KR20200043437A - 열원 장치, 및 은 제올라이트의 사용 방법 - Google Patents
열원 장치, 및 은 제올라이트의 사용 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20200043437A KR20200043437A KR1020207008058A KR20207008058A KR20200043437A KR 20200043437 A KR20200043437 A KR 20200043437A KR 1020207008058 A KR1020207008058 A KR 1020207008058A KR 20207008058 A KR20207008058 A KR 20207008058A KR 20200043437 A KR20200043437 A KR 20200043437A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- silver
- zeolite
- type
- exchange sites
- heat source
- Prior art date
Links
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 title claims abstract description 258
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 227
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 227
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 190
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 186
- 239000004332 silver Substances 0.000 title claims abstract description 186
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 34
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 49
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 49
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 41
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 40
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 claims abstract description 34
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims abstract description 10
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 claims description 58
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 58
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 58
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 23
- 229910052680 mordenite Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 13
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 claims description 12
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 6
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000011133 lead Substances 0.000 claims description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 5
- 230000004308 accommodation Effects 0.000 claims description 3
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 abstract description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 6
- 230000035699 permeability Effects 0.000 abstract description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 19
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 19
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 19
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 7
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 4
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical compound [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011630 iodine Substances 0.000 description 3
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 2
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 229910017090 AlO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001200 Ferrotitanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004283 SiO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N Silver ion Chemical group [Ag+] FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010411 cooking Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
- B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
- B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
- B01J29/18—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the mordenite type
- B01J29/20—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the mordenite type containing iron group metals, noble metals or copper
- B01J29/24—Iron group metals or copper
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
- B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
- B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
- B01J29/08—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the faujasite type, e.g. type X or Y
- B01J29/10—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the faujasite type, e.g. type X or Y containing iron group metals, noble metals or copper
- B01J29/12—Noble metals
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
- B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
- B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
- B01J29/08—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the faujasite type, e.g. type X or Y
- B01J29/10—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the faujasite type, e.g. type X or Y containing iron group metals, noble metals or copper
- B01J29/12—Noble metals
- B01J29/123—X-type faujasite
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
- B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
- B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
- B01J29/08—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the faujasite type, e.g. type X or Y
- B01J29/10—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the faujasite type, e.g. type X or Y containing iron group metals, noble metals or copper
- B01J29/12—Noble metals
- B01J29/126—Y-type faujasite
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
- B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
- B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
- B01J29/08—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the faujasite type, e.g. type X or Y
- B01J29/10—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the faujasite type, e.g. type X or Y containing iron group metals, noble metals or copper
- B01J29/14—Iron group metals or copper
- B01J29/143—X-type faujasite
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
- B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
- B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
- B01J29/08—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the faujasite type, e.g. type X or Y
- B01J29/10—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the faujasite type, e.g. type X or Y containing iron group metals, noble metals or copper
- B01J29/14—Iron group metals or copper
- B01J29/146—Y-type faujasite
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
- B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
- B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
- B01J29/60—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the type L, as exemplified by patent document US3216789
- B01J29/61—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the type L, as exemplified by patent document US3216789 containing iron group metals, noble metals or copper
- B01J29/62—Noble metals
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
- B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
- B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
- B01J29/60—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the type L, as exemplified by patent document US3216789
- B01J29/61—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the type L, as exemplified by patent document US3216789 containing iron group metals, noble metals or copper
- B01J29/63—Iron group metals or copper
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
- B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
- B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
- B01J29/70—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65
- B01J29/72—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65 containing iron group metals, noble metals or copper
- B01J29/7207—A-type
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
- B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
- B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
- B01J29/70—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65
- B01J29/72—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65 containing iron group metals, noble metals or copper
- B01J29/76—Iron group metals or copper
- B01J29/7607—A-type
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B39/00—Compounds having molecular sieve and base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites; Their preparation; After-treatment, e.g. ion-exchange or dealumination
- C01B39/02—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof; Direct preparation thereof; Preparation thereof starting from a reaction mixture containing a crystalline zeolite of another type, or from preformed reactants; After-treatment thereof
- C01B39/20—Faujasite type, e.g. type X or Y
- C01B39/22—Type X
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C13/00—Apparatus in which combustion takes place in the presence of catalytic material
- F23C13/08—Apparatus in which combustion takes place in the presence of catalytic material characterised by the catalytic material
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/12—Radiant burners
- F23D14/18—Radiant burners using catalysis for flameless combustion
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
- B01D2253/10—Inorganic adsorbents
- B01D2253/106—Silica or silicates
- B01D2253/108—Zeolites
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
- B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
- B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
- B01J29/18—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the mordenite type
- B01J29/20—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the mordenite type containing iron group metals, noble metals or copper
- B01J29/22—Noble metals
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
- F23C2900/13001—Details of catalytic combustors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
- F23C2900/9901—Combustion process using hydrogen, hydrogen peroxide water or brown gas as fuel
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
Abstract
산업용 열원으로서 이용 가능한 촉매의 반응열을 이용한 새로운 열원 장치를 제공한다. 은 제올라이트(1)의 촉매 반응열을 이용한 열원 장치(100)로서, 통기성을 확보한 상태에서 은 제올라이트(1)를 수용하는 수용 용기(10)를 포함하고, 수용 용기(10)에, 수소, 수증기, 및 공기를 포함하는 혼합 가스 G가 통기되도록 구성되어 있다. 혼합 가스는, 수소 농도가 1∼20 용량%이고, 수증기 농도가 1∼95 용량%이며, 공기 농도가 1∼95 용량%이고, 온도가 100℃ 이상이다.
Description
본 발명은, 은 제올라이트의 촉매 반응열을 이용한 열원 장치, 및 은 제올라이트의 사용 방법에 관한 것이다.
각종 장치의 열원으로서, 가스버너나 석유버너 등의 연소식 열원이 종래부터 널리 사용되고 있다. 그러나, 최근에서는, 보다 안전성이나 환경에 배려한 열원이 요구되는 경향이 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에 기재되어 있는 촉매의 반응열을 이용한 촉매 반응 히터는, 화염의 발생을 수반하지 않기 때문에 실화 등의 우려가 없어, 연소식 열원과 비교하면 안전성이 높은 열원이 될 수 있다.
그런데, 특허문헌 1에 대표되는 촉매 반응 히터에 있어서는, 충분한 열량을 발생하기 위해서는, 촉매로서 충분한 활성을 가지는 것을 선택할 필요가 있다. 또한, 실용적인 열원이기 위해서는, 어느 정도의 내구성도 갖추고 있을 필요가 있다. 그러나, 지금까지 알려져 있는 촉매는, 산업 사용에 견딜 수 있을 정도의 충분한 활성 및 내구성을 가지고 있다고는 말할 수 없었다.
