電池のカソードに発生した一酸化炭素を該第2固体酸化物燃料電池のアノードに通入させるステップ、
該第2固体酸化物燃料電池のアノードに発生した二酸化炭素を該第1固体酸化物燃料電池のカソードに導入するステップ、
以上のステップを包含する。
【0027】
別の実施例において、本発明は一種の固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環装置を提供し、それは、第1固体酸化物燃料電池と第2固体酸化物燃料電池を包含する。
【0028】
該第1固体酸化物燃料電池は、水素ガスがそのアノードに通入され、並びに二酸化炭素がそのカソードに通入され、最終的に二酸化炭素を分解して一酸化炭素と水となす。
【0029】
そのうち、該アノードの主要な化学反応は、H2(g)→H2(anode)→2H+(anode)+2e-及び2H+(anode)+O2-(anode)→H2O(g)とされるか、或いは、アノード全体の化学反応が、H2(g)+O2-(anode)→H2O(g)+ 2e-とされる。
【0030】
カソードの主要な化学反応は、CO2(g)→CO2(cathode)→CO(cathode)+1/2O2(cathode)、CO(cathode)→CO(g)及び1/2O2 (cathode)+2e-→O2-(cathode)とされる。
【0031】
電解質の主要な化学反応は、酸素イオン伝導とされ、すなわち、O2-(cathode)→O2-(anode)である。
【0032】
該第1固体酸化物燃料電池の全体の化学反応は、H2(g)+CO2(g)→H2O(g)+CO(g)である。
【0033】
該第2固体酸化物燃料電池は、該第1固体酸化物燃料電池と直列に接続され、並びに該第1固体酸化物燃料電池が二酸化炭素を分解した後に発生する一酸化炭素が該第2固体酸化物燃料電池のアノードに通入され、空気が該第2固体酸化物燃料電池のカソードに通入されて、発電し、また、該第2固体酸化物燃料電池の発電後に発生する二酸化炭素は該第1固体酸化物燃料電池のカソードに導入される。
【0034】
該第2固体酸化物燃料電池のアノードの主要な化学反応は、CO(g)→CO(anode)及びO2-(anode)+CO(anode)→CO2(anode)+2e-である。
【0035】
該第2固体酸化物燃料電池のカソードの主要な化学反応は、1/2O2(g)→1/2O2(cathode)+2e-→O2-(cathode)である。
【0036】
該第2固体酸化物燃料電池の電解質の主要な化学反応は、酸素イオンの伝導であり、すなわち、O2-(cathode)→O2-(anode)である。
【0037】
該第2固体酸化物燃料電池の全体化学反応は、CO(g)+1/2O2(g)→CO2(g)である。
【発明の効果】
【0038】
本発明は固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環方法及びその装置を提供する。それは二酸化炭素を酸化剤及びエネルギーソースとして、固体酸化物燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell、略称SOFC)に用いる発電方法及びその装置である。
【0039】
本発明は、大気中のCO2濃度増加により引き起こされる温室効果の議題を解決する。
SOFCの有する中高温(摂氏700度−1000度)の触媒化学反応と電気化学反応を同時進行し、CO2という極度に化学的に安定した化合物を、約摂氏800度で分解する。その化学反応式は、CO2→CO2(g)+1/2O2であり、CO(g)とO2を発生し、O2をSOFC内でH2(或いはその他の炭化水素化合物、例えば、メタン等)と電気化学反応させて電力を発生させる。こうして、CO2を本SOFCの全反応の電源材料となすことができ、CO2をCOという極めて有用なエネルギーソース或いは化合物に変換でき、COに関係する有用な化合物或いはエネルギーソース、例えばアルデヒド、アルコール類とすることができ、CO2→CO→CO誘導体(CO2の固定化)→エネルギーソース産出→CO2の全体エネルギーソースを炭素循環(Carbon Cycle)に変換し、CO2零排出を達成できる。
【0040】
本発明の内容の技術プロセス、組み合わせる材料及び設備は、二酸化炭素による温室効果により発生する、全地球生物を絶滅させる問題を有効に解決できる。
【図面の簡単な説明】
【0041】
【図1A】本発明の固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環装置の模式図である。
【図1B】本発明の一酸化炭素ストリッパーを包含する固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環装置の模式図である。
【図2】本発明の固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環方法のフローチャートである。
【図3】本発明の第1固体酸化物燃料電池効果に対する実験フローチャートである。
【図4】固体酸化物燃料電池膜電極アセンブリのカソード及びアノード反応室での区画表示図である。
【図5】本発明の第1固体酸化物燃料電池の、水素ガスと空気での、アノードとカソードにおける電気性能試験図である。
【図6】本発明の第1固体酸化物燃料電池の、水素ガスと二酸化炭素での、アノードとカソードにおける電気性能試験図である。
【図7A】試験システムの異なる操作温度下での、H2/N2及びCO2での、それぞれアノードとカソードでのCO2変換率試験結果図である。
【図7B】試験システムの異なる操作温度下での、H2/N2及びCO2での、それぞれアノードとカソードでのCO2変換率試験結果図である。
【図7C】試験システムの異なる操作温度下での、H2/N2及びCO2での、それぞれアノードとカソードでのCO2変換率試験結果図である。
【図7D】試験システムの異なる操作温度下での、H2/N2及びCO2での、それぞれアノードとカソードでのCO2変換率試験結果図である。
【発明を実施するための形態】
【0042】
本発明の技術内容、構造特徴、達成する目的を詳細に説明するため、以下に実施例を挙げ並びに図面を組み合わせて説明する。
【0043】
図1Aに示されるのは、本発明の固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環装置の模式図である。それは、第1固体酸化物燃料電池10と第2固体酸化物燃料電池11を包含する。
【0044】
該第1固体酸化物燃料電池10は、水素ガスがそのアノードに通入され、並びに二酸化炭素がそのカソードに通入され、最終的に二酸化炭素を分解して一酸化炭素と水となす。
【0045】
そのうち、該アノードの主要な化学反応は、H2(g)→H2(anode)→2H+(anode)+2e-及び2H+(anode)+O2-(anode)→H2O(g)とされるか、或いは、アノード全体の化学反応が、H2(g)+O2-(anode)→H2O(g)+ 2e-とされる。
【0046】
カソードの主要な化学反応は、CO2(g)→CO2(cathode)→CO(cathode)+1/2O2(cathode)、CO(cathode)→CO(g)及び1/2O2 (cathode)+2e-→O2-(cathode)とされる。
【0047】
電解質の主要な化学反応は、酸素イオン伝導とされ、すなわち、O2-(cathode)→O2-(anode)である。
【0048】
該第1固体酸化物燃料電池10の全体の化学反応は、H2(g)+CO2(g)→H2O(g)+CO(g)である。
【0049】
該第2固体酸化物燃料電池11は、該第1固体酸化物燃料電池10と直列に接続され、並びに該第1固体酸化物燃料電池10が二酸化炭素を分解した後に発生する一酸化炭素が該第2固体酸化物燃料電池のアノードに通入され、空気が該第2固体酸化物燃料電池のカソードに通入されて、発電し、また、該第2固体酸化物燃料電池11の発電後に発生する二酸化炭素は該第1固体酸化物燃料電池のカソードに導入される。
【0050】
該第2固体酸化物燃料電池11のアノードの主要な化学反応は、CO(g)→CO(anode)及びO2-(anode)+CO(anode)→CO2(anode)+2e-である。
【0051】
そのうち、(anode)の炭素堆積により電池に対する傷害が形成されるのを防止するため、適量のH2或いはH2O或いはH2とH2Oの混合ガスを、COと共同で入気し、同時にアノード材料と構造を改善し、すなわち、炭素堆積反応(Boundouard reaction)の炭素堆積問題に対抗できる。
【0052】
該第2固体酸化物燃料電池11のカソードの主要な化学反応は、1/2O2(g)→1/2O2(cathode)+2e-→O2-(cathode)である。
