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公開番号2025068635
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-30
出願番号2023178532
出願日2023-10-17
発明の名称ネプライザー熱CVD分解による水素の製造システム
出願人富士通商株式会社
代理人個人
主分類C01B 3/26 20060101AFI20250422BHJP(無機化学)
要約【課題】高付加価値のあるカーボンナノチューブ薄膜とともに高い生産効率で水素を製造するシステムを提供する。
【解決手段】縦型熱CVD装置1とFe/エタノール混合液を収納したネプライザー装置6とを備え、内部を800℃～1000℃に設定した縦型熱CVD装置内に、ネプライザー装置によりFe/エタノール混合液を霧化させ、メタンを主成分とする天然ガスをキャリアガスとして送り込み、天然ガス中のメタンを霧化させたFe乃至触媒と接触させてカーボンナノチューブ9と水素を含む気体成分に分解させ、水素を含む気体成分は濾過した後、ガスフィルター14を通して水素を取り出して外部に設けられたタンク17に貯蔵し、残りの気体成分はキャリアガスに戻して循環使用し、収集されたカーボンナノチューブは精製処理するようにしたネプライザー熱CVD分解による水素の製造システム。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
石英チューブの外周に加熱炉を設け、その内部には底部を多数の孔を有する触媒の収納籠を設けた縦型熱CVD装置とFe系元素／アルコール混合液を収納したネプライザー装置とを備え、上記収納籠にはFe、Ni、Co、Cu、Pd、Pt、Rh、Ru、Ir、その他の遷移金属および貴金属を担持した触媒の１種又は２種以上を収納し、加熱炉により内部を800℃～1000℃に設定した縦型熱CVD装置内に、ネプライザー装置によりFe系元素／アルコール混合液を霧化させ、メタンを主成分とする天然ガスをキャリアガスとして送り込み、天然ガス中のメタンを霧化させたＦｅ系元素乃至触媒と接触させてカーボンナノチューブと水素を含む気体成分に分解させ、水素を含む気体成分は濾過槽を通して含まれるカーボンナノチューブを濾過し、更に分離槽のガスフィルターを通して水素を取り出して外部に設けられたタンクに貯蔵し、残りの気体成分はキャリアガスに戻して循環使用するようにしたことを特徴とするネプライザー熱CVD分解による水素製造システム。
続きを表示（約 380 文字）【請求項２】
Ｆｅ系元素／アルコールがFe／エタノールである請求項１記載の水素製造システム。
【請求項３】
上記製造システムで収集されたカーボンナノチューブは、精製処理室で精製処理される請求項１記載の水素製造システム。
【請求項４】
触媒乃至その収納籠を絶えず振動させて触媒上に合成されたカーボンナノチューブを底部の多数の孔より排出させるようにした請求項１記載の水素製造システム。
【請求項５】
触媒の収納籠が底部に軸受けされた回転軸により支持、回転させて収納籠内の触媒を絶えず振動させるようにした請求項4項記載の水素製造システム。
【請求項６】
収納籠内に撹拌翼を配置し、回転軸により撹拌翼を回転させて収納籠内の触媒を絶えず振動させるようにした請求項５記載の水素製造システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ネプライザー熱CVD分解による水素の製造システムに関するものである。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
天然ガスは非常に豊富な石油化学燃料資源であり、世界の天然ガス確認埋蔵量は14,211兆立方メートル、そのエネルギーは原油9,143億バレルに相当する。予定埋蔵量は250～350兆立方メートルである。メタンは天然ガスの主成分であるため、世界の多くの国がメタンの処理と利用を非常に重要視して、しかも現在は地球温暖化の問題が酷くなっており、メタンからの水素の製造にますます注目が集まっている。水素H
2
製造にはさまざまなプロセスがあるが、現状の産業界での水素製造は，石油・化学工場や製鉄工場などからの副生水素および天然ガス改質が主流である。
【０００３】
主な方法はメタン直接分解:CH
4
→C個体＋2H
2
とメタンの水蒸気改質(steam reforming of methane, SRM): CH
4
＋2H
2
O→CO
2
＋4H
2
である。その他メタン部分酸化(partial oxidation of methane, POM)、自己熱改質(auto thermal reforming of methane, ATR)が従来行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開2022－169379
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、これら従来法には水素を安定して製造するには課題がある。
【０００６】
先ず、メタン直接分解法とＳＲＭについては、最初にメタン分子を活性化する必要があり、メタン分子は非常に不活性であるため、反応条件は非常に過酷であり、900℃より高い温度でしか高収率でメタンが分解されないという問題がある。
【０００７】
メタン直接分解は、反応によってCO
2
が排出されないという大きな利点がありますが、一方で同じ量のメタンから得られる水素の量が少ないという問題がある。また、水蒸気改質は、水素の生成に伴ってCO
2
が排出されるため、カーボンニュートラルとするには、発生したCO
2
を回収・固定する装置を必要とする。
【０００８】
また、これら従来法では水素製造能力が低く、しかも副生される炭素製品は低付加価値で実用的なものしか得られないという問題がある。
【０００９】
更に、使用される触媒の被毒の問題、即ち触媒の表面が炭素の堆積などにより細孔が閉塞して触媒が劣化し、触媒の取り替えがしばしば起こり、おのずからに生産コストは増加してしまう。
【００１０】
これらはメタン直接分解法とＳＲＭ法ついて述べたが、POM法とATR法についても一定の利点はあるが、これらの問題は解決されていない。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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