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公開番号2024042601
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-03-28
出願番号2022147420
出願日2022-09-15
発明の名称固定化システム
出願人株式会社東芝
代理人弁理士法人サクラ国際特許事務所
主分類C25B 1/23 20210101AFI20240321BHJP(電気分解または電気泳動方法;そのための装置)
要約【課題】持続的に高い効率を有する固定化システムを提供することである。
【解決手段】固定化システムは、アノードと、カソードと、アノードに面するアノード流路と、カソードに面するカソード流路と、を有する電解セルを含む電解部と、カソード流路から導入される第1の流体を含む第1の原料から触媒を用いて固体炭素を生成する第1の動作と、および、アノード流路から導入される第2の流体を含む第2の原料と、触媒に付着された固体炭素と、の反応により付着された炭素の少なくとも一部を触媒から除去する第2の動作と、を切り替えて行う反応部と、を具備する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
アノードと、カソードと、前記アノードに面するアノード流路と、前記カソードに面するカソード流路と、を有する電解セルを含む電解部と、
前記カソード流路から導入される第１の流体を含む第１の原料から触媒を用いて固体炭素を生成する第１の動作、および、前記アノード流路から導入される第２の流体を含む第２の原料と、前記触媒に付着された固体炭素と、の反応により前記付着された固体炭素の少なくとも一部を前記触媒から除去する第２の動作、を切り替えて行う反応部と、
を具備する、固定化システム。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
アノードと、カソードと、前記アノードに面するアノード流路と、前記カソードに面するカソード流路と、を有する電解セルを含む電解部と、
前記カソード流路の出口に接続され、触媒を用いて前記カソード流路から導入される第１の流体を含む原料から固体炭素を生成する第１の反応器を含む炭素生成部と、
前記アノード流路の出口に接続されるとともに、前記炭素生成部に接続され、前記アノード流路から導入される第２の流体に含まれる少なくとも一つの物質と、前記炭素生成部から導入される前記触媒に付着された固体炭素と、の反応により前記付着された固体炭素の少なくとも一部を前記触媒から除去する第２の反応器を含む触媒再生部と、
を具備する、固定化システム。
【請求項３】
アノードと、カソードと、前記アノードに面するアノード流路と、前記カソードに面するカソード流路と、を有する電解セルを含む電解部と、
前記カソード流路から導入される第１の流体を含む原料から触媒を用いて固体炭素を生成する第１の動作と、前記アノード流路から導入される第２の流体に含まれる少なくとも一つの物質と、前記触媒に付着された炭素と、の反応により前記付着された炭素の少なくとも一部を前記触媒から除去する第２の動作と、を切り替えて行う第３の反応器を含む反応部と、
前記カソード流路の出口と前記第３の反応器とを接続する第１の切り替えバルブと、
前記アノード流路の出口と前記第３の反応器とを接続する第２の切り替えバルブと、
を具備する、固定化システム。
【請求項４】
前記第１の流体は、二酸化炭素を含む、請求項１、請求項２、または請求項３に記載の固定化システム。
【請求項５】
前記原料は、二酸化炭素を含み、
前記二酸化炭素の少なくとも一部は、大気由来、バイオマス由来である、請求項２または請求項３に記載の固定化システム。
【請求項６】
前記第１の流体は、前記カソード流路を流れる二酸化炭素を前記カソードにより還元して生成された還元生成物を含む、請求項１、請求項２、または請求項３に記載の固定化システム。
【請求項７】
前記炭素生成部に二酸化炭素を含むガスを導入する二酸化炭素供給源をさらに具備する、請求項２に記載の固定化システム。
【請求項８】
前記電解セルは、二酸化炭素電解セルである、請求項１、請求項２、または請求項３に記載の固定化システム。
【請求項９】
前記電解セルは、水電解セルである、請求項１、請求項２、または請求項３に記載の固定化システム。
【請求項１０】
前記電解部と前記炭素生成部の間に設けられ、二酸化炭素と水素との逆シフト反応により一酸化炭素と水とを生成するガス変換部をさらに具備する、請求項２に記載の固定化システム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、固定化システムに関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化対策の観点から、主要な温室効果ガスである二酸化炭素（ＣＯ
２
）の固定化技術の開発が進められている。この二酸化炭素固定化技術の中で、化石資源や大気由来の二酸化炭素を固体炭素へ変換し、材料として有効利用すること、または、貯留して永続的に固定化することが検討されている。中でも大気由来のＣＯ
２
を固体炭素にして貯留する試みは、地球上のＣＯ
２
を吸収するネガティブエミッション技術の一つとして考えられ、注目を集めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
米国特許１０４７９７３９号明細書
【非特許文献】
【０００４】
Ｒ．Ｄ．Ｇｒｅｅｎｅｔ．ａｌ，ＡＩＡＡ２０１６－５４５４，インターネット<URL:https://arc.aiaa.org/doi/10.2514/6.2016-5454>
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
実施形態の発明が解決しようとする課題は、持続的に高い効率を有する固定化システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の固定化システムは、アノードと、カソードと、アノードに面するアノード流路と、カソードに面するカソード流路と、を有する電解セルを含む電解部と、カソード流路から導入される第１の流体を含む第１の原料から触媒を用いて固体炭素を生成する第１の動作と、および、アノード流路から導入される第２の流体を含む第２の原料と、触媒に付着された固体炭素と、の反応により付着された炭素の少なくとも一部を触媒から除去する第２の動作と、を切り替えて行う反応部と、を具備する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
第１の実施形態の固定化システムの構成例を示す模式図である。
図１に示す固定化システム１の構成例を示す模式図である。
炭素生成反応器１２２の構成例を示す模式図である。
触媒再生反応器１３１の構成例を示す模式図である。
第２の実施形態の固定化システムの構成例を示す模式図である。
第３の実施形態の固定化システムの構成例を示す模式図である。
反応器４００の構成例を示す模式図である。
第４の実施形態の固定化システムの構成例を示す模式図である。
第５の実施形態の固定化システムの構成例を示す模式図である。
第６の実施形態の固定化システムの構成例を示す模式図である。
第７の実施形態の固定化システムの構成例を示す模式図である。
第８の実施形態の固定化システムの構成例を示す模式図である。
反応器５００の構成例を示す模式図である。
第８の実施形態の固定化システムの他の構成例を示す模式図である。
第８の実施形態の固定化システムの他の構成例を示す模式図である。
第９の実施形態の固定化システムの構成例を示す模式図である。
第１０の実施形態の固定化システムの構成例を示す模式図である。
第１１の実施形態の固定化システムの構成例を示す模式図である。
第１２の実施形態の固定化システムの構成例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施形態について、図面を参照して説明する。以下に示す各実施形態において、実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、その説明を一部省略する場合がある。図面は模式的なものであり、厚さと平面寸法との関係、各部の厚さの比率等は現実のものとは異なる場合がある。
【０００９】
なお、本明細書において、「接続する」とは、特に指定する場合を除き、直接的に接続することだけでなく、間接的に接続することも含む。
【００１０】
ＣＯ
２
を固体炭素に変換する技術は、宇宙船内のＣＯ
２
固定化技術として開発が進められ、電解と熱化学反応を組み合わせて、ＣＯ
２
から炭素（Ｃ）へ変換するシステムが知られている。
（【００１１】以降は省略されています）

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