【0053】
該第2固体酸化物燃料電池の電解質の主要な化学反応は、酸素イオンの伝導であり、すなわち、O2-(cathode)→O2-(anode)である。
【0054】
該第2固体酸化物燃料電池の全体化学反応は、CO(g)+1/2O2(g)→CO2(g)である。
【0055】
そのうち、図1Bに示されるように、固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環装置はさらに、一酸化炭素ストリッパー13(CO stripper)を包含し得る。該一酸化炭素ストリッパーは一酸化炭素と二酸化炭素を分離し、それにより一酸化炭素の濃度を高め、その一端は該第1固体酸化物燃料電池10のカソードの排気端に連通し、別端は3本の管線に分けられて、それぞれ該第2固体酸化物燃料電池11のアノード、該第1固体酸化物燃料電池10のカソードの入気端、化学反応器12に連通し、並びに処理された後の一酸化炭素濃度により、3本の管線のうちの1本が選択されてガスが輸送される。例えば一酸化炭素ストリップ後の高濃度の一酸化炭素が該化学反応器12に導入されて、水素ガス或いは水素ガスと酸素ガスの混合ガスのいずれかと反応させられ、一酸化炭素が液体或いは固体化合物に変換されて保存される。或いは、第2固体酸化物燃料電池11のアノードに導入されて発電に供される。
【0056】
そのうち、該第1固体酸化物燃料電池10は管状型(Tubular Type)或いは平板型(Planar Type)とされ得て、そのセルは、アノードサポート型(Anode support cell:ASC−type)或いは電解質サポート型 (Electrolyte support cell:ESC−type)或いは金属サポート型(Metal support cell:MSC−type)とされ得る。
【0057】
その電池構造は、NiO−YSZ、YSZ、LSM−GDC+LSM型式とされ得る。そのうち、NiO−YSZはアノードとされ、YSZは電解質層、LSM−GDC+LSMは複合カソード層(Cathode layer)とされるが、これらの型式と材料に限定されるわけではない。
【0058】
そのうち、該第2固体酸化物燃料電池11は管状型(Tubular Type)或いは平板型(Planar Type)とされ得て、そのセルは、アノードサポート型(Anode support cell:ASC−type)或いは電解質サポート型 (Electrolyte support cell:ESC−type)或いは金属サポート型(Metal support cell:MSC−type)とされ得る。
【0059】
その電池構造は、NiO−YSZ、YSZ、LSM−GDC+LSM型式とされ得る。そのうち、NiO−YSZはアノードとされ、YSZは電解質層、LSM−GDC+LSMは複合カソード層(Cathode layer)とされるが、これらの型式と材料に限定されるわけではない。そのうち、アノードは、CeO2−Cuで処理可能で、これにより炭素堆積に対抗する。
【0060】
そのうち、該第1固体酸化物燃料電池10の反応温度は約摂氏700−1000度であり、その電解質はYSZ或いはScSZとされるのがよい。カソードには高触媒能力の触媒例えば白金(Pt)或いは貴金属をドープすることで、変換率を高められる。
【0061】
そのうち、該第2固体酸化物燃料電池11の反応温度は約摂氏600−1000度である。
【0062】
図2を参照されたい。図2は本発明の固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環方法のフローチャートであり、それは以下のステップを包含する。
【0063】
まず、ステップ20を実行する。ステップ20では、固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環装置を提供する。
【0064】
ステップ20の後、ステップ21を実行する。ステップ21では、水素ガスを該第1固体酸化物燃料電池10のアノードに通入し、二酸化炭素を該第1固体酸化物燃料電池10のカソードに通入し、該第1固体酸化物燃料電池10に触媒と電気化学反応を発生開始させ、一酸化炭素と水を発生させる。
【0065】
ステップ21の後、ステップ22を実行する。ステップ22では、空気を該第2固体酸化物燃料電池11のカソードに通入し、該第1固体酸化物燃料電池10のカソードに発生した一酸化炭素を、該第2固体酸化物燃料電池11のアノードに通入する。そのうち、炭素堆積の問題を防止するため、該第2固体酸化物燃料電池11のアノードにCOを通入する時、適量の適量のH2或いはH2O或いはH2とH2Oの混合ガスを加入する。
【0066】
最後にステップ23を実行する。ステップ23では、該第2固体酸化物燃料電池11のアノードに発生した二酸化炭素を該第1固体酸化物燃料電池10のカソードに導入する。
【0067】
そのうち、ステップ21の後に、さらに、一酸化炭素と二酸化炭素を分離し、それにより一酸化炭素の濃度を高め、並びに高濃度の一酸化炭素を該化学反応器12に導入し、水素ガス或いは酸素ガス或いは水素ガスと酸素ガスの混合ガスのいずれかと反応させて、一酸化炭素を液体或いは固体化合物に変換して保存するステップを包含し得る。
【0068】
さらに、図3に示されるのは、本発明の第1固体酸化物燃料電池の効果に対する実験フローチャートである。本実験はアノードサポート型電池を採用し、そのセル組成は、陽極がNiO/8YSZで、電解質がYSZで、カソードはLSM+GDC/LSMとされる。それは以下のステップを包含する。
【0069】
まず、ステップ30を実行する。ステップ30では、固体酸化物燃料電池膜電極アセンブリ(SOFC−MEA)をセルテストステーション(例えばProboStat Unit)に置き、並びに白金線を膜電極アセンブリ(MEA)のカソード及びアノードの両端に接続する。金環を約摂氏1053度で軟化させて、膜電極アセンブリ或いはセルのカソードとセルテストステーションの酸化アルミニウムチューブ端を封じ、アノードカソードの反応室(Reaction chamber)を隔離して気密レベルを達成する。
【0070】
その設備装置表示図及びセル反応室(cell chamber)は図4に示される。カソードとアノードの白金導線は、それぞれ例えばProboStat−[solartron−SI−1287(Electrochemical Interface)/1267(Impedance/Gain−Phase Analyzer)システムに接続し、セル運転データ収集し(cell performance data collection)、それは、電圧/電流/パワー密度(V−I−P)対時間(time)関係と、温度関係データ記録を包含する。]
【0071】
ステップ30の後、ステップ31を実行する。ステップ31では、セルテストステーションを高温炉中に置き、摂氏1度/分(一般には摂氏3度/分より小さい)の昇温速度で約摂氏1053度まで加熱し(たとえばProboStat)し、同時にアノードに窒素ガスを通入し、金環密封時のカソード及びアノード反応室のリーク測定ガスとなす。膜電極アセンブリのカソードアノード両端の反応室の隔離確定して、ガスが相互の流通、ガス漏れを有さないようにする。
【0072】
ステップ31の後、ステップ32を実行する。ステップ32では、アノードにH2を通入してアノードNiOを還元してNiとなし、並びに同時に、カソードに空気を通入する。オープンサーキット電圧(OCV)が1.0V(摂氏800度下)以上に達し得るかを測定し、膜電極アセンブリ(セル)の構造の良否を確認する。電池のV−I−Pと電子インピーダンススペクトラム(Electrical impedance spectrum:EIS)を測定し、記録を保持し、その電気性能を確認し、電池と導線の接続が良好であるか否かを判断する。ゆえに膜電極アセンブリの電気性能試験初期は、H2(anode)/air(cathode)をシステムガスとなし、電池とシステムが正確で良好であるかを検証する。その試験結果は図5に示される。
【0073】
ステップ32の後、ステップ33を実行する。ステップ33では、アノードへの入気を変更せずに保持しつつ、カソード注入ガスをCO2に変更し、摂氏840度、890度、938度下で、そのOCVとV−I−Pとカソード反応産物(Products:CO2/CO/O2)の成分と濃度を試験及び記録する。
【0074】
CO2が第1固体酸化物燃料電池のカソード酸化剤ガスであり得ることが確認されて、 CO2(g)→CO(g)+1/2O2(g)はカソードにおいて実行可能であることが示され、且つ順調にO2が電気化学反応中に提供され、電流が発生することを示す。
