在电池(10)的阴极(1)侧导入电子，促进二氧化碳的还原。另一方面，在阳极(2)侧，通过经由多孔质GDC电解质(3)输送的氧化物离子，促进甲烷的氧化。若生成一氧化碳和氧化物离子，则与甲烷气体一起被输送至阳极(2)，生成一氧化碳和氢。另外，在阳极(2)，Cu和氧化物离子反应，促进甲烷气体的氧化。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】在电池(10)的阴极(1)侧导入电子，促进二氧化碳的还原。另一方面，在阳极(2)侧，通过经由多孔质GDC电解质(3)输送的氧化物离子，促进甲烷的氧化。若生成一氧化碳和氧化物离子，则与甲烷气体一起被输送至阳极(2)，生成一氧化碳和氢。另外，在阳极(2)，Cu和氧化物离子反应，促进甲烷气体的氧化。【专利说明】
本专利技术涉及特别适合用于生成可用作固体氧化物型燃料电池等的燃料的氢和一 氧化碳的。
技术介绍
以往，对由以甲烷气体为主要成分的气体得到氢的燃料重整装置进行了许多研 究。一般来说，这些燃料重整装置由脱硫器、燃料重整器、CO变换器、和CO除去器这4种设 备构成。例如，用燃料重整器使作为城市煤气的主要成分的甲烷和水蒸气反应，得到一氧化 碳和氢。并且，在CO变换器中使产生的一氧化碳和水蒸气进一步反应，得到二氧化碳和氢。 另一方面，作为可再生能源，着眼于生物质能源。该生物质能源作为环保的能源 大有前途，在家畜排泄物或污水处理厂的甲烷发酵中产生的生物气体中含有60%的甲烷、 40%的二氧化碳。近年来，对该甲烷和二氧化碳进行了有效利用，在重整反应（干重整）中 使用Ni催化剂并通过以下的（1)式的反应生成氢和一氧化碳。通过这些反应生成的氢和 一氧化碳可以用作固体氧化物型燃料电池等的燃料。另外，通过将发电后生成的二氧化碳 与生物气体再次混合，燃料的封闭系统成为可能。 CH4+C02 - 2H2+2C0 ... (1) 但是，若在600°C以下进行重整反应，则通过以下的（2)式的反应会发生一氧化碳 在催化剂上分解为二氧化碳和碳的歧化反应。为了避免该歧化反应，需要为600°C以上的高 温。另一方面，在高温下通过以下的（3)式的反应而进行甲烷的热解，析出的碳会覆盖Ni 催化剂，因此催化能力随着时间而降低。另外，会因析出的碳引起反应气体的堵塞。 2C0 - C02+C ... (2) CH4 - 2H2+C ... (3) 如上所述，对于用于从含甲烷气体得到氢等的装置，原料气体的种类及反应温度 的控制复杂。特别是在水蒸气重整中，由于供给过量的水蒸气，因而需要严密地控制水蒸气 /甲烷比。另外，在前述燃料重整装置中，需要使用高纯度的烃化合物作为原料，同时会生成 几十％的CO 2作为副产物。此外，需要将使固体高分子型燃料电池的电极中使用的Pt发生 催化剂中毒的CO重整为CO2，或者将CO除去。因此，该装置不能说适合于由生物质气体能 源生成氢和一氧化碳。 另外，以往的燃料重整装置由多个设备构成，因此需要大规模的装置，难以使相互 的设备独立地工作。例如，若在燃料重整器和CO变换器这两者中使用水蒸气，则燃料重整 器的甲烷与水蒸气的比例变化时，生成气体中的co/co 2比发生变化，CO变换器的H20/C0比 也随之变动。另外，在反应时，将液体的水加热而转换为水蒸气时，利用燃料甲烷的燃烧热 等，两种设备密切相关。因此，氢产生工艺的控制变得复杂，仅此软件复杂化，成本升高。 因此，为了更高效地生成氢和一氧化碳，提出了利用电极中的氧化还原反应而由 甲烷和二氧化碳生成氢和一氧化碳的技术（例如，参照专利文献1)。 现有技术文献 专利文献 专利文献1 :国际公开第2009/157454号 非专利文献 非专利文献1 :高效率环境净化陶瓷的开发（高効率環境浄化七5 77 〇開 発）淡野正信、片山真吾、藤代芳伸、七t >、前田邦裕、陶瓷（七7 S V夕 义）、39 卷、No. 3、PP. 199-204 (2004) 非专利文献2:基于使用了固体电解质膜的甲烷部分氧化的向合成气体的转 换（固体電解質膜&用0^夕^部分酸化 (二A 3合成力' 7?