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公開番号2025162706
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-28
出願番号2024066079
出願日2024-04-16
発明の名称アンモニアの合成装置
出願人日本特殊陶業株式会社
代理人弁理士法人真明センチュリー
主分類H05H 1/24 20060101AFI20251021BHJP(他に分類されない電気技術)
要約【課題】アンモニアの合成効率を上げることができる合成装置を提供する。
【解決手段】合成装置は、窒素を含む原料ガスが供給される反応場にプラズマを発生するプラズマ発生装置と、水蒸気を分解して反応場に水素を発生する電気化学セルと、電気化学セルを作動した後、プラズマ発生装置を作動する制御装置と、を備える。制御装置は、反応場が条件を満たしたと判断される場合にプラズマ発生装置を作動しても良い。制御装置は、水素センサ、水蒸気センサ、計時装置または計測装置の電気信号に基づいてプラズマ発生装置を作動しても良い。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
窒素を含む原料ガスを励起してアンモニアを合成する合成装置であって、
前記原料ガスが供給される反応場にプラズマを発生するプラズマ発生装置と、
水蒸気を分解して前記反応場に水素を発生する電気化学セルと、
前記電気化学セルを作動した後、前記プラズマ発生装置を作動する制御装置と、を備える合成装置。
続きを表示（約 850 文字）【請求項２】
前記制御装置は、前記反応場が条件を満たしたと判断される場合に前記プラズマ発生装置を作動する請求項１記載の合成装置。
【請求項３】
前記反応場の水素の濃度を検知する水素センサを備え、
前記制御装置は、前記水素センサが検知した水素の濃度が閾値以上のときに前記反応場が条件を満たしたと判断する請求項２記載の合成装置。
【請求項４】
前記電気化学セルに供給された水蒸気の濃度を検知する水蒸気センサを備え、
前記制御装置は、前記水蒸気センサが検知した水蒸気の濃度が閾値以下のときに前記反応場が条件を満たしたと判断する請求項２記載の合成装置。
【請求項５】
前記電気化学セルが作動した時間を計る計時装置を備え、
前記制御装置は、前記計時装置が計った時間または前記時間に基づく値が閾値以上のときに前記反応場が条件を満たしたと判断する請求項２記載の合成装置。
【請求項６】
前記電気化学セルの作動時に流れる電流の積算値である積算電流値の計測装置を備え、
前記制御装置は、前記計測装置が計った積算電流値または前記積算電流値に基づく値が閾値以上のときに前記反応場が条件を満たしたと判断する請求項２記載の合成装置。
【請求項７】
前記電気化学セルは、筒状の電解質と、前記電解質の内側に配置されたカソードと、前記電解質の外側に配置されたアノードと、を備え、
前記プラズマ発生装置は、前記カソードと間隔をあけて前記電気化学セルの内側に配置された電極を含む筒状の電極部材を備え、
前記反応場は前記電極部材と前記カソードとの間に設けられ、
前記原料ガスは前記電極部材の内側の空間に供給され、
前記電極部材に前記空間と前記反応場とをつなぐ孔が複数設けられ、
前記カソードは前記プラズマ発生装置のアース電極を兼ねる請求項１から６のいずれかに記載の合成装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は窒素と水素との反応によりアンモニアを合成する合成装置に関する。
続きを表示（約 950 文字）【背景技術】
【０００２】
プラズマ発生装置を用いて励起した窒素と水の電気分解で発生した水素との反応によってアンモニアを合成する先行技術は特許文献１に開示されている。特許文献２や非特許文献１にはプロトン伝導性の電解質を含む電気化学セルとプラズマとを併用したアンモニア合成に関する先行技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１７－１６４７３６号公報
中国実用新案第２１７１４８５８７号明細書
【非特許文献】
【０００４】
ACS Energy Lett. 2021, 6, 2, 313-319
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
先行技術においてアンモニアの合成効率は高い方が好ましい。
【０００６】
本発明はこの要求に応えるためになされたものであり、アンモニアの合成効率を上げることができる合成装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的を達成するための第１の態様は、窒素を含む原料ガスを励起してアンモニアを合成する合成装置であって、原料ガスが供給される反応場にプラズマを発生するプラズマ発生装置と、水蒸気を分解して反応場に水素を発生する電気化学セルと、電気化学セルを作動した後、プラズマ発生装置を作動する制御装置と、を備える。
【０００８】
第２の態様は、第１の態様において、制御装置は、反応場が条件を満たしたと判断される場合にプラズマ発生装置を作動する。
【０００９】
第３の態様は、第２の態様において、反応場の水素の濃度を検知する水素センサを備え、制御装置は、水素センサが検知した水素の濃度が閾値以上のときに反応場が条件を満たしたと判断する。
【００１０】
第４の態様は、第２又は第３の態様において、電気化学セルに供給された水蒸気の濃度を検知する水蒸気センサを備え、制御装置は、水蒸気センサが検知した水蒸気の濃度が閾値以下のときに反応場が条件を満たしたと判断する。
（【００１１】以降は省略されています）

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