【0075】
実験結果は、図7A、図7B、図7C、図7Dと表1、表2に示され、本システムの正確さとSOFC−CO2−ECCの実行可能性が確認される。
【0076】
CO濃度は、27.83mol%に達し(すなわちCO2変換率(Conversion of CO2=0.2783))、O2濃度は単一反応循環状況(One reaction pass)にあって0%とされ、二酸化炭素分解で発生するO2がカソードで完全に消耗されることを示す。
【0077】
ステップ33の後、ステップ34を実行する。ステップ34では、セル動作試験完成後、ガス流量を小さく調整し、アノードを還元雰囲気状態に維持し、摂氏1度/分(一般には摂氏3度/分)の降温速度で室温まで降温する。温度が室温まで下がった後に、入気を全部遮断する。こうしてシステムの主要な試験を完成する。
【0078】
最期にステップ35を実行する。ステップ35では、セル動作データを検査し、本プロセスの実行可能性の成功を確認する(Identify the feasible achievement of the SOFC−CO2−ECC)。
【0079】
この試験の結果、本発明が有効に温室ガスの元凶CO2を処理でき、一方でそれを第2固体酸化物燃料電池に循環使用して電力を発生し、もう一方でそれを分解してCOとなすことが検証された。COの活性は大きく、且つその他の水素或いは酸素物質と化合反応により有用な固体或いは液体化合物となすことができ、大気中のCO2を固体化或いは液体化し、省エネ炭素減少の目的を達成し、CO2温室ガスを除去する。
【0080】
さらに、図7A、図7B、図7C、図7Dに示されるのは、試験システムの、異なる操作温度下での、H2、N2及びCO2でそれぞれアノードとカソードのCO2変換率試験結果図であり、異なる操作温度下で、反応物CO2と生成物COの濃度対操作電位の試験結果図 である。図7Aは摂氏840度、図7Bは摂氏890度、図7Cは摂氏938度、摂氏938度の操作温度下で、反応物CO2と生成物COの濃度対反応物供給フローレートの試験結果は図7Dに示される。
【0081】
【表1】
【0082】
【表2】
【0083】
以上述べたことは、本発明の実施例にすぎず、本発明の実施の範囲を限定するものではなく、本発明の特許請求の範囲に基づきなし得る同等の変化と修飾は、いずれも本発明の権利のカバーする範囲内に属するものとする。
【符号の説明】
【0084】
10 第1固体酸化物燃料電池
11 第2固体酸化物燃料電池
12 化学反応器
13 一酸化炭素ストリッパー
40 アノード
41 ガスシール装置
42 カソード
43 ガス分析器
44 電解質
【技術分野】
【0001】
本発明は固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環方法及びその装置に関する。それは二酸化炭素を酸化剤及びエネルギーソースとして、固体酸化物燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell、略称SOFC)に用いる発電方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【0002】
人類の文明の発展は、使用するエネルギー材料と技術の発展による。そのうち、炭素、水素、酸素からなる化合物中の炭素と石油は、据え置き型と移動型のいずれでも使用でき、人類が大量に使用し、その使用後の産物は、主に二酸化炭素と水或いはNOx、SOx、COx等の酸化物である。
【0003】
そのうち、水以外はいずれも空気汚染ガスに属する。且つ二酸化炭素は大量に排出され、また、安定した化合物に属し、植物の光合成作用により変換消耗されるほかは、長期に大気中に残留する。
【0004】
二酸化炭素はドライアイスを製造でき、石油の油田で第2段階油回収増進効果(Gas for Secondary Enhancement of Oil Recovery)の高圧ガスに充当されるほかは、使用可能な場所は多くない。
【0005】
長期に二酸化炭素が量産されることで、空気中の含有量が急速に増加し、温室効果を誘発し、地球の気候が温暖化し、天災と天候異常が頻繁に発生し、すでに解決できない段階に到達しつつある。
【0006】
しかし、省エネ炭素減少政策は、核エネルギーと森林保護及び造林のほか、石化と石炭燃料の使用量減少に及ぶ。しかし、現在、文明の向上と経済の発展のため、エネルギー提供が必要である。両方面の妥協のほか、新たな二酸化炭素問題の解決の対策が求められている。
【0007】
国際的に石化エネルギーソースは大量に消耗使用されて、二酸化炭素を発生し、量が増すだけでなく、汚染は地球全体の大気に温室効果と、人類及び生物の生存条件に脅威と危機を形成する。過去の大気中の二酸化炭素濃度の二酸化炭素濃度は、指数形式で示すと、2000年の380ppmにも至っており(exponential increase)、且つ毎年増加の速度は漸増している。その基本の原因は、人類の石化燃料燃焼の増加による(man’s increasing combustion of fossil fuels)。「省エネ炭素減少」は、地球と人類の生存の問題を解決する。ここでの議題は二酸化炭素問題を解決できる方法を提供することにある。COP−15では地球気候の変化に対抗するためには、大幅に世界の炭素排出を減らして、地球の温度上昇を摂氏2度以下にコントロールし、2050年には世界の平均二酸化炭素濃度を450ppmに戻す必要があるとしている。Greenhouse Gases(water vapor=36−70%;carbon dioxide=9−26%;methan=9%;ozone=3−7%)中、二酸化炭素が主要な現況であるためである。
【0008】
現在、世界のこの項の議題は、二酸化炭素捕捉、保存及び再利用技術の開発に偏っている。二酸化炭素の量を固定化保存或いは化学反応、よたとえば二酸化炭素+酸化カルシウムにより炭酸カルシウムの固体方式として定置し、大量の二酸化炭素を大気中より抽出し固化する。こうして有効に大気中の二酸化炭素含有量を減らして、温室効果の議題を解決することを期している。
【0009】
CO2 (g)→CO(g)+1/2O2(g)の二酸化炭素分解(cracking)化学反応の進行は、熱力学計算によると、その自発反応温度は摂氏3001度であり、現実に使用可能な技術と設備においては、有効に克服及び実行は不可能である。このため、二酸化炭素温室ガス(Greenhouse gas)は、解決できず、全世界の難題を形成する。
【0010】
SOFCは高性能エネルギーソース変換効率、低騒音、低環境汚染、高信頼度と燃料多元性等の長所を有し、内燃機関に挑戦する潜在能力を有し、将来のエネルギーソース欠如の問題を解決し得る。特に石化エネルギーソースは徐々に枯渇し、石炭ガス化、液化エネルギーソースに次第に置き代えられ得る。石炭燃料(Coal Fuel)時期に進入すると、SOFCは主要なエネルギーソース変換設備であり、それは新時代の役割をになう。SOFC性能の安定と長期の運転試験の成功に伴い、その技術及び設備の機能は次第に成熟し、将来は分散式(Distributed)或いは集中式(Centralized)電源発生器或いは発電所において、次第に現在の火力発電に置き換わり、その経済効果は非常に大きく広範である。
【0011】
SOFCは現在、水素或いは天然ガス或いは石化原料(fossilfuel)(たとえば炭酸水素化合物であるメタン、アルコール類、アルキル或いはアルキン類、さらにはディーゼル油などの燃料をアノードに注入し、空気(Air)中のO2 を酸化剤としてカソードに注入し、同時且つ序列性の電気化学及び触媒化学反応により、化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換する。
【0012】
その主要な製品はアノードでは二酸化炭素と水、カソードでは酸素が欠乏した(Depleted)空気である。ゆえに、温室効果を形成する主要な元凶である二酸化炭素が自然に発生する。
【0013】
ただし、SOFCは高いエネルギー変換効率(70−80%に達する)を有し、これは伝統的な火力発電所(一般には20−30%)よりも非常に高い。これにより、一定量の燃料に対しては、SOFCは炭素減少の効果を達成できる。この長所は、僅かに二酸化炭素排出を押さえ、一部の省エネ炭素減少の目的を達成できるだけである。
【0014】
現在、世界では温室効果の問題に対処するため、二酸化炭素捕捉保存と利用の技術に向けて開発がなされている。ただし、いまだ開始段階であり、この問題を解決する具体的で有効な方式があるわけではない。
【0015】