본 발명은, 상기 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 산업용 열원으로서 이용 가능한 촉매의 반응열을 이용한 새로운 열원 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 나아가, 촉매로서의 은 제올라이트의 새로운 사용 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 관한 열원 장치의 특징 구성은,
은 제올라이트의 촉매 반응열을 이용한 열원 장치로서,
통기성을 확보한 상태에서 상기 은 제올라이트를 수용하는 수용 용기를 포함하고,
상기 수용 용기에, 수소, 수증기, 및 공기를 포함하는 혼합 가스가 통기되도록 구성되어 있는 것에 있다.
본 구성의 열원 장치에 의하면, 수용 용기에, 수소, 수증기, 및 공기를 포함하는 혼합 가스가 통기됨으로써, 수소가 은 제올라이트에 흡착되고, 또한 흡착된 수소가 은 제올라이트를 통하여 공기 중의 산소와 반응하고, 그 때 다량의 촉매 반응열이 발생한다. 이 수소와 공기 중의 산소의 촉매 반응은, 수증기의 존재 하에서 진행되므로, 촉매 반응열이 연속적으로 발생하여 고온 상태로 되어도 수소 폭발이 일어나지 않고, 높은 안전성을 확보할 수 있다. 따라서, 이 촉매 반응열을 열원으로서 이용할 수 있다.
본 발명에 관한 열원 장치에 있어서,
상기 혼합 가스는, 수소 농도가 1∼20 용량%이고, 수증기 농도가 1∼95 용량%이며, 공기 농도가 1∼95 용량%이고, 온도가 100℃ 이상인 것이 바람직하다.
본 구성의 열원 장치에 의하면, 수용 용기에 통기시키는 혼합 가스의 조성(組成) 및 온도가 적절한 범위로 설정되어 있으므로, 은 제올라이트를 통한 수소와 공기 중의 산소의 촉매 반응이, 높은 안전성을 유지하면서 효율적으로 계속적으로 진행되고, 열원으로서 바람직하게 이용할 수 있다.
본 발명에 관한 열원 장치에 있어서,
상기 수용 용기에 상기 혼합 가스가 통기되고 나서 1분 경과 후의 상기 수용 용기에 수용되어 있는 상기 은 제올라이트의 온도가 400℃ 이상으로 되는 것이 바람직하다.
본 구성의 열원 장치에 의하면, 수용 용기에 혼합 가스를 통기하면, 단시간에 은 제올라이트가 충분히 발열하므로, 열원으로서 바람직하게 이용할 수 있다.
본 발명에 관한 열원 장치에 있어서,
상기 은 제올라이트는, X형 제올라이트가 가지는 이온 교환 사이트 중 적어도 일부를 은으로 치환한 AgX형 제올라이트, A형 제올라이트가 가지는 이온 교환 사이트 중 적어도 일부를 은으로 치환한 AgA형 제올라이트, Y형 제올라이트가 가지는 이온 교환 사이트 중 적어도 일부를 은으로 치환한 AgY형 제올라이트, L형 제올라이트가 가지는 이온 교환 사이트 중 적어도 일부를 은으로 치환한 AgL형 제올라이트, 및 모데나이트형 제올라이트가 가지는 이온 교환 사이트 중 적어도 일부를 은으로 치환한 Ag 모데나이트형 제올라이트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종인 것이 바람직하다.
본 구성의 열원 장치에 의하면, 은 제올라이트로서, AgX형 제올라이트, AgA형 제올라이트, AgY형 제올라이트, AgL형 제올라이트, 및 Ag 모데나이트형 제올라이트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 채용하고 있고, 이 경우, 은 제올라이트를 통한 수소와 공기 중의 산소의 촉매 반응이, 높은 안전성을 유지하면서 효율적이고 계속적으로 진행되어, 열원으로서 바람직하게 이용할 수 있다.
본 발명에 관한 열원 장치에 있어서,
상기 은 제올라이트는, X형 제올라이트가 가지는 이온 교환 사이트 중 적어도 일부를 은 및 은 이외의 금속으로 치환한 AgMX형 제올라이트, A형 제올라이트가 가지는 이온 교환 사이트 중 적어도 일부를 은 및 은 이외의 금속으로 치환한 AgMA형 제올라이트, Y형 제올라이트가 가지는 이온 교환 사이트 중 적어도 일부를 은 및 은 이외의 금속으로 치환한 AgMY형 제올라이트, L형 제올라이트가 가지는 이온 교환 사이트 중 적어도 일부를 은 및 은 이외의 금속으로 치환한 AgML형 제올라이트, 및 모데나이트형 제올라이트가 가지는 이온 교환 사이트 중 적어도 일부를 은 및 은 이외의 금속으로 치환한 AgM 모데나이트형 제올라이트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종인 것이 바람직하다.
본 구성의 열원 장치에 의하면, 은 제올라이트로서, AgMX형 제올라이트, AgMA형 제올라이트, AgMY형 제올라이트, AgML형 제올라이트, 및 AgM 모데나이트형 제올라이트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 채용하고 있고, 이 경우도 은 제올라이트를 통한 수소와 공기 중의 산소의 촉매 반응이, 높은 안전성을 유지하면서 효율적이고 계속적으로 진행되어, 열원으로서 바람직하게 이용할 수 있다.
본 발명에 관한 열원 장치에 있어서,
상기 은 이외의 금속은 납, 니켈, 및 구리로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 금속인 것이 바람직하다.
본 구성의 열원 장치에 의하면, AgMX형 제올라이트, AgMA형 제올라이트, AgMY형 제올라이트, AgML형 제올라이트, 및 AgM 모데나이트형 제올라이트에 있어서, 은 이외의 금속으로서 적절한 금속을 채용하고 있으므로, 은 제올라이트를 통한 수소와 공기 중의 산소의 촉매 반응이, 높은 안전성을 유지하면서 효율적이고 계속적으로 진행되어, 열원으로서 바람직하게 이용할 수 있다.
본 발명에 관한 열원 장치에 있어서,
상기 수납 용기는, 통기 방향 하류측에 상기 은 제올라이트의 입자 직경보다 미세한 그물눈을 가지는 금속제의 통기 구조를 구비한 금속제의 통형(筒形) 부재로서 구성되어 있는 것이 바람직하다.
