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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024158845
(43)【公開日】2024-11-08
(54)【発明の名称】ＣＯ２回収システム
(51)【国際特許分類】
H01M 8/0668 20160101AFI20241031BHJP
H01M 8/1009 20160101ALI20241031BHJP
H01M 8/04 20160101ALI20241031BHJP
H01M 8/04746 20160101ALI20241031BHJP
H01M 8/04537 20160101ALI20241031BHJP
【ＦＩ】
H01M8/0668
H01M8/1009
H01M8/04 J
H01M8/04746
H01M8/04537
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023074412
(22)【出願日】2023-04-28
(71)【出願人】
【識別番号】000001247
【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト
(74)【代理人】
【識別番号】110000648
【氏名又は名称】弁理士法人あいち国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】中根 淳志
(72)【発明者】
【氏名】吉田 航也
(72)【発明者】
【氏名】南里 浩太
【テーマコード（参考）】
5H126
5H127
【Ｆターム（参考）】
5H126BB08
5H127AA08
5H127AC04
5H127BA01
5H127BA03
5H127BA20
5H127BA57
5H127BA59
5H127BB02
5H127DB66
5H127DC12
5H127EE11
(57)【要約】
【課題】液体燃料電池からの排出物が貯留されるドレインタンクの破損が防止されるＣＯ２回収システムを提供する。
【解決手段】液体燃料電池１０から排出されるＣＯ２を回収するＣＯ２回収システム１は、液体燃料電池１０から排出された未使用の液体燃料とＣＯ２とを含有する排出物を貯留するドレインタンク２０と、ＣＯ２固定化反応を行うための反応液が貯留された反応槽３０と、ドレインタンク２０の気相領域２１と反応槽３０とを連通するガス流路４０と、ガス流路４０に設けられ、ドレインタンク２０の気相領域２１に貯留されたＣＯ２含有ガスを反応槽３０内に向けて送り出すエアポンプ５０と、エアポンプ５０よりもドレインタンク２０側に設けられてドレインタンク２０の気相領域２１と連通するとともに、容量可変に構成された圧力緩衝部６０とを備える。
【選択図】図１
【解決手段】液体燃料電池１０から排出されるＣＯ２を回収するＣＯ２回収システム１は、液体燃料電池１０から排出された未使用の液体燃料とＣＯ２とを含有する排出物を貯留するドレインタンク２０と、ＣＯ２固定化反応を行うための反応液が貯留された反応槽３０と、ドレインタンク２０の気相領域２１と反応槽３０とを連通するガス流路４０と、ガス流路４０に設けられ、ドレインタンク２０の気相領域２１に貯留されたＣＯ２含有ガスを反応槽３０内に向けて送り出すエアポンプ５０と、エアポンプ５０よりもドレインタンク２０側に設けられてドレインタンク２０の気相領域２１と連通するとともに、容量可変に構成された圧力緩衝部６０とを備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
液体燃料電池から排出されるＣＯ２を回収するＣＯ２回収システムであって、
上記液体燃料電池から排出された未使用の液体燃料とＣＯ２とを含有する排出物を貯留するドレインタンクと、
ＣＯ２固定化反応を行うための反応液が貯留された反応槽と、
上記ドレインタンクの気相領域と上記反応槽とを連通するガス流路と、
上記ガス流路に設けられ、上記ドレインタンクの気相領域に貯留されたＣＯ２含有ガスを上記反応槽内に向けて送り出すエアポンプと、
上記エアポンプよりも上記ドレインタンク側に設けられて上記ドレインタンクの気相領域と連通するとともに、容量可変に構成された圧力緩衝部と、
を備える、ＣＯ２回収システム。
