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電気化学反応器及びそれを使用した燃料ガスの製造方法 新技術説明会 外国出願あり

国内特許コード P130008935
掲載日 2013年4月3日
出願番号 特願2010-518027
登録番号 特許第5376381号
出願日 平成21年6月23日(2009.6.23)
登録日 平成25年10月4日(2013.10.4)
国際出願番号 JP2009061426
国際公開番号 WO2009157454
国際出願日 平成21年6月23日(2009.6.23)
国際公開日 平成21年12月30日(2009.12.30)
優先権データ
  • 特願2008-169449 (2008.6.27) JP
発明者
  • 平田 好洋
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
発明の名称 電気化学反応器及びそれを使用した燃料ガスの製造方法 新技術説明会 外国出願あり
発明の概要 アノード電極(1)とカソード電極(2)との間に電解質膜(3)が挟持されている。アノード電極(1)は、例えばSrRuOとGDCとの混合物から構成され、カソード電極(2)は、例えばNiとGDCとの混合物から構成されている。また、電解質膜(3)は、例えばGDCの多孔質体から構成されている。また、電解質膜(3)の厚さは、例えば50μm程度である。このようにして、電気化学反応器が構成されている。このような電気化学反応器は、例えば管(4)に入れられて使用される。
従来技術、競合技術の概要


家畜排泄物及び下水処理場のメタン発酵で発生するバイオガスはメタン(CH)60%及び二酸化炭素(CO)40%を含んでいる。これらの反応により生成する水素及び一酸化炭素は種々の燃料として利用できる。また、二酸化炭素をバイオガスと再度混合することで、燃料のクローズドシステムの確立が可能となる。



従来、電極での酸化還元反応を利用して、CH-CO系ガスからH-CO系燃料ガスを合成する方法として、Ni触媒を用いたメタンのCOドライリフォーミングがある。このドライリフォーミングは(1)式で表される。
CH+CO→2H+2CO・・・(1)



しかしながら、ドライリフォーミングでは、(2)式に示すように、600℃未満の温度で一酸化炭素(CO)がCO及びCに不均化反応を起こす。このため、600℃以上の高温で処理を行う必要がある。
2CO→CO+C・・・(2)



一方、高温下では、(3)式に示すように、CHの熱分解が進行し、析出する炭素がNi触媒を覆う。このため、触媒能が時間の経過とともに低下する。また、析出した炭素により、反応ガスの閉塞が生じる。
CH→2H+C・・・(3)



このように、従来のドライリフォーミングでは、どのような温度で処理を行っても、高効率で燃料ガスを合成することができない。

産業上の利用分野


本発明は、酸化還元反応を利用した燃料ガスの合成に好適な電気化学反応器及びそれを使用した燃料ガスの製造方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
ルテニウム又はニッケルを含有し、二酸化炭素から一酸化炭素及び酸化物イオンを生成するカソード電極と、
前記カソード電極に向けて供給されたメタン及び前記カソード電極により生成された酸化物イオンを透過させる多孔質の電解質膜と、
ルテニウムを含有し、前記電解質膜を透過したメタン及び酸化物イオンから水素及び一酸化炭素を生成するアノード電極と、
を有することを特徴とする電気化学反応器。

【請求項2】
前記電解質膜は、セリウム-希土類元素系酸化物、ジルコニウム-イットリウム系酸化物、及びランタン-ガリウム系酸化物からなる群から選択された少なくとも1種を含有することを特徴とする請求項1に記載の電気化学反応器。

【請求項3】
前記アノード電極は、金属ルテニウム、ルテニウム酸化物及びストロンチウムルテニウム酸化物からなる群から選択された少なくとも1種を含有することを特徴とする請求項1又は2に記載の電気化学反応器。

【請求項4】
前記カソード電極は、前記電解質膜を構成する材料及びニッケル又はルテニウムを含有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の電気化学反応器。

【請求項5】
前記電解質膜の厚さは、10μm乃至100μmであることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の電気化学反応器。

【請求項6】
ルテニウムを含有するアノード電極と、ルテニウム又はニッケルを含有するカソード電極と、前記アノード電極と前記カソード電極との間に設けられ、酸化物イオン導電性を示す金属酸化物を含有する多孔質の電解質膜と、を有する電気化学反応器を用いた燃料ガスの製造方法であって、
前記アノード電極と前記カソード電極との間に電圧を印加する工程と、
前記カソード電極に向けてメタン及び二酸化炭素を含むガスを供給する工程と、
を有することを特徴とする燃料ガスの製造方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2010518027thum.jpg
出願権利状態 登録
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