JP2009190007A - Apparatus for absorbing and discharging carbon dioxide and catalytic reaction apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、二酸化炭素を吸収させた二酸化炭素吸収剤から二酸化炭素を効率よく排出させる二酸化炭素吸排出装置及び触媒反応装置に関する。 The present invention relates to a carbon dioxide absorption and discharge device and a catalytic reaction device that efficiently discharge carbon dioxide from a carbon dioxide absorbent that has absorbed carbon dioxide.
従来、二酸化炭素を吸収した吸収剤から二酸化炭素を排出させる場合、加熱し吸収剤の温度をおおむね600℃以上に加熱する必要があり、電気ヒーターによる輻射加熱方法があった。(特許文献1)。
従来の二酸化炭素吸排出装置で用いられてきた電気ヒーターは、熱源が線状の形態で発熱する。そのため、伝熱板等を用いて発熱体を面発熱になるようにし、被加熱体である二酸化炭素吸収剤を均一に輻射加熱する工夫が行われていた。 In an electric heater that has been used in a conventional carbon dioxide absorption and discharge apparatus, the heat source generates heat in a linear form. For this reason, a device has been devised in which a heating element is made to generate surface heat using a heat transfer plate or the like, and a carbon dioxide absorbent as a heated object is uniformly radiantly heated.
しかしながら、伝熱板を用いても伝熱板自体の熱伝導率のために伝熱板全体が均等な温度になるのに時間を要するため、被加熱体の二酸化炭素吸収剤の温度を均一にすることは困難であった。 However, even if a heat transfer plate is used, it takes time for the entire heat transfer plate to reach a uniform temperature due to the thermal conductivity of the heat transfer plate itself. It was difficult to do.
二酸化炭素吸収剤は、排出時は発熱反応であり、排出を開始すると自己発熱により二酸化炭素吸収剤の温度が自己発熱により上昇する。さらに温度が上昇し、逆に吸収反応が始まると、今度は吸熱反応により二酸化炭素吸収剤の温度が低下し、吸収反応が止まるという性質がある。 The carbon dioxide absorbent is an exothermic reaction at the time of discharge, and when discharge is started, the temperature of the carbon dioxide absorbent rises due to self-heating due to self-heating. When the temperature further rises and the absorption reaction starts, the temperature of the carbon dioxide absorbent decreases due to the endothermic reaction, and the absorption reaction stops.
一般的にリチウムシリケートを用いた二酸化炭素吸収剤の熱伝導率は0.3W/m・K前後と非常に小さく断熱材に近い値である。従って、上述の伝熱板に直接接している部分の二酸化炭素吸収剤は温度が上昇する。しかし、伝熱板に直接接していない二酸化炭素吸収剤は温度が上がらず、吸収と排出が同時に進行し、全体の温度分布が一定にすることが困難である。 Generally, the thermal conductivity of a carbon dioxide absorbent using lithium silicate is as small as about 0.3 W / m · K, which is close to that of a heat insulating material. Therefore, the temperature of the carbon dioxide absorbent in the portion in direct contact with the heat transfer plate is increased. However, the carbon dioxide absorbent that is not in direct contact with the heat transfer plate does not rise in temperature, and absorption and discharge proceed simultaneously, making it difficult to make the entire temperature distribution constant.
さらに、二酸化炭素吸収剤から二酸化炭素を排出させる場合、排出最適温度は狭い範囲に限定されることが多い。従って、上述のように二酸化炭素吸収剤の温度分布が一定にならないと、一部分の二酸化炭素吸収剤のみ機能し二酸化炭素排出能力が極端に低下する問題がある。 Furthermore, when discharging carbon dioxide from a carbon dioxide absorbent, the optimal discharge temperature is often limited to a narrow range. Therefore, if the temperature distribution of the carbon dioxide absorbent is not constant as described above, there is a problem that only a part of the carbon dioxide absorbent functions and the carbon dioxide discharge capacity is extremely lowered.
