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環境浄化循環型水電解装置

国内特許コード P04A006939
整理番号 KN000596
掲載日 2005年3月18日
出願番号 特願2003-056632
登録番号 特許第3479950号
出願日 平成15年3月4日(2003.3.4)
登録日 平成15年10月10日(2003.10.10)
発明者
  • 桜井 誠人
  • 星野 健
  • 小口 美津夫
  • 大西 充
  • 吉原 正一
  • 大森 克徳
  • 須賀 長市
  • 渡辺 洋二
出願人
  • スガ試験機株式会社
  • 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構
発明の名称 環境浄化循環型水電解装置
発明の概要 【課題】 環境浄化循環型水電解装置に関するものであって、閉鎖空間において、無重力下でも、人間等の排出した二酸化炭素を含む空気から二酸化炭素を除去し、かつ、高純度の酸素と水素を、液体の水と混じらないように取り出し、空気を浄化するとともに、燃料である水素を供給できる環境浄化循環型水電解装置を提供すること。
【解決手段】 生活空間の空気中の二酸化炭素を回収して水の電気分解で得られた水素と反応させてメタンに変換させ、同時に得られる水を回収して電気分解に使用する。
従来技術、競合技術の概要


有人宇宙船などの閉鎖環境において、生命を維持するには、酸素の供給及び人間等が排出する二酸化炭素の除去が問題となる。一定期間閉鎖される環境においては、生命体等から排出される二酸化炭素をリサイクルして酸素を作り出すことが必要となる。二酸化炭素から酸素を回収する方法としては、ボッシュ反応やサバチエ反応(第一反応と第二反応)がある。また、二酸化炭素を空気から分離する方法としては、水酸化リチウム等により吸収する方法やアミン類により吸収する方法がある。(例えば、非特許文献1参照)。
【非特許文献1】「宇宙で生きる」新田慶治ほか、1994年、オーム社、p34-43
また、従来、搭載した水から、酸素と水素を8:1の質量比で発生させる電解槽をそなえた宇宙船が知られている(例えば、特許文献2参照)。また、燃料電池と組み合わせた閉鎖移住空間システムが知られている(例えば、特許文献3参照)。
【特許文献2】特開平6―8893号公報(0006段落)
【特許文献3】特開平5―262300号公報(0020段落)

産業上の利用分野


本発明は、重力の有無に関係なく、水を電気分解して酸素と水素を取り出して、閉鎖空間における環境を浄化し、循環させるための環境浄化循環型水電解装置に関する。より詳細には、宇宙空間や宇宙船で生命を維持するための酸素や燃料としての水素を、人間等の排出した二酸化炭素を含む空気から供給する環境浄化循環型水電解装置に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
閉鎖空間における環境を浄化し、循環させるための水電解装置であって、(ア)閉鎖された生活空間において排出される二酸化炭素を、ゼオライト若しくは活性炭を吸着剤としてPSA方式で又はアミンを吸着剤としてTSA方式で除去する、二酸化炭素除去手段、(イ)前記二酸化炭素除去手段で浄化した乾燥空気を、前記生活空間に供給する手段、(ウ)前記二酸化炭素除去手段で濃縮された湿潤二酸化炭素を、冷却して水分と二酸化炭素とに分離する第一の分離手段、(エ)前記第一の分離手段で分離された水分を、タンクに貯めて、ヒータで調温する貯水手段、(オ)前記貯水手段から水を供給して電解し、水素と酸素を別々に発生させる水電解手段、(カ)前記水電解手段から発生させた酸素を前記生活空間に供給する手段、(キ)前記水電解手段から発生させた水素の一部を燃料電池に燃料として供給する手段、(ク)前記水電解手段から発生させた水素の残分を、前記第一の分離手段で乾燥させた二酸化炭素とサバチエ第一反応をさせて、メタンと水蒸気を発生させるメタン発生手段、(ケ)前記メタン発生手段で発生した気体を冷却して、水分とメタンに分離する第二の分離手段、(コ)前記第二の分離手段で分離された水分を前記タンクに供給する手段、(サ)前記第二の分離手段で乾燥させたメタンを回収する手段を有することにより、生活空間の空気中の二酸化炭素を回収して水の電気分解で得られた水素と反応させてメタンに変換させ、同時に得られる水を回収して電気分解に使用することを特徴とする環境浄化循環型水電解装置。

【請求項2】
前記水電解手段が(ア)前記貯水手段からの水流入手段及び水回収手段を有する隔室A、(イ)フッ素樹脂系イオン交換膜、(ウ)水素排出手段を有し、かつ、スポンジ状陰極を充填した隔室B、(エ)白金、イリジウム、ロジウム又はイリジウム-ロジウム合金をメッキしたフッ素樹脂系イオン交換膜、(オ)多孔質チタンに白金メッキした陽極、(カ)酸素排出手段を有する隔室Cの順にサンドイッチした電解槽であることを特徴とする請求項1記載の環境浄化循環型水電解装置。

【請求項3】
さらに、前記第二の分離手段で回収したメタンを燃料として使用することを特徴とする請求項1又は2記載の環境浄化循環型水電解装置。

【請求項4】
さらに、前記第二の分離手段で回収したメタンからサバチエ第二反応により水素を発生させ、燃料として使用することを特徴とする請求項1又は2記載の環境浄化循環型水電解装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2003056632thum.jpg
出願権利状態 登録
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