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公開番号2025139999
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-29
出願番号2024039127
出願日2024-03-13
発明の名称分離システム
出願人本田技研工業株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類B01D 59/38 20060101AFI20250919BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】カソード流路に供給するキャリアガスを再利用可能にする。
【解決手段】分離システムは、電解質膜、触媒、アノード流路およびカソード流路を有する電解セルと、アノード供給流路に接続されて水素同位体を含む原料流体を供給する原料流体供給手段と、カソード供給流路に接続されて第六〇流体を供給するカソードガス供給手段と、カソード排出流路に接続されたカソード側凝縮分離器と、カソード側凝縮分離器により分離されて不活性ガスを含んだ第六一流体をカソード供給流路に戻すカソードオフガス循環流路と、カソードオフガス循環流路に設けられたコンプレッサと、カソード供給流路におけるカソードオフガス循環流路との接続部分と電解セルとの間のカソード供給流路に設けられた第1圧力検出手段と、第1圧力検出手段の検出値が第1所定値よりも高い場合には、コンプレッサの回転数を所定回転数よりも高くする制御部と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
電解質膜および触媒を備え前記電解質膜を挟んだアノード側のアノード流路および前記電解質膜を挟んだカソード側のカソード流路を有する電解セルと、
前記アノード流路に連通するアノード排出流路およびアノード供給流路と、
前記カソード流路に連通するカソード排出流路およびカソード供給流路と、
前記アノード供給流路に接続されて水素同位体を含む原料流体を供給する原料流体供給手段と、
前記カソード供給流路に接続されて不活性ガスを含んだ流体を供給するカソードガス供給手段と、
前記カソード排出流路に接続されたカソード側凝縮分離器と、
前記カソード側凝縮分離器により分離されて前記不活性ガスを含んだ流体を前記カソード供給流路に戻すカソードオフガス循環流路と、
前記カソードオフガス循環流路に設けられたコンプレッサと、
前記カソード供給流路における前記カソードオフガス循環流路との接続部分と前記電解セルとの間に設けられた第１圧力検出手段と、
前記第１圧力検出手段の検出値が第１所定値よりも高い場合には、前記コンプレッサの回転数を所定回転数よりも高くする制御部と、
を備える、
分離システム。
続きを表示（約 610 文字）【請求項２】
前記所定回転数はゼロであり、
前記制御部は、
前記第１圧力検出手段の検出値が前記第１所定値よりも高い場合には、前記コンプレッサを動作させる、
請求項１記載の分離システム。
【請求項３】
前記制御部は、
前記第１圧力検出手段の検出値が前記第１所定値よりも高い場合に、前記カソードガス供給手段からの前記不活性ガスを含んだ流体の供給を停止する、
請求項２記載の分離システム。
【請求項４】
前記カソードガス供給手段による前記不活性ガスを含んだ流体の供給を停止した状態で、
前記制御部は、
前記第１圧力検出手段の検出値が前記第１所定値より小さな第２所定値より低い場合に、前記カソードガス供給手段からの前記不活性ガスを含んだ流体の供給を開始する、
請求項３記載の分離システム。
【請求項５】
前記カソードオフガス循環流路には、前記コンプレッサと前記カソード側凝縮分離器との間に第２圧力検出手段が設けられ、
前記制御部は、
前記第１圧力検出手段の検出値と前記第２圧力検出手段の検出値との差が第３所定値より大きい場合に、前記コンプレッサの回転数を前記第１圧力検出手段の検出値が前記第１所定値よりも高い場合における前記コンプレッサの回転数よりも高くする、
請求項１記載の分離システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、分離システムに関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
