有机氢化物制造系统、有机氢化物制造系统的控制装置以及有机氢化物制造系统的控制方法制造方法及图纸

有机氢化物制造系统(1)具备：电解槽(2)，其具有阴极室(18)；阴极电解液供给装置(8)，其能够向阴极室(18)供给从被氢化物浓度不同的多种阴极电解液中选择的任意的阴极电解液；以及控制装置(10)，其以如下方式控制阴极电解液供给装置(8)：向阴极室(18)供给被氢化物浓度为根据流过电解槽(2)的电流的大小来决定的特定被氢化物浓度的阴极电解液。定被氢化物浓度的阴极电解液。定被氢化物浓度的阴极电解液。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】有机氢化物制造系统、有机氢化物制造系统的控制装置以及有机氢化物制造系统的控制方法


[0001]本专利技术涉及一种有机氢化物制造系统、有机氢化物制造系统的控制装置以及有机氢化物制造系统的控制方法。

技术介绍

[0002]近年来，为了抑制能源的生成过程中的二氧化碳排出量，期待利用通过太阳光、风力、水力、地热发电等获得的可再生能源。作为一例，设计了一种利用源自可再生能源的电力进行水电解来生成氢的系统。另外，作为用于大规模输送、储存源自可再生能源的氢的能源载体，有机氢化物系统受到瞩目。
[0003]关于有机氢化物的制造技术，以往，已知一种具备电解槽的有机氢化物制造系统(例如，参照专利文献1)，所述电解槽具有用于由水生成质子的氧化极、以及将具有不饱和键的有机化合物(被氢化物)氢化的还原极。在该有机氢化物制造系统中，通过一边向氧化极供给水且向还原极供给被氢化物，一边使电流流过氧化极与还原极之间，从而使氢附加到被氢化物来获得有机氢化物。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：国际公开第2012/091128号

