二氧化碳电解装置、二氧化碳电解方法以及有价值物质制造系统制造方法及图纸

实施方式的二氧化碳电解装置具备：电解池(其具备：用于收容二氧化碳的第1收容部、用于收容含有水的电解液或水蒸气的第2收容部、设置于第1收容部与第2收容部之间的隔膜、配置于第1收容部的还原电极和配置于第2收容部的氧化电极)；第1电源控制部(其能够与向电解池供给电力的第1电源连接)；第2电源控制部(其能够与向电解池供给电力的第2电源连接)；以及，综合控制部(其控制第1电源控制部和第2电源控制部，切换从第1电源或第2电源向电解池的电力的供给)。供给)。供给)。

【技术实现步骤摘要】
二氧化碳电解装置、二氧化碳电解方法以及有价值物质制造系统
本申请基于日本专利申请2021
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151516(申请日：2021年9月16日)享有其优先权。本申请通过参照上述申请将该申请的全部内容引入本文。


[0001]本专利技术实施方式涉及二氧化碳电解装置、二氧化碳电解方法以及有价值物质制造系统。

技术介绍

[0002]近年来，人们对石油和煤炭等化石燃料的枯竭感到担忧，对可持续利用的可再生能源的期望越来越高。作为可再生能源，可举出太阳能发电、水力发电、风力发电、地热发电等。它们是由于发电量依赖于天气和自然状况等而输出变动的电源(变动电源)。因此，尝试将变动电源与蓄电池组合来调整电力。但是，在储存电力时，存在蓄电池需要成本、蓄电时发生损耗等问题。
[0003]进而，作为对脱碳的尝试，将二氧化碳(CO2)电化学还原成一氧化碳(CO)、甲酸(HCOOH)、甲醇(CH3OH)、甲烷(CH4)、乙酸(CH3COOH)、乙醇(C2H5OH)、乙烷(C2H6)、乙烯(C2H4)等碳化合物这样的化学物质(化学能)的二氧化碳电解技术备受瞩目。通过将使用可再生能源的变动电源与二氧化碳电解装置连接，具有能够同时进行电力调整和二氧化碳的资源化的优点。在组合变动电源和二氧化碳电解装置时，正在进行抑制生成气体中的未反应CO2浓度的变动的系统的开发。
[0004]在使用可再生能源电化学还原CO2时，如上所述，由于天气、风况等的变化，电力容易发生变动。伴随着这样的电力变动，存在以下问题：二氧化碳电解装置的工作不稳定、二氧化碳电解装置中的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气体的浓度变动例如在使用二氧化碳电解装置生成的气体等制造汽油、喷射燃料或甲醇等有价值物质时，成为使有价值物质的制造性和制造效率等降低的主要原因。