そのうち、二酸化炭素を固定化して保存或いは化学反応、たとえばCO2+CaO→CaCO3の固体方式で定置し、大量の二酸化炭素を大気中より抽出し固化することで、有効に大気中の二酸化炭素含有量を減らすことは、そのうち一種の方法である。
【0016】
このほか、大量に植林、海草、植物を栽培することで、光合成作用により、二酸化炭素を植物成分に変換して、大気中の二酸化炭素成分を減らすことは、大自然の原始的な方法である。それは実施可能であるが、人類のエネルギーソースに対する要求が増加する傾向にあって、困難が多く、いずれも受動式の解決策であり、自然の炭素循環(natural Carbon Cycle)に属する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0017】
本発明は一種の固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環方法及びその装置を提供する。それは、温室効果の元凶であるCO2廃ガスを、SOFCにより変換してエネルギーソースとなし、SOFCカソード酸化剤となし、アノードSOFC燃料例えばH2と組み合わせて、CO2 (g)→CO(g)+1/2O2(g)の分解を進行し、同時に発電しCOを製造する。
【0018】
COは高活性化合物に属し、すなわち、SOFCの燃料(SOFCのアノードにおいて)とされ得て、カソードの空気中のO2と、発電を行ない、電気エネルギーとCO2を発生し、こうして、CO2の「使用−再生」の発電エネルギーソース変換循環を完成する。
【0019】
また、すなわち、COはH2、O2と合成されて安定化合物、例えば、アルコール、アルデヒド、酸類の固体化と液体化の有用化合物を形成し、地球に保存されて、人類の循環使用に供され、二酸化炭素の大気中の含有量を減らし、温室効果を解決する。これは一種の能動的にCO2問題を解決する方法である。
【課題を解決するための手段】
【0020】
本発明は一種の固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環方法及びその装置(CO2 Energy Source Adopted in the Solid Oxide Fuel Cell−CO2 Energy Conversion Cycle; 略称SOFC−CO2−ECC)を提供する。
【0021】
本発明は温室効果の元凶である二酸化炭素廃ガスを、固体酸化物燃料電池のカソード酸化剤となして、CO2 (g)を分解してCO(g)と1/2O2(g)となし、同時に、このO2が電子を獲得してカソードより電解質をアノードに伝導し、固体酸化物燃料電池内でアノード燃料、たとえば、水素、メタン、アルキル類、炭化水素化合物、と電気化学反応を進行して発電し、消耗し、それは有効に二酸化炭素廃ガスの一酸化炭素への変換を促進して変換率をアップし、さらに、固体或いは液体の有用化合物中に定置する。
【0022】
本発明におけるCO2 (g)→CO(g)+1/2O2(g)は一般の化学(触媒を含む)反応であり、熱力学計算により、その実行可能な自然反応温度は摂氏3001.5度以上で実行される。
【0023】
ただし、本発明の一種の、固体酸化物燃料電池に二酸化炭素を使用する二酸化炭素エネルギー変換循環方法及びその装置は、固体酸化物燃料電池で、触媒化学反応と電気化学反応を同時に実行することにより、その自然反応は摂氏800度程度で実行される。これは、固体酸化物燃料電池の現在の中高温型運転温度の摂氏700−1000度に符合する。
【0024】
こうして、二酸化炭素が極めて安定し、容易には化合物変換を行えない問題が解決し、二酸化炭素を変換して処理が容易なCO(g)となすことができる。CO(g)は固体酸化物燃料電池のアノード燃料とされ得て、カソード空気中のO2と発電反応を進行して電力を発生する。
【0025】
また、すなわち、CO(g)を原料として、その他の炭素、水素、酸化物と一般化学反応が可能で、液体の、たとえばCH3OH、アルコール類、酸類、或いはアルデヒド類及びその他の反応物製品の誘導性固体、液体化合物を製造し、保存されるか、各種の異なる製品、産業に再利用される。
【0026】
ある実施例において、本発明は一種の固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環方法を提供し、それは以下のステップを包含する。すなわち、
固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環装置を提供するステップ、
水素ガスを、第1固体酸化物燃料電池のアノードに通入させ、二酸化炭素を該第1固体酸化物燃料電池のカソードに通入させ、該第1固体酸化物燃料電池に触媒化学反応と電気化学反応を発生開始させ、一酸化炭素と水を発生させるステップ、
空気を第2固体酸化物燃料電池のカソードに通入させて、該第1固体酸化物燃料電池のカソードに発生した一酸化炭素を該第2固体酸化物燃料電池のアノードに通入させるステップ、
該第2固体酸化物燃料電池のアノードに発生した二酸化炭素を該第1固体酸化物燃料電池のカソードに導入するステップ、
以上のステップを包含する。
【0027】
別の実施例において、本発明は一種の固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環装置を提供し、それは、第1固体酸化物燃料電池と第2固体酸化物燃料電池を包含する。
【0028】
該第1固体酸化物燃料電池は、水素ガスがそのアノードに通入され、並びに二酸化炭素がそのカソードに通入され、最終的に二酸化炭素を分解して一酸化炭素と水となす。
【0029】
そのうち、該アノードの主要な化学反応は、H2(g)→H2(anode)→2H+(anode)+2e-及び2H+(anode)+O2-(anode)→H2O(g)とされるか、或いは、アノード全体の化学反応が、H2(g)+O2-(anode)→H2O(g)+ 2e-とされる。
【0030】
カソードの主要な化学反応は、CO2(g)→CO2(cathode)→CO(cathode)+1/2O2(cathode)、CO(cathode)→CO(g)及び1/2O2 (cathode)+2e-→O2-(cathode)とされる。
【0031】
電解質の主要な化学反応は、酸素イオン伝導とされ、すなわち、O2-(cathode)→O2-(anode)である。
【0032】
該第1固体酸化物燃料電池の全体の化学反応は、H2(g)+CO2(g)→H2O(g)+CO(g)である。
【0033】
該第2固体酸化物燃料電池は、該第1固体酸化物燃料電池と直列に接続され、並びに該第1固体酸化物燃料電池が二酸化炭素を分解した後に発生する一酸化炭素が該第2固体酸化物燃料電池のアノードに通入され、空気が該第2固体酸化物燃料電池のカソードに通入されて、発電し、また、該第2固体酸化物燃料電池の発電後に発生する二酸化炭素は該第1固体酸化物燃料電池のカソードに導入される。
【0034】
該第2固体酸化物燃料電池のアノードの主要な化学反応は、CO(g)→CO(anode)及びO2-(anode)+CO(anode)→CO2(anode)+2e-である。
【0035】
該第2固体酸化物燃料電池のカソードの主要な化学反応は、1/2O2(g)→1/2O2(cathode)+2e-→O2-(cathode)である。
【0036】
該第2固体酸化物燃料電池の電解質の主要な化学反応は、酸素イオンの伝導であり、すなわち、O2-(cathode)→O2-(anode)である。
【0037】
該第2固体酸化物燃料電池の全体化学反応は、CO(g)+1/2O2(g)→CO2(g)である。
【発明の効果】
【0038】
本発明は固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環方法及びその装置を提供する。それは二酸化炭素を酸化剤及びエネルギーソースとして、固体酸化物燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell、略称SOFC)に用いる発電方法及びその装置である。
【0039】
本発明は、大気中のCO2濃度増加により引き起こされる温室効果の議題を解決する。
SOFCの有する中高温(摂氏700度−1000度)の触媒化学反応と電気化学反応を同時進行し、CO2という極度に化学的に安定した化合物を、約摂氏800度で分解する。その化学反応式は、CO2→CO2(g)+1/2O2であり、CO(g)とO2を発生し、O2をSOFC内でH2(或いはその他の炭化水素化合物、例えば、メタン等)と電気化学反応させて電力を発生させる。こうして、CO2を本SOFCの全反応の電源材料となすことができ、CO2をCOという極めて有用なエネルギーソース或いは化合物に変換でき、COに関係する有用な化合物或いはエネルギーソース、例えばアルデヒド、アルコール類とすることができ、CO2→CO→CO誘導体(CO2の固定化)→エネルギーソース産出→CO2の全体エネルギーソースを炭素循環(Carbon Cycle)に変換し、CO2零排出を達成できる。
