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水素化合物分解水素回収装置及びその方法 UPDATE

国内特許コード P150011430
整理番号 S2013-0705-N0
掲載日 2015年2月26日
出願番号 特願2013-054039
公開番号 特開2014-177387
登録番号 特許第6202715号
出願日 平成25年3月15日(2013.3.15)
公開日 平成26年9月25日(2014.9.25)
登録日 平成29年9月8日(2017.9.8)
発明者
  • 野村 信福
  • 豊田 洋通
  • 向笠 忍
  • 中原 真也
出願人
  • 国立大学法人愛媛大学
発明の名称 水素化合物分解水素回収装置及びその方法 UPDATE
発明の概要 【課題】水素化合物の反応加熱時の熱や環境廃熱を再利用して高効率に水素化合物から水素ガスを安定的に回収し、他の化合物を回収できる実用プラントとしてシステム構成が可能な水素化合物の水素回収装置及びその方法を提供する。
【解決手段】水素化合物を水素化合物貯留タンク2から廃熱により加熱して水素分解装置3に供給して液中プラズマで分解し、分解された水素を含むガスと分解液を水素化合物貯留タンク2に戻し、水素化合物貯留タンクで水素を含むガスと反応生成物を分離する。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要



従来、実用的な水素発生方法として、例えばメタン等の化石燃料ガスに水蒸気を混合し、高温で化学反応させて水素と一酸化炭素を得る水蒸気改質法が広く知られている。この水蒸気改質法はコストが低いという利点がある反面、一酸化炭素や二酸化炭素を大量に発生する欠点がある。また、メタンや天然ガスをプラズマで分解して水素とカーボンブラックを製造することが提案されている(特許文献1、2)。特許文献1,2に記載の発明は、メタンガス等の気体中の電極間でプラズマを発生させる気相プラズマによるものであり、プラズマのエネルギー密度を上げることは困難であり、反応速度に限界がある。しかも、プラズマは高温状態で発生するために取り扱いが不便であり、メタンガス等を高温で反応させるために安全を維持することは困難である。





この問題を解決する方法として、本発明者らは、水素化合物を含む液体中にプラズマを発生させて水素化合物を分解し、効率的に水素を発生させて水素を回収する方法を提案した(特許文献3)。該方法は、液中でプラズマを発生するため、巨視的には低温且つ低圧であり、取り扱いやすく安全であり、且つ一酸化炭素や二酸化炭素を大量に発生させることなく、クリーンエネルギーの要請にも合致するものである。水素化合物として、炭化水素廃棄物、例えば使用済みの食用油やエンジンオイル等の廃棄物も使用でき、その場合水素製造と同時に廃棄物処理を行なうことができるという利点がある。また炭化水素を含む廃棄物を使用することによって、水素を発生させると共にフラーレンやカーボンナノチューブ等の炭素化合物を同時に合成させることができ、廃棄物を有価なものに変換再利用できるという利点がある。

しかしながら、この方法は、廃棄物を連続的に処理して水素ガスを抽出する実用プラントとしてのシステム構成はいまだ提案されていない。

産業上の利用分野



本発明は、廃油等の液状廃棄物、ごみや産業廃棄物などの固形廃棄物等の水素化合物を分解して水素を回収する装置及び方法であって、特に水素を高効率に取り出す水素化合物分解水素回収装置及びその方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
水素化合物を分解して水素を回収する水素化合物分解水素回収装置であって、
前記水素化合物を貯留する水素化合物貯留タンク、前記水素化合物を分解して水素を生成する水素発生装置、前記水素化合物貯留タンクから前記水素発生装置に前記水素化合物を供給する水素化合物供給経路、前記水素発生装置から分解した分解液を前記水素化合物貯留タンクに戻す戻り経路、前記水素発生装置で発生した水素を回収する水素回収手段、及び前記水素発生装置に供給する前記水素化合物を加温する加温手段とからなることを特徴とする水素化合物分解水素回収装置。