본 구성의 열원 장치에 의하면, 수납 용기를, 통기 방향 하류측에 은 제올라이트의 입자 직경보다 미세한 그물눈을 가지는 금속제의 통기 구조를 구비한 금속제의 통형 부재로서 구성함으로써, 은 제올라이트가 수용 용기로부터 누출되지 않고, 은 제올라이트를 통한 수소와 공기 중의 산소의 촉매 반응이 수용 용기 내에서 보다 효율적으로 진행되어, 열원으로서 바람직하게 이용할 수 있다.
본 발명에 관한 열원 장치에 있어서,
상기 통형 부재는, 내관(內管)과 외관(外管)을 구비한 이중관 구조를 가지는 것이 바람직하다.
본 구성의 열원 장치에 의하면, 통형 부재를 내관과 외관을 구비한 이중관 구조로 하는 것에 의해, 내관과 외관 사이에 형성되는 환형(環形) 공간에 열매체(熱媒體)를 통류시킬 수 있으므로, 열효율이 보다 향상되고, 사용 편리성도 양호한 것으로 된다.
본 발명에 관한 열원 장치에 있어서,
상기 내관과 상기 외관의 이격 거리를 상기 은 제올라이트의 입자 직경에 따라 설정하고 있는 것이 바람직하다.
본 구성의 열원 장치에 의하면, 내관과 외관의 이격 거리를 은 제올라이트의 입자 직경에 따라 설정함으로써, 은 제올라이트의 표면에서 발생한 촉매 반응열이 내관으로부터 외관으로 적은 손실로 전달되고, 또한 내관과 외관 사이의 환형 공간에 열매체를 통류시킨 경우에도 통류 저항이 과도하게 커지지 않으므로, 결과로서, 해당 열원 장치에 사용하는 은 제올라이트의 특성이 가장 살려진 열원 장치를 실현할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 관한 은 제올라이트의 사용 방법의 특징 구성은,
은 제올라이트에, 수소, 수증기, 및 공기를 포함하는 혼합 가스를 통기함으로써 발생하는 촉매 반응열을, 열원으로서 이용하는 것에 있다.
본 구성의 은 제올라이트의 사용 방법에 의하면, 은 제올라이트에, 수소, 수증기, 및 공기를 포함하는 혼합 가스가 통기됨으로써, 수소가 은 제올라이트에 흡착되고, 또한 흡착된 수소가 은 제올라이트를 통하여 공기 중의 산소와 반응하고, 그 때 다량의 촉매 반응열이 발생한다. 이 수소와 공기 중의 산소의 촉매 반응은, 수증기의 존재 하에서 진행되므로, 촉매 반응열이 연속하여 발생하여 고온 상태로 되어도 수소 폭발이 일어나지 않고, 높은 안전성을 확보할 수 있다. 따라서, 이 촉매 반응열을 열원으로서 이용할 수 있다.
본 발명에 관한 은 제올라이트의 사용 방법에 있어서,
상기 혼합 가스는, 수소 농도가 1∼20 용량%이고, 수증기 농도가 1∼95 용량%이며, 공기 농도가 1∼95 용량%이고, 온도가 100℃ 이상인 것이 바람직하다.
본 구성의 은 제올라이트의 사용 방법에 의하면, 은 제올라이트에 통기시키는 혼합 가스의 조성 및 온도가 적절한 범위로 설정되어 있으므로, 은 제올라이트를 통한 수소와 공기 중의 산소의 촉매 반응이, 높은 안전성을 유지하면서 효율적이고 계속적으로 진행되어, 열원으로서 바람직하게 이용할 수 있다.
본 발명에 관한 은 제올라이트의 사용 방법에 있어서,
상기 은 제올라이트에 상기 혼합 가스가 통기되고 나서 1분 경과 후의 해당 은 제올라이트의 온도가 400℃ 이상으로 되도록, 상기 혼합 가스를 통기하는 것이 바람직하다.
본 구성의 은 제올라이트의 사용 방법에 의하면, 혼합 가스의 통기에 의하여, 단시간에 은 제올라이트가 충분히 발열하므로, 열원으로서 바람직하게 이용할 수 있다.
본 발명에 관한 은 제올라이트의 사용 방법에 있어서,
상기 은 제올라이트는, X형 제올라이트가 가지는 이온 교환 사이트 중 적어도 일부를 은으로 치환한 AgX형 제올라이트, A형 제올라이트가 가지는 이온 교환 사이트 중 적어도 일부를 은으로 치환한 AgA형 제올라이트, Y형 제올라이트가 가지는 이온 교환 사이트 중 적어도 일부를 은으로 치환한 AgY형 제올라이트, L형 제올라이트가 가지는 이온 교환 사이트 중 적어도 일부를 은으로 치환한 AgL형 제올라이트, 및 모데나이트형 제올라이트가 가지는 이온 교환 사이트 중 적어도 일부를 은으로 치환한 Ag 모데나이트형 제올라이트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종인 것이 바람직하다.
본 구성의 은 제올라이트의 사용 방법에 의하면, 은 제올라이트로서, AgX형 제올라이트, AgA형 제올라이트, AgY형 제올라이트, AgL형 제올라이트, 및 Ag 모데나이트형 제올라이트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 채용하고 있고, 이 경우, 은 제올라이트를 통한 수소와 공기 중의 산소의 촉매 반응이, 높은 안전성을 유지하면서 효율적이고 계속적으로 진행되어, 열원으로서 바람직하게 이용할 수 있다.
본 발명에 관한 은 제올라이트의 사용 방법에 있어서,
상기 은 제올라이트는, X형 제올라이트가 가지는 이온 교환 사이트 중 적어도 일부를 은 및 은 이외의 금속으로 치환한 AgMX형 제올라이트, A형 제올라이트가 가지는 이온 교환 사이트 중 적어도 일부를 은 및 은 이외의 금속으로 치환한 AgMA형 제올라이트, Y형 제올라이트가 가지는 이온 교환 사이트 중 적어도 일부를 은 및 은 이외의 금속으로 치환한 AgMY형 제올라이트, L형 제올라이트가 가지는 이온 교환 사이트 중 적어도 일부를 은 및 은 이외의 금속으로 치환한 AgML형 제올라이트, 및 모데나이트형 제올라이트가 가지는 이온 교환 사이트 중 적어도 일부를 은 및 은 이외의 금속으로 치환한 AgM 모데나이트형 제올라이트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종인 것이 바람직하다.
본 구성의 은 제올라이트의 사용 방법에 의하면, 은 제올라이트로서, AgMX형 제올라이트, AgMA형 제올라이트, AgMY형 제올라이트, AgML형 제올라이트, 및 AgM 모데나이트형 제올라이트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 채용하고 있고, 이 경우도 은 제올라이트를 통한 수소와 공기 중의 산소의 촉매 반응이, 높은 안전성을 유지하면서 효율적이고 계속적으로 진행되어, 열원으로서 바람직하게 이용할 수 있다.