また、排出反応は二酸化炭素吸収剤周囲の二酸化炭素濃度が高いと二酸化炭素の排出速度が低下する特性を持っている。そのため、二酸化炭素排出時はキャリアガスを二酸化炭素吸収剤の周囲に流して二酸化炭素を排出させている。 In addition, the emission reaction has a characteristic that the emission rate of carbon dioxide decreases when the concentration of carbon dioxide around the carbon dioxide absorbent is high. Therefore, when carbon dioxide is discharged, carbon dioxide is discharged by flowing a carrier gas around the carbon dioxide absorbent.
その場合、キャリアガスは熱も運搬してしまうため、二酸化炭素だけでなく熱エネルギーも排出する。従って、排出された熱エネルギーを常時供給しないと排出反応が行われなくなり、多くの熱エネルギーの損失がある。 In this case, since the carrier gas also carries heat, not only carbon dioxide but also heat energy is discharged. Therefore, unless the discharged thermal energy is always supplied, the discharge reaction cannot be performed, and a large amount of thermal energy is lost.
本発明はこうした事情を考慮してなされたもので、反応速度を瞬時に制御できるとともに、二酸化炭素吸収剤全体の温度を上げることなく反応を促進して反応促進に要するエネルギーが大幅に低減でき、さらに反応装置の断熱処理を不要として装置の容積とコストを大幅に低減しえる二酸化炭素吸排出装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, the reaction rate can be instantaneously controlled, and the energy required for promoting the reaction can be greatly reduced by promoting the reaction without increasing the temperature of the entire carbon dioxide absorbent, It is another object of the present invention to provide a carbon dioxide absorption / exhaust device that eliminates the need for adiabatic treatment of the reactor and can greatly reduce the volume and cost of the device.
本発明に係る二酸化炭素吸排出装置は、次のとおりである。
(1) 二酸化炭素吸収剤と、この二酸化炭素吸収剤を挟むように配置された第1・第2の電極と、これらの電極に交流電圧またはパルス電圧を印加する電源を備え、前記電極に交流電圧もしくはパルス電圧を印加することにより、前記二酸化炭素吸収剤の表面もしくは内部に放電プラズマを発生させる構成であることを特徴とする二酸化炭素吸排出装置。
(2) 誘電体容器と、この誘電体容器の内部に配置された電極対と、この電極対間に充填された二酸化炭素吸収剤と、前記電極対間に交流電圧またはパルス電圧を印加する電源を備え、前記電極に交流電圧もしくはパルス電圧を印加することにより、前記誘電体容器内部に充填された二酸化炭素吸収剤の表面もしくは内部に放電プラズマを発生させる構成であることを特徴とする二酸化炭素吸排出装置。
The carbon dioxide absorption / discharge device according to the present invention is as follows.
(1) A carbon dioxide absorbent, first and second electrodes arranged so as to sandwich the carbon dioxide absorbent, and a power source for applying an alternating voltage or a pulse voltage to these electrodes are provided. A carbon dioxide intake / exhaust device characterized in that a discharge plasma is generated on the surface or inside of the carbon dioxide absorbent by applying a voltage or a pulse voltage.
(2) A dielectric container, an electrode pair arranged inside the dielectric container, a carbon dioxide absorbent filled between the electrode pair, and a power source for applying an AC voltage or a pulse voltage between the electrode pair Carbon dioxide, wherein a discharge plasma is generated on the surface or inside of a carbon dioxide absorbent filled in the dielectric container by applying an AC voltage or a pulse voltage to the electrode. Intake / exhaust device.