上記液体燃料電池から排出された未使用の液体燃料とＣＯ２とを含有する排出物を貯留するドレインタンクと、
ＣＯ２固定化反応を行うための反応液が貯留された反応槽と、
上記ドレインタンクの気相領域と上記反応槽とを連通するガス流路と、
上記ガス流路に設けられ、上記ドレインタンクの気相領域に貯留されたＣＯ２含有ガスを上記反応槽内に向けて送り出すエアポンプと、
上記エアポンプよりも上記ドレインタンク側に設けられて上記ドレインタンクの気相領域と連通するとともに、容量可変に構成された圧力緩衝部と、
を備える、ＣＯ２回収システム。
【請求項2】
上記ガス流路を、ＣＯ２含有ガスの流通が許容された開放状態とＣＯ２含有ガスの流通が規制された閉塞状態とのいずれかに切り替える切替弁が設けられている、請求項１に記載のＣＯ２回収システム。
【請求項3】
上記圧力緩衝部は、上記ドレインタンクに直接接続されている、請求項１又は２に記載のＣＯ２回収システム。
【請求項4】
上記エアポンプの動作を制御する制御部を有し、
上記制御部は、上記液体燃料電池の発電量に基づいて上記エアポンプの流量を制御する、請求項１又は２に記載のＣＯ２回収システム。
上記制御部は、上記液体燃料電池の発電量に基づいて上記エアポンプの流量を制御する、請求項１又は２に記載のＣＯ２回収システム。
【請求項5】
上記エアポンプの動作を制御する制御部を有し、
上記制御部は、上記反応槽での上記固定化反応における上限ＣＯ２固定量に基づいて上記エアポンプの流量を制御する、請求項１又は２に記載のＣＯ２回収システム。
上記制御部は、上記反応槽での上記固定化反応における上限ＣＯ２固定量に基づいて上記エアポンプの流量を制御する、請求項１又は２に記載のＣＯ２回収システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ＣＯ２回収システムに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、温室効果ガスとしてのＣＯ２ガスの排出を抑制することが求められており、ＣＯ２ガスを回収するＣＯ２回収システムが種々検討されている。ＣＯ２を回収する方法として、例えば、ＣＯ２をＮａＯＨなどのアルカリ溶液に化学的に吸収させて回収するように構成されたものがある。このようなＣＯ２回収システムとして、特許文献１に開示の構成では、Ｌ－グルタミン酸発酵において発生したＣＯ２を反応槽内のＮａＯＨ水溶液中に曝気させて、ＮａＨＣＯ３又はＮａ２ＣＯ３を生成することでＣＯ２を固定化して回収している。
【0003】
また、ＣＯ２ガスの発生源の一つとして燃料電池があげられる。例えば、特許文献２に開示の構成では、ギ酸を燃料とする液体燃料電池から排出されたＣＯ２ガスは、液体燃料電池から排出された未反応のギ酸や水とともにドレインタンクに貯留される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平１１－２４３９８５号公報
【特許文献2】特開２０２１－０７２２１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献２に開示の構成において、ドレインタンク内のＣＯ２ガスを、特許文献１に開示の構成の反応槽内でＣＯ２を固定化して回収する場合、ＣＯ２ガスの外部への漏出を防止するためにドレインタンク及び反応槽を外部へのガスの漏洩が防止された密閉系とし、ドレインタンク内のＣＯ２ガスをエアポンプによりドレインタンクから反応槽へ輸送する必要がある。そして、通常、ドレインタンクは変形しにくい材質で構成されることから、エアポンプによる反応槽へのＣＯ２ガスの輸送量が少ない場合やエアポンプ停止中の場合にはドレインタンクの内圧が高まり、エアポンプによる反応槽へのＣＯ２ガスの輸送量が多い場合にはドレインタンクの内圧が低くなる。このようなドレインタンクの内圧の変化はドレインタンクの破損を招くおそれがある。
【0006】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたもので、液体燃料電池からの排出物が貯留されるドレインタンクの破損が防止されるＣＯ２回収システムを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の一態様は、液体燃料電池から排出されるＣＯ２を回収するＣＯ２回収システムであって、