본 발명에 관한 은 제올라이트의 사용 방법에 있어서,
상기 은 이외의 금속은, 납, 니켈, 및 구리로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 금속인 것이 바람직하다.
본 구성의 은 제올라이트의 사용 방법에 의하면, AgMX형 제올라이트, AgMA형 제올라이트, AgMY형 제올라이트, AgML형 제올라이트, 및 AgM 모데나이트형 제올라이트에 있어서, 은 이외의 금속으로서 적절한 금속을 채용하고 있으므로, 은 제올라이트를 통한 수소와 공기 중의 산소의 촉매 반응이, 높은 안전성을 유지하면서 효율적이고 계속적으로 진행되어, 열원으로서 바람직하게 이용할 수 있다.
[도 1] 도 1은, 본 발명의 열원 장치의 개략 구성도이다.
[도 2] 도 2는, AgX형 제올라이트에 관한 설명도이다.
[도 2] 도 2는, AgX형 제올라이트에 관한 설명도이다.
이하, 본 발명에 관한 실시형태에 대하여 설명한다. 다만, 본 발명은, 이하에 설명하는 실시형태나 도면에 나타내어진 구성에 한정되는 것은 의도하지 않는다.
처음으로, 본 발명와 관련된 기술의 경위에 대하여 설명한다. 본 발명자들은, 은 제올라이트의 1종인 Na 사이트 중 적어도 일부를 Ag로 치환한 X형 제올라이트(AgX형 제올라이트)가 높은 요오드 흡착능을 가지는 것을 발견하고, 원자로에서의 중대사고(severe accident)에 대비한 방사성 요오드 흡착제로서 특허출원을 행하고, 2014년 3월 20일에 특허권(특허 제5504368호)을 취득하였다. 상기 특허의 명세서에 의하면, AgX형 제올라이트는 방사성 요오드의 흡착능뿐만 아니라, 우수한 수소의 흡착능도 가지는 것이 명백하게 되어 있다.
본 발명자들은, 상기의 AgX형 제올라이트에 대하여, 추가의 검토를 행한 바, AgX형 제올라이트에 수소를 흡착시킬 때, 수소에 수증기 및 공기를 첨가한 혼합 가스의 상태에서 AgX형 제올라이트에 통기시키면, AgX형 제올라이트는 더 양호한 수소 흡착능을 나타내고, 또한 혼합 가스가 수증기를 포함하고 있으므로, 고온 상태로 되어도 수소 폭발이 일어나지 않고 안전하게 촉매 반응(수소의 소비)이 진행되고, 나아가 발생한 촉매 반응열을 효율적으로 취출하는 것이 가능한 것을 새롭게 지견하였다. 본 발명은, AgX형 제올라이트를 포함하는 은 제올라이트에 대하여, 수증기의 존재 하에서 수소와 공기(산소)의 촉매 반응이 진행될 때 발생하는 열을, 각종 산업용 열원으로서 이용하는 것이다.
도 1은, 본 발명의 열원 장치(100)의 개략 구성도이다. 도 1의 (a)는, 제1 실시형태에 관한 열원 장치(100)를 나타내고, 도 1의 (b)는, 제2 실시형태에 관한 열원 장치(100)를 나타낸다. 각 실시형태에 공통되는 주요한 구성으로서, 열원 장치(100)는, 은 제올라이트(1)를 수용하는 수용 용기(10)를 포함하고 있다.
은 제올라이트(1)는 각종 제올라이트를 베이스로 하고, 해당 제올라이트가 가지는 이온 교환 사이트 중 적어도 일부가 은으로 치환된 것이다. 그와 같은 제올라이트(1)로서, X형 제올라이트가 가지는 이온 교환 사이트 중 적어도 일부를 은으로 치환한 AgX형 제올라이트, A형 제올라이트가 가지는 이온 교환 사이트 중 적어도 일부를 은으로 치환한 AgA형 제올라이트, Y형 제올라이트가 가지는 이온 교환 사이트 중 적어도 일부를 은으로 치환한 AgY형 제올라이트, L형 제올라이트가 가지는 이온 교환 사이트 중 적어도 일부를 은으로 치환한 AgL형 제올라이트, 및 모데나이트형 제올라이트가 가지는 이온 교환 사이트 중 적어도 일부를 은으로 치환한 Ag 모데나이트형 제올라이트 등을 들 수 있다.
또한, 은 제올라이트(1)로서, X형 제올라이트가 가지는 이온 교환 사이트 중 적어도 일부를 은 및 은 이외의 금속으로 치환한 AgMX형 제올라이트, A형 제올라이트가 가지는 이온 교환 사이트 중 적어도 일부를 은 및 은 이외의 금속으로 치환한 AgMA형 제올라이트, Y형 제올라이트가 가지는 이온 교환 사이트 중 적어도 일부를 은 및 은 이외의 금속으로 치환한 AgMY형 제올라이트, L형 제올라이트가 가지는 이온 교환 사이트 중 적어도 일부를 은 및 은 이외의 금속으로 치환한 AgML형 제올라이트, 및 모데나이트형 제올라이트가 가지는 이온 교환 사이트 중 적어도 일부를 은 및 은 이외의 금속으로 치환한 AgM 모데나이트형 제올라이트 등도 들 수 있다. 이 경우, 은 이외의 금속으로서, 납, 니켈, 및 구리 등을 들 수 있다.
본 발명에서는, 특히, 수소 분자 흡착능이 높은 AgX형 제올라이트가 바람직하게 사용된다.
여기에서, AgX형 제올라이트에 대하여 설명한다. 도 2는, AgX형 제올라이트에 관한 설명도이다. 도 2의 (a)는, 제올라이트의 결정 구조 모식도이며, 도 2의 (b)는, 13X형 제올라이트의 나트륨 사이트가 은으로 치환되는 반응의 설명도이다. 도 2의 (c)는, 13X형 제올라이트의 나트륨 사이트를 은으로 치환한 결과, 세공(細孔) 직경의 사이즈가 작아지는 것의 설명도이다.
도 2의 (a)에 나타낸 바와 같이, 제올라이트는 규소염의 1종이고, 구조의 기본단위는 사면체 구조의 (SiO4)4- 및 (AlO4)5-이며, 이 기본단위가 차례로 삼차원적으로 연결되어 결정 구조를 형성한다. 기본단위의 연결 형식에 의해 다양한 결정 구조가 형성되고, 형성되는 결정 구조마다 고유의 균일한 세공 직경을 가진다. 이 균일한 세공 직경을 가지므로, 제올라이트에는 분자체(分子篩)나 흡착, 이온 교환능이라는 특성이 갖추어지게 된다.