〇転換）、佐藤刚一、 中村润儿、内岛俊雄、早川孝、角田达郎、竹平胜臣、74th CATSJ Meeting Abstract、 Vol. 36, No. 1B06, ρρ· 452-455 (1994) 非专利文献 3 :F. Υ· Wang, G. Β· Jung, A. Su，S. Η· Chan, Χ· Hao and Υ· C. Chiang，J. Power Sources,185,862-866(2008). 非专利文献 4 :T. J. Huang, C. L. Chou, W. J. Chen and M. C. Haung, Electrochem. Commun. , 11, 294-297(2009). 非专利文献 5 :I. V. Yentekakis, J. PowerSources, 160, 422-425 (2006) · 非专利文献 6 :G. Goula, V. Kiousis, L. Nalbandian and I. V. Yentekakis, Solid State Ionics, 177, 2119-2123(2006). 非专利文献 7 :I. V. Yentekakis, T. Papadamand G. Goula, Solid State Ionics, 179, 1521-1525(2008). 非专利文献 8 :S. Sameshima, Y. Hirata, J. Sato and N. Matsunaga, J. Ceram. Soc. Japan, 116, 374-379(2008). 非专利文献 9 :S. Sameshima, Y. Hirata, K. Hamasaki, H. Ohshige and N. Matsunaga, J. Ceram. Soc. Japan, 117, 630-634(2009). 非专利文献 10 :Y. Hirata, Y. Terasawa, N. Matsunaga and S. Sameshima, Ceram. Inter. , 35, 2023-2028(2009). 非专利文献 11 :S. Matayoshi, Y. Hirata, S. Sameshima, N. Matsunaga and Y. Terasawa, J. Ceram. Soc. Japan, 117, 1147-1152(2009). 非专利文献 12 :M. Ando, Y. Hirata, S. Sameshima and N. Matsunaga, J. Ceram. Soc. Japan, 119, 794-800(2011).
技术实现思路
专利技术要解决的课题 上述燃料重整装置中多个设备密切相关，装置规模大、或者控制复杂化，成本升 高。此外，在这些燃料重整装置中，使用了 Ru、Pt、Pd等昂贵的贵金属作为催化剂，因此相应 地成本也升高。另外，在专利文献1中记载的方法中，由于电极中需要昂贵的钌金属，因此 还存在电化学反应器昂贵的问题。 鉴于上述问题，本专利技术的目的在于提供一种能够由包含甲烷和二氧化碳的生物气 体廉价且高效地生成氢和一氧化碳的。 用于解决课题的方案 本专利技术的电化学反应器的特征在于，其具有：含有镍、铜或钌的阴极，在该阴极，由 二本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电化学反应器，其特征在于，其具有：含有镍、铜或钌的阴极，在该阴极，由二氧化碳生成一氧化碳和氧化物离子；多孔质的电解质，该多孔质的电解质使向所述阴极供给的甲烷和由所述阴极生成的氧化物离子透过；和含有铜的阳极，在该阳极，由透过了所述电解质的甲烷和氧化物离子生成氢和一氧化碳。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：平田好洋，鲛岛宗一郎，松永直树，
申请(专利权)人：国立大学法人鹿儿岛大学，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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