二氧化碳电解装置制造方法及图纸

实施方式的二氧化碳电解装置具备：电化学反应槽，其具有用于收容含有CO2的气体或含有CO2的第1电解液的第1收容部、用于收容含有H2O的第2电解液的第2收容部、设在第1收容部与第2收容部之间的隔膜、与所述气体或第1电解液接触的阴极、和与第2电解液接触的阳极；第1供给部，其向第1收容部供给所述气体或第1电解液；第2供给部，其向第2收容部供给第2电解液；和二氧化碳分离部，其具有与从第2收容部排出含有O2及CO2的排出物的排出部连接、并从排出物中的气体成分中分离CO2的深冷分离装置。的深冷分离装置。的深冷分离装置。

【技术实现步骤摘要】
二氧化碳电解装置
[0001]本专利技术以日本专利申请2022
‑
039143(申请日：3/14/2022)为基础并享受上述申请的优先权。本申请通过参照上述申请而全部包含该申请的内容。


[0002]本专利技术的实施方式涉及二氧化碳电解装置。

技术介绍

[0003]近年来，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。从这样的能源问题以及环境问题的观点等出发，在开展采用太阳能等可再生能源对二氧化碳进行电化学还原，制出可储存的化学能源的Power to Chemical技术的开发。实现Power to Chemical技术的二氧化碳电解装置例如具备：通过对水(H2O)进行氧化而生成氧(O2)的阳极、和通过对二氧化碳(CO2)进行还原而生成一氧化碳(CO)等碳化合物的阴极。二氧化碳电解装置的阳极及阴极例如可与源自太阳能发电、水力发电、风力发电、地热发电等可再生能源的电源连接。
[0004]二氧化碳电解装置的阴极例如能以浸渍在溶解了CO2的水中、或与在流路中流动的CO2接触的方式配置。阴极通过从源自可再生能源的电源得到CO2的还原电位，而对CO2进行还原生成一氧化碳(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。阳极以与含水(H2O)的电解液接触的方式配置，可生成氧(O2)和氢离子(H
+
)。在这样的二氧化碳电解装置中，在谋求提高CO2的利用效率以及CO2的还原产物的利用效率及利用价值。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的课题在于，提供一种可提高CO2的利用效率的二氧化碳电解装置。
[0006]实施方式的二氧化碳电解装置具备：电化学反应槽，其具有用于收容含有二氧化碳的气体或含有二氧化碳的第1电解液的第1收容部、用于收容含有水的第2电解液的第2收容部、设在所述第1收容部与所述第2收容部之间的隔膜、以与所述气体或所述第1电解液接触的方式配置且用于通过对二氧化碳进行还原生成碳化合物的阴极、和以与所述第2电解液接触的方式配置且用于通过对水进行氧化生成氧的阳极；第1供给部，其向所述第1收容部供给所述气体或所述第1电解液；第2供给部，其向所述第2收容部供给所述第2电解液；和第1二氧化碳分离部，其具有与从所述第2收容部排出含有氧及二氧化碳的排出物的排出部连接、并从所述排出物中的气体成分中分离所述二氧化碳的深冷分离装置。
附图说明
[0007]图1是表示实施方式的二氧化碳电解装置的图。
[0008]图2是表示图1所示的二氧化碳电解装置中的电化学反应槽的第1例的图。
[0009]图3是表示图1所示的二氧化碳电解装置中的电化学反应槽的第2例的图。
[0010]图4是表示图1所示的二氧化碳电解装置中的作为二氧化碳分离部的深冷分离装置的图。
[0011]图5是表示实施方式的二氧化碳电解装置的第1变形例的图。
[0012]图6是表示实施方式的二氧化碳电解装置的第2变形例的图。
[0013]图7是表示实施方式的二氧化碳电解装置的第3变形例的图。
[0014](符号说明)
[0015]1：二氧化碳电解装置，2：第1收容部，3：第2收容部，4：隔膜，5、5A、5B：电化学反应槽，6：二氧化碳供给部(第1供给部)，7：第2电解液供给部(第2供给部)，8：二氧化碳分离部，9：二氧化碳产生源，11：有价物制造部，12：阴极，13：阳极，14：第1流路，15：第2流路，18：电源，24：第1收容槽，25：第2收容槽，27：二氧化碳再送流路，29：冷却部，81：深冷分离装置。
具体实施方式
