[发明专利]电化学装置及氢生成方法

说明书

本公开的电化学装置，具备第一堆、第二堆和绝热材料，所述第一堆包含氧离子传导体作为电解质，且将水蒸气分解而生成氢和氧，所述第二堆包含质子传导体作为电解质，且从在所述第一堆中生成的所述氢与在所述第一堆中未被分解的所述水蒸气的混合气体分离所述氢，所述绝热材料包覆所述第一堆和所述第二堆。

技术领域

本公开涉及电化学装置及氢生成方法。

背景技术

作为利用电解的氢制造方法之一，已知使用固体氧化物型电化学单元(SOEC：Solid Oxide Electrolysis Cell(固体氧化物型电解池))的高温水蒸气电解。高温水蒸气电解，通过使用热能作为电解反应所需的能量，能够实现高的转换效率。作为固体氧化物型电化学单元的电解质，可使用三氧化二钇稳定化氧化锆等的氧离子传导体。

在高温水蒸气电解中，向氢极供给水蒸气，水蒸气被分解成氢和氧离子。氧离子在电解质层中传导而到达氧极，并在氧极变化为氧。包含所生成的氢和残余的水蒸气的混合气体从氢极排出。

若考虑氢的用途，则希望提高所生成的氢的纯度。在专利文献1中记载了一种电力储存系统，其被构成为：将氢与水蒸气的混合气体通至冷凝器中从而除去水，然后，将氢压缩并储存于氢储存罐。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-176939号公报

发明内容

在利用了高温水蒸气电解的以往的系统中，存在从氢与水蒸气的混合气体分离氢时的能量损失大这一课题。

本公开提供用于降低从氢与水蒸气的混合气体分离氢时的能量损失的技术。

本公开提供一种电化学装置，其具备第一堆、第二堆和绝热材料，

所述第一堆包含氧离子传导体作为电解质，且将水蒸气分解而生成氢和氧，

所述第二堆包含质子传导体作为电解质，且从在所述第一堆中生成的所述氢与在所述第一堆中未被分解的所述水蒸气的混合气体分离所述氢，

所述绝热材料包覆所述第一堆及所述第二堆。

根据本公开的技术，能够降低从氢与水蒸气的混合气体分离氢时的能量损失。

附图说明

图1是本公开的第1实施方式涉及的电化学装置的构成图。

图2是本公开的第2实施方式涉及的电化学装置的构成图。

图3是本公开的第3实施方式涉及的电化学装置的构成图。

图4是本公开的第4实施方式涉及的电化学装置的构成图。

图5是本公开的第5实施方式涉及的电化学装置的构成图。

图6是本公开的第6实施方式涉及的电化学装置的构成图。

具体实施方式

(成为本公开的基础的见解)

在专利文献1所记载的电力储存系统中，水蒸气与氢的混合气体被通至冷凝器从而从混合气体除去水蒸气，得到高浓度的氢。在冷凝水从而除去水的情况下，为了充分降低饱和水蒸气压，需要充分降低混合气体的温度。例如，要将水蒸气的浓度降低至1％以下的浓度的话，需要将混合气体的温度降低至小于10℃。用于冷却混合气体的冷却机构及用于使该冷却机构工作的能量是不可缺少的。

作为用于从混合气体分离氢的别的方法，存在通过使沸石等吸附材料吸附水来得到高浓度的氢的方法。但是，由于吸附材料的容量有限，因此需要定期地实施吸附材料的再生处理。吸附材料的再生处理通过使压力及温度摆动(swing)而从吸附材料除去水来进行。需要用于使再生处理所需的机构工作的能量。