(3) 誘電体容器と、この誘電体容器の内部に充填された二酸化炭素吸収剤と、前記誘電体容器の周囲に二酸化炭素吸収剤を挟むように配置された電極と、この電極に交流電圧またはパルス電圧を印加する電源を備え、前記電極に交流電圧もしくはパルス電圧を印加することにより、前記誘電体容器内部に充填された二酸化炭素吸収剤の表面もしくは内部に放電プラズマを発生させる構成であることを特徴とする二酸化炭素吸排出装置。
(4) 誘電体容器と、この誘電体容器の内部に配置された,表面に多数の通気孔が形成された円筒状電極と、前記誘電体容器と円筒状電極間に充填された二酸化炭素吸収剤と、前記誘電体容器の周囲に二酸化炭素吸収剤を挟むように配置された電極対と、前記円筒状電極及び電極対に交流電圧またはパルス電圧を印加する電源とを備え、前記円筒状電極及び電極に交流電圧もしくはパルス電圧を印加することにより、前記誘電体容器内部に充填された二酸化炭素吸収剤の表面もしくは内部に放電プラズマを発生させる構成であることを特徴とする二酸化炭素吸排出装置。
(3) a dielectric container, a carbon dioxide absorbent filled in the dielectric container, an electrode disposed so as to sandwich the carbon dioxide absorbent around the dielectric container, and an AC voltage applied to the electrode Alternatively, a power source for applying a pulse voltage is provided, and by applying an AC voltage or a pulse voltage to the electrode, discharge plasma is generated on the surface or inside of the carbon dioxide absorbent filled in the dielectric container. Carbon dioxide absorption / exhaust device characterized by that.
(4) A dielectric container, a cylindrical electrode disposed inside the dielectric container and having a large number of air holes formed on the surface thereof, and carbon dioxide absorption filled between the dielectric container and the cylindrical electrode An electrode pair disposed so as to sandwich a carbon dioxide absorbent around the dielectric container, and a power source for applying an AC voltage or a pulse voltage to the cylindrical electrode and the electrode pair, and the cylindrical electrode And an apparatus for absorbing and discharging carbon dioxide, wherein a discharge plasma is generated on the surface or inside of the carbon dioxide absorbent filled in the dielectric container by applying an AC voltage or a pulse voltage to the electrodes. .
(5) 誘電体容器と、この誘電体容器の内部に配置された,表面に多数の通気孔が形成された第1の円筒状電極と、前記誘電体容器と第1の円筒状電極間に該円筒状電極と対をなすように配置され,表面に多数の通気孔が形成された第2の円筒状電極と、第1・第2の円筒状容器間に充填された二酸化炭素吸収剤と、前記円筒状電極に交流電圧またはパルス電圧を印加する電源とを備え、前記円筒状電極に交流電圧もしくはパルス電圧を印加することにより、前記誘電体容器内部に充填された二酸化炭素吸収剤の表面もしくは内部に放電プラズマを発生させる構成であることを特徴とする二酸化炭素吸排出装置。
(6) 誘電体容器と、この誘電体容器の内部に配置された第1の電極と、前記誘電体容器の内部に配置された,第1の電極と対をなすように対向して配置された第2の電極と、この第2の電極の表面に覆われた二酸化炭素吸収剤と、第1・第2の電極間に交流電圧またはパルス電圧を印加する電源とを備え、前記電極に交流電圧もしくはパルス電圧を印加することにより、前記誘電体容器内部に充填された二酸化炭素吸収剤の表面もしくは内部に放電プラズマを発生させる構成であることを特徴とする二酸化炭素吸排出装置。
(5) a dielectric container, a first cylindrical electrode disposed inside the dielectric container and having a plurality of air holes formed on the surface, and between the dielectric container and the first cylindrical electrode. A second cylindrical electrode disposed in a pair with the cylindrical electrode and having a plurality of air holes formed on the surface; a carbon dioxide absorbent filled between the first and second cylindrical containers; A surface of a carbon dioxide absorbent filled in the dielectric container by applying an AC voltage or a pulse voltage to the cylindrical electrode. Or the carbon dioxide absorption-and-discharge apparatus characterized by being the structure which generates discharge plasma inside.