【0040】
本発明の内容の技術プロセス、組み合わせる材料及び設備は、二酸化炭素による温室効果により発生する、全地球生物を絶滅させる問題を有効に解決できる。
【図面の簡単な説明】
【0041】
【図1A】本発明の固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環装置の模式図である。
【図1B】本発明の一酸化炭素ストリッパーを包含する固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環装置の模式図である。
【図2】本発明の固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環方法のフローチャートである。
【図3】本発明の第1固体酸化物燃料電池効果に対する実験フローチャートである。
【図4】固体酸化物燃料電池膜電極アセンブリのカソード及びアノード反応室での区画表示図である。
【図5】本発明の第1固体酸化物燃料電池の、水素ガスと空気での、アノードとカソードにおける電気性能試験図である。
【図6】本発明の第1固体酸化物燃料電池の、水素ガスと二酸化炭素での、アノードとカソードにおける電気性能試験図である。
【図7A】試験システムの異なる操作温度下での、H2/N2及びCO2での、それぞれアノードとカソードでのCO2変換率試験結果図である。
【図7B】試験システムの異なる操作温度下での、H2/N2及びCO2での、それぞれアノードとカソードでのCO2変換率試験結果図である。
【図7C】試験システムの異なる操作温度下での、H2/N2及びCO2での、それぞれアノードとカソードでのCO2変換率試験結果図である。
【図7D】試験システムの異なる操作温度下での、H2/N2及びCO2での、それぞれアノードとカソードでのCO2変換率試験結果図である。
【発明を実施するための形態】
【0042】
本発明の技術内容、構造特徴、達成する目的を詳細に説明するため、以下に実施例を挙げ並びに図面を組み合わせて説明する。
【0043】
図1Aに示されるのは、本発明の固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環装置の模式図である。それは、第1固体酸化物燃料電池10と第2固体酸化物燃料電池11を包含する。
【0044】
該第1固体酸化物燃料電池10は、水素ガスがそのアノードに通入され、並びに二酸化炭素がそのカソードに通入され、最終的に二酸化炭素を分解して一酸化炭素と水となす。
【0045】
そのうち、該アノードの主要な化学反応は、H2(g)→H2(anode)→2H+(anode)+2e-及び2H+(anode)+O2-(anode)→H2O(g)とされるか、或いは、アノード全体の化学反応が、H2(g)+O2-(anode)→H2O(g)+ 2e-とされる。
【0046】
カソードの主要な化学反応は、CO2(g)→CO2(cathode)→CO(cathode)+1/2O2(cathode)、CO(cathode)→CO(g)及び1/2O2 (cathode)+2e-→O2-(cathode)とされる。
【0047】
電解質の主要な化学反応は、酸素イオン伝導とされ、すなわち、O2-(cathode)→O2-(anode)である。
【0048】
該第1固体酸化物燃料電池10の全体の化学反応は、H2(g)+CO2(g)→H2O(g)+CO(g)である。
【0049】
該第2固体酸化物燃料電池11は、該第1固体酸化物燃料電池10と直列に接続され、並びに該第1固体酸化物燃料電池10が二酸化炭素を分解した後に発生する一酸化炭素が該第2固体酸化物燃料電池のアノードに通入され、空気が該第2固体酸化物燃料電池のカソードに通入されて、発電し、また、該第2固体酸化物燃料電池11の発電後に発生する二酸化炭素は該第1固体酸化物燃料電池のカソードに導入される。
【0050】
該第2固体酸化物燃料電池11のアノードの主要な化学反応は、CO(g)→CO(anode)及びO2-(anode)+CO(anode)→CO2(anode)+2e-である。
【0051】
そのうち、(anode)の炭素堆積により電池に対する傷害が形成されるのを防止するため、適量のH2或いはH2O或いはH2とH2Oの混合ガスを、COと共同で入気し、同時にアノード材料と構造を改善し、すなわち、炭素堆積反応(Boundouard reaction)の炭素堆積問題に対抗できる。
【0052】
該第2固体酸化物燃料電池11のカソードの主要な化学反応は、1/2O2(g)→1/2O2(cathode)+2e-→O2-(cathode)である。
【0053】
該第2固体酸化物燃料電池の電解質の主要な化学反応は、酸素イオンの伝導であり、すなわち、O2-(cathode)→O2-(anode)である。
【0054】
該第2固体酸化物燃料電池の全体化学反応は、CO(g)+1/2O2(g)→CO2(g)である。
【0055】
そのうち、図1Bに示されるように、固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環装置はさらに、一酸化炭素ストリッパー13(CO stripper)を包含し得る。該一酸化炭素ストリッパーは一酸化炭素と二酸化炭素を分離し、それにより一酸化炭素の濃度を高め、その一端は該第1固体酸化物燃料電池10のカソードの排気端に連通し、別端は3本の管線に分けられて、それぞれ該第2固体酸化物燃料電池11のアノード、該第1固体酸化物燃料電池10のカソードの入気端、化学反応器12に連通し、並びに処理された後の一酸化炭素濃度により、3本の管線のうちの1本が選択されてガスが輸送される。例えば一酸化炭素ストリップ後の高濃度の一酸化炭素が該化学反応器12に導入されて、水素ガス或いは水素ガスと酸素ガスの混合ガスのいずれかと反応させられ、一酸化炭素が液体或いは固体化合物に変換されて保存される。或いは、第2固体酸化物燃料電池11のアノードに導入されて発電に供される。
【0056】
そのうち、該第1固体酸化物燃料電池10は管状型(Tubular Type)或いは平板型(Planar Type)とされ得て、そのセルは、アノードサポート型(Anode support cell:ASC−type)或いは電解質サポート型 (Electrolyte support cell:ESC−type)或いは金属サポート型(Metal support cell:MSC−type)とされ得る。
【0057】
その電池構造は、NiO−YSZ、YSZ、LSM−GDC+LSM型式とされ得る。そのうち、NiO−YSZはアノードとされ、YSZは電解質層、LSM−GDC+LSMは複合カソード層(Cathode layer)とされるが、これらの型式と材料に限定されるわけではない。
【0058】
そのうち、該第2固体酸化物燃料電池11は管状型(Tubular Type)或いは平板型(Planar Type)とされ得て、そのセルは、アノードサポート型(Anode support cell:ASC−type)或いは電解質サポート型 (Electrolyte support cell:ESC−type)或いは金属サポート型(Metal support cell:MSC−type)とされ得る。
【0059】
その電池構造は、NiO−YSZ、YSZ、LSM−GDC+LSM型式とされ得る。そのうち、NiO−YSZはアノードとされ、YSZは電解質層、LSM−GDC+LSMは複合カソード層(Cathode layer)とされるが、これらの型式と材料に限定されるわけではない。そのうち、アノードは、CeO2−Cuで処理可能で、これにより炭素堆積に対抗する。
【0060】
そのうち、該第1固体酸化物燃料電池10の反応温度は約摂氏700−1000度であり、その電解質はYSZ或いはScSZとされるのがよい。カソードには高触媒能力の触媒例えば白金(Pt)或いは貴金属をドープすることで、変換率を高められる。
【0061】
そのうち、該第2固体酸化物燃料電池11の反応温度は約摂氏600−1000度である。
【0062】
図2を参照されたい。図2は本発明の固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環方法のフローチャートであり、それは以下のステップを包含する。
【0063】
まず、ステップ20を実行する。ステップ20では、固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環装置を提供する。
