[发明专利]电化学反应装置和有价物质制造系统

说明书

本发明涉及电化学反应装置和有价物质制造系统。提供抑制生成气体中的CO₂气体浓度的变动、提高对于变动性电源等的鲁棒性的电化学反应装置。实施方式的电化学反应装置(1)具备：电化学反应单元(8)，其具有用于容纳二氧化碳的第一容纳部(2)、用于容纳包含水的电解液或水蒸气的第二容纳部(3)、在第一容纳部(2)与第二容纳部(3)之间设置的隔膜(4)、配置于第一容纳部(2)的还原电极(6)、和配置于第二容纳部(3)的氧化电极(7)；检测电化学反应单元(8)的反应量的检测部(10)；调节供给至第一容纳部(2)的二氧化碳的量的调节部(11)；和基于检测部(10)的检测信号来控制调节部(11)的控制部。

技术领域

本发明的实施方式涉及电化学反应装置和使用了其的有价物质制造系统。

背景技术

近年来，担心石油、煤炭这样的化石燃料的枯竭，对能够持续地利用的可再生能源的期待在高涨。从这样的能源问题、进而环境问题的观点等出发，正在进行使用太阳光等可再生能源对二氧化碳进行电化学还原、制作可贮存的化学能源的人工光合作用技术的开发。实现人工光合作用技术的电化学反应装置具有例如将水(H₂O)氧化以生成氧(O₂)的氧化电极、和将二氧化碳(CO₂)还原以生成碳化合物的还原电极。电化学反应装置的氧化电极和还原电极与来自太阳光发电、水力发电、风力发电、地热发电等可再生能源的电源连接。

就电化学反应装置的还原电极而言，例如以浸渍于溶解有CO₂的水中或者与在流路中流动的溶解有CO₂的水相接的方式配置。还原电极从来自可再生能源的电源获得CO₂的还原电位，从而将CO₂还原以生成一氧化碳(CO)、甲酸(HCOOH)、甲醇(CH₃OH)、甲烷(CH₄)、乙醇(C₂H₅OH)、乙烷(C₂H₆)、乙烯(C₂H₄)、乙二醇(C₂H₆O₂)等碳化合物。

在使用上述的可再生能源在电化学上进行CO₂的还原的情况下，存在如下问题：由于天气、风力情况等的变化，在电力上容易产生变动。与这样的电力的变动相伴，电化学反应装置内的CO₂的反应量变化，生成气体中的未反应CO₂气体的浓度容易变动。生成气体中的未反应CO₂气体的浓度变动在例如使用电化学反应装置中生成的气体制造汽油、航空燃料、或者甲醇等有价物质时成为使有价物质的制造性、制造效率等降低的主要因素。为了避免这样的问题，以往在电化学反应装置的后段设置将生成气体中的CO₂气体分离的装置等，调节CO₂气体浓度。但是，CO₂气体浓度的调节成为使作为电化学反应装置、进而作为有价物质制造系统整体的装置成本、以及有价物质的制造成本、制造效率等降低的主要因素。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特表2014-528519号公报

专利文献2：日本特表2013-536319号公报

发明内容

发明要解决的课题

本发明要解决的课题在于提供抑制生成气体中的CO₂气体浓度的变动、提高对于变动性电源等的鲁棒性的电化学反应装置和使用了其的有价物质制造系统。

用于解决课题的手段