JP2008290910A - 二酸化炭素分解システム - Google Patents

Abstract

【課題】地球温暖化の原因である工場等から排出される二酸化炭素を炭素とオゾンに還元して、低コストで二酸化炭素を固定化できるとともに、固定化により付加価値の高い生成物を得ることができる二酸化炭素の分解システムを提供する。
【解決手段】工場等から排出される二酸化炭素を、オゾン発生装置を利用して炭素と酸素に変え、さらに生じた酸素をオゾンに分解する。オゾン発生装置は、紫外線法や放電法、高圧オゾン発生装置、大気プラズマ装置による。であり、プラズマジェットの熱源の温度は約１，０００℃であり、熱源は、工場の余剰熱源、その他、太陽光や風力、水力発電等、二酸化炭素の排出が少ない方法による。
【選択図】図１

Description

本発明は、地球温暖化ガスである二酸化炭素の削減のための二酸化炭素の分解システムに関する。

現在、地球温暖化ガスとして環境に悪影響を与える二酸化炭素の削減・固定化が世界的な急務となっている。そのため、近年、多くの二酸化炭素の削減・固定化技術が開発されている。しかし、二酸化炭素は化学的に安定した化合物であり、二酸化炭素を削減、特に、固定化するためには、多大なエネルギーを必要とする。このエネルギーを得るために化石燃料が燃焼されると二酸化炭素が放出されるので、実質的に二酸化炭素の削減にはならないという問題がある。また、多大なエネルギーを必要とするため、二酸化炭素の固定化には非常に高いコストがかかるが、固定化により得られる生成物は商品価値が低いという問題がある。よって、事業化が可能な二酸化炭素の削減・固定化技術の開発が望まれている。

そこで本発明は、上記の問題点に鑑み、低コストで二酸化炭素を固定化できるとともに、固定化により付加価値の高い生成物を得ることができる二酸化炭素の分解システムを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本願発明に係る二酸化炭素の分解システムは、以下の工程を含んでなるものである。
（１）工場等から排出される二酸化炭素を、オゾン発生装置を利用して炭素と酸素に変え、さらに生じた酸素をオゾンに分解する。
（２）前記オゾン発生装置が、紫外線法や放電法である。
（３）前記オゾン発生装置が、高圧オゾン発生装置である。
（４）前記オゾン発生装置が、大気プラズマ装置であり、プラズマジェットの熱源の温度が約１，０００°Ｃである。
（５）前記プラズマジェットの熱源が、工場の余剰熱源である。
（６）前記熱源が、太陽光や風力、水力発電等、二酸化炭素の排出が少ない方法である。

上記の反応工程は、それぞれ以下の反応式で表せる。
第１反応式：
・・・（式１）
第２反応：
・・・（式２）
第１反応（式１）に示すように、地球温暖化ガスである二酸化炭素を、グラ
ファイトやカーボンナノチューブ、ダイヤモンドなどの付加価値の高い炭素製
品を製造することができる。さらに、第１反応で生成された酸素を、第２反応
によりオゾンに変化させる。第１反応により、例えば、無声放電方式で、沿面
放電中にＣＯ₂を入れると、安定した酸素分子に解離する。さらに、この高電圧
電極に窒素ガスを入れると、生じる酸素量が多い場合、青白→白になり、生じ
る酸素量が少ない場合、青白→紫となる。

本発明に用いるオゾン発生装置としては、以下のものが用いられる。

二酸化酸素を含有するガスを供給するガス供給器と紫外線を発生させる紫外線光源とを備え、ガス供給器から送られたガスに紫外線光源からの紫外線を照射して、このガス中の二酸化酸素に紫外線を吸収させることによって、炭素およびオゾンを発生させるオゾン生成部を有するオゾン発生器を備える紫外線法による。