(6) A dielectric container, a first electrode disposed in the dielectric container, and a first electrode disposed in the dielectric container so as to be paired with each other. A second electrode, a carbon dioxide absorbent covered on the surface of the second electrode, and a power source for applying an AC voltage or a pulse voltage between the first and second electrodes. An apparatus for absorbing and discharging carbon dioxide, characterized in that a discharge plasma is generated on the surface or inside of a carbon dioxide absorbent filled in the dielectric container by applying a voltage or a pulse voltage.
(7) 誘電体容器と、この誘電体容器の内部に配置された第1の電極と、前記誘電体容器の内部に配置された,第1の電極と対をなすように対向して配置された第2の電極と、前記第1・第2の電極の表面に夫々覆われた二酸化炭素吸収剤と、第1・第2の電極間に交流電圧またはパルス電圧を印加する電源とを備え、前記電極に交流電圧もしくはパルス電圧を印加することにより、前記誘電体容器内部に充填された二酸化炭素吸収剤の表面もしくは内部に放電プラズマを発生させる構成であることを特徴とする二酸化炭素吸排出装置。
(8) 誘電体容器と、この誘電体容器の内部に同一面状になるように配置された第1及び第2の電極と、これらの第1・第2の電極の表面に覆われた二酸化炭素吸収剤と、第1・第2の電極間に交流電圧またはパルス電圧を印加する電源とを備え、前記電極に交流電圧もしくはパルス電圧を印加することにより、前記誘電体容器内部に充填された二酸化炭素吸収剤の表面もしくは内部に放電プラズマを発生させる構成であることを特徴とする二酸化炭素吸排出装置。
(7) A dielectric container, a first electrode disposed inside the dielectric container, and a first electrode disposed inside the dielectric container so as to be paired with each other. A second electrode, a carbon dioxide absorbent covered on the surface of each of the first and second electrodes, and a power source for applying an AC voltage or a pulse voltage between the first and second electrodes, A carbon dioxide intake / exhaust device configured to generate discharge plasma on the surface or inside of a carbon dioxide absorbent filled in the dielectric container by applying an AC voltage or a pulse voltage to the electrode .
(8) Dielectric container, first and second electrodes arranged so as to be flush with each other inside the dielectric container, and dioxide covered by the surfaces of these first and second electrodes The dielectric container is filled with a carbon absorbent and a power source for applying an AC voltage or a pulse voltage between the first and second electrodes, and applying an AC voltage or a pulse voltage to the electrodes. A carbon dioxide absorption / exhaust device characterized by being configured to generate discharge plasma on or inside a carbon dioxide absorbent.
(9) 誘電体容器と、この誘電体容器の内部に配置された複数の電極対と、これらの電極対の表面に覆われた二酸化炭素吸収剤と、前記電極対に交流電圧またはパルス電圧を印加する電源とを備え、前記電極対に交流電圧もしくはパルス電圧を印加することにより、前記誘電体容器内部に充填された二酸化炭素吸収剤の表面もしくは内部に放電プラズマを発生させる構成であることを特徴とする二酸化炭素吸排出装置。
(10) 誘電体容器と、この誘電体容器の内部に配置された複数の電極と、これらの電極の表面に覆われた二酸化炭素吸収剤と、最外側に配置された前記電極に交流電圧またはパルス電圧を印加する電源とを備え、前記電極に交流電圧もしくはパルス電圧を印加することにより、前記誘電体容器内部に充填された二酸化炭素吸収剤の表面もしくは内部に放電プラズマを発生させる構成であることを特徴とする二酸化炭素吸排出装置。
(9) A dielectric container, a plurality of electrode pairs arranged inside the dielectric container, a carbon dioxide absorbent covered on the surfaces of these electrode pairs, and an AC voltage or a pulse voltage applied to the electrode pairs. A power source to be applied, and by applying an AC voltage or a pulse voltage to the electrode pair, a discharge plasma is generated on the surface or inside of the carbon dioxide absorbent filled in the dielectric container. Carbon dioxide absorption / exhaust device.