上記液体燃料電池から排出された未使用の液体燃料とＣＯ２とを含有する排出物を貯留するドレインタンクと、
ＣＯ２固定化反応を行うための反応液が貯留された反応槽と、
上記ドレインタンクの気相領域と上記反応槽とを連通するガス流路と、
上記ガス流路に設けられ、上記ドレインタンクの気相領域に貯留されたＣＯ２含有ガスを上記反応槽内に向けて送り出すエアポンプと、
上記エアポンプよりも上記ドレインタンク側に設けられて上記ドレインタンクの気相領域と連通するとともに、容量可変に構成された圧力緩衝部と、
を備える、ＣＯ２回収システムにある。
上記液体燃料電池から排出された未使用の液体燃料とＣＯ２とを含有する排出物を貯留するドレインタンクと、
ＣＯ２固定化反応を行うための反応液が貯留された反応槽と、
上記ドレインタンクの気相領域と上記反応槽とを連通するガス流路と、
上記ガス流路に設けられ、上記ドレインタンクの気相領域に貯留されたＣＯ２含有ガスを上記反応槽内に向けて送り出すエアポンプと、
上記エアポンプよりも上記ドレインタンク側に設けられて上記ドレインタンクの気相領域と連通するとともに、容量可変に構成された圧力緩衝部と、
を備える、ＣＯ２回収システムにある。
【発明の効果】
【0008】
上記一態様のＣＯ２回収システムでは、圧力緩衝部の容量が可変であるため、エアポンプによる反応槽へのＣＯ２ガスの輸送量が少ない場合やエアポンプ停止中の場合には圧力緩衝部の容量が拡大してドレインタンクの内圧が高まることが防止され、エアポンプによる反応槽へのＣＯ２ガスの輸送量が多い場合には圧力緩衝部の容量が縮小してドレインタンクの内圧が低くなることが防止される。その結果、ドレインタンクの内圧の変化が抑制され、ドレインタンクの破損が防止される。
【0009】
以上のごとく、上記態様によれば、液体燃料電池からの排出物が貯留されるドレインタンクの破損が防止されるＣＯ２回収システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】実施形態１における、第１状態のＣＯ２回収システムの構成を示す概念図。
【図2】実施形態１における、第２状態のＣＯ２回収システムの構成を示す概念図。
【図3】変形形態１における、ＣＯ２回収システムの構成を示す概念図。
【図4】変形形態２における、ＣＯ２回収システムの構成を示す概念図。
【図5】実施形態２における、第１状態のＣＯ２回収システムの構成を示す概念図。
【図6】実施形態２における、第２状態のＣＯ２回収システムの構成を示す概念図。
【発明を実施するための形態】
【0011】
（実施形態１）
１．ＣＯ２回収システム１
上記ＣＯ２回収システム１の本実施形態１について、図１及び図２を用いて説明する。図１に示すように、本実施形態のＣＯ２回収システム１は、液体燃料電池１０から排出されるＣＯ２を回収するものであって、主として、ドレインタンク２０及び反応槽３０を備える。
１．ＣＯ２回収システム１
上記ＣＯ２回収システム１の本実施形態１について、図１及び図２を用いて説明する。図１に示すように、本実施形態のＣＯ２回収システム１は、液体燃料電池１０から排出されるＣＯ２を回収するものであって、主として、ドレインタンク２０及び反応槽３０を備える。
【0012】
２．液体燃料電池１０
液体燃料電池１０の構成は限定されないが、固体高分子型の液体燃料電池１０を例示することができる。固体高分子型の液体燃料電池１０は、電解質膜の一面側にアノード電極が形成され、電解質膜の他面側にカソード電極が形成される。ここで、電解質膜、アノード電極及びカソード電極は、電極構造体であるＭＥＡ(Membrane-Electrode-Assembly：膜―電極接合体)を形成する。なお、アノード電極及びカソード電極は、例えば、白金（Ｐｔ）やパラジウム（Ｐｄ）等の金属触媒及びこれら金属触媒が付加されたカーボン及び電解質がコーティングされて形成される。また、燃料供給構造を有する導電性構造物からなる燃料拡散層がＭＥＡと電極（多層セルの場合はセパレータと呼ぶ燃料供給兼電気取り出し構造部材）との間に存在する。
