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公開番号2024052069
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-11
出願番号2022158516
出願日2022-09-30
発明の名称水素の製造装置および水素の製造方法
出願人国立大学法人東海国立大学機構
代理人個人,個人
主分類C01B 3/24 20060101AFI20240404BHJP(無機化学)
要約【課題】二酸化炭素の排出量を削減できる技術を提供する。
【解決手段】水素の製造装置は、炭化水素を1,000℃以上2,000℃以下の温度で熱分解することによって、炭化水素から水素と炭素とを生成し、水素の製造方法は、炭化水素を供給する工程と、供給された炭化水素を1,000℃以上2,000℃以下の温度で熱分解することによって、炭化水素から水素と炭素とを生成する工程と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
水素の製造装置であって、
炭化水素を１，０００℃以上２，０００℃以下の温度で熱分解することによって、前記炭化水素から水素と炭素とを生成する、
水素の製造装置。
続きを表示（約 900 文字）【請求項２】
請求項１に記載の水素の製造装置において、
前記熱分解における熱源が、製鉄プラントの排熱である、
水素の製造装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の水素の製造装置において、
前記温度が、１，２００℃以上である、
水素の製造装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の水素の製造装置において、
生成される炭素の純度が、９９．７％以上である、
水素の製造装置。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載の水素の製造装置において、
前記炭化水素は、メタンを含む、
水素の製造装置。
【請求項６】
請求項１または請求項２に記載の水素の製造装置であって、
前記炭化水素を供給する供給部と、
供給された前記炭化水素を前記温度で熱分解することによって、前記炭化水素から水素と炭素とを生成する管と、
生成された水素を、前記管の外部へと排出する水素排出部と、
生成された炭素を、前記管の外部へと排出する炭素排出部と、
を備える、水素の製造装置。
【請求項７】
請求項６に記載の水素の製造装置において、
生成された炭素を前記炭素排出部に送り出すための螺旋状の排出機構が、前記管の内部に設けられている、
水素の製造装置。
【請求項８】
請求項６に記載の水素の製造装置において、
前記管の外壁には、熱伝導フィンが設けられている、
水素の製造装置。
【請求項９】
請求項６に記載の水素の製造装置において、
前記供給部は、前記水素排出部よりも、鉛直方向において上方に位置する、
水素の製造装置。
【請求項１０】
請求項６に記載の水素の製造装置において、
前記管は、製鉄プラントの転炉のダクト内に配置され、前記転炉の排熱によって加熱される、
水素の製造装置。
（【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】
本開示は、水素の製造装置および水素の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
日本の鉄鋼産業は、国内産業における二酸化炭素排出量の約３８％を占めており、カーボンニュートラルの実現に向けた二酸化炭素排出量の削減要求が強まっている。革新的製鉄プロセス技術開発（ＣＯＵＲＳＥ５０：CO
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Ultimate Reduction System for Cool Earth 50）では、鉄鉱石のコークス還元から水素還元へと変換技術の開発が進められており、二酸化炭素の排出量を３０％削減することを目指している。ここで、水素還元の技術においては、大量の水素が安定的に供給されることが求められる。水素の供給に関して、例えば、特許文献１および２には、燃料ガスと原料水蒸気との混合蒸気を、触媒の存在下で加熱する水素製造装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００８－０１３３９７号公報
特開２０１０－１５９１９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１および２に記載の方法は、燃料ガスと原料水蒸気との混合蒸気を加熱することによる水蒸気改質法であるため、水素と二酸化炭素とが生成する。このため、二酸化炭素の排出量を削減する観点において、更なる改善の余地があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示は、以下の形態として実現することができる。
【０００６】
（１）本発明の一形態によれば、水素の製造装置が提供される。この水素の製造装置は、炭化水素を１，０００℃以上２，０００℃以下の温度で熱分解することによって、前記炭化水素から水素と炭素とを生成する。この形態の水素の製造装置によれば、炭化水素を１，０００℃以上２，０００℃以下の温度で熱分解することによって水素と炭素とを生成するので、二酸化炭素の排出量を削減できる。
【０００７】
（２）上記（１）に記載の水素の製造装置において、前記熱分解における熱源が、製鉄プラントの排熱であってもよい。この形態の水素の製造装置によれば、熱分解における熱源として製鉄プラントの排熱を利用するので、高熱の熱分解を容易に行うことができる。
【０００８】
（３）上記（１）または上記（２）に記載の水素の製造装置において、前記温度が、１，２００℃以上であってもよい。この形態の水素の製造装置によれば、熱分解の温度が１，２００℃以上であるので、水素の収率を向上できる。
【０００９】
（４）上記（１）から上記（３）までのいずれか一項に記載の水素の製造装置において、生成される炭素の純度が、９９．７％以上であってもよい。この形態の水素の製造装置によれば、生成される炭素の純度が９９．７％以上であるので、利用価値の高い炭素を製造できる。
【００１０】
（５）上記（１）から上記（４）までのいずれか一項に記載の水素の製造装置において、前記炭化水素は、メタンを含んでいてもよい。この形態の水素の製造装置によれば、炭化水素がメタンを含むので、メタンを主成分とする混合ガスを用いることができ、原料としての炭化水素を容易に入手することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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