【0064】
ステップ20の後、ステップ21を実行する。ステップ21では、水素ガスを該第1固体酸化物燃料電池10のアノードに通入し、二酸化炭素を該第1固体酸化物燃料電池10のカソードに通入し、該第1固体酸化物燃料電池10に触媒と電気化学反応を発生開始させ、一酸化炭素と水を発生させる。
【0065】
ステップ21の後、ステップ22を実行する。ステップ22では、空気を該第2固体酸化物燃料電池11のカソードに通入し、該第1固体酸化物燃料電池10のカソードに発生した一酸化炭素を、該第2固体酸化物燃料電池11のアノードに通入する。そのうち、炭素堆積の問題を防止するため、該第2固体酸化物燃料電池11のアノードにCOを通入する時、適量の適量のH2或いはH2O或いはH2とH2Oの混合ガスを加入する。
【0066】
最後にステップ23を実行する。ステップ23では、該第2固体酸化物燃料電池11のアノードに発生した二酸化炭素を該第1固体酸化物燃料電池10のカソードに導入する。
【0067】
そのうち、ステップ21の後に、さらに、一酸化炭素と二酸化炭素を分離し、それにより一酸化炭素の濃度を高め、並びに高濃度の一酸化炭素を該化学反応器12に導入し、水素ガス或いは酸素ガス或いは水素ガスと酸素ガスの混合ガスのいずれかと反応させて、一酸化炭素を液体或いは固体化合物に変換して保存するステップを包含し得る。
【0068】
さらに、図3に示されるのは、本発明の第1固体酸化物燃料電池の効果に対する実験フローチャートである。本実験はアノードサポート型電池を採用し、そのセル組成は、陽極がNiO/8YSZで、電解質がYSZで、カソードはLSM+GDC/LSMとされる。それは以下のステップを包含する。
【0069】
まず、ステップ30を実行する。ステップ30では、固体酸化物燃料電池膜電極アセンブリ(SOFC−MEA)をセルテストステーション(例えばProboStat Unit)に置き、並びに白金線を膜電極アセンブリ(MEA)のカソード及びアノードの両端に接続する。金環を約摂氏1053度で軟化させて、膜電極アセンブリ或いはセルのカソードとセルテストステーションの酸化アルミニウムチューブ端を封じ、アノードカソードの反応室(Reaction chamber)を隔離して気密レベルを達成する。
【0070】
その設備装置表示図及びセル反応室(cell chamber)は図4に示される。カソードとアノードの白金導線は、それぞれ例えばProboStat−[solartron−SI−1287(Electrochemical Interface)/1267(Impedance/Gain−Phase Analyzer)システムに接続し、セル運転データ収集し(cell performance data collection)、それは、電圧/電流/パワー密度(V−I−P)対時間(time)関係と、温度関係データ記録を包含する。]
【0071】
ステップ30の後、ステップ31を実行する。ステップ31では、セルテストステーションを高温炉中に置き、摂氏1度/分(一般には摂氏3度/分より小さい)の昇温速度で約摂氏1053度まで加熱し(たとえばProboStat)し、同時にアノードに窒素ガスを通入し、金環密封時のカソード及びアノード反応室のリーク測定ガスとなす。膜電極アセンブリのカソードアノード両端の反応室の隔離確定して、ガスが相互の流通、ガス漏れを有さないようにする。
【0072】
ステップ31の後、ステップ32を実行する。ステップ32では、アノードにH2を通入してアノードNiOを還元してNiとなし、並びに同時に、カソードに空気を通入する。オープンサーキット電圧(OCV)が1.0V(摂氏800度下)以上に達し得るかを測定し、膜電極アセンブリ(セル)の構造の良否を確認する。電池のV−I−Pと電子インピーダンススペクトラム(Electrical impedance spectrum:EIS)を測定し、記録を保持し、その電気性能を確認し、電池と導線の接続が良好であるか否かを判断する。ゆえに膜電極アセンブリの電気性能試験初期は、H2(anode)/air(cathode)をシステムガスとなし、電池とシステムが正確で良好であるかを検証する。その試験結果は図5に示される。
【0073】
ステップ32の後、ステップ33を実行する。ステップ33では、アノードへの入気を変更せずに保持しつつ、カソード注入ガスをCO2に変更し、摂氏840度、890度、938度下で、そのOCVとV−I−Pとカソード反応産物(Products:CO2/CO/O2)の成分と濃度を試験及び記録する。
【0074】
CO2が第1固体酸化物燃料電池のカソード酸化剤ガスであり得ることが確認されて、 CO2(g)→CO(g)+1/2O2(g)はカソードにおいて実行可能であることが示され、且つ順調にO2が電気化学反応中に提供され、電流が発生することを示す。
【0075】
実験結果は、図7A、図7B、図7C、図7Dと表1、表2に示され、本システムの正確さとSOFC−CO2−ECCの実行可能性が確認される。
【0076】
CO濃度は、27.83mol%に達し(すなわちCO2変換率(Conversion of CO2=0.2783))、O2濃度は単一反応循環状況(One reaction pass)にあって0%とされ、二酸化炭素分解で発生するO2がカソードで完全に消耗されることを示す。
【0077】
ステップ33の後、ステップ34を実行する。ステップ34では、セル動作試験完成後、ガス流量を小さく調整し、アノードを還元雰囲気状態に維持し、摂氏1度/分(一般には摂氏3度/分)の降温速度で室温まで降温する。温度が室温まで下がった後に、入気を全部遮断する。こうしてシステムの主要な試験を完成する。
【0078】
最期にステップ35を実行する。ステップ35では、セル動作データを検査し、本プロセスの実行可能性の成功を確認する(Identify the feasible achievement of the SOFC−CO2−ECC)。
【0079】
この試験の結果、本発明が有効に温室ガスの元凶CO2を処理でき、一方でそれを第2固体酸化物燃料電池に循環使用して電力を発生し、もう一方でそれを分解してCOとなすことが検証された。COの活性は大きく、且つその他の水素或いは酸素物質と化合反応により有用な固体或いは液体化合物となすことができ、大気中のCO2を固体化或いは液体化し、省エネ炭素減少の目的を達成し、CO2温室ガスを除去する。
【0080】
さらに、図7A、図7B、図7C、図7Dに示されるのは、試験システムの、異なる操作温度下での、H2、N2及びCO2でそれぞれアノードとカソードのCO2変換率試験結果図であり、異なる操作温度下で、反応物CO2と生成物COの濃度対操作電位の試験結果図 である。図7Aは摂氏840度、図7Bは摂氏890度、図7Cは摂氏938度、摂氏938度の操作温度下で、反応物CO2と生成物COの濃度対反応物供給フローレートの試験結果は図7Dに示される。
【0081】
【表1】
【0082】
【表2】
【0083】
以上述べたことは、本発明の実施例にすぎず、本発明の実施の範囲を限定するものではなく、本発明の特許請求の範囲に基づきなし得る同等の変化と修飾は、いずれも本発明の権利のカバーする範囲内に属するものとする。
【符号の説明】
【0084】
10 第1固体酸化物燃料電池
11 第2固体酸化物燃料電池
12 化学反応器
13 一酸化炭素ストリッパー
40 アノード
41 ガスシール装置
42 カソード
43 ガス分析器
44 電解質
【特許請求の範囲】
【請求項1】
固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環装置において、第1固体酸化物燃料電池と第2固体酸化物燃料電池を包含し、
該第1固体酸化物燃料電池は、水素ガスがアノードに通入され、並びに二酸化炭素がカソードに通入され、最終的に二酸化炭素を分解して一酸化炭素と水となし、
該アノードの化学反応は、
H2(g)→H2(anode)→2H+(anode)+2e-
及び
2H+(anode)+O2-(anode)→H2O(g)とされるか、
或いは、アノード全体の化学反応が、
H2(g)+O2-(anode)→H2O(g)+ 2e-とされ、
該カソードの化学反応は、
CO2(g)→CO2(cathode)→CO(cathode)+1/2O2(cathode)、CO(cathode)→CO(g)
及び
1/2O2 (cathode)+2e-→O2-(cathode)とされ、
電解質の主要な化学反応は、酸素イオン伝導とされ、すなわち、
O2-(cathode)→O2-(anode)とされ、
該第1固体酸化物燃料電池の全体の化学反応は、
H2(g)+CO2(g)→H2O(g)+CO(g)とされ、
