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希土類金属硫酸塩の水和物、及びその製造方法、並びに化学蓄熱材料 NEW 外国出願あり

国内特許コード P180015474
整理番号 5274
掲載日 2018年11月21日
出願番号 特願2017-555145
出願日 平成28年12月8日(2016.12.8)
国際出願番号 JP2016086634
国際公開番号 WO2017099197
国際出願日 平成28年12月8日(2016.12.8)
国際公開日 平成29年6月15日(2017.6.15)
優先権データ
  • 特願2015-241182 (2015.12.10) JP
発明者
  • 畑田 直行
  • 宇田 哲也
出願人
  • 国立大学法人京都大学
発明の名称 希土類金属硫酸塩の水和物、及びその製造方法、並びに化学蓄熱材料 NEW 外国出願あり
発明の概要 本発明の課題は、安価であり、安全性が高く、繰り返し反応を行っても再現性が高く(繰り返し耐久性が高く)、さらに比較的低温領域においても蓄熱と放熱とを可逆的に進行させることができる、化学蓄熱材料として有用な化合物を提供することである。本発明は、モノクロメーターを通したλ=1.5418Åの銅放射線を用いて測定されたX線回折パターンにおいて、特定の回折角(2θ)に特徴的なピークを有する希土類金属硫酸塩の水和物である。
従来技術、競合技術の概要


現在、日本の工場などでは100~250℃程度の排熱が多量に捨てられている。このような排熱を蓄熱し、有効に利用することでエネルギーの有効化が可能となり、その結果、化石燃料の使用量を低減することができると考えられる。



上記の観点より、従来から、蓄熱技術の開発が進められている。例えば、有機系蓄熱材の融解潜熱を用いた潜熱蓄熱技術が開発されているが、蓄熱密度が小さいため高コストとなっている(例えば、非特許文献1)。



これに対し、蓄熱密度の点で利点のある、化学反応を利用した化学蓄熱技術の開発も進められている。例えば、100℃程度以上の温度域で蓄熱及び熱供給が可能な反応系として、以下の表1に示すような固体/気体反応系が検討されている。なお、表1には、安全性及び汎用性の点で利点のある、気体成分として水蒸気を使用する系を列挙している。



【表1】




表1の反応系1~3は、平衡温度が比較的低い点では有望ではあるが、逆反応である水和反応がほとんど進行せず、熱供給を行うことができない。そのため、工業的に有効な反応系とはいえない。それに加え、反応系3で使用されるCuOは高価であり、高コストの観点からも問題である。



また、反応系4~6は、可逆的に反応が進行する。さらに、反応系4~6は、安価、安全性、及び非腐食性の観点から比較的有望ではある。しかしながら、表1から明らかな通り、反応系4~6は蓄熱操作(脱水反応)温度が250℃よりも高く、また反応系4は、繰り返し使用した場合の耐久性においても問題がある。



このように、化学蓄熱に用いられる材料は未だ実用に至っていないことが実情である(反応系4のMgO/HOについては非特許文献2、反応系5のLaOOH/HOについては非特許文献3を参照)。

産業上の利用分野


本発明は、希土類金属硫酸塩の水和物、及びその製造方法、並びに化学蓄熱材料に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
モノクロメーターを通したλ=1.5418Åの銅放射線を用いて測定されたX線回折パターンにおいて、下記に示す回折角(2θ)に特徴的なピークを有する希土類金属硫酸塩の水和物。
回折角(2θ)
13.0~14.0°
16.5~17.5°
19.5~20.5°
24.5~25.5°
29.0~30.0°

【請求項2】
前記希土類金属が、ランタン、セリウム、プラセオジウム、ネオジム、及びイットリウムよりなる群から選ばれる少なくとも1種である、請求項1に記載の希土類金属硫酸塩の水和物。

【請求項3】
一般式(1):
(SO・nHO (1)
(式(1)中、Mは、La、Ce、Pr、Nd及びYよりなる群から選ばれる少なくとも1種の希土類金属であり、nは0より大きく、9以下の数である)
で表される、請求項1又は2に記載の希土類金属硫酸塩の水和物。

【請求項4】
希土類金属硫酸塩1水和物である、請求項1~3のいずれか一項に記載の希土類金属硫酸塩の水和物。

【請求項5】
一般式(2):
(SO・1HO (2)
(式(2)中、Mは、La、Ce、Pr、Nd及びYよりなる群から選ばれる少なくとも1種の希土類金属である)
によって表される希土類金属硫酸塩の水和物。

【請求項6】
請求項1~5のいずれか一項に記載の希土類金属硫酸塩の水和物を含み、さらに、モノクロメーターを通したλ=1.5418Åの銅放射線を用いて測定されたX線回折パターンにおいて、下記に示す回折角(2θ)に特徴的なピークを有する希土類金属硫酸塩を含む化学蓄熱材料。
回折角(2θ)
13.0~14.0°
16.5~17.5°
19.5~20.5°
24.5~25.5°
29.0~30.0°

【請求項7】
モノクロメーターを通したλ=1.5418Åの銅放射線を用いて測定されたX線回折パターンにおいて、下記に示す回折角(2θ)に特徴的なピークを有する希土類金属硫酸塩の水和物の製造方法であって、
(1)希土類金属硫酸塩、又は前記ピークを有しない希土類金属硫酸塩の水和物を200℃以上に加熱する工程、及び
(2)工程(1)で得られた希土類金属硫酸塩を水蒸気の存在下で、降温させる工程
を含む製造方法。
回折角(2θ)
13.0~14.0°
16.5~17.5°
19.5~20.5°
24.5~25.5°
29.0~30.0°

【請求項8】
(1)希土類金属硫酸塩、又は希土類金属硫酸塩の水和物であって、モノクロメーターを通したλ=1.5418Åの銅放射線を用いて測定されたX線回折パターンにおいて、請求項7に示す回折角(2θ)に特徴的なピークを有しないものを200℃以上に加熱する工程、及び
(2)工程(1)で得られた希土類金属硫酸塩を水蒸気の存在下で、降温させる工程
を含む、希土類金属硫酸塩1水和物の製造方法。

【請求項9】
前記希土類金属が、ランタン、セリウム、プラセオジウム、ネオジム、及びイットリウムよりなる群から選ばれる少なくとも1種である、請求項7又は8に記載の製造方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2017555145thum.jpg
出願権利状態 公開
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