液体燃料電池１０の構成は限定されないが、固体高分子型の液体燃料電池１０を例示することができる。固体高分子型の液体燃料電池１０は、電解質膜の一面側にアノード電極が形成され、電解質膜の他面側にカソード電極が形成される。ここで、電解質膜、アノード電極及びカソード電極は、電極構造体であるＭＥＡ(Membrane-Electrode-Assembly：膜―電極接合体)を形成する。なお、アノード電極及びカソード電極は、例えば、白金（Ｐｔ）やパラジウム（Ｐｄ）等の金属触媒及びこれら金属触媒が付加されたカーボン及び電解質がコーティングされて形成される。また、燃料供給構造を有する導電性構造物からなる燃料拡散層がＭＥＡと電極（多層セルの場合はセパレータと呼ぶ燃料供給兼電気取り出し構造部材）との間に存在する。
【0013】
固体高分子型の液体燃料電池１０のアノード電極に対して供給される燃料としては、ギ酸（ＨＣＯＯＨ）、メタノール（ＣＨ３ＯＨ）、エタノール（Ｃ２Ｈ５ＯＨ）等の液体燃料を例示することができる。本実施形態１では、液体燃料電池１０が液体燃料としてギ酸を直接用いる直接ギ酸型燃料電池（ＤＦＡＦＣ）である場合を例示する。また、液体燃料電池１０のカソード電極に対して供給される酸化剤（酸化剤ガス）としては、酸素（Ｏ２）ガス、空気等を例示することができる。
【0014】
３．ドレインタンク２０
ドレインタンク２０は液体燃料電池１０の排出物が貯留される。液体燃料電池１０の排出物には、液体燃料電池１０に供給されて電池反応しなかった未反応の液体燃料とともに、液体燃料電池１０の電池反応により生成されたＣＯ２ガスが含まれる。なお、ドレインタンク２０内には初期状態などでは空気が存在していてもよい。液体燃料電池１０の排出物がドレインタンク２０内に貯留されることにより、ドレインタンク２０内には鉛直方向Ｙの上方に位置する気相領域２１と、気相領域２１の鉛直方向Ｙの下方に位置する液相領域２２とが形成される。ドレインタンク２０には、上方に位置する気相領域２１に液体燃料電池１０の排出物が流入する排出物流入部２３が接続されており、下方に位置する液相領域２２にはドレインタンク２０内に蓄積された排出物から未反応のギ酸が取り出されるギ酸取出部２４が接続されている。
ドレインタンク２０は液体燃料電池１０の排出物が貯留される。液体燃料電池１０の排出物には、液体燃料電池１０に供給されて電池反応しなかった未反応の液体燃料とともに、液体燃料電池１０の電池反応により生成されたＣＯ２ガスが含まれる。なお、ドレインタンク２０内には初期状態などでは空気が存在していてもよい。液体燃料電池１０の排出物がドレインタンク２０内に貯留されることにより、ドレインタンク２０内には鉛直方向Ｙの上方に位置する気相領域２１と、気相領域２１の鉛直方向Ｙの下方に位置する液相領域２２とが形成される。ドレインタンク２０には、上方に位置する気相領域２１に液体燃料電池１０の排出物が流入する排出物流入部２３が接続されており、下方に位置する液相領域２２にはドレインタンク２０内に蓄積された排出物から未反応のギ酸が取り出されるギ酸取出部２４が接続されている。
【0015】
４．反応槽３０
反応槽３０は、ＣＯ２固定化反応を行うための反応液Ｌが貯留される。反応液Ｌは、アルカリ金属水酸化物水溶液あるいはアルカリ土類金属水酸化物水溶液とすることができ、本実施形態１では、アルカリ金属水酸化物水溶液であるＮａＯＨ水溶液を用いる。反応槽３０の材質は耐アルカリ性を有するものであれば特に限定されないが、例えば、ポリエチレン樹脂製、ポリ塩化ビニル樹脂製などの樹脂製とすることができる。また、反応槽３０はステンレス製とすることもでき、樹脂ライニングなどの表面処理を施した金属製とすることもできる。反応槽３０には、図示しないが、反応槽３０内に反応液Ｌを供給する反応液供給部、反応槽３０から反応生成物を取り出すための取り出し部、反応液Ｌの温度を検出する温度検出部などが設けられている。
反応槽３０は、ＣＯ２固定化反応を行うための反応液Ｌが貯留される。反応液Ｌは、アルカリ金属水酸化物水溶液あるいはアルカリ土類金属水酸化物水溶液とすることができ、本実施形態１では、アルカリ金属水酸化物水溶液であるＮａＯＨ水溶液を用いる。反応槽３０の材質は耐アルカリ性を有するものであれば特に限定されないが、例えば、ポリエチレン樹脂製、ポリ塩化ビニル樹脂製などの樹脂製とすることができる。また、反応槽３０はステンレス製とすることもでき、樹脂ライニングなどの表面処理を施した金属製とすることもできる。反応槽３０には、図示しないが、反応槽３０内に反応液Ｌを供給する反応液供給部、反応槽３０から反応生成物を取り出すための取り出し部、反応液Ｌの温度を検出する温度検出部などが設けられている。