예를 들면, 13X형 제올라이트는 공업적으로 널리 이용되고 있는 X형 제올라이트며, 그 조성은 Na86[(AlO2)86(SiO2)106]·276H2O이다. 도 2의 (b)에 나타낸 바와 같이, 13X형 제올라이트의 이온 교환 사이트인 나트륨 사이트를 은으로 이온 교환하는 것에 의해, 본 발명의 열원 장치(100)에 사용 가능한 AgX형 제올라이트가 얻어진다. AgX형 제올라이트의 은 이온 교환율은 90% 이상, 바람직하게는 95% 이상으로 한다.
또한, AgX형 제올라이트는, 은 이외의 물질로는 이온 교환되어 있지 않은 것이 바람직하다. 즉, AgX형 제올라이트는, 실질적으로 13X형 제올라이트 중의 거의 모든 나트륨 사이트가 은과 이온 교환되는 것이 바람직하다. 이와 같은 높은 이온 교환율이면, 대단히 우수한 수소 분자 흡착능을 가지는 것으로 된다. 이것은, 도 2의 (c)에 나타낸 바와 같이, 은으로 이온 교환되기 전의 나트륨 사이트를 가지는 13X형 제올라이트의 세공 직경(약 0.4㎚)은, 수소 분자(분자 직경: 약 0.29㎚)를 포착하는 데에는 지나치게 큰 사이즈이지만, 나트륨 사이트를 은으로 이온 교환하면, 수소 분자가 정확히 들어가는 최적의 세공 직경(약 0.29㎚)이 되고, 그 결과, 은으로 이온 교환된 13X형 제올라이트는, 수소 분자를 고효율로 효과적으로 흡착하는 것이 가능해지기 때문이다.
실제로 사용하는 장면에서는, AgX형 제올라이트는 입상으로 가공되어 있는 것이 바람직하다. 그 경우의 입자 사이즈는, 8×12mesh 내지 10×20mesh(JIS K 1474-4-6)인 것이 바람직하다. 그리고, 입자 사이즈의 mesh 표기에 대하여, 예를 들면, 「10×20mesh」란, 입자가 10mesh의 체를 통과하지만 20mesh의 체는 통과하지 않는 것, 즉 입자 사이즈가 10∼20mesh인 것을 의미한다. 10mesh란, 1인치(약 2.54cm)의 사이에 10개의 격자가 있는 것, 즉 하나의 격자 사이즈가 약 2.54㎜인 것을 나타낸다.
상기의 은 제올라이트(1)는 수용 용기(10)에 수용된다. 수용 용기(10)로서는, 예를 들면 도 1의 (a)에 나타낸 바와 같이, 통형 부재인 금속관(10)으로 구성되고, 그 양단에 은 제올라이트(1)의 입자 직경보다 미세한 금속제의 메쉬(11)를 형성하여 통기성을 확보할 수 있는 상태로 구성된다(제1 실시형태). 금속관(10)은, 도 1의 (b)에 나타낸 바와 같이, 내관(10a)과 외관(10b)을 구비한 이중관 구조라도 된다(제2 실시형태). 이 경우, 내관(10a)과 외관(10b)은, 도시하지 않은 리브 또는 필러에 의해 접속 고정되고, 내관(10a)과 외관(10b) 사이에 형성되는 환형 공간에 열매체를 통류시킨다. 그렇게 하는 것에 의해, 열원 장치(100)의 열효율이 보다 향상되고, 사용 편리성도 양호한 것으로 된다. 열매체로서는, 물, 오일, 용융 상태의 주석 등을 사용할 수 있다.
열원 장치(100)로서, 도 1의 (b)에 나타낸 제2 실시형태의 구성을 채용하는 경우, 내관(10a)과 외관(10b) 사이에 형성되는 환형 공간의 사이즈(내관(10a)과 외관(10b)의 이격 거리)를 은 제올라이트(1)의 사이즈(입자 직경)에 따라 적절하게 설정하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 내관(10a)과 외관(10b)의 이격 거리를 은 제올라이트(1)의 입자 직경 0.5∼10배, 바람직하게는 1∼5배의 거리로 설정하면, 은 제올라이트(1)의 표면에서 발생한 촉매 반응열(상세한 것은 후술함)이 내관(10a)에서 외관(10b)으로 적은 손실로 전달하고, 게다가 열교환의 역할을 담당하는 환형 공간을 통류하는 열매체의 통류 저항은 과도하게 커지지 않으므로, 결과로서, 상기 열원 장치(100)에 사용하는 은 제올라이트(1)의 특성이 가장 살려진 열원 장치(100)를 실현할 수 있다.
금속관(10) 및 금속제의 메쉬(11)의 소재로서는, 철, 구리, 은, 니켈, 알루미늄, 티탄, 스테인레스 등의 각종 금속 소재 또는 이들을 포함하는 합금을 사용할 수 있지만, 금속관(10) 및 금속제의 메쉬(11)에는 웨트(wet)한 혼합 가스 G(상세한 것은 후술함)가 접촉하므로, 내식성이 있는 알루미늄, 티탄, 스테인레스를 사용하는 것이 바람직하다. 내식성이 있는 금속으로 구성된 통기 구조(메쉬(11)를 구비한 금속관(10)을 사용하면, 은 제올라이트가 금속관(10)으로부터 누출되지 않고, 은 제올라이트를 통한 수소와 공기 중의 산소의 촉매 반응이 금속관(10) 내에서 보다 효율적으로 진행되어, 열원으로서 바람직하게 이용할 수 있다.
금속관(10)의 단부(端部)에 형성하는 메쉬(11)의 사이즈는, 통기 방향 하류측에서 은 제올라이트의 입자 직경보다 미세한 그물눈(예를 들면, 20mesh보다 미세한 그물눈)을 가지는 것이 바람직하다. 은 제올라이트(1)는, 8×12mesh 내지 10×20mesh로 조정된 것이 사용성이 양호하므로, 통기 방향 하류측에 20mesh보다 미세한 그물눈을 가지는 메쉬(11)를 형성함으로써, 금속관(10) 내로의 은 제올라이트(1)의 유지와, 금속관(10)의 통기성을 양립할 수 있다. 그리고, 통기 방향 상류측의 메쉬(11)의 사이즈에 대해서는 특별히 제한은 없지만, 통기 방향 하류측과 마찬가지로 20mesh보다 미세한 그물눈을 가지는 것을 채용하면, 만일 혼합 가스 G가 역류해도 은 제올라이트(1)는 금속관(10) 내에 머무르기 때문에, 안전한 상태를 유지할 수 있다.