[0016]以下，参照附图对实施方式的二氧化碳电解装置进行说明。在以下所示的各实施方式中，实质上对同一构成部位标记同一符号，有时部分省略其说明。附图是示意图，厚度与平面尺寸的关系、各部的厚度的比率等有时与实际不同。
[0017]图1是表示实施方式的二氧化碳电解装置1的图。图1所示的二氧化碳电解装置1具备：电化学反应槽5，其具有用于收容含有二氧化碳(CO2)的气体或含有CO2的第1电解液的第1收容部2、用于收容含有水(H2O)的第2电解液的第2收容部3、和隔膜4；第1供给部6，其向第1收容部2供给所述气体或第1电解液；第2供给部7，其向第2收容部3供给第2电解液；和二氧化碳分离部8，其具有与从第2收容部3排出含有氧(O2)及CO2的排出物的排出部连接、并从排出物中的气体成分中分离CO2的深冷分离装置。关于来自第2收容部3的排出气体，后面将详述。
[0018]在第1供给部(CO2供给部)6上连接CO2产生源9。当CO2分离回收装置10附属于CO2产生源9时，CO2供给部6与CO2分离回收装置10连接。CO2分离回收装置10也可以与CO2产生源9分别地设置。作为CO2产生源9，例如可列举火力发电厂、具有垃圾焚烧炉那样的各种焚烧炉及燃烧炉的设施、炼铁厂、具有熔矿炉的设施等。CO2产生源9也可以是这些以外的产生CO2的各种工厂等，没有特别的限定。在从第1收容部2排出含有一氧化碳(CO)等的排出气体的排出部上，连接有有价物制造部11。有价物制造部11是以从第1收容部2排出的CO等作为原料来合成有价物的化学合成部。有价物制造部11可根据需要设置，也可以取代其而设置储存含有CO等的排出气体的罐等。
[0019]电化学反应槽5例如具有图2及图3所示那样的结构。图2所示的电化学反应槽5(5A)具备：阴极(还原电极)12、阳极(氧化电极)13、配置在阴极12与阳极13之间的隔膜4、以与阴极12接触的方式使含有CO2的气体或含有CO2的第1电解液流通的第1流路14、使含有水的第2电解液以与阳极13接触的方式流通的第2流路15、与阴极12电连接的第1集电板16、和与阳极13电连接的第2集电板17。第1流路14作为第1收容部2发挥功能，第2流路15作为第2收容部3发挥功能。电化学反应槽5A的第1集电板16及第2集电板17与电源18电连接。电化学反应槽也可以具有堆叠而成的多个槽被一体化的状态。当一体配置多个槽时，因每单位占地面积的二氧化碳反应量增加而能够增大处理量，优选按10～150的范围进行层叠。
[0020]在第1流路14上，连接有供给含有CO2的气体或含有CO2的第1电解液的第1供给流路
19和排出生成气体的第1排出流路20。第1流路14与CO2供给部6连接。当向第1流路14供给含有CO2的气体时，CO2供给部6将从CO2分离回收装置10送来的CO2气体直接供给或在暂时储存后供给至第1供给流路19。当向第1流路14供给含有CO2的第1电解液时，CO2供给部6在将从CO2分离回收装置10送出的CO2气体与第1电解液混合后供给至第1供给流路19。当向第1流路14供给含有CO2的第1电解液时，也可以将与阳极13侧同样的循环路径及泵连接在第1流路14上。在此种情况下，将气液分离部连接在循环路径上。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二氧化碳电解装置，其具备：电化学反应槽，其具有用于收容含有二氧化碳的气体或含有二氧化碳的第1电解液的第1收容部、用于收容含有水的第2电解液的第2收容部、设在所述第1收容部与所述第2收容部之间的隔膜、以与所述气体或所述第1电解液接触的方式配置且用于通过对二氧化碳进行还原而生成碳化合物的阴极、和以与所述第2电解液接触的方式配置且用于通过对水进行氧化而生成氧的阳极；第1供给部，其向所述第1收容部供给所述气体或所述第1电解液；第2供给部，其向所述第2收容部供给所述第2电解液；和第1二氧化碳分离部，其具有与用于从所述第2收容部排出含有氧及二氧化碳的排出物的排出部连接、并从所述排出物中的气体成分中分离所述二氧化碳的深冷分离装置。2.根据权利要求1所述的二氧化碳电解装置，其中，所述第1二氧化碳分离部具有二氧化碳再送流路，所述二氧化碳再送流路将所述分离了的二氧化碳再送到所述电化学反应槽的所述第1收容部、所述第1供给部、或向所述第1供给部供给所述二氧化碳的二氧化碳产生源中。3.根据权利要求1所述的二氧化碳电解装置，其中，进一步具备冷...

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