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公開番号2025086209
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-06
出願番号2023200114
出願日2023-11-27
発明の名称メタン製造方法及びメタン製造システム
出願人東京瓦斯株式会社,国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構
代理人弁理士法人太陽国際特許事務所
主分類C07C 1/12 20060101AFI20250530BHJP(有機化学)
要約【課題】メタン合成の際に用いる触媒の劣化を抑制しつつ、メタン製造システムを高効率で動作維持可能に制御することを可能とする。
【解決手段】メタン製造方法は、供給された電気エネルギーを用いて水電解装置における水電解により水素を生成する工程と、生成された水素と、二酸化炭素とをメタン合成装置において反応させてメタンを製造し、メタンを製造する際に発生した反応熱を前記水電解装置に伝導させる工程と、前記メタン合成装置の温度が、予め設定された目標温度となるように前記水電解装置に供給する電気エネルギー量を調整する工程と、を備える。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
供給された電気エネルギーを用いて水電解装置における水電解により水素を生成する工程と、
生成された水素と、二酸化炭素とをメタン合成装置において反応させてメタンを製造し、メタンを製造する際に発生した反応熱を前記水電解装置に伝導させる工程と、
前記メタン合成装置の温度が、予め設定された目標温度となるように前記水電解装置に供給する電気エネルギー量を調整する工程と、
を備えたメタン製造方法。
続きを表示（約 760 文字）【請求項２】
前記水電解装置に供給する電気エネルギー量を調整する工程では、
前記メタン合成装置における温度と前記目標温度との差分値の絶対値が、所定値よりも大きい場合に、前記水電解装置に供給する電気エネルギー量を調整する請求項１記載のメタン製造方法。
【請求項３】
前記水電解装置に供給する電気エネルギー量を調整する工程では、前記メタン合成装置における温度が、前記目標温度より高い場合には、前記水電解装置に供給する電気エネルギー量を小さくするように調整し、
前記メタン合成装置における温度が、前記目標温度より低い場合には、前記水電解装置に供給する電気エネルギー量を大きくするように調整する
請求項１記載のメタン製造方法。
【請求項４】
前記水電解装置に供給する電気エネルギー量は、
前記水電解装置の自己発熱量と前記メタン合成装置の発熱量の合計から、前記水電解装置の保温に必要な熱エネルギー量と前記メタン合成装置の保温に必要な熱エネルギー量を減じた値を用いて、前記水電解装置に供給する電気エネルギー量を算出する請求項１に記載のメタン製造方法。
【請求項５】
供給された電気エネルギーを用いて水電解により水素を生成する水電解装置と、
前記水電解装置において生成された水素と、二酸化炭素とを反応させてメタンを合成するメタン合成装置と、を備え、
前記水電解装置では、前記メタン合成装置においてメタンを合成する際に発生した反応熱を前記水電解装置に伝導させて、前記メタン合成装置の温度が、予め設定された目標温度となるように前記水電解装置に供給する電気エネルギー量を調整するように制御する制御装置と、
を備えるメタン製造システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、メタン製造方法及びメタン製造システムに関する。
続きを表示（約 1,100 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、水電解部と、サバチエ反応部と、二酸化炭素供給部と、水素ガス供給部とを積層して一体化したメタン合成装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１９－８９７１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
メタン合成は発熱反応で、水電解は吸熱反応であるため、システム全体の効率を高めるためにメタン合成の際に発生した反応熱を利用して水電解を行うことがある（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
しかし、メタン合成の際に用いる触媒には、反応が効率的になる温度範囲が存在し、所定温度以上になると触媒が劣化する場合がある。また、メタンを製造するシステム全体の効率が良くなるようなメタン合成装置の温度範囲が存在する。
【０００６】
本開示は上記事実を考慮し、メタン合成の際に用いる触媒の劣化を抑制しつつ、メタン製造システムを高効率で動作維持可能に制御することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第一態様は、供給された電気エネルギーを用いて水電解装置における水電解により水素を生成する工程と、生成された水素と、二酸化炭素とをメタン合成装置において反応させてメタンを製造し、メタンを製造する際に発生した反応熱を前記水電解装置に伝導させる工程と、前記メタン合成装置の温度が、予め設定された目標温度となるように前記水電解装置に供給する電気エネルギー量を調整する工程と、を備えたメタン製造方法である。
【０００８】
第一態様のメタン製造方法では、メタン合成装置の温度が、予め設定された目標温度となるように水電解装置に供給する電気エネルギー量を調整するので、水電解装置に供給する電気エネルギー量を一定にした場合と比較して、メタンの合成の際に用いる触媒の劣化を抑制しつつ、メタン製造システムを高効率で動作維持可能に制御することが可能となる。
【０００９】
第二態様は、第一態様において、前記水電解装置に供給する電気エネルギー量を調整する工程では、前記メタン合成装置における温度と前記目標温度との差分値の絶対値が、所定値よりも大きい場合に、前記水電解装置に供給する電気エネルギー量を調整する。
【００１０】
これにより、メタン合成の際に用いる触媒の劣化を抑制しつつ、メタン合成装置における温度を、触媒の反応が効率的になる温度に維持することが可能となる。
（【００１１】以降は省略されています）

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