[发明专利]混合气体生成装置

说明书

技术领域

本发明涉及混合气体生成装置。更详细地说，通过将水和CO₂电解来生成由H₂、CO构成的混合气体的混合气体生成装置。 

背景技术

石油、煤、天然气等化石燃料被作为生成热、电的原料或运输燃料使用，支撑着现代的能量消费社会。但是，这种化石燃料是会用尽的燃料，其埋藏量是有限的。因此，不言而喻，有必要对化石燃料枯竭的情况做准备。另外，已知，由化石燃料的燃烧产生的CO₂向大气中的排出是地球变暖的一个主要原因。因此，降低CO₂的排放量成为近年来的课题。 

作为解决这些课题的一种方法，研究了以CO₂作为原料的替代燃料。例如，在专利文献1中，公开了以CO₂作为原料制造碳氢化合物系燃料（HC）的系统。该系统配备有电解质槽，所述电解质槽具有由固体氧化物电解质构成的氧离子传导膜、和分别配置在其两面上的阴极和阳极，由利用该电解质槽生成的原料气体合成HC。 

在上述系统中的HC的具体的制造方法如下所述。首先，一边向上述电解质槽供应电和热，一边向上述阴极供应CO₂气、水蒸气，在该阴极上分别生成成为原料气体的一氧化碳（CO）气、氢（H₂）气。其次，从上述电解质槽中回收生成的原料气体，通过在利用费歇尔－特罗普歇反应（FT反应：Fischer－Tropsch反应）的公知的制造装置内进行反应，获得HC。 

现有技术文献 

专利文献 

专利文献1：日本特表2009－506213号公报 

专利文献2：日本特开平09－085044号公报 

专利文献3：日本特开2008－214563号公报 

发明内容

发明所要解决的课题 

根据上述专利文献1的系统，可以同时生成成为HC的原料的CO、H₂。但是，在使电解的实施时间恒定的情况下，投入电解的能量（电力）根据施加到上述阳极和上述阴极之间的电位差而取不同的值。另外，该电位差与CO、H₂的生成比例相关。因此，根据电位差的情况的不同，CO、H₂的发热量发生变化。由于这些因素，存在着由于电解时的电位差而使能量效率（相对于投入能量而言的生成物的发热量。下同）降低的可能性。 

本发明是为了解决上述课题完成的。即，本发明的目的是提供一种混合气体生成装置，所述混合气体生成装置能够能量效率良好地生成CO、H₂。 

解决课题的手段 

为了达到上述目的，第一个发明是一种混合气体生成装置，所述混合气体生成装置将水和二氧化碳电解，以规定混合比生成由氢和一氧化碳构成的混合气体，其特征在于，所述混合气体生成装置配备有： 

至少一个电解槽，所述电解槽在内部备有水和二氧化碳； 

一组电极，所述电极设置在所述电解槽中； 

电位控制机构，所述电位控制机构将包含比实现所述规定混合比的规定电位差大的电位差和比所述规定电位差小的电位差在内的多个电位差施加到所述电极之间。 

另外，第二个发明，在第一个发明中，其特征在于， 

基于将由相对于投入的能量而言的生成物的发热量规定的能量效率与所述多个电位差联系起来的模型，确定所述多个电位差。 

另外，第三个发明，在第二个发明中，其特征在于， 

根据在将所述多个电位差分别施加到所述电极之间的情况下的所 述能量效率的随时间变化的程度，确定将所述多个电位差施加到所述电极之间的顺序。 

另外，第四个发明，在第一至第三个发明中的任何一个发明中，其特征在于， 

所述电解槽在内部备有具有二氧化碳吸收特性的电解液， 

将所述多个电位差施加到所述电极之间的顺序按电位差从大到小的顺序确定。 

另外，第五个发明，在第四个发明中，其特征在于， 

所述混合气体生成装置还配备有pH变更机构，在将所述多个电位差施加到所述电极之间时，所述pH变更机构将所述电解液的pH从碱性侧向酸性侧变更。 

另外，第六个发明，在第一至第五个发明中的任何一个发明中，其特征在于， 

比所述规定电位差小的一侧的各个电位差被设定成比使生成的氢的生成速度成为预定的最低速度的规定电位差大的电位差。 

发明的效果