【請求項2】
前記加温手段が、前記水素化合物貯留タンクから前記水素発生装置への水素化合物供給経路と前記戻り回路間に設けた熱交換器を含み、前記水素発生装置に供給する水素化合物と該水素発生装置から排出される発生ガス及び又は分解液とを熱交換して、前記水素発生装置の廃熱で該水素発生装置に供給する水素化合物を加温する請求項に記載の水素化合物分解水素回収装置。

【請求項3】
前記加温手段が、前記水素化合物貯留タンクから前記水素発生装置への水素化合物供給経路の途中に高温媒体が貯留している恒温槽を設けてなり、該恒温槽内を前記水素化合物供給経路が通過することにより高温媒体と熱交換することにより加温されるようにしてなる請求項1又は2に記載の水素化合物分解水素回収装置。

【請求項4】
前記水素発生装置が、前記水素化合物を入れる反応容器と、該反応容器内の液中にプラズマを発生させる液中プラズマ発生手段とからなり、前記水素化合物の液中にプラズマを発生させることにより前記水素化合物を分解し、水素を発生させるものである請求項1~の何れかに記載の水素化合物分解水素回収装置。

【請求項5】
前記水素回収手段は、前記水素発生装置から分解した水素を含むガスを前記水素化合物貯留タンクに供給して、該水素化合物貯留タンクを介して水素を回収するようにしてなる請求項1~の何れかに記載の水素化合物分解水素回収装置。

【請求項6】
前記水素回収手段は、前記水素化合物貯留タンク内のガスを抽出して塩素成分を除去する塩素除去手段、該塩素除去手段を通過したガスから水素以外のガスを分離して水素を通過させる水素分離手段、分離された水素を貯蔵する水素貯蔵手段を有する請求項に記載の水素化合物分解水素回収装置。

【請求項7】
前記水素化合物が液状廃棄物又は固形廃棄物を液体に混ぜて流動化したものである請求項1~の何れかに記載の水素化合物分解水素回収装置。

【請求項8】
水素化合物を分解して水素を回収する水素化合物分解水素回収方法であって、液状水素化合物又は固体水素化合物を破砕して液体に混ぜてなる水素化合物を水素化合物貯留タンクから水素発生装置に供給し、前記水素発生装置で分解されたガスと分解液のうち少なくとも分解液を前記水素化合物貯留タンクに戻し、該分解液を新しい水素化合物と混合して前記水素発生装置に循環させると共に、前記水素発生装置で分解されたガスから水素を分離回収して水素貯蔵手段に貯蔵し、前記水素発生装置に供給する前記水素化合物を加温するようにしてなることを特徴とする水素化合物分解水素回収方法。

【請求項9】
前記水素化合物の加温は、前記水素化合物貯留タンクから前記水素発生装置への水素化合物供給経路と該水素発生装置で分解した水素を含むガス及び又は分解液を前記水素化合物貯留タンクに戻す戻り経路での熱交換と、前記水素化合物貯留タンクに前記水素発生装置からの水素を含むガスと処理液を戻すことにより行うことからなり、水素発生装置の廃熱で行う請求項に記載の水素化合物分解水素回収方法。

【請求項10】
前記水素化合物の加温は、水素化合物が前記水素化合物貯留タンクから前記水素発生装置への水素化合物供給経路の途中に高温媒体が貯留している恒温槽内を前記水素が通過することにより高温媒体と熱交換することにより行う請求項8又は9に記載の水素化合物分解水素回収方法。

【請求項11】
前記水素発生装置での水素化合物の分解は、反応容器内の液状の水素化合物内に液中プラズマを発生させることにより行う請求項8~10の何れかに記載の水素化合物分解水素回収方法。

【請求項12】
前記水素化合物貯留タンクで、前記水素発生装置で分解後のガスと反応生成物が分離され、該反応生成物は沈殿物として回収し、前記ガスは前記水素化合物貯留タンクの気層部から抽出し、該ガスから水素を分離するようにした請求項8~11の何れかに記載の水素化合物分解水素回収方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2013054039thum.jpg
出願権利状態 登録
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