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公開番号2025115280
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-06
出願番号2024009752
出願日2024-01-25
発明の名称液状炭化水素の増産方法
出願人株式会社コスモス
代理人個人
主分類C07C 1/04 20060101AFI20250730BHJP(有機化学)
要約【課題】酸素及び二酸化炭素から液状炭化水素を増産する方法の提供。
【解決手段】液状炭化水素HCと混合状態にある水W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、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液状炭化水素HCを合成する方法であって、二酸化炭素と空気Aとの混合気体Mを反応槽1の底部及び/又は側部から供給するか、又は二酸化炭素及び空気Aを夫々反応槽1の底部及び側部から供給するか、若しくは夫々反応槽1の側部及び底部から供給することによって、水Wの上側に合成されている液状炭化水素HCの層を通過する混合気体Mの気泡との接触、前記層の上側界面との混合気体Mとの接触による各作動を実現する各反応槽1毎の構成単位を、中空状のパイプ7を介して上下方向に連通状態にて結合するという積層によって前記課題を達成している液状炭化水素HCの合成方法。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
継続的に供給されている二酸化炭素が溶解しており、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、前記二酸化炭素と空気との混合気体の気泡を当該反応槽の底部及び／又は側部から供給するか、又は二酸化炭素の気泡及び空気の気泡を夫々当該反応槽の底部及び側部から供給するか、若しくは夫々当該反応槽の側部及び底部から供給することによって、反応槽の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が、前記層を通過した二酸化炭素と空気との混合気体との接触状態を維持している液状炭化水素の合成方法による各構成単位を、順次上下方向に複数段配置しており、かつ各構成単位の貯水層を、前記混合気体が流動しているパイプを介して上下方向に結合している液状炭化水素の増産方法。
続きを表示（約 870 文字）【請求項２】
最も高い位置の貯水槽において、液状炭化水素の層を通過した混合気体における二酸化炭素が通過後消失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増産方法。
【請求項３】
複数段の配置を水平方向に複数個並存した状態にあることを特徴とする請求項１記載の液状炭化水素の増産方法。
【請求項４】
水が、各単位の反応槽にて流動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増産方法。
【請求項５】
パイプの全て又は一部に対し、二酸化炭素を供給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増産方法。
【請求項６】
各単位の反応槽の全て又は一部において、底部及び／又は側部にて混合又は供給されている空気の供給量を調整することを特徴とする請求項１，２，３，４，５の何れか一項に記載の液状炭化水素の増産方法。
【請求項７】
各単位の反応槽の全て又は一部において、前記上側界面の上側に空気を送付し、かつ当該送付量を調整することを特徴とする請求項１，２，３，４，５の何れか一項に記載の液状炭化水素の増産方法。
【請求項８】
各単位の反応槽の全て又は一部において、前記上側界面の上側にて二酸化炭素の濃度を測定していることを特徴とする請求項１，２，３，４，５の何れか一項に記載の液状炭化水素の増産方法。
【請求項９】
各単位の反応槽の全て又は一部において、液状炭化水素の層内に、気泡の移動速度を緩和する抵抗素子を備えていることを特徴とする請求項１，２，３，４，５の何れか一項に記載の液状炭化水素の増産方法。
【請求項１０】
各単位の反応槽の全て又は一部において、超音波振動によってナノバブルを形成している酸素を含有している水を、反応槽の底部及び／又は側部に供給していることを特徴とする請求項１，２，３，４，５の何れか一項に記載の液状炭化水素の増産方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
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し、かつ増産する方法を対象としている。
続きを表示（約 2,100 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に示すような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に関与している。
【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】
このような還元効率の作用状況を考慮し、出願人は、従来技術の問題点を克服するために、以下のような合成方法、及び合成装置につき、既に特願２０２２－１９２６８８号出願に及んでいる（以下前記出願に基づく合成方法を「先願合成方法（１）」と略称し、前記出願に基づく合成装置を「先願合成装置（２）」と略称する）。
（１）継続的に供給されている二酸化炭素が溶解しており、かつ液状炭化水素と混合状態にある継続的に供給されている二酸化炭素が溶解しており、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、前記二酸化炭素と空気との混合気体の気泡を当該反応槽の底部及び／又は側部から供給するか、又は二酸化炭素の気泡及び空気の気泡を夫々当該反応槽の底部及び側部から供給するか、若しくは夫々当該反応槽の側部及び底部から供給することによって、反応槽の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が、前記層を通過した二酸化炭素と空気との混合気体との接触状態を維持している液状炭化水素の合成方法による各構成単位を、順次上下方向に複数段配置しており、かつ各構成単位の貯水層を、前記混合気体が流動しているパイプを介して上下方向に結合している液状炭化水素の増産方法。
（２）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、反応槽の底部及び／又は側部にて継続的に供給されている二酸化炭素を、水中内にて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更に液状炭化水素を反応槽の上側領域にて層状に合成する装置であって、当該反応槽内において、前記光触媒を有している光触媒手段を備え、かつ当該反応槽の底部及び／又は側部にて前記二酸化炭素と空気との混合気体の供給源と接続するか、又は当該反応槽の底部及び側部にて夫々酸素の供給源及び空気の供給源と接続するか、若しくは当該反応槽の側部及び底部にて夫々二酸化炭素の供給源及び空気の供給源と接続している液状炭化水素の合成装置による各構成単位を、順次上下方向に複数段積層しており、かつ各構成単位の貯水層を上下方向に結合するパイプを介して前記混合気体が上側に流動している液状炭化水素の増産装置。
先願合成方法（１）及び先願合成装置（２）においては、極めて合理的な液状炭化水素の生成を実現することができる。
但し、先願合成方法（１）及び先願合成装置（２）においては、液状炭化水素を量的に増産する構成迄想定している訳ではない。
【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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