該第2固体酸化物燃料電池は、該第1固体酸化物燃料電池と直列に接続され、並びに該第1固体酸化物燃料電池が二酸化炭素を分解した後に発生する一酸化炭素が該第2固体酸化物燃料電池のアノードに通入され、空気が該第2固体酸化物燃料電池のカソードに通入されて、発電し、また、該第2固体酸化物燃料電池の発電後に発生する二酸化炭素は該第1固体酸化物燃料電池のカソードに導入され、
該第2固体酸化物燃料電池のアノードの化学反応は、
CO(g)→CO(anode)
及び
O2-(anode)+CO(anode)→CO2(anode)+2e-とされ、
該第2固体酸化物燃料電池のカソードの化学反応は、
1/2O2(g)→1/2O2(cathode)+2e-→O2-(cathode)とされ、
該第2固体酸化物燃料電池の電解質の化学反応は、酸素イオンの伝導であり、すなわち、
O2-(cathode)→O2-(anode)とされ、
該第2固体酸化物燃料電池の全体化学反応は、
CO(g)+1/2O2(g)→CO2(g)とされることを特徴とする、固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環装置。
【請求項2】
請求項1記載の固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環装置において、一酸化炭素ストリッパーをさらに包含し、該一酸化炭素ストリッパーは、一酸化炭素と二酸化炭素を分離し、その一端は該第1固体酸化物燃料電池のカソードの排気端に連通し、別端は3本の管線に分けられて、それぞれ該第2固体酸化物燃料電池のアノード、該第1固体酸化物燃料電池のカソードの入気端、化学反応器に連通し、該化学反応器は通入された一酸化炭素を、水素ガス或いは酸素ガス或いは水素ガスと酸素ガスの混合ガスのいずれかと反応させて、液体或いは固体の有用な化合物を発生することを特徴とする、固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環装置。
【請求項3】
請求項2記載の固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環装置において、該第1固体酸化物燃料電池は、管状型(Tubular Type)或いは平板型(Planar Type)とされ、そのセルは、アノードサポート型(Anode support cell:ASC−type)或いは電解質サポート型 (Electrolyte support cell:ESC−type)或いは金属サポート型(Metal support cell:MSC−type)とされ、その電池構造は、NiO−YSZ、YSZ、LSM−GDC+LSM型式とされ、そのうち、NiO−YSZはアノードとされ、YSZは電解質層、LSM−GDC+LSMは複合カソード層(Cathode layer)とされることを特徴とする、固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環装置。
【請求項4】
請求項2記載の固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環装置において、該第2固体酸化物燃料電池は、管状型或いは平板型とされ、そのセルは、アノードサポート型或いは電解質サポート型、或いは金属サポート型とされ、その電池構造は、NiO−YSZ、YSZ、LSM−GDC+LSM型式とされ、そのうち、NiO−YSZはアノードとされ、YSZは電解質層、LSM−GDC+LSMは複合カソード層とされ、そのうち、アノードは、CeO2−Cuで処理されることを特徴とする、固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環装置。
【請求項5】
請求項2記載の固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環装置において、該第1固体酸化物燃料電池の反応温度は、摂氏700度−1000度であることを特徴とする、固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環装置。
【請求項6】
請求項2記載の固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環装置において、該第2固体酸化物燃料電池の反応温度は、摂氏600度−1000度であることを特徴とする、固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環装置。
【請求項7】
請求項2記載の固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環装置において、該第1固体酸化物燃料電池に貴金属を触媒として加えることを特徴とする、固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環装置。
【請求項8】
請求項7記載の固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環装置において、該貴金属は白金とされることを特徴とする、固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環装置。
【請求項9】
固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環方法において、
固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環装置を提供するステップ、
水素ガスを、第1固体酸化物燃料電池のアノードに通入し、二酸化炭素を該第1固体酸化物燃料電池のカソードに通入し、該第1固体酸化物燃料電池に触媒と電気化学反応を発生開始させ、一酸化炭素と水を発生させるステップ、
空気を第2固体酸化物燃料電池のカソードに通入し、該第1固体酸化物燃料電池のカソードに発生した一酸化炭素を該第2固体酸化物燃料電池のアノードに通入するステップ、 該第2固体酸化物燃料電池のアノードに発生した二酸化炭素を該第1固体酸化物燃料電池のカソードに導入するステップ、
以上のステップを包含することを特徴とする、固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環方法。
【請求項10】
請求項9記載の固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環方法において、さらに一酸化炭素と二酸化炭素を分離することで、一酸化炭素の濃度を高め、並びにこうして濃度を高めた一酸化炭素を化学反応器に導入し、水素ガス或いは酸素ガス或いは水素ガスと酸素ガスの混合気体のいずれかと反応させ、一酸化炭素を液体或いは固体の有用な化合物として保存するステップを包含することを特徴とする、固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環方法。
【請求項11】
請求項9記載の固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環方法において、該第1固体酸化物燃料電池のカソードに発生した一酸化炭素を該第2固体酸化物燃料電池のアノードに通入する時、適量のH2或いはH2O或いはH2とH2Oの混合ガスを加入することを特徴とする、固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環方法。
【請求項1】
固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環装置において、第1固体酸化物燃料電池と第2固体酸化物燃料電池を包含し、
該第1固体酸化物燃料電池は、水素ガスがアノードに通入され、並びに二酸化炭素がカソードに通入され、最終的に二酸化炭素を分解して一酸化炭素と水となし、
該アノードの化学反応は、
H2(g)→H2(anode)→2H+(anode)+2e-
及び
2H+(anode)+O2-(anode)→H2O(g)とされるか、
或いは、アノード全体の化学反応が、
H2(g)+O2-(anode)→H2O(g)+ 2e-とされ、
該カソードの化学反応は、
CO2(g)→CO2(cathode)→CO(cathode)+1/2O2(cathode)、CO(cathode)→CO(g)
及び
1/2O2 (cathode)+2e-→O2-(cathode)とされ、
電解質の主要な化学反応は、酸素イオン伝導とされ、すなわち、
O2-(cathode)→O2-(anode)とされ、
該第1固体酸化物燃料電池の全体の化学反応は、
H2(g)+CO2(g)→H2O(g)+CO(g)とされ、