放電室は、絶縁体の外側に形成された面状電極と内側に形成された線状電極とによって構成された放電体が二つ備わっている。それぞれの放電体には、交流電源が接続されている。そして空気を流入口から放電室に取り込み、高電圧で放電させることで、二酸化酸素を化学反応させ、流出口から炭素とオゾンを取り出している放電法による。
また、二酸化炭素を不活性雰囲気中でアーク放電させて、カーボンナノチューブを得る工程を含むことが好ましい。
さらに、別の形態として、前記二酸化炭素と触媒メタルとを温度５００〜１２００°Ｃに加熱された流動層中に供給して、流動層中でカーボンナノチューブを生成する工程を含むことが好ましい。
特に、窒素ガス、二酸化炭素ガス、不活性ガスは、大気中に大量に存在するが、酸素もオゾンなども目視できないので、現在は酸素濃度センサーで反応しやすい酸素ガスで、酸素センサーで反応させて、その数値を換算した濃度計としている。オゾン発生方法の中で交流高電圧を印加する際の放電現象で実験したところ、窒素ガス、酸素濃度の変化で、白色→青色→青→青紫→紫色というように、酸素濃度が極端に少なくなると紫色になる変化を目視できたので、この様な現象をプリズムやナノセンサーに置き換えることで、目視できたり、デジタル測定器にしたりすることが可能である。ナノ放電、ナノ励起反応をとらえるセンサーとなる。

放電電極対を複数個のブロックに分割し、その各々に同一デュティとパルス／秒をもたせ、かつ各々が同時にＯＮにならない同期調整を行った高圧パルス電源で分担稼動し、全体として一つのオゾン発生器を形成する高圧オゾン発生装置。

内部に空間が形成され、この空間内でプラズマを発生させることが可能な誘電体と、この誘電体の外側に存在する導電性の放電電極を備え、誘電体の内側でプラズマが発生した状態で、放電電極に高電圧を印加することで、誘電体の外面に沿面放電が発生し、この放電により、二酸化炭素から、炭素とオゾンを発生させる大気プラズマ装置による。
また、プラズマＣＶＤ法により前記二酸化炭素からダイヤモンドを得る工程を含むことが好ましい。

上記したところから明らかなように、本発明によれば、低コストで二酸化炭素を固定化できるとともに、固定化により付加価値の高い生成物を得ることができる二酸化炭素の分解システムを提供することができる。また、本発明により、排ガスから回収された二酸化炭素や原子力発電所の余剰電力を用いて製造された製品は、環境保護に配慮したものとしてより高い価格で販売することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明に係る二酸化炭素の分解システムの実施の形態を示す模式図である。図１で示すような装置を、自動車のマフラーや工場の煙突に付けて置くことで二酸化炭素の排出を抑制することが出来、同時に発生するオゾンによって、地球温暖化を防止することができる。
図１に示すように、二酸化炭素発生装置から排出された二酸化炭素を、オゾン発生装置に入れる。オゾン発生装置から、炭素とオゾンは生成される。このオゾン発生装置のエネルギー源としては、図１に示すように、太陽光発電、水力発電、風力発電、バイオ発電を用いるか、あるいは、紫外線を照射する。

図２は、本発明に係るオゾン発生装置の一例としての、大気プラズマ装置を示す図である。二酸化炭素、窒素、フロン、ポリ塩化ビフェニル、ダイオキシン等を供給通路より供給する。内部には、プラズマを生起させるための電極を備えている。プラズマ電極により、プラズマ熱エネルギーが発生し、内部温度は１０，０００°Ｃ〜２０，０００°Ｃとなる。供給通路により供給された二酸化炭素は、炭素とオゾンに生成され、二酸化炭素の排出を抑制することが出来、同時に発生するオゾンによって、地球温暖化を防止することができる。

本発明に係る二酸化炭素の分解システムの第１の実施の形態を示す模式図である。 本発明に係るオゾン発生装置の一例としての大気プラズマ装置の模式図である。

Claims (6)

1. 工場等から排出される二酸化炭素を、オゾン発生装置を利用して炭素と酸素に変え、さらに生じた酸素をオゾンに分解する二酸化酸素分解システム。
2. 前記オゾン発生装置が、紫外線法や放電法であることを特徴とする請求項１記載の二酸化炭素分解システム。
3. 前記オゾン発生装置が、高圧オゾン発生装置であることを特徴とする請求項１記載の二酸化炭素分解システム。
4. 前記オゾン発生装置が、大気プラズマ装置であり、プラズマジェットの熱源の温度が約１，０００℃であることを特徴とする二酸化炭素分解システム。
5. 前記プラズマジェットの熱源が、工場の余剰熱源であることを特徴とする請求項１記載の二酸化炭素分解システム。
6. 前記熱源が、太陽光や風力、水力発電等、二酸化炭素の排出が少ない方法であることを特徴とする請求項１記載の二酸化炭素分解システム。