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公開番号2025029764
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-07
出願番号2023134571
出願日2023-08-22
発明の名称化学蓄熱材及びその製造方法
出願人タテホ化学工業株式会社,国立大学法人千葉大学
代理人弁理士法人有古特許事務所
主分類C09K 5/06 20060101AFI20250228BHJP(染料;ペイント;つや出し剤;天然樹脂;接着剤;他に分類されない組成物;他に分類されない材料の応用)
要約【課題】カルシウム及び/又はマグネシウムの水酸化物の脱水反応を利用した蓄熱を行なう化学蓄熱材において、リチウム化合物の使用量を低減しつつ、低温での蓄熱を実現できる化学蓄熱材を提供すること。
【解決手段】化学蓄熱材は、カルシウム及び/又はマグネシウムの水酸化物及び/又は酸化物と、ナトリウム及び/またはカリウムの水酸化物と、リチウムの塩化物とを含み、前記ナトリウム及び/またはカリウムの水酸化物と、リチウムの塩化物との総量が、前記カルシウム及び/又はマグネシウムの水酸化物及び/又は酸化物に対して0.1～50モル%である。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
カルシウム及び／又はマグネシウムの水酸化物及び／又は酸化物と、ナトリウム及び／またはカリウムの水酸化物と、リチウムの塩化物とを含み、
前記ナトリウム及び／またはカリウムの水酸化物と、リチウムの塩化物との総量が、前記カルシウム及び／又はマグネシウムの水酸化物及び／又は酸化物に対して０．１～５０モル％である、化学蓄熱材。
続きを表示（約 670 文字）【請求項２】
ナトリウム及び／またはカリウムの水酸化物とリチウムの塩化物とのモル比率が、０．１～９の範囲である、請求項１に記載の化学蓄熱材。
【請求項３】
さらに、ニッケル、コバルト、銅、アルミニウム、鉄及び亜鉛からなる群より選択される少なくとも１種の金属の化合物を含み、
前記金属の量は、前記カルシウム及び／又はマグネシウムの水酸化物及び／又は酸化物に対して０．１～４０モル％である、請求項１又は２に記載の化学蓄熱材。
【請求項４】
化学蓄熱材の製造方法であって、
カルシウム及び／又はマグネシウムの水酸化物及び／又は酸化物と、ナトリウム及び／またはカリウムの水酸化物と、リチウムの塩化物とを混合する工程を含み、
前記ナトリウム及び／またはカリウムの水酸化物と、リチウムの塩化物との総量が、前記カルシウム及び／又はマグネシウムの水酸化物及び／又は酸化物に対して０．１～５０モル％である、製造方法。
【請求項５】
前記ナトリウム及び／またはカリウムの水酸化物とリチウムの塩化物とのモル比率が、０．１～９の範囲である、請求項４に記載の製造方法。
【請求項６】
前記混合工程において、さらに、ニッケル、コバルト、銅、アルミニウム、鉄及び亜鉛からなる群より選択される少なくとも１種の金属の化合物を混合し、
前記金属の量は、前記カルシウム及び／又はマグネシウムの水酸化物及び／又は酸化物に対して０．１～４０モル％である、請求項４又は５に記載の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学蓄熱材及びその製造方法に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、二酸化炭素排出規制によって化石燃料の使用削減が求められており、各プロセスの省エネルギー化に加え、排熱の利用を進める必要がある。排熱の利用の手段としては、水を利用した１００℃以下の温水蓄熱が知られている。しかし、温水蓄熱には、（１）放熱損失があるため長時間の蓄熱が不可能である、（２）顕熱量が小さいため大量の水が必要であり、蓄熱設備のコンパクト化が困難である、（３）出力温度が利用量に応じて非定常で、次第に降下する、等の問題がある。したがって、このような排熱の民生利用を進めるためには、より効率の高い蓄熱技術を開発する必要がある。
【０００３】
効率の高い蓄熱技術として化学蓄熱法が挙げられる。化学蓄熱法は、物質の吸着、水和等の化学変化を伴うため、材料自体（水、溶融塩等）の潜熱や顕熱による蓄熱法に比べて単位質量当たりの蓄熱量が高くなる。化学蓄熱法としては、大気中の水蒸気の吸脱着による水蒸気吸脱着法、金属塩へのアンモニア吸収（アンミン錯体生成反応）、アルコール等の有機物の吸脱着による反応等が提案されている。環境への負荷や装置の簡便性を考慮すると、水蒸気吸脱着法が最も有利である。水蒸気吸脱着法に用いられる化学蓄熱材として、水酸化カルシウムや水酸化マグネシウムが知られている。
【０００４】
しかし、水酸化カルシウムは１００～４００℃、水酸化マグネシウムは１００～３００℃の低温域では有効な脱水反応を起こさないため、実用的な蓄熱材として機能しないという問題があった。
【０００５】
この問題を解決するために、特許文献１では、マグネシウムと、ニッケル、コバルト、銅、及びアルミニウムからなる群から選ばれた少なくとも１種の金属成分との複合水酸化物を利用することで、１００～３００℃程度で蓄熱可能な化学蓄熱材が提案されている。
【０００６】
さらに、特許文献２では、特許文献１に記載の化学蓄熱材の蓄熱量を改善することを目的に、マグネシウム又はカルシウムの水酸化物に、塩化リチウム等の吸湿性金属塩を添加してなる化学蓄熱材が提案されている。
【０００７】
特許文献１及び２に開示された技術によれば、蓄熱動作温度をある程度低温化することができるものの、例えば工場廃熱を蓄熱しようとした時などには、工場廃熱の温度域が２００～２５０℃又はより低温度域であることから、その蓄熱動作温度は十分に低いものではなく、工場廃熱を効率よく利用することが困難で、動作温度のより一層の低温化を図ることが求められている。蓄熱効率の改良や、蓄熱システムの適用温度域の拡張などの側面からも、化学蓄熱材の動作温度の改良は依然として重要な課題があった。
【０００８】
この課題に対し、特許文献３では、カルシウム及び／又はマグネシウムの水酸化物に、塩化リチウムと水酸化リチウムとを共に添加してなる化学蓄熱材が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
特開２００７－３０９５６１号公報
特開２００９－１８６１１９号公報
国際公開第２０１９／１５９７９１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献３では、低温での蓄熱を実現すべく、リチウム化合物である水酸化リチウムと塩化リチウムとを用いているが、リチウム化合物は腐食性が高いため、多くのリチウム化合物を使用すると装置を傷める恐れがある。また、リチウム化合物は、近年の需要増加を受けて高騰しており、多くのリチウム化合物を使用するとコスト高となる。
このことから、リチウム化合物の使用量を低減しつつ、低温での蓄熱を実現できる化学蓄熱材が求められ得るが、斯かる化学蓄熱材については、これまで十分に検討がなされていない。
（【００１１】以降は省略されています）

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