상기의 수용 용기(10)에는, 수소, 수증기, 및 공기를 포함하는 혼합 가스 G가 통기된다. 혼합 가스 G는 수증기를 포함하므로 웨트의 가스이지만, 혼합 가스 G가 수용 용기(10)의 내부 은 제올라이트(1)에 접촉하면, 혼합 가스 G에 포함되는 수소가 은 제올라이트(1)에 흡착되고, 또한 흡착된 수소가 은 제올라이트(1)를 통하여 혼합 가스 G에 포함되는 공기 중의 산소와 반응하고, 그 때 다량의 촉매 반응열이 발생한다. 이 때, 양단에 금속제의 메쉬(11)를 형성한 수용 용기(금속관)(10)는, 통기성이 양호하고 또한 열효율이 우수하므로, 은 제올라이트(1)를 통한 수소와 산소의 촉매 반응열을 받아서 비교적 신속히 온도가 상승한다. 특히, 은 제올라이트(1)로서 AgX형 제올라이트를 채용한 경우, 상온(15∼25℃)에 있는 수용 용기(10)에 혼합 가스 G를 통기하면, 1분 경과 후의 해당 수용 용기(10)에 수용되어 있는 AgX형 제올라이트의 온도는 400℃ 이상이 된다. 그 결과, 수용 용기(10)의 온도도 상온으로부터 약 400℃까지 급격하게 상승한다. 한편, 이 수소와 공기 중의 산소의 촉매 반응은, 수증기의 존재 하에서 진행되므로, 촉매 반응열이 연속적으로 발생하여 고온 상태로 되어도 수소 폭발이 일어나지 않고, 높은 안전성을 확보할 수 있다.
혼합 가스 G의 바람직한 조성은, 수소 농도가 1∼20 용량%, 수증기 농도가 1∼95 용량%, 공기 농도가 1∼95 용량%이다. 보다 바람직한 혼합 가스 G의 조성은, 수소 농도가 1∼15 용량%, 수증기 농도가 10∼90 용량%, 공기 농도가 5∼80 용량%이다. 또한, 혼합 가스 G의 바람직한 온도는 100℃ 이상이고, 보다 바람직한 온도는 120℃ 이상이며, 가장 바람직한 온도는 130℃ 이상이다.
이와 같은 혼합 가스 G를 은 제올라이트(1)에 접촉시키면, 은 제올라이트(1)를 통한 수소와 공기 중의 산소의 촉매 반응이, 높은 안전성을 유지하면서 효율적이고 계속적으로 진행되고, 수용 용기(10)가 온도 상승함으로써 열로서 회수 가능하다. 회수된 열은, 각종 장치의 열원으로서 이용할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 의하면, 양단에 금속제의 메쉬(11)를 형성한 수용 용기(금속관)(10)의 내부에 은 제올라이트(1)(AgX형 제올라이트가 바람직함)를 충전하고, 해당 수용 용기(10)에 수소, 수증기, 및 공기를 포함하는 혼합 가스 G를 통기시킨다는 비교적 간단한 구성으로, 종래에는 없었던 전혀 새로운 컨셉에 기초한 열원 장치를 실현할 수 있다.
<산업상 이용 가능성>
본 발명의 열원 장치는, 산업용의 각종 열원으로서 이용할 수 있다. 예를 들면, 연료전지나 발전 소재와 조합한 열원 시스템으로서 이용 가능하다. 또한, 일반가정용 열원으로서, 난방, 조리 기구 등에도 이용 가능하다. 본 발명의 은 제올라이트의 사용 방법도, 상기 예시한 각 분야에서 이용 가능하다.
1 : 은 제올라이트
10 : 수납 용기(금속관)
10a : 내관
10b : 외관
11 : 통기 구조(메쉬)
100 : 열원 장치
G : 혼합 가스
10 : 수납 용기(금속관)
10a : 내관
10b : 외관
11 : 통기 구조(메쉬)
100 : 열원 장치
G : 혼합 가스
Claims (15)
- 은 제올라이트의 촉매 반응열을 이용한 열원 장치로서,
통기성을 확보한 상태에서 상기 은 제올라이트를 수용하는 수용 용기를 포함하고,
상기 수용 용기에, 수소, 수증기, 및 공기를 포함하는 혼합 가스가 통기되도록 구성되어 있는,
열원 장치. - 제1항에 있어서,
상기 혼합 가스는, 수소 농도가 1∼20 용량%이고, 수증기 농도가 1∼95 용량%이며, 공기 농도가 1∼95 용량%이고, 온도가 100℃ 이상인, 열원 장치. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 수용 용기에 상기 혼합 가스가 통기되고 나서 1분 경과 후의 상기 수용 용기에 수용되어 있는 상기 은 제올라이트의 온도가 400℃ 이상으로 되는, 열원 장치. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 은 제올라이트는, X형 제올라이트가 가지는 이온 교환 사이트 중 적어도 일부를 은으로 치환한 AgX형 제올라이트, A형 제올라이트가 가지는 이온 교환 사이트 중 적어도 일부를 은으로 치환한 AgA형 제올라이트, Y형 제올라이트가 가지는 이온 교환 사이트 중 적어도 일부를 은으로 치환한 AgY형 제올라이트, L형 제올라이트가 가지는 이온 교환 사이트 중 적어도 일부를 은으로 치환한 AgL형 제올라이트, 및 모데나이트형 제올라이트가 가지는 이온 교환 사이트 중 적어도 일부를 은으로 치환한 Ag 모데나이트형 제올라이트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종인, 열원 장치. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 은 제올라이트는, X형 제올라이트가 가지는 이온 교환 사이트 중 적어도 일부를 은 및 은 이외의 금속으로 치환한 AgMX형 제올라이트, A형 제올라이트가 가지는 이온 교환 사이트 중 적어도 일부를 은 및 은 이외의 금속으로 치환한 AgMA형 제올라이트, Y형 제올라이트가 가지는 이온 교환 사이트 중 적어도 일부를 은 및 은 이외의 금속으로 치환한 AgMY형 제올라이트, L형 제올라이트가 가지는 이온 교환 사이트 중 적어도 일부를 은 및 은 이외의 금속으로 치환한 AgML형 제올라이트, 및 모데나이트형 제올라이트가 가지는 이온 교환 사이트 중 적어도 일부를 은 및 은 이외의 금속으로 치환한 AgM 모데나이트형 제올라이트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종인, 열원 장치. - 제5항에 있어서,
상기 은 이외의 금속은, 납, 니켈, 및 구리로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 금속인, 열원 장치. - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 수납 용기는, 통기 방향 하류측에 상기 은 제올라이트의 입자 직경보다 미세한 그물눈을 가지는 금속제의 통기 구조를 구비한 금속제의 통형(筒形) 부재로서 구성되어 있는, 열원 장치. - 제7항에 있어서,
상기 통형 부재는, 내관(內管)과 외관(外管)을 구비한 이중관 구조를 가지는, 열원 장치. - 제8항에 있어서,
상기 내관과 상기 외관의 이격 거리를 상기 은 제올라이트의 입자 직경에 따라 설정하고 있는, 열원 장치. - 은 제올라이트에 수소, 수증기, 및 공기를 포함하는 혼합 가스를 통기함으로써 발생하는 촉매 반응열을, 열원으로서 이용하는 은 제올라이트의 사용 방법.