技术实现思路

专利技术要解决的课题
[0005]本专利技术要解决的课题在于，提供一种能够抑制伴随电力变动的工作不稳定化的二氧化碳电解装置及二氧化碳电解方法、以及使用这样的二氧化碳电解装置的有价值物质制造系统。解决课题的手段
[0006]实施方式的二氧化碳电解装置具备：电解池，其具备：用于至少收容二氧化碳的第1收容部、用于收容含有水的电解液或水蒸气的第2收容部、设置于所述第1收容部与所述第2收容部之间的隔膜、配置于所述第
1收容部的还原电极和配置于所述第2收容部的氧化电极，第1电源控制部，其能够与向所述电解池供给电力的第1电源连接，第2电源控制部，其能够与向所述电解池供给电力的第2电源连接，和综合控制部，其控制所述第1电源控制部和所述第2电源控制部，切换从所述第1电源或所述第2电源向所述电解池的电力的供给。
附图说明
[0007]图1是表示第1实施方式的二氧化碳电解装置的图。图2是表示第1实施方式的二氧化碳电解装置中的电解池的图。图3是表示第1实施方式的二氧化碳电解装置的运转工序的图。图4是表示第2实施方式的二氧化碳电解装置的图。图5是表示第2实施方式的二氧化碳电解装置中的电解池的图。图6是表示第3实施方式的二氧化碳电解装置的图。图7是表示第4实施方式的二氧化碳电解装置的图。图8是表示第5实施方式的二氧化碳电解装置的图。图9是表示第5实施方式的二氧化碳电解装置中的电解池的图。图10是表示第6实施方式的二氧化碳电解装置的图。图11是表示实施例中使用的二氧化碳电解装置的图。图12是表示实施例1中的电流的时间变化的图。图13是表示使实施例1中的第1电源的电流为零的时间(Δt1)变化时的池电压、还原电极电位和氧化电极电位的变化的图。图14是表示使实施例1中的Δt1变化时是否能够迅速启动的调查结果的表。图15是表示使实施例1中的Δt1和暖机运转时的电流变化时是否能够迅速启动的调查结果的表。图16是表示实施例2中的低速启动的电流变化的图。图17是表示使实施例2中的电流上升时间Δt2变化时的池电压的测定结果的图。图18是表示使实施例2中的Δt2变化时是否能够迅速启动的调查结果的表。(符号说明)1
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二氧化碳电解装置，2
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阴极部，3
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阳极部，4
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电解池，5
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第1电源，6
…
第1电源控制部，7
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第2电源，8
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第2电源控制部，9
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检测部，10
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气体控制部，11
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综合控制部，13
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第1收容部，14
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还原电极3，16
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第2收容部，17
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氧化电极，18
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隔膜，31
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第1流路，32
…
第2流路，60
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有价值物质制造系统，61
…
化学合成装置，63
…
化学合成部。
具体实施方式
[0008]以下，参照附图说明实施方式的二氧化碳电解装置、二氧化碳电解方法及有价值物质制造系统。在以下所示的各实施方式中，基本上对同一构成部位标记为同一符号，有时部分省略其说明。附图是示意式的，厚度与平面尺寸的关系、每个部分的厚度的比率等有时与实际不同。
[0009](第1实施方式)
图1是表示第1实施方式的二氧化碳电解装置1(1A)的图。图1所示的二氧化碳电解装置1A具备：具有阴极部2和阳极部3的二氧化碳(CO2)的电解池4(4A)；与向电解池4A供给电力的第1电源(外部电源)5连接的第1电源控制部6；与向电解池4A供给电力的第2电源(外部电源或内部电源)7连接的第2电源控制部8；检测电解池4A的反应量的检测部9；控制向电解池4A的阴极部2供给的含二氧化碳(CO2)的气体的供给量等的气体控制部10；以及，综合控制各控制部6、8、10和检测部9等的综合控制部11等。以下，详细叙述各部分。
[0010]如图2所示，CO2的电解池4A具备：阴极部2，其具有用于收容含CO2的第1电解液12的第1收容部(收容槽)13和配置于第1收容部13内的还原电极(阴极)14；阳极部3，其具有用于收容含有水的第2电解液15的第2收容部(收容槽)16和配置于第1收容部16内的氧化电极(阳极)17；和隔膜18，其配置于第1收容部13与第2收容部16之间。第1收容部13、第2收容部16和隔膜18构成反应槽19。
[0011]反应槽19中的第1收容部13和第2收容部16这2个室被可使氢离子(H
+
)、氢氧根离子(OH
‑
)、碳酸氢根离子(HCO3‑
)、碳酸根离子(CO
32
‑
)等离子移动的隔膜18分离。反应槽19例如可由石英白板玻璃、丙烯酸系树脂(PMMA)、聚苯乙烯(PS)等形成。反应槽5的一部分可以使用透光材料，剩余部分使用树脂材料。树脂材料的例子例如包括聚醚醚酮(PEEK)、聚酰胺(PA)、聚偏二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.二氧化碳电解装置，其具备：电解池，其具备：用于至少收容二氧化碳的第1收容部、用于收容含有水的电解液或水蒸气的第2收容部、设置于所述第1收容部与所述第2收容部之间的隔膜、配置于所述第1收容部的还原电极和配置于所述第2收容部的氧化电极，第1电源控制部，其能够与向所述电解池供给电力的第1电源连接，第2电源控制部，其能够与向所述电解池供给电力的第2电源连接，和综合控制部，其控制所述第1电源控制部和所述第2电源控制部，切换从所述第1电源或所述第2电源向所述电解池的电力的供给。2.权利要求1所述的二氧化碳电解装置，其特征在于，还具备：检测部，其检测所述电解池的反应量，和气体控制部，其基于所述检测部的检测信号来控制向所述电解池供给的二氧化碳的量。3.权利要求2所述的二氧化碳电解装置，其特征在于，所述检测部的构成使得其能够检测所述电解池的电流和电压的至少一者。4.权利要求1～3任一项所述的二氧化碳电解装置，其特征在于，还具备：冷却水供给部，其向所述电解池供给冷却水，冷却水控制部，其控制向所述电解池供给的冷却水的量，电解液供给部，其向所述电解池供给所述电解液，和电解液控制部，其控制向所述电解池供给的电解液的量。5.权利要求1～4任一项所述的二氧化碳电解装置，其特征在于，所述第1电源具备变动电源，所述变动电源将选自动能、势能、光能、化学能和振动能量中的一种可再生能源转换为电能供给。6.权利要求1～5任一项所述的二氧化碳电解装置，其特征在于，所述第2电源具备蓄电池、燃料电池、或电力系统。7.权利要求1～5任一项所述的二氧化碳电解装置，其特征在于，所述电解池具备从所述第1收容部排出产物的排出流路，所述排出流路具有能够通过阀切换的生成气体流路和排气流路。8.权利要求1～7任一项所述的二氧化碳电解装置，其特征在于，还具备与所述第1电源控制部连接的与所述电解池不同的电化学反应池。9.权利要求1～8任一项所述的二氧化碳电解装置，其特征在于，还具备与所述电解池并联连接的电容器。10.二氧化碳电解方法，其特征在于，包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：工藤由纪，小野昭彦，清田泰裕，小藤勇介，山际正和，御子柴智，北川良太，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：