【0016】
５．ガス流路４０
ガス流路４０は一旦側が、ドレインタンク２０の上部の気相領域２１に接続されており、他端側が反応槽３０の反応液Ｌ内に位置している。そして、ドレインタンク２０、反応槽３０及びガス流路４０は互いに連通して密閉されて外部へのガスの漏洩が防止された密閉系を形成しており、ガス流路４０はドレインタンク２０の気相領域２１を形成するＣＯ２含有ガスが流通可能となっている。なお、本明細書では、「ＣＯ２含有ガス」とは、構成成分としてＣＯ２を含有するガスを指すものとする。当該ＣＯ２含有ガスは、構成成分としてＣＯ２のみを含むガスであってもよいし、さらに不可避的不純物を含むガスであってもよい。また、ＣＯ２含有ガスは、構成成分としてＣＯ２とその他の物質とが混在する混合ガスであってよい。混合ガスにおいてＣＯ２が占める割合は限定されず、混合ガスにおいて占める割合が最も多い主成分はＣＯ２であってもよいし、ＣＯ２以外の物質であってもよい。
ガス流路４０は一旦側が、ドレインタンク２０の上部の気相領域２１に接続されており、他端側が反応槽３０の反応液Ｌ内に位置している。そして、ドレインタンク２０、反応槽３０及びガス流路４０は互いに連通して密閉されて外部へのガスの漏洩が防止された密閉系を形成しており、ガス流路４０はドレインタンク２０の気相領域２１を形成するＣＯ２含有ガスが流通可能となっている。なお、本明細書では、「ＣＯ２含有ガス」とは、構成成分としてＣＯ２を含有するガスを指すものとする。当該ＣＯ２含有ガスは、構成成分としてＣＯ２のみを含むガスであってもよいし、さらに不可避的不純物を含むガスであってもよい。また、ＣＯ２含有ガスは、構成成分としてＣＯ２とその他の物質とが混在する混合ガスであってよい。混合ガスにおいてＣＯ２が占める割合は限定されず、混合ガスにおいて占める割合が最も多い主成分はＣＯ２であってもよいし、ＣＯ２以外の物質であってもよい。
【0017】
ガス流路４０の反応槽３０側の端部４１には多数の微細な孔が形成されており、ガス流路４０を介して反応槽３０内に供給されたＣＯ２含有ガスは、微小な気泡の状態となってバブリングされることとなる。なお、これに替えて、ガス流路４０の反応槽３０側の端部４１に回転可能なノズルを設けて、当該ノズルから吐出されるＣＯ２含有ガスのエア圧により当該ノズルを回転させることにより、反応槽３０内の反応液ＬとＣＯ２含有ガスとの攪拌を促す構成としてもよい。
【0018】
６．エアポンプ５０
エアポンプ５０は、ガス流路４０に設けられて、ドレインタンク２０に貯留されたＣＯ２含有ガスを反応槽３０内に向けて送り出す。エアポンプ５０の構成は限定されず。公知の構成を採用することができる。なお、本実施形態１では、エアポンプ５０はガス流路４０の一部を構成しており、エアポンプ５０が停止した状態ではＣＯ２含有ガスはエアポンプ５０を流通可能な状態となる。
エアポンプ５０は、ガス流路４０に設けられて、ドレインタンク２０に貯留されたＣＯ２含有ガスを反応槽３０内に向けて送り出す。エアポンプ５０の構成は限定されず。公知の構成を採用することができる。なお、本実施形態１では、エアポンプ５０はガス流路４０の一部を構成しており、エアポンプ５０が停止した状態ではＣＯ２含有ガスはエアポンプ５０を流通可能な状態となる。
【0019】
エアポンプ５０の動作は、図１に示す制御部５５により制御される。制御部５５は、液体燃料電池１０の発電量に基づいてエアポンプ５０の流量を制御することができる。液体燃料電池１０の発電量は、液体燃料電池１０において生成されるＣＯ２と正の相関関係を有する。そのため、液体燃料電池１０の発電量が多い場合にはエアポンプ５０の流量を多くし、液体燃料電池１０の発電量が少ない場合にはエアポンプ５０の流量を少なくすることで、液体燃料電池１０の発電効率を低下させることなく、ＣＯ２の固定化反応を行うようにすることができる。なお、反応槽３０に過剰にＣＯ２含有ガスが供給された場合には、バブリングされたＣＯ２含有ガスの一部が反応槽３０の気相領域３１に一時的に滞在することとなる場合がある。この場合には、反応液Ｌと気相領域３１との界面において、反応液ＬとＣＯ２含有ガスとが接触することで固定化反応を進行させることができる。また、反応槽３０にＮａＯＨ水溶液を追加することでも固定化反応を進行させることができる。
【0020】
また、制御部５５は、反応槽３０でのＣＯ２固定化反応における上限ＣＯ２固定量に基づいてエアポンプ５０の流量を制御することができる。反応槽３０でのＣＯ２固定化反応における上限ＣＯ２固定量は、反応槽３０に供給されるＮａＯＨの量に基づいて算出でき、反応槽３０に供給されるＮａＯＨの量に正比例する。そのため、当該上限ＣＯ２固定量が多い場合にはエアポンプ５０の流量を多くし、当該上限ＣＯ２固定量が少ない場合にはエアポンプ５０の流量を少なくすることで、ＣＯ２の固定化反応を一層効率的に行うようにすることができる。
【0021】
７．切替弁７０
本実施形態１では、ガス流路４０に切替弁７０が設けられている。切替弁７０は、ガス流路４０をＣＯ２含有ガスの流通が許容された開放状態とＣＯ２含有ガスの流通が規制された閉塞状態とのいずれかに切り替えるように構成されている。本実施形態１では、切替弁７０は、ガス流路４０におけるエアポンプ５０よりもドレインタンク２０側の位置に設けられている。
本実施形態１では、ガス流路４０に切替弁７０が設けられている。切替弁７０は、ガス流路４０をＣＯ２含有ガスの流通が許容された開放状態とＣＯ２含有ガスの流通が規制された閉塞状態とのいずれかに切り替えるように構成されている。本実施形態１では、切替弁７０は、ガス流路４０におけるエアポンプ５０よりもドレインタンク２０側の位置に設けられている。
【0022】
そして、エアポンプ５０が停止した状態において、切替弁７０によりガス流路４０を閉塞状態とすることにより、ＣＯ２含有ガスがガス流路４０を流通することを規制できる。切替弁７０の動作制御は、制御部５５によりエアポンプ５０の動作と連動して、エアポンプ５０が駆動しているときは切替弁７０を開放状態とし、エアポンプ５０が停止しているときは切替弁７０を閉塞状態とするように制御することができる。
【0023】
８．圧力緩衝部６０
圧力緩衝部６０は、圧力緩衝部６０は容量可変となっており、エアポンプ５０よりもドレインタンク２０側に設けられてドレインタンク２０の気相領域２１と連通する。本実施形態１では、圧力緩衝部６０はドレインタンク２０に直接接続されている。圧力緩衝部６０は容量可変となっていることにより、ドレインタンク２０の内圧の変化が緩和される。
圧力緩衝部６０は、圧力緩衝部６０は容量可変となっており、エアポンプ５０よりもドレインタンク２０側に設けられてドレインタンク２０の気相領域２１と連通する。本実施形態１では、圧力緩衝部６０はドレインタンク２０に直接接続されている。圧力緩衝部６０は容量可変となっていることにより、ドレインタンク２０の内圧の変化が緩和される。
【0024】
圧力緩衝部６０の構造は、容量が可変となる構造であれば特に限定されない。例えば、圧力緩衝部６０の一部又は全部を弾性変形可能な材料により形成することで容量を可変とすることができる。また、弾性変形可能な材料を用いることに限らず、圧力緩衝部６０の一部に可動部を設けて容量を可変としてもよい。また、圧力緩衝部６０を設ける数は、限定されず、本実施形態ではドレインタンク２０に１個設けているが、エアポンプ５０よりもドレインタンク２０側に複数設けてもよい。
【0025】
圧力緩衝部６０の容量変化は次のように行うことができる。例えば、エアポンプ５０が駆動して切替弁７０が開放状態である第１状態において、エアポンプ５０により反応槽３０へ輸送されるＣＯ２含有ガスの体積とギ酸取出部２４から取り外されるギ酸の体積との合計よりも、排出物流入部２３からドレインタンク２０内に流入してくる排出物の体積が小さい場合に、図１に示すように圧力緩衝部６０は縮小して容量が小さくなる。
【0026】
一方、エアポンプ５０が駆動して切替弁７０が開放状態である第１状態において、エアポンプ５０により反応槽３０へ輸送されるＣＯ２含有ガスの体積とギ酸取出部２４から取り外されるギ酸の体積との合計よりも、排出物流入部２３からドレインタンク２０内に流入してくる排出物の体積が大きい場合は、図１に示す状態から圧力緩衝部６０は拡張して容量が大きくなる。
【0027】
また、図２に示すように、エアポンプ５０が停止して切替弁７０が閉塞状態である第２状態では、圧力緩衝部６０は、排出物流入部２３からドレインタンク２０内に流入してくる排出物に応じて拡張して容量が大きくなっている。これにより、圧力緩衝部６０によって、ドレインタンク２０の内圧の変化が緩和されることとなる。なお、切替弁７０が閉塞状態である場合は、反応槽３０におけるＣＯ２含有ガスのバブリングは停止される。
【0028】
９．開放弁８０
本実施形態１では、反応槽３０の気相領域３１に連通する開放弁８０が設けられている。開放弁８０は通常状態では閉塞しているが、運転開始後の運転初期状態において、ドレインタンク２０に存在していた空気が反応槽３０に流入してきて反応槽３０の内圧が高まった場合に、一時的に開放弁８０を開放することで反応槽３０の内圧を低くすることができる。
本実施形態１では、反応槽３０の気相領域３１に連通する開放弁８０が設けられている。開放弁８０は通常状態では閉塞しているが、運転開始後の運転初期状態において、ドレインタンク２０に存在していた空気が反応槽３０に流入してきて反応槽３０の内圧が高まった場合に、一時的に開放弁８０を開放することで反応槽３０の内圧を低くすることができる。
【0029】
１０．ＣＯ２固定化反応
次に、反応槽３０におけるＣＯ２固定化反応について説明する。上述のように、ＣＯ２含有ガスが反応槽３０内の反応液Ｌにバブリングされることにより、ＣＯ２固定化反応が進行する。本実施形態１では、反応液ＬとしてＮａＯＨ水溶液を用いる場合について説明する。
次に、反応槽３０におけるＣＯ２固定化反応について説明する。上述のように、ＣＯ２含有ガスが反応槽３０内の反応液Ｌにバブリングされることにより、ＣＯ２固定化反応が進行する。本実施形態１では、反応液ＬとしてＮａＯＨ水溶液を用いる場合について説明する。
【0030】
反応槽３０内でのＣＯ２固定化反応として、下記の式１の反応が行われた後、式２の反応が行われる。
２ＮａＯＨ＋ＣＯ２ → Ｎａ２ＣＯ３＋Ｈ２Ｏ （式１）
Ｎａ２ＣＯ３＋ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ → ２ＮａＨＣＯ３ （式２）
２ＮａＯＨ＋ＣＯ２ → Ｎａ２ＣＯ３＋Ｈ２Ｏ （式１）
Ｎａ２ＣＯ３＋ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ → ２ＮａＨＣＯ３ （式２）
【0031】
上記反応の開始前は、反応槽３０内にはＮａＨＣＯ３及びＮａ２ＣＯ３は存在していない状態であるが、上記反応の進行状態に応じて、Ｎａ２ＣＯ３が生成されてＮａＨＣＯ３が存在しない状態と、一部のＮａ２ＣＯ３がさらにＣＯ２と反応してＮａＨＣＯ３が生成されて両者がともに存在する状態と、すべてのＮａ２ＣＯ３がＮａＨＣＯ３に変換されてＮａ２ＣＯ３がなくなりＮａＨＣＯ３が存在する状態とのいずれかとなる。上記反応により生じるＮａＨＣＯ３及びＮａ２ＣＯ３はいずれも、反応槽３０内の水に溶解して水溶液の状態となっている。本明細書ではＮａＨＣＯ３、Ｎａ２ＣＯ３及び両者の混合物を総称して「生成物」といい、これらの水溶液を総称して「生成物水溶液」というものとする。そして、反応槽３０から回収した生成物水溶液の脱水・乾燥を行うことで、固体の状態で回収することができる。なお、生成物水溶液の状態で回収することとしてもよい。回収された当該生成物及び生成物水溶液は資源として利用することができる。
【0032】
１１．作用効果
次に、本実施形態のＣＯ２回収システム１における作用効果について詳述する。本実施形態１のＣＯ２回収システムでは、圧力緩衝部６０の容量が可変であるため、エアポンプ５０による反応槽３０へのＣＯ２含有ガスの輸送量が少ない場合やエアポンプ５０停止中の場合には圧力緩衝部６０の容量が拡大してドレインタンク２０の内圧が高まることが防止され、エアポンプ５０による反応槽３０へのＣＯ２ガスの輸送量が多い場合には圧力緩衝部６０の容量が縮小してドレインタンク２０の内圧が低くなることが防止される。その結果、ドレインタンク２０の内圧の変化が抑制され、ドレインタンク２０の破損が防止される。
次に、本実施形態のＣＯ２回収システム１における作用効果について詳述する。本実施形態１のＣＯ２回収システムでは、圧力緩衝部６０の容量が可変であるため、エアポンプ５０による反応槽３０へのＣＯ２含有ガスの輸送量が少ない場合やエアポンプ５０停止中の場合には圧力緩衝部６０の容量が拡大してドレインタンク２０の内圧が高まることが防止され、エアポンプ５０による反応槽３０へのＣＯ２ガスの輸送量が多い場合には圧力緩衝部６０の容量が縮小してドレインタンク２０の内圧が低くなることが防止される。その結果、ドレインタンク２０の内圧の変化が抑制され、ドレインタンク２０の破損が防止される。