- 제10항에 있어서,
상기 혼합 가스는 1∼20 용량%이고, 수증기 농도가 1∼95 용량%이며, 공기 농도가 1∼95 용량%이고, 온도가 100℃ 이상인, 은 제올라이트의 사용 방법. - 제10항 또는 제11항에 있어서,
상기 은 제올라이트에 상기 혼합 가스가 통기되고 나서 1분 경과 후의 상기 은 제올라이트의 온도가 400℃ 이상으로 되도록, 상기 혼합 가스를 통기하는, 은 제올라이트의 사용 방법. - 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 은 제올라이트는, X형 제올라이트가 가지는 이온 교환 사이트 중 적어도 일부를 은으로 치환한 AgX형 제올라이트, A형 제올라이트가 가지는 이온 교환 사이트 중 적어도 일부를 은으로 치환한 AgA형 제올라이트, Y형 제올라이트가 가지는 이온 교환 사이트 중 적어도 일부를 은으로 치환한 AgY형 제올라이트, L형 제올라이트가 가지는 이온 교환 사이트 중 적어도 일부를 은으로 치환한 AgL형 제올라이트, 및 모데나이트형 제올라이트가 가지는 이온 교환 사이트 중 적어도 일부를 은으로 치환한 Ag 모데나이트형 제올라이트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종인, 은 제올라이트의 사용 방법. - 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 은 제올라이트는, X형 제올라이트가 가지는 이온 교환 사이트 중 적어도 일부를 은 및 은 이외의 금속으로 치환한 AgMX형 제올라이트, A형 제올라이트가 가지는 이온 교환 사이트 중 적어도 일부를 은 및 은 이외의 금속으로 치환한 AgMA형 제올라이트, Y형 제올라이트가 가지는 이온 교환 사이트 중 적어도 일부를 은 및 은 이외의 금속으로 치환한 AgMY형 제올라이트, L형 제올라이트가 가지는 이온 교환 사이트 중 적어도 일부를 은 및 은 이외의 금속으로 치환한 AgML형 제올라이트, 및 모데나이트형 제올라이트가 가지는 이온 교환 사이트 중 적어도 일부를 은 및 은 이외의 금속으로 치환한 AgM 모데나이트형 제올라이트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종인, 은 제올라이트의 사용 방법. - 제14항에 있어서,
상기 은 이외의 금속은, 납, 니켈, 및 구리로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 금속인, 은 제올라이트의 사용 방법.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JPJP-P-2017-194877 | 2017-10-05 | ||
| JP2017194877 | 2017-10-05 | ||
| PCT/JP2018/037335 WO2019070049A1 (ja) | 2017-10-05 | 2018-10-05 | 熱源装置、及び銀ゼオライトの使用方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20200043437A true KR20200043437A (ko) | 2020-04-27 |
| KR102347432B1 KR102347432B1 (ko) | 2022-01-04 |
Family
ID=65994393
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020207008058A KR102347432B1 (ko) | 2017-10-05 | 2018-10-05 | 열원 장치, 및 은 제올라이트의 사용 방법 |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US11712683B2 (ko) |
| EP (1) | EP3693661B1 (ko) |
| JP (1) | JP6781334B2 (ko) |
| KR (1) | KR102347432B1 (ko) |
| CN (1) | CN111108325B (ko) |
| AU (1) | AU2018344730B2 (ko) |
| CA (1) | CA3076178C (ko) |
| IL (1) | IL273634B (ko) |
| RU (1) | RU2734626C1 (ko) |
| WO (1) | WO2019070049A1 (ko) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112271003A (zh) * | 2020-10-13 | 2021-01-26 | 中广核工程有限公司 | 核电厂非能动消氢装置和消氢*** |
| CN114261975B (zh) * | 2021-11-12 | 2023-09-15 | 江苏中科敬远节能科技有限公司 | 一种连续逆流离子交换工艺生产高效银分子筛的方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0531359A (ja) * | 1990-11-09 | 1993-02-09 | Ngk Insulators Ltd | 自動車排ガス浄化用吸着材および触媒コンバーター |
| JP2004101054A (ja) * | 2002-09-09 | 2004-04-02 | Denso Corp | 触媒反応式加熱装置 |
| JP2005055098A (ja) | 2003-08-06 | 2005-03-03 | Denso Corp | 触媒反応ヒータ |
| WO2016104553A1 (ja) * | 2014-12-26 | 2016-06-30 | ラサ工業株式会社 | フィルタベント用充填剤、及びフィルタベント装置 |
| WO2016143764A1 (ja) * | 2015-03-12 | 2016-09-15 | ラサ工業株式会社 | フィルタベント用充填剤、及びフィルタベント装置 |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51135237A (en) | 1975-05-17 | 1976-11-24 | Torao Kamo | Production of imitation of rock pot |
| CA2337824C (en) * | 1998-07-09 | 2006-01-24 | Washington Group International, Inc. | Radial flow reactor |
| JP2003211945A (ja) * | 2002-01-25 | 2003-07-30 | Denso Corp | 触媒反応式冷媒加熱システム |
| US20040131984A1 (en) * | 2003-01-06 | 2004-07-08 | Satek Larry C. | Low NOx burner |
| US7220390B2 (en) * | 2003-05-16 | 2007-05-22 | Velocys, Inc. | Microchannel with internal fin support for catalyst or sorption medium |
| RU2306483C1 (ru) * | 2006-05-06 | 2007-09-20 | Открытое акционерное общество "Сибирский Агропромышленный Дом" (ОАО "САД") | Способ сжигания жидкого или газообразного топлива для получения тепла и воздухонагреватель для его осуществления |
| CA2702099A1 (en) * | 2006-10-12 | 2008-04-17 | Stonewick, Inc. | Catalytic burner |
| US7891171B2 (en) * | 2006-12-05 | 2011-02-22 | GM Global Technology Operations LLC | Hybrid catalyst for NOx reduction using fuel hydrocarbons as reductant |
| CN101796345B (zh) * | 2007-07-03 | 2012-05-16 | 热传动装置专业有限责任公司 | 催化加热器 |
| JP2011508718A (ja) * | 2007-12-28 | 2011-03-17 | スンチェ リ | 二酸化塩素製造装置 |
| CN107068212A (zh) * | 2012-03-16 | 2017-08-18 | 凯瑟琳·林·亨德尔 | 灭火***和方法、以及使用液态氮进行灭火和防爆 |
| JP5504368B1 (ja) * | 2013-10-23 | 2014-05-28 | ラサ工業株式会社 | 放射性ヨウ素吸着剤、及び放射性ヨウ素の処理方法 |