該第2固体酸化物燃料電池は、該第1固体酸化物燃料電池と直列に接続され、並びに該第1固体酸化物燃料電池が二酸化炭素を分解した後に発生する一酸化炭素が該第2固体酸化物燃料電池のアノードに通入され、空気が該第2固体酸化物燃料電池のカソードに通入されて、発電し、また、該第2固体酸化物燃料電池の発電後に発生する二酸化炭素は該第1固体酸化物燃料電池のカソードに導入され、
該第2固体酸化物燃料電池のアノードの化学反応は、
CO(g)→CO(anode)
及び
O2-(anode)+CO(anode)→CO2(anode)+2e-とされ、
該第2固体酸化物燃料電池のカソードの化学反応は、
1/2O2(g)→1/2O2(cathode)+2e-→O2-(cathode)とされ、
該第2固体酸化物燃料電池の電解質の化学反応は、酸素イオンの伝導であり、すなわち、
O2-(cathode)→O2-(anode)とされ、
該第2固体酸化物燃料電池の全体化学反応は、
CO(g)+1/2O2(g)→CO2(g)とされることを特徴とする、固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環装置。
【請求項2】
請求項1記載の固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環装置において、一酸化炭素ストリッパーをさらに包含し、該一酸化炭素ストリッパーは、一酸化炭素と二酸化炭素を分離し、その一端は該第1固体酸化物燃料電池のカソードの排気端に連通し、別端は3本の管線に分けられて、それぞれ該第2固体酸化物燃料電池のアノード、該第1固体酸化物燃料電池のカソードの入気端、化学反応器に連通し、該化学反応器は通入された一酸化炭素を、水素ガス或いは酸素ガス或いは水素ガスと酸素ガスの混合ガスのいずれかと反応させて、液体或いは固体の有用な化合物を発生することを特徴とする、固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環装置。
【請求項3】
請求項2記載の固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環装置において、該第1固体酸化物燃料電池は、管状型(Tubular Type)或いは平板型(Planar Type)とされ、そのセルは、アノードサポート型(Anode support cell:ASC−type)或いは電解質サポート型 (Electrolyte support cell:ESC−type)或いは金属サポート型(Metal support cell:MSC−type)とされ、その電池構造は、NiO−YSZ、YSZ、LSM−GDC+LSM型式とされ、そのうち、NiO−YSZはアノードとされ、YSZは電解質層、LSM−GDC+LSMは複合カソード層(Cathode layer)とされることを特徴とする、固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環装置。
【請求項4】
請求項2記載の固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環装置において、該第2固体酸化物燃料電池は、管状型或いは平板型とされ、そのセルは、アノードサポート型或いは電解質サポート型、或いは金属サポート型とされ、その電池構造は、NiO−YSZ、YSZ、LSM−GDC+LSM型式とされ、そのうち、NiO−YSZはアノードとされ、YSZは電解質層、LSM−GDC+LSMは複合カソード層とされ、そのうち、アノードは、CeO2−Cuで処理されることを特徴とする、固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環装置。
【請求項5】
請求項2記載の固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環装置において、該第1固体酸化物燃料電池の反応温度は、摂氏700度−1000度であることを特徴とする、固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環装置。
【請求項6】
請求項2記載の固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環装置において、該第2固体酸化物燃料電池の反応温度は、摂氏600度−1000度であることを特徴とする、固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環装置。
【請求項7】
請求項2記載の固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環装置において、該第1固体酸化物燃料電池に貴金属を触媒として加えることを特徴とする、固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環装置。
【請求項8】
請求項7記載の固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環装置において、該貴金属は白金とされることを特徴とする、固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環装置。
【請求項9】
固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環方法において、
固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環装置を提供するステップ、
水素ガスを、第1固体酸化物燃料電池のアノードに通入し、二酸化炭素を該第1固体酸化物燃料電池のカソードに通入し、該第1固体酸化物燃料電池に触媒と電気化学反応を発生開始させ、一酸化炭素と水を発生させるステップ、
空気を第2固体酸化物燃料電池のカソードに通入し、該第1固体酸化物燃料電池のカソードに発生した一酸化炭素を該第2固体酸化物燃料電池のアノードに通入するステップ、 該第2固体酸化物燃料電池のアノードに発生した二酸化炭素を該第1固体酸化物燃料電池のカソードに導入するステップ、
以上のステップを包含することを特徴とする、固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環方法。
【請求項10】
請求項9記載の固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環方法において、さらに一酸化炭素と二酸化炭素を分離することで、一酸化炭素の濃度を高め、並びにこうして濃度を高めた一酸化炭素を化学反応器に導入し、水素ガス或いは酸素ガス或いは水素ガスと酸素ガスの混合気体のいずれかと反応させ、一酸化炭素を液体或いは固体の有用な化合物として保存するステップを包含することを特徴とする、固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環方法。
【請求項11】
請求項9記載の固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環方法において、該第1固体酸化物燃料電池のカソードに発生した一酸化炭素を該第2固体酸化物燃料電池のアノードに通入する時、適量のH2或いはH2O或いはH2とH2Oの混合ガスを加入することを特徴とする、固体酸化物燃料電池を利用した二酸化炭素エネルギー変換循環方法。
【図1A】
【図1B】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図7D】
【図1B】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図7D】
【公開番号】特開2012−104464(P2012−104464A)
【公開日】平成24年5月31日(2012.5.31)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−279231(P2010−279231)
【出願日】平成22年12月15日(2010.12.15)
【出願人】(599171866)行政院原子能委員會核能研究所 (37)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成24年5月31日(2012.5.31)
【国際特許分類】
【出願日】平成22年12月15日(2010.12.15)
【出願人】(599171866)行政院原子能委員會核能研究所 (37)
【Fターム(参考)】
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