【0033】
また、本実施形態１では、ガス流路４０をＣＯ２含有ガスの流通が許容された開放状態とＣＯ２含有ガスの流通が規制された閉塞状態とのいずれかに切り替える切替弁７０が設けられている。これにより、エアポンプ５０が停止した状態であってもガス流路４０を閉塞状態とすることで、ガス流路４０を介して反応槽３０からドレインタンク２０へ反応液Ｌが逆流を防止することをできる。
【0034】
なお、図３に示す変形形態１のように、切替弁７０をガス流路４０におけるエアポンプ５０と反応槽３０との間の位置に設けてもよい。また、図４に示す変形形態２のように、エアポンプ５０に替えてガス流路４０における逆流を防止する逆流防止機構５０１を有するエアポンプ５００を用いることができ、この場合は必ずしも切替弁７０を設ける必要はない。
【0035】
また、本実施形態１では、圧力緩衝部６０はドレインタンク２０に直接接続されている。これにより、圧力緩衝部６０の取り付けを容易にすることができる。
【0036】
また、本実施形態１では、エアポンプ５０の動作を制御する制御部５５を有し、制御部５５は、液体燃料電池１０の発電量に基づいてエアポンプ５０の流量を制御するように構成されている。これにより、液体燃料電池１０の発電効率を低下させることなく、ＣＯ２の固定化反応を行うようにすることができる。
【0037】
また、本実施形態１では、制御部５５は、反応槽３０での固定化反応における上限ＣＯ２固定量に基づいてエアポンプ５０の流量を制御する。これにより、ＣＯ２の固定化反応を効率的に行うようにすることができる。
【0038】
以上のごとく、本実施態様１及び変形形態によれば、液体燃料電池１０からの排出物が貯留されるドレインタンク２０の破損が防止されるＣＯ２回収システム１を提供することができる。
【0039】
（実施形態２）
上記実施形態１では、図１及び図２に示すドレインタンク２０に圧力緩衝部６０を直接接続したが、これに替えて、図５及び図６に示す実施形態２では、圧力緩衝部６０をガス流路４０におけるエアポンプ５０の上流側（すなわち、ドレインタンク２０側）の位置に接続した。実施形態２では、ドレインタンク２０に圧力緩衝部６０を直接接続するためのスペースを確保することが困難な場合にも圧力緩衝部６０を設けることができる。なお、本実施形態２において、上記実施形態１と同等の構成には同一の符号を付してその説明を省略する。
上記実施形態１では、図１及び図２に示すドレインタンク２０に圧力緩衝部６０を直接接続したが、これに替えて、図５及び図６に示す実施形態２では、圧力緩衝部６０をガス流路４０におけるエアポンプ５０の上流側（すなわち、ドレインタンク２０側）の位置に接続した。実施形態２では、ドレインタンク２０に圧力緩衝部６０を直接接続するためのスペースを確保することが困難な場合にも圧力緩衝部６０を設けることができる。なお、本実施形態２において、上記実施形態１と同等の構成には同一の符号を付してその説明を省略する。
【0040】
本実施形態２では、上記実施形態１においてドレインタンク２０に圧力緩衝部６０を直接接続したことによる作用効果を除いて、上記実施形態１と同等の作用効果を奏する。
【0041】
本発明は上記実施形態及び変形形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。
【符号の説明】
【0042】
１ ＣＯ２回収システム
１０ 液体燃料電池
２０ ドレインタンク
２１ 気相領域
２２ 液相領域
２３ 排出物流入部
２４ ギ酸取出部
３０ 反応槽
３１ 気相領域
４０ ガス流路
５０、５００ エアポンプ
５５ 制御部
６０ 圧力緩衝部
７０ 切替弁
８０ 開放弁
１０ 液体燃料電池
２０ ドレインタンク
２１ 気相領域
２２ 液相領域
２３ 排出物流入部
２４ ギ酸取出部
３０ 反応槽
３１ 気相領域
４０ ガス流路
５０、５００ エアポンプ
５５ 制御部
６０ 圧力緩衝部
７０ 切替弁
８０ 開放弁
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】