| US20160237355A1 (en) * | 2015-02-17 | 2016-08-18 | Portable GTL Systems, LLC | Fuel-cell reactor |
-
2018
- 2018-10-05 US US16/650,919 patent/US11712683B2/en active Active
- 2018-10-05 EP EP18863883.7A patent/EP3693661B1/en active Active
- 2018-10-05 KR KR1020207008058A patent/KR102347432B1/ko active IP Right Grant
- 2018-10-05 CA CA3076178A patent/CA3076178C/en active Active
- 2018-10-05 AU AU2018344730A patent/AU2018344730B2/en active Active
- 2018-10-05 CN CN201880059768.2A patent/CN111108325B/zh active Active
- 2018-10-05 JP JP2019507370A patent/JP6781334B2/ja active Active
- 2018-10-05 WO PCT/JP2018/037335 patent/WO2019070049A1/ja active Application Filing
- 2018-10-05 RU RU2020111345A patent/RU2734626C1/ru active
-
2020
- 2020-03-26 IL IL273634A patent/IL273634B/en unknown
-
2022
- 2022-11-18 US US18/056,757 patent/US20230120981A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0531359A (ja) * | 1990-11-09 | 1993-02-09 | Ngk Insulators Ltd | 自動車排ガス浄化用吸着材および触媒コンバーター |
| JP2004101054A (ja) * | 2002-09-09 | 2004-04-02 | Denso Corp | 触媒反応式加熱装置 |
| JP2005055098A (ja) | 2003-08-06 | 2005-03-03 | Denso Corp | 触媒反応ヒータ |
| WO2016104553A1 (ja) * | 2014-12-26 | 2016-06-30 | ラサ工業株式会社 | フィルタベント用充填剤、及びフィルタベント装置 |
| WO2016143764A1 (ja) * | 2015-03-12 | 2016-09-15 | ラサ工業株式会社 | フィルタベント用充填剤、及びフィルタベント装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111108325B (zh) | 2021-12-21 |
| US20230120981A1 (en) | 2023-04-20 |
| KR102347432B1 (ko) | 2022-01-04 |
| JP6781334B2 (ja) | 2020-11-04 |
| CA3076178A1 (en) | 2019-04-11 |
| US11712683B2 (en) | 2023-08-01 |
| JPWO2019070049A1 (ja) | 2019-11-14 |
| CN111108325A (zh) | 2020-05-05 |
| EP3693661A4 (en) | 2021-06-09 |
| EP3693661A1 (en) | 2020-08-12 |
| IL273634A (en) | 2020-05-31 |
| WO2019070049A1 (ja) | 2019-04-11 |
| US20200269223A1 (en) | 2020-08-27 |
| IL273634B (en) | 2021-12-01 |
| EP3693661B1 (en) | 2024-02-07 |
| AU2018344730A1 (en) | 2020-04-02 |
| RU2734626C1 (ru) | 2020-10-21 |
| AU2018344730B2 (en) | 2021-08-05 |
| CA3076178C (en) | 2022-03-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20230120981A1 (en) | Heat source device and method for using silver zeolite | |
| JP5504368B1 (ja) | 放射性ヨウ素吸着剤、及び放射性ヨウ素の処理方法 | |
| KR101996976B1 (ko) | 필터 벤트용 충전제, 및 필터 벤트 장치 | |
| JP3715371B2 (ja) | 過酸化水素水の精製方法 | |
| Krajnak et al. | Kinetics, thermodynamics and isotherm parameters of uranium (VI) adsorption on natural and HDTMA-intercalated bentonite and zeolite | |
| Tapre Ravi et al. | Fluidized bed activated carbon adsorption for removal of Phenol from wastewater | |
| CN104148036A (zh) | 一种金属泡沫载体co2吸附剂 | |
| Sharma et al. | Visible-light-induced photocatalytic response of easily recoverable Mn2O3/SiO2 monolith in centimeter-scale towards degradation of ofloxacin: performance evaluation and product analysis | |
| Figueiredo et al. | Cs+ removal and optical detection by microporous lanthanide silicate Eu-AV-20 in a fixed-bed column | |
| Liu et al. | Preparation and kinetic study of organic amine‐loaded ion‐exchange resin as CO2 adsorbents | |
| JP6947599B2 (ja) | 再結合装置 | |
| CN109289508A (zh) | 一种高疏水性沸石材料的制备方法 | |
| Zhenghao et al. | Chemisorption characteristics of 2, 4-dichlorophenol in aqueous solution onto different adsorbents | |
| JP6656766B2 (ja) | フィルタベント用充填剤、及びフィルタベント装置 | |
| JP2015141104A (ja) | 放射性ヨウ素除去装置 | |
| CN103373746A (zh) | 一种净水包及其使用方法 | |
| Sokolenko et al. | Study of iodine adsorption in the dynamic mode for several carbon adsorbents | |
| CN202643348U (zh) | 一种净水包 | |
| Chmielewska-Horvathova et al. | Adsorption of cobalt on some natural zeolites occurring in ČSFR | |
| JP6780847B2 (ja) | ヨウ化水素分解触媒及び水素製造方法 | |
| Coldsnow | Capture of Radioactive Iodine and Krypton from Nuclear Off-Gas Streams with a Novel Sorbent | |
| Figueiredo | Microporous materials for Cs+ sensing and selective removal from aqueous solutions | |
| Stavitskaya et al. | Sorption capture of chlorine with carbon adsorbents from waste gases yielded by electrolysis of chloride solutions | |
| SU312443A1 (ko) | ||
| Nasise et al. | Residual tritiated water in molecular sieves |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |