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公開番号2025062905
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-15
出願番号2023172266
出願日2023-10-03
発明の名称二酸化炭素回収装置
出願人株式会社デンソー
代理人弁理士法人ゆうあい特許事務所
主分類B01D 53/32 20060101AFI20250408BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】CO₂の回収効率を向上可能なCO₂回収装置を提供する。
【解決手段】CO₂回収装置は、筐体10と複数の電気化学セル20を備える。電気化学セル20は、作用極21、対極22、セパレータ23、フレーム24および複数の突起25を有する。複数の電気化学セル20は、積層方向に荷重が印加された状態で筐体10に収容されている。所定の電気化学セル20のフレーム24に設けられた複数の突起25が、所定の電気化学セル20に対し積層方向に隣接する別の電気化学セル20の作用極21に当接する。これにより、所定の電気化学セル20のフレーム24と別の電気化学セル20の作用極21との間にガス流路30が形成される。
【選択図】図10
特許請求の範囲【請求項１】
二酸化炭素含有ガスから二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収装置において、
ガス入口（１５）とガス出口（１６）を有する筐体（１０）と、
前記筐体の内側で積層される板状の複数の電気化学セル（２０）と、を備え、
前記電気化学セルは、
二酸化炭素を吸着する一方の電極としての作用極（２１）と、
電気活性補助材を含む他方の電極としての対極（２２）と、
前記作用極と前記対極との間に設けられるセパレータ（２３）と、
前記作用極、前記対極および前記セパレータを載置するフレーム（２４）と、
前記フレームのうち前記作用極、前記対極および前記セパレータを載置する側とは反対側の面に設けられる複数の突起（２５）と、を有し、
複数の前記電気化学セルは、積層方向（ＬＤ）に荷重が印加された状態で前記筐体に収容されており、
所定の前記電気化学セルの前記フレームに設けられた複数の前記突起が、所定の前記電気化学セルに対し積層方向に隣接する別の前記電気化学セルの前記作用極に当接し、所定の前記電気化学セルの前記フレームと別の前記電気化学セルの前記作用極との間に、前記二酸化炭素含有ガスが流れるガス流路（３０）が形成されている、二酸化炭素回収装置。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
積層された複数の前記電気化学セルそれぞれが有する複数の前記突起は、積層方向に直線状に並ぶように設けられている、請求項１に記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項３】
前記フレームにおいて隣り合う前記突起同士の間隔（Ｐ１、Ｐ２）は、前記電気化学セルに印加される所定の単位面積あたりの面圧が均一となるように設定されている、請求項１または２に記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項４】
前記フレームにおいて隣り合う前記突起同士の間隔は、前記電気化学セルの中で前記突起が設けられた部位（２０１）の面圧に対し、前記電気化学セルの中で隣り合う前記突起同士の中間の部位（２０２）の面圧が７０％以上となるように設定されている、請求項１または２に記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項５】
前記ガス入口の中心と前記ガス出口の中心とを結ぶ方向を第１方向（Ｄ１）といい、前記第１方向に垂直且つ積層方向に垂直な方向を第２方向（Ｄ２）というとき、
複数の前記突起は、前記第１方向に直線状の流路（ＡＦ）が形成されるように、前記第２方向に間隔をあけて配置される、請求項１または２に記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項６】
複数の前記突起は、積層方向から見て、前記第１方向の長さ（Ｌ１）が、前記第２方向の長さ（Ｌ２）よりも長い形状である、請求項５に記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項７】
複数の前記突起は、積層方向に垂直な断面視が円形、楕円形、多角形状、または、それらを組み合わせた形状である、請求項１または２に記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項８】
複数の前記突起は、格子状、同心円状、または、千鳥状に配置されている、請求項１または２に記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項９】
個々の前記突起において、前記フレームに接続する部位をフレーム接続部（２５１）と呼び、前記作用極に当接する部位を当接部（２５２）と呼び、前記フレーム接続部と前記当接部とを接続する面を突起側面（２５３）と呼ぶとき、
個々の前記突起は、前記フレーム接続部側から前記当接部側に向かい、前記突起側面が前記突起の中心（ＣＬ）に次第に近づく形状である、請求項１または２に記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項１０】
個々の前記突起は、前記当接部側の端部（２５４）が曲面とされている、請求項９に記載の二酸化炭素回収装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、二酸化炭素（以下、「ＣＯ
２
」という）を含むガスからＣＯ
２
を回収するＣＯ
２
回収装置に関するものである。
続きを表示（約 3,000 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載のＣＯ
２
回収装置は、ＣＯ
２
吸着材を含む一方の電極としての作用極と、電気活性補助材を含む他方の電極としての対極と、その作用極と対極の間に設けられるセパレータなどで構成される電気化学セルを備えている。このＣＯ
２
回収装置は、作用極が対極よりも電位が低くなるように電圧を印加し、作用極にＣＯ
２
を吸着させる構成である。なお、以下の説明では、電気化学セルを、単に「セル」ということがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２２－７２９７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、ＣＯ
２
回収装置は、筐体の内側に複数のセルを積層した構成とされる。そして、ＣＯ
２
回収装置は、積層した複数のセル同士の間に形成されるガス流路にＣＯ
２
を含むガス（以下、「ＣＯ
２
含有ガス」という）を流し、そのＣＯ
２
含有ガスからＣＯ
２
を回収する。
【０００５】
しかしながら、発明者の詳細な検討の結果、ＣＯ
２
回収装置には、次の課題が見出された。即ち、作用極と対極とセパレータはいずれも柔軟な材質で薄板状に形成されており、形状が矯正されていない自然な状態では湾曲している。そのため、筐体の内側で積層された複数のセル同士の間のガス流路が狭くなり、そのガス流路を流れるＣＯ
２
含有ガスの流量が減少する。また、スタッキングの際に、適切な位置決めや均等な荷重を印加できないとセルの電気抵抗値が高くなり、作用極と対極に電圧を印加したときに流れる電流量が減少する。これにより、作用極によるＣＯ
２
の吸着効率が低下するといった課題がある。
【０００６】
本開示は上記点に鑑みて、ＣＯ
２
の回収効率を向上可能なＣＯ
２
回収装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の１つの観点によると、ＣＯ
２
含有ガスからＣＯ
２
を回収するＣＯ
２
回収装置は、
ガス入口（１５）とガス出口（１６）を有する筐体（１０）と、
筐体の内側に積層される板状の複数のセル（２０）と、を備え、
セルは、
ＣＯ
２
を着材する一方の電極としての作用極（２１）と、
電気活性補助材を含む他方の電極としての対極（２２）と、
作用極と対極との間に設けられるセパレータ（２３）と、
作用極、対極およびセパレータを載置するフレーム（２４）と、
フレームのうち作用極、対極およびセパレータを載置する側とは反対側の面に設けられる複数の突起（２５）と、を有し、
複数のセルは、積層方向に荷重が印加された状態で筐体に収容されており、
所定のセルのフレームに設けられた複数の突起が、その所定のセルに対し積層方向に隣接する別のセルの作用極に当接し、所定のセルのフレームと別のセルの作用極との間に、ＣＯ
２
含有ガスが流れるガス流路（３０）が形成されている。
【０００８】
これによれば、所定のセルのフレームに設けた複数の突起が、積層方向に隣接する別のセルの作用極に当接することで、それらのセルの形状が平面状に矯正される。そのため、所定のセルのフレームと別のセルの作用極との間のガス流路を広くできる。したがって、ＣＯ
２
回収装置は、ガス流路を流れるＣＯ
２
含有ガスの流量を増加し、ＣＯ
２
の回収効率を向上できる。
また、複数の突起によりセルに荷重を印加することで、セルの電気抵抗値を下げることができる。したがって、ＣＯ
２
回収装置は、作用極と対極に電圧を印加したときに流れる電流量を増加し、ＣＯ
２
の回収効率を向上できる。
【０００９】
なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
第１実施形態に係るＣＯ
２
回収装置が用いられるＣＯ
２
回収システムの概略構成図である。
第１実施形態に係るＣＯ
２
回収装置の斜視図である。
図２のＩＩＩ矢視において、ＣＯ
２
回収装置の正面図である。
ＣＯ
２
回収装置が備える筐体の斜視図である。
ＣＯ
２
回収装置が備えるセルの分解斜視図である。
図５のＶＩ矢視において、フレームの底面と突起を示す図である。
ＣＯ
２
回収装置が備えるセルの作用を説明するための説明図である。
図５および図６のＶＩＩＩ矢視において、フレームと突起を示す図である。
図８のＸＩ部分の拡大図である。
図３のＸ部分において、ＣＯ
２
回収装置が備える複数のセルを遠近法で見た図である。
ＣＯ
２
回収装置が備える複数のセルの断面図である。
第２実施形態に係るＣＯ
２
回収装置において突起を示す斜視図である。
第２実施形態に係るＣＯ
２
回収装置においてフレームと突起を示す図である。
第３実施形態に係るＣＯ
２
回収装置においてフレームと突起を示す図である。
第４実施形態に係るＣＯ
２
回収装置において突起を示す斜視図である。
第４実施形態に係るＣＯ
２
回収装置においてフレームと突起を示す図である。
第５実施形態に係るＣＯ
２
回収装置においてフレームと突起を示す図である。
第６実施形態に係るＣＯ
２
回収装置において突起を示す斜視図である。
第６実施形態に係るＣＯ
２
回収装置においてフレームと突起を示す図である。
第７実施形態に係るＣＯ
２
回収装置において突起を示す斜視図である。
第７実施形態に係るＣＯ
２
回収装置においてフレームと突起を示す図である。
第８実施形態に係るＣＯ
２
回収装置においてフレームと突起を示す図である。
第９実施形態に係るＣＯ
２
回収装置においてフレームと突起を示す図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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