氢制造系统及氢制造方法与流程

本公开涉及氢制造系统及氢制造方法。

背景技术：

1、作为氢制造技术之一，有高温水蒸气电解法。电解法具有原料廉价、在氢制造工艺中不产生二氧化碳(co2)的优点。但是，电解法是通过电解生成氢的方法，因此存在电能的成本高的问题。因此，考虑通过电解700℃以上的高温水蒸气来减少电解所需要的电能的高温水蒸气电解法。

2、然而，难以生成700℃以上的高温水蒸气，以往，通过锅炉、电炉等将水升温而生成水蒸气，将该水蒸气电解而生成氢。并且，水的分解是吸热反应，在电解1摩尔的水时，需要从外部供给286焦耳的热。因此，以往，一边利用水电解单元的焦耳热来补充水的电解时的吸热和水蒸气的显热，一边将水蒸气以700℃～900℃来进行电解。作为这样的以往的氢制造装置，例如有下述专利文献1所记载的内容。

3、现有技术文献

4、专利文献

5、专利文献1：日本特开2020-041202号公报。

技术实现思路

1、发明所要解决的技术问题

2、基于高温水蒸气电解法的氢制造装置能够通过利用高温水蒸气来减少水的电解所需要的电能。然而，在现实中，以往的氢制造装置通过所需的电能来提供与水的电解的运转温度相当的温度的高温水蒸气的生成能量，并且水的电解的吸热反应也通过电能来提供。即，以往的氢制造装置在水电解的吸热与水电解单元的发热平衡的热中性点的电位或热中性点的电位以上的电位运转，大量消耗电能。基于高温水蒸气电解法的氢制造的成本的大半是电力，如果能够用可再生能源提供该电力的大半，则能够削减二氧化碳。但是，可再生能源由于电力的供给不稳定，因此难以应用于大规模且稳定的氢制造。另一方面，由火力发电系统生成的电能伴随着二氧化碳的产生。

3、本公开用于解决上述的问题，其目的在于提供一种实现能量成本的降低并且抑制二氧化碳的产生的氢制造系统及氢制造方法。

4、用于解决技术问题的技术方案

5、用于达成上述目的的本公开的氢制造系统具备：热交换器，其使用被600℃以上的热能加热后的热介质来加热水蒸气；高温水蒸气电解装置，其使用所述水蒸气来制造氢；加热装置，其使用所述水蒸气来加热所述高温水蒸气电解装置。

6、另外，本公开的氢制造方法具有：产生600℃以上的热能的工序；使用由所述热能加热后的热介质来加热水蒸气的工序；使用所述水蒸气来加热高温水蒸气电解装置的工序；使用所述水蒸气并通过所述高温水蒸气电解装置来制造氢的工序。

7、发明的效果

8、根据本公开的氢制造系统及氢制造方法，能够实现能量成本的降低，并且能够抑制二氧化碳的产生。

技术特征：

1.一种氢制造系统，其中，具备：热交换器，其使用由600℃以上的热能加热后的热介质加热水蒸气；

2.根据权利要求1所述的氢制造系统，其中，所述加热装置补充所述高温水蒸气电解装置制造氢时因吸热反应而损失的热能。

3.根据权利要求1或2所述的氢制造系统，其中，所述高温水蒸气电解装置具有呈平板形状的电解质层、呈平板形状且配置于所述电解质层的一面侧的氢电极层、呈平板形状且配置于所述电解质层的另一面侧的氧电极层，所述水蒸气被供给至所述氢电极层。

4.根据权利要求3所述的氢制造系统，其中，设置有使包含从所述氢电极层的排出侧排出的氢的水蒸气的一部分返回所述氢电极层的入口侧的氢侧循环路径。

5.根据权利要求3所述的氢制造系统，其中，设置有使包含从所述氧电极层的排出侧排出的氧的水蒸气的一部分返回所述氧电极层的入口侧的氧侧循环路径。

6.根据权利要求3所述的氢制造系统，其中，具有蒸气发生器，该蒸气发生器生成所述水蒸气并通过水蒸气供给路径向所述高温水蒸气电解装置供给，所述热交换器有：第一热交换器，其设置于所述水蒸气供给路径；第二热交换器，其设置于所述水蒸气供给路径中的比所述第一热交换器靠下游侧；所述热介质从所述第二热交换器向所述第一热交换器供给。

7.根据权利要求6所述的氢制造系统，其中，所述第二热交换器具备：氢侧热交换器，其对向所述氢电极层供给的所述水蒸气进行加热；氧侧热交换器，其对向所述氧电极层供给的所述水蒸气进行加热。

8.根据权利要求3所述的氢制造系统，其中，还包括：气体供给装置，其向所述氧电极层供给气体；气体加热装置，其使用所述热介质加热所述气体。

9.根据权利要求1所述的氢制造系统，其中，作为能够产生所述热能的热源，有高温燃气炉，所述热交换器使用由在高温燃气炉中生成的高温氦的热能加热后的热介质加热水蒸气。

10.一种氢制造方法，其中，具有：产生600℃以上的热能的工序；使用由所述热能加热后的热介质加热水蒸气的工序；使用所述水蒸气加热高温水蒸气电解装置的工序；以及使用所述水蒸气并通过所述高温水蒸气电解装置来制造氢的工序。

技术总结在氢制造系统及氢制造方法中，具备：热交换器，其使用由600℃以上的热能加热后的热介质加热水蒸气；高温水蒸气电解装置，其使用水蒸气制造氢；加热装置，其使用水蒸气加热高温水蒸气电解装置。技术研发人员：中桐基裕,碓井志典,浅野耕司,松尾健,岩渕宏之,原伸英,小城育昌受保护的技术使用者：三菱重工业株式会社技术研发日：技术公布日：2024/5/29