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公開番号2025043540
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-01
出願番号2023150878
出願日2023-09-19
発明の名称液状炭化水素の合成方法及び合成装置
出願人株式会社アイティー技研
代理人個人
主分類C10G 2/00 20060101AFI20250325BHJP(石油,ガスまたはコークス工業;一酸化炭素を含有する工業ガス;燃料;潤滑剤;でい炭)
要約【課題】酸素及び二酸化炭素が溶解している水に対する光触媒を介して液状炭化水素を極めて効率的に生成する方法及び装置を提供すること。
【解決手段】二酸化炭素及び酸素が溶解しており、かつ液状炭化水素HCと混合状態にある水を収容している反応槽1内にて光触媒を介して、二酸化炭素及び水Wを一酸化炭素及び水素に還元し、更に当該光触媒を介した当該一酸化炭素と当該水素との化学反応によって当該液状炭化水素HCを更に合成するという方法及び装置であって、当該水Wよりも上側領域にて生成されている液状炭化水素HCの層における上側界面に対し、調整自在の濃度による二酸化炭素を含有する空気Aと接触させることによって、前記課題を達成することを特徴とする液状炭化水素HCの合成方法及び合成装置。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
二酸化炭素及び酸素が溶解しており、かつ液状炭化水素と混合状態にある水を収容している反応槽内にて光触媒を介して、二酸化炭素及び水を一酸化炭素及び水素に還元し、更に当該光触媒を介した当該一酸化炭素と当該水素との化学反応によって当該液状炭化水素を更に合成する方法であって、当該水よりも上側領域にて生成されている液状炭化水素の層における上側界面に対し、調整自在の濃度による二酸化炭素を含有する空気と接触させることを特徴とする液状炭化水素の合成方法。
続きを表示（約 870 文字）【請求項２】
混合状態にある前記液状炭化水素と前記水とが反応槽に流入していることを特徴とする請求項１記載の液状炭化水素の合成方法。
【請求項３】
二酸化炭素の濃度が９０００ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の液状炭化水素の合成方法。
【請求項４】
二酸化炭素の濃度が４５０ｐｐｍ～５０００ｐｐｍであることを特徴とする請求項３記載の液状炭化水素の合成方法。
【請求項５】
溶解している酸素に対し、紫外線の照射のみによって少なくとも一部を活性化していることを特徴とする請求項１、２の何れか一項に記載の液状炭化水素の合成方法。
【請求項６】
上側界面における湿度を５０％以下とすることを特徴とする請求項１、２の何れか一項に記載の液状炭化水素の合成方法。
【請求項７】
液状炭化水素と混合状態にある水を収容している反応槽内にて光触媒を介して、二酸化炭素及び水を一酸化炭素及び水素に還元し、更に当該光触媒を介した当該一酸化炭素と当該水素との化学反応によって当該液状炭化水素を更に合成する装置であって、当該反応槽内における光触媒手段、及び当該反応槽の上側に二酸化炭素供給装置並びに当該二酸化炭素の噴出口における噴出量調整器具を備えていることを特徴とする液状炭化水素の合成装置。
【請求項８】
前記液状炭化水素と前記水とがピストンポンプ又はプランジャーポンプによって反応槽に流入していることを特徴とする請求項７記載の液状炭化水素の合成装置。
【請求項９】
反応槽内に、溶解している酸素の少なくとも一部を活性化するための紫外線照射装置を備えていることを特徴とする請求項７、８の何れか一項に記載の液状炭化水素の合成装置。
【請求項１０】
反応槽における界面の水平方向の面積が当該水平方向と直交する上下方向の断面積に比し、２倍以上であることを特徴とする請求項７、８の何れか一項に記載の液状炭化水素の合成装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、水中において光触媒を介して二酸化炭素及び水を一酸化炭素及び水素に還元し、当該光触媒を介した当該一酸化炭素と当該水素との化学反応によって液状炭化水素を合成する方法及び装置を対象としている。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
水中において二酸化炭素を還元させて液状炭化水素を合成することは、既に従来技術によって提唱されている。
【０００３】
例えば、特許文献１においては、光電気化学セルにおいて、二酸化炭素を含む水中に酸素を供給し、二酸化炭素を還元することによって、液状炭化水素を生成する方法が提唱されている（page 81, lines 4- 21）。
【０００４】
即ち、特許文献１における光触媒は、光電気化学セルを前提としており、陰極において液状炭化水素等による燃料を生成していることを前提としている（Claims 2, 77, 79）。
【０００５】
従って、特許文献１においては、純然たる光触媒による二酸化炭素及び水の還元が実現している訳ではない。
現に、特許文献１においては、水に対する紫外線の照射による酸素の活性化は実現されていない（この点において、特許文献２の場合と明らかに相違している。）。
【０００６】
本願の発明者らは、特許文献２に示すように、二酸化炭素が溶解している水中に酸素を供給し、かつ酸素のナノバブルを発生させ、紫外線の照射によってナノバブルから生成された活性酸素の存在下において、光触媒を介して二酸化炭素及び水を一酸化炭素及び水素に還元することを前提とする液状炭化水素の製造方法及び製造装置を提唱している。
【０００７】
しかしながら、特許文献２の場合には、酸素のナノバブルの生成、及び紫外線の照射による活性酸素の生成を必要不可欠としている点において、その構成は、必ずしもシンプルではない。
【０００８】
特許文献１及び同２において、光触媒を介して液状炭化水素を生成した場合には、液状炭化水素の層が水よりも上側領域にて生成されている。
【０００９】
このような場合、二酸化炭素を含有する上側の空気との接触状態が実現するが、その場合には、空気が含有する炭酸ガスの濃度によって、水中の二酸化炭素における還元効率が左右される。
【００１０】
然るに、特許文献１、２のような従来技術においては、液状炭化水素が存在する上側界面と接触する空気における炭酸ガスの濃度の調整によって、効率的に液状炭化水素を生成するという基本的発想は全く提唱されていない。
本願の発明者らは、従来技術による炭化水素の合成方法及び合成装置を改良構成として、特願２０２３－１３２４０５出願（以下「先願発明」と称する。）において、下記（１）の炭化水素の合成方法及び下記（２）の炭化水素の合成装置の構成を提唱している。
（１）二酸化炭素及び酸素が溶解している水中における光触媒を介して、二酸化炭素及び水を一酸化炭素及び水素に還元し、更に当該光触媒を介した当該一酸化炭素と当該水素との化学反応による炭化水素の合成方法であって、当該水よりも上側領域にて生成されている炭化水素の層における上側界面に対し、調整自在の濃度による二酸化炭素を含有する空気と接触させることを特徴とする炭化水素の合成方法。
（２）水中にて光触媒を介して、二酸化炭素及び水を一酸化炭素及び水素に還元し、更に当該光触媒を介した一酸化炭素と水素との化学反応によって、炭化水素を合成する炭化水素の合成装置であって、二酸化炭素及び酸素が溶解している水を収容するための反応槽、当該反応槽内における光触媒手段、及び当該反応槽の上側に二酸化炭素供給装置並びに当該二酸化炭素の噴出口における噴出量調整器具を備えていることを特徴とする炭化水素の合成装置。
しかしながら、先願発明においては、極めて効率的に液状炭化水素を形成し得る合成方法及び合成装置が特定されている訳ではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
（【００１１】以降は省略されています）

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