技术实现思路

[0007]专利技术要解决的问题
[0008]本专利技术人等对上述的有机氢化物的制造技术反复进行了认真研究后的结果是认识到：在现有技术中，当提高有机氢化物的制造速度时，法拉第效率可能会下降。
[0009]本专利技术是鉴于这样的状况而完成的，其目的之一在于提供一种一边抑制有机氢化物制造系统的法拉第效率的下降一边实现有机氢化物的制造速度的提高的技术。
[0010]用于解决问题的方案
[0011]本专利技术的某个方式是一种有机氢化物制造系统。该有机氢化物制造系统具备：电解槽，其具有收容阴极电极的阴极室，所述阴极电极利用质子将阴极电解液中的被氢化物氢化来生成有机氢化物；阴极电解液供给装置，其能够向阴极室供给从被氢化物浓度不同的多种阴极电解液中选择的任意的阴极电解液；以及控制装置，其以如下方式控制阴极电解液供给装置：向阴极室供给被氢化物浓度为根据流过电解槽的电流的大小来决定的特定被氢化物浓度的阴极电解液。
[0012]本专利技术的另一方式是一种有机氢化物制造系统的控制装置，所述有机氢化物制造系统具备电解槽和阴极电解液供给装置。电解槽具有收容阴极电极的阴极室，所述阴极电极利用质子将阴极电解液中的被氢化物氢化来生成有机氢化物。阴极电解液供给装置能够向阴极室供给从被氢化物浓度不同的多种阴极电解液中选择的任意的阴极电解液。控制装
置以如下方式控制阴极电解液供给装置：向阴极室供给被氢化物浓度为根据流过电解槽的电流的大小来决定的特定被氢化物浓度的阴极电解液。
[0013]本专利技术的另一方式是一种有机氢化物制造系统的控制方法，所述有机氢化物制造系统具备电解槽，所述电解槽具有收容阴极电极的阴极室，所述阴极电极利用质子将阴极电解液中的被氢化物氢化来生成有机氢化物。该控制方法包括以下处理：向阴极室供给被氢化物浓度为根据流过电解槽的电流的大小来决定的特定被氢化物浓度的阴极电解液。
[0014]以上的构成要素的任意的组合、将本公开的表现在方法、装置、系统等之间进行变换得到的方式作为本公开的方式也有效。
[0015]专利技术的效果
[0016]根据本专利技术，能够一边抑制有机氢化物制造系统的法拉第效率的下降一边实现有机氢化物的制造速度的提高。
附图说明
[0017]图1是实施方式1所涉及的有机氢化物制造系统的示意图。
[0018]图2是示出电解槽的电流密度与产生氢气的甲苯浓度之间的关系的图。
[0019]图3是示出电解槽的I
‑
V特性的图。
[0020]图4是示出甲苯浓度与单元电压之间的关系的图。
[0021]图5是示出贮存部的选择控制的一例的流程图。
[0022]图6是实施方式2所涉及的有机氢化物制造系统的示意图。
[0023]图7是变形例1所涉及的有机氢化物制造系统的示意图。
具体实施方式
[0024]下面，基于优选的实施方式一边参照附图一边对本专利技术进行说明。实施方式并不限定专利技术而是例示，实施方式中记述的所有特征或特征的组合未必是专利技术的本质特征。对各附图所示的相同或等同的构成要素、构件、处理标注相同的附图标记，并适当省略重复的说明。另外，各图所示的各部的比例尺、形状是为了易于说明而适当设定的，只要不特别提及，就不被解释为限定性的。另外，在本说明书或权利要求中使用“第一”、“第二”等用语的情况下，该用语并非表示任何顺序、重要度，而是用于区别某个结构与其它结构。另外，在各附图中省略显示在说明实施方式的方面并不重要的构件的一部分。
[0025](实施方式1)
[0026]图1是实施方式1所涉及的有机氢化物制造系统1的示意图。有机氢化物制造系统1具备电解槽2、电源4、阳极电解液供给装置6、阴极电解液供给装置8以及控制装置10作为主要结构。
[0027]电解槽2通过电化学还原反应将有机氢化物的脱氢化体即被氢化物进行氢化，来生成有机氢化物。电解槽2具有阳极电极12、阴极电极14、阳极室16、阴极室18以及隔膜20。
[0028]阳极电极12(阳极)将阳极电解液中的水氧化来生成质子。阳极电极12例如具有铱(Ir)、钌(Ru)、铂(Pt)等金属、或者它们的金属氧化物作为阳极催化剂。阳极催化剂可以分散承载或涂敷于具有电子传导性的基材。基材由例如以钛(Ti)、不锈钢(SUS)等金属作为主成分的材料构成。另外，作为基材的方式，例示出织布、无纺布的薄片、网状物、多孔性的烧
结体、发泡成型体(泡沫)、多孔金属网(expand metal)等。另外，阳极催化剂也可以直接涂布于隔膜20。
[0029]阴极电极14(阴极)利用质子将阴极电解液中的被氢化物氢化来生成有机氢化物。本实施方式的阴极电极14具有催化剂层14a和扩散层14b。催化剂层14a配置于比扩散层14b靠隔膜20侧的位置。本实施方式的催化剂层14a与隔膜20的主表面相接。催化剂层14a例如含有铂、钌等作为用于将被氢化物氢化的阴极催化剂。另外，优选的是，催化剂层14a含有承载阴极催化剂的多孔质的催化剂载体。催化剂载体例如由多孔性碳、多孔性金属、多孔性金属氧化物等电子传导性材料构成。例如，将阴极催化剂直接涂布于隔膜20来形成催化剂层14a。
[0030]另外，阴极催化剂被离聚物(阳离子交换型的离聚物)包覆。例如，处于承载了阴极催化剂的状态的催化剂载体被离聚物包覆。作为离聚物，例如例示出Nafion(注册商标)、FLEMION(注册商标)等全氟磺酸聚合物等。此外，优选的是离聚物将阴极催化剂局部包覆。由此，能够将催化剂层14a中的电化学反应所需的三要素(被氢化物、质子、电子)高效地供给到反应场。
[0031]扩散层14b使从外部供给的液状的被氢化物均匀地扩散到催化剂层14a。另外，通过催化剂层14a生成的有机氢化物经由扩散层14b向催化剂层14a的外部排出。本实施方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种有机氢化物制造系统，具备：电解槽，其具有收容阴极电极的阴极室，所述阴极电极利用质子将阴极电解液中的被氢化物氢化来生成有机氢化物；阴极电解液供给装置，其能够向所述阴极室供给从被氢化物浓度不同的多种所述阴极电解液中选择的任意的阴极电解液；以及控制装置，其以如下方式控制所述阴极电解液供给装置：向所述阴极室供给被氢化物浓度为根据流过所述电解槽的电流的大小来决定的特定被氢化物浓度的阴极电解液。2.根据权利要求1所述的有机氢化物制造系统，其特征在于，所述阴极电解液供给装置具有分开贮存多种所述阴极电解液的多个贮存部，所述控制装置基于所述电流的大小来决定应该向所述阴极室供给的阴极电解液的被氢化物浓度的下限值，从对被氢化物浓度为所述下限值以上的阴极电解液进行贮存的所述贮存部中选定对被氢化物浓度为所述特定被氢化物浓度的阴极电解液进行贮存的贮存部，并控制所述阴极电解液供给装置以从所选定的所述贮存部向所述阴极室供给所述阴极电解液。3.根据权利要求2所述的有机氢化物制造系统，其特征在于，所述控制装置除了基于所述电流的大小以外还基于所述阴极室中的被氢化物浓度的下降量来决定所述下限值。4.根据权利要求2或3所述的有机氢化物制造系统，其特征在于，所述控制装置将对被氢化物浓度为所述下限值以上且最接近所述下限值的阴极电解液进行贮存的所述贮存部选定为对被氢化物浓度为所述特定被氢化物浓度的所述阴极电解液进行贮存的贮存部。5.根据权利要求1所述的有机氢化物制造系统，其特征在于，所述阴极电解液供给装置至少具有：第一贮存部，其贮存被氢化物浓度为第一被氢化物浓度的第一阴极电解液；第二贮...

【专利技术属性】
技术研发人员：永塚智三，张宗露，松冈孝司，后藤晃，
申请(专利权)人：引能仕株式会社，
类型：发明
国别省市：