水素同位体に関する技術としては、二重水素（重水素）が有機ＥＬや半導体の材料として使われている。重水素は、水にわずかに含まれており、そこから濃縮が行われる。また、三重水素（トリチウム）は、重水炉や核融合炉から排出されるため、除去に関する研究開発が行われている。例えば、水素同位体を多く含む水をイオン交換膜と触媒とを有する電解セルを用いて分離するものが知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開平１１－０１１９０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、水素同位体を分離するシステムでは、キャリアガスとして不活性ガスを活用するが、電解セルによって分離された後の排出ガスには不活性ガスの他に三重水素などの放射性物質が含有されており、有害物質の排出量低減として、放射性物質の放出防止とコスト削減のために排出ガス、特に不活性ガスを再利用することが求められる。しかしながら、上記従来技術では、そのような取り組みは記載さえておらず、従来技術には改善の余地がある。
【０００５】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、キャリアガスとしての不活性ガスを再利用可能とすることができる分離システムを提供するという目的を達成しようとするものである。そして、延いては気候変動の緩和または影響軽減に寄与するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
［１］本発明の一態様にかかる分離システム（１）は、
電解質膜および触媒を備え前記電解質膜を挟んだアノード側のアノード流路（１１Ａ）および前記電解質膜を挟んだカソード側のカソード流路（１１Ｃ）を有する電解セル（１１）と、
前記アノード流路（１１Ａ）に連通するアノード排出流路（１２３）およびアノード供給流路（１２２）と、
前記カソード流路（１１Ｃ）に連通するカソード排出流路（２２３）およびカソード供給流路（２２２）と、
前記アノード供給流路（１２２）に接続されて水素同位体を含む原料流体を供給する原料流体供給手段（６０）と、
前記カソード供給流路（２２２）に接続されて不活性ガスを含んだ流体を供給するカソードガス供給手段（２６０）と、
前記カソード排出流路に接続されたカソード側凝縮分離器（２２０）と、
前記カソード側凝縮分離器（２２０）により分離されて前記不活性ガスを含んだ流体を前記カソード供給流路（２２１）に戻すカソードオフガス循環流路（２２４）と、
前記カソードオフガス循環流路（２２４）に設けられたコンプレッサ（２４０）と、
前記カソード供給流路（２２１）における前記カソードオフガス循環流路（２４０）との接続部分（２２５）と前記電解セル（１１）との間に設けられた第１圧力検出手段（２３１）と、
前記第１圧力検出手段（２３１）の検出値が第１所定値よりも高い場合には、前記コンプレッサ（２４０）の回転数を所定回転数よりも高くする制御部（１４０）と、
を備える、
ことにより上記課題を解決した。
【０００７】
上記の構成によれば、アノード側に水素同位体を含む原料を供給して分離濃縮する分離システムにおいて、第１圧力検出手段の検出値が所定値よりも高い場合には、第六〇流体である窒素等の不活性ガスを含んだ流体をキャリアガスとしてカソード側に供給する際に、キャリアガスが電解セルにまで到達している、つまり水素同位体分離を行っていると判断することができる。このため、コンプレッサによりカソードオフガス循環流路において循環される不活性ガスを含んだ流体の量を確保してコスト削減と水素同位体などの放射性物質が放出されてしまうことを防止することができる。
【０００８】
［２］本発明の分離システム（１）は、上記［１］において、
前記所定回転数はゼロであり、
前記制御部（１４０）は、
前記第１圧力検出手段（２３１）の検出値が前記第１所定値よりも高い場合には、前記コンプレッサ（２４０）を動作させる、
ことができる。
【０００９】
上記の構成によれば、第１圧力検出手段の検出値が所定値よりも高い場合には、第六〇流体である窒素等の不活性ガスをキャリアガスとしてカソード側に供給する際に、キャリアガスが電解セルにまで到達している、つまり水素同位体分離を行っていると判断することができる。このため、コンプレッサの動作によりカソードオフガス循環流路において循環される不活性ガスを含んだ流体の量を確保してコスト削減と水素同位体などの放射性物質が放出されてしまうことを防止することができる。
【００１０】
［３］本発明の分離システムは、上記［２］において、
前記制御部（１４０）は、
前記第１圧力検出手段（２３１）の検出値が前記第１所定値よりも高い場合に、前記カソードガス供給手段（２６０）からの前記不活性ガスを含んだ流体の供給を停止する、
ことができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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