JP6299347B2 - 二酸化炭素固定システム - Google Patents
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Description
図1は、第1の実施形態にかかる二酸化炭素固定システム100の概略的な構成を説明するための図である。図1中、物質の流れを矢印で、物質が気体であることを(g)で、物質が液体であることを(l)で、物質が固体であることを(s)で、水溶液であることを(aq)で示す。なお、理解を容易にするために、図1中、後述する熱交換部の記載を省略する。
続いて、二酸化炭素固定システム100の二酸化炭素固定装置110に配される熱交換部について説明する。図2は、二酸化炭素固定装置110の具体的な構成を説明するための図である。図2中、物質の流れを実線の矢印で、熱交換部の接続関係を破線で示す。
4H2 + CO2 → CH4 + 2H2O
…式(1)
CH4 → C + 2H2
…式(2)
続いて、二酸化炭素固定システム100における、メタネーション反応器120、メタン熱分解反応器130、塩化ナトリウム水溶液電解器220、水酸化ナトリウム電解器230の位置関係について説明する。図4は、二酸化炭素固定システム100における各装置の位置関係を説明するための図である。
上記の第1の実施形態では、塩化ナトリウム水溶液電解器220と、水酸化ナトリウム電解器230とで構成される水素生成装置210について説明した。しかし、水素を生成することができれば、その水素生成装置の構成を限定する必要はない。本実施形態では、水素生成装置の他の例について説明する。
図6は、変形例にかかる加熱器434の一部を切り欠いた斜視図である。図6に示すように、加熱器434は、採光窓134aと、炉室134bと、断熱材134cと、加熱管134dと、予熱配管436とを含んで構成される。なお、上述した第1の実施形態の構成要素として既に述べた採光窓134a、炉室134b、断熱材134c、加熱管134dは、実質的に機能が等しいため、同一の符号を付して説明を省略し、ここでは、予熱配管436について詳述する。
110 二酸化炭素固定装置
120 メタネーション反応器
130 メタン熱分解反応器
132 集光装置
134 加熱器
160 第1熱交換部(熱交換部)
170 第2熱交換部(熱交換部)
210 水素生成装置
220 塩化ナトリウム水溶液電解器
230 水酸化ナトリウム電解器
310 水素生成装置
436 予熱配管(熱交換部)
Claims (10)
- 二酸化炭素から固体炭素を分離し、回収して該二酸化炭素を固定する二酸化炭素固定システムであって、
二酸化炭素と水素とを含む原料ガスと、メタネーション反応を活性化させる触媒とを接触させ、該原料ガスからメタンおよび水を生成するメタネーション反応器と、
加熱源を有し、前記メタネーション反応器で生成されたメタンを該加熱源で加熱して、該メタンを固体炭素および水素に分解するメタン熱分解反応器と、
前記メタン熱分解反応器の加熱源から放出された熱のうち、前記メタンに吸収されなかった熱としての排熱または該メタン熱分解反応器で分解された前記固体炭素および水素が有する熱で、該メタネーション反応器に供給される原料ガスを予熱する熱交換部と、
を備えたことを特徴とする二酸化炭素固定システム。 - 前記メタン熱分解反応器の加熱源は、太陽光を集光して太陽熱を発生させる集光装置であることを特徴とする請求項1に記載の二酸化炭素固定システム。
- 前記メタネーション反応器で生成された水から水素を生成する水素生成装置をさらに備え、
前記メタネーション反応器は、少なくとも前記水素生成装置で生成された水素を含む原料ガスからメタンおよび水を生成することを特徴とする請求項1または2に記載の二酸化炭素固定システム。 - 前記水素生成装置は、
水と、塩化ナトリウムとの混合液を電気分解して、水酸化ナトリウム、水素、および、塩素を生成する塩化ナトリウム水溶液電解器と、
前記塩化ナトリウム水溶液電解器において生成された前記水酸化ナトリウムと、塩素との混合物を加熱し電気分解して、塩化ナトリウム、酸素、および、水素を生成する水酸化ナトリウム電解器と、
を備え、
前記塩化ナトリウム水溶液電解器で用いられる塩化ナトリウムは、前記水酸化ナトリウム電解器で生成された塩化ナトリウムであることを特徴とする請求項3に記載の二酸化炭素固定システム。 - 前記塩化ナトリウム水溶液電解器において生成された前記水酸化ナトリウムは、流動性をもたない固体の状態で前記水酸化ナトリウム電解器に移動させられて供給され、
前記水酸化ナトリウム電解器において生成された前記塩化ナトリウムは、流動性をもたない固体の状態で前記塩化ナトリウム水溶液電解器に移動させられて供給されることを特徴とする請求項4に記載の二酸化炭素固定システム。 - 前記塩化ナトリウム水溶液電解器は、
太陽光を集光する集光装置と、
前記集光装置が集光した太陽光に由来して発生する太陽熱で発電する太陽熱発電機と、
をさらに備え、
前記太陽熱発電機が発電した電力で、前記メタネーション反応器で生成された水と、塩化ナトリウムとの混合液を電気分解することを特徴とする請求項4または5に記載の二酸化炭素固定システム。 - 前記水酸化ナトリウム電解器は、
太陽光を集光する集光装置と、
前記集光装置が集光した太陽光に由来して発生する太陽熱で発電する太陽熱発電機と、
をさらに備え、
前記太陽熱発電機が発電した電力で、前記塩化ナトリウム水溶液電解器において生成された前記水酸化ナトリウムと、塩素との混合物を電気分解することを特徴とする請求項4から6のいずれか1項に記載の二酸化炭素固定システム。 - 前記水素生成装置は、前記メタネーション反応器で生成された水を電気分解して、水素および酸素を生成する水電解器であることを特徴とする請求項3に記載の二酸化炭素固定システム。
- 前記水電解器は、
太陽光を集光する集光装置と、
前記集光装置が集光した太陽光に由来して発生する太陽熱で発電する太陽熱発電機と、
をさらに備え、
前記太陽熱発電機が発電した電力で、前記メタネーション反応器で生成された水を電気分解することを特徴とする請求項8に記載の二酸化炭素固定システム。 - 前記メタネーション反応器は、太陽光を集光する集光装置をさらに備え、
前記集光装置が集光した太陽光に由来して発生する太陽熱で、前記メタネーション反応が進行を開始させる温度まで、前記原料ガスおよび前記触媒を加熱することを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載の二酸化炭素固定システム。
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