(10) A dielectric container, a plurality of electrodes arranged inside the dielectric container, a carbon dioxide absorbent covered on the surfaces of these electrodes, and an AC voltage or And a power source for applying a pulse voltage, and applying an AC voltage or a pulse voltage to the electrode to generate discharge plasma on the surface of or inside the carbon dioxide absorbent filled in the dielectric container. Carbon dioxide absorption / exhaust device characterized by that.
(11) 誘電体容器と、この誘電体容器の内部に配置された第1・第2の電極と、これらの第1・第2の電極間に一定の間隔以上の放電ギャップを介して配置された,二酸化炭素吸収剤からなる複数の層と、前記第1・第2の電極間に交流電圧またはパルス電圧を印加する電源とを備え、前記電極に交流電圧もしくはパルス電圧を印加することにより、前記誘電体容器内部に充填された二酸化炭素吸収剤の表面もしくは内部に放電プラズマを発生させる構成であることを特徴とする二酸化炭素吸排出装置。
(12) 誘電体容器と、この誘電体容器の内部に配置された第1・第2の電極と、これらの第1・第2の電極間に配置された,中空構造を有する二酸化炭素吸収剤からなるブロック体と、前記第1・第2の電極間に交流電圧またはパルス電圧を印加する電源とを備え、前記電極に交流電圧もしくはパルス電圧を印加することにより、前記誘電体容器内部に充填された二酸化炭素吸収剤の表面もしくは内部に放電プラズマを発生させる構成であることを特徴とする二酸化炭素吸排出装置。
(11) The dielectric container, the first and second electrodes disposed inside the dielectric container, and the first and second electrodes disposed via a discharge gap having a predetermined distance or more. A plurality of layers made of carbon dioxide absorbent, and a power source for applying an AC voltage or a pulse voltage between the first and second electrodes, by applying an AC voltage or a pulse voltage to the electrodes, A carbon dioxide intake / exhaust device characterized in that discharge plasma is generated on the surface or inside of the carbon dioxide absorbent filled in the dielectric container.
(12) Dielectric container, first and second electrodes disposed inside the dielectric container, and a carbon dioxide absorbent having a hollow structure disposed between the first and second electrodes And a power source for applying an AC voltage or a pulse voltage between the first and second electrodes, and filling the inside of the dielectric container by applying an AC voltage or a pulse voltage to the electrodes. A carbon dioxide intake / exhaust device characterized in that a discharge plasma is generated on the surface or inside of the carbon dioxide absorbent.
本発明に係る触媒反応装置は、放電反応触媒と、この放電反応触媒を挟むように配置された第1・第2の電極と、これらの電極に交流電圧またはパルス電圧を印加する電源を備え、前記電極に交流電圧もしくはパルス電圧を印加することにより、前記放電反応触媒の表面もしくは内部に放電プラズマを発生させる構成であることを特徴とする。 The catalytic reaction apparatus according to the present invention includes a discharge reaction catalyst, first and second electrodes arranged so as to sandwich the discharge reaction catalyst, and a power source for applying an alternating voltage or a pulse voltage to these electrodes, The present invention is characterized in that a discharge plasma is generated on or inside the discharge reaction catalyst by applying an AC voltage or a pulse voltage to the electrode.
本発明は放電プラズマが二酸化炭素吸収剤表面を高温状態と同じ電子の移動により反応を促進させるため、放電プラズマ量を変えることにより反応速度を瞬時に制御することが可能であり、二酸化炭素吸収剤全体の温度を上げることなく反応を促進できるために反応促進に要するエネルギーが大幅に低減させることが可能となる。また、加温による反応でないため反応装置の断熱処理が不要となり装置の容積とコストが大幅に低減できる。
更に、二酸化炭素の排出時にキャリアガスを流さずに真空ポンプで二酸化炭素を排出させることにより、キャリアガスが持ち出す熱エネルギーの消費が無くなると同時に高濃度で二酸化炭素を排出することが可能となり、熱エネルギーの効率向上と排出された二酸化炭素の処理が容易となる。
In the present invention, since the discharge plasma promotes the reaction by the same electron movement on the surface of the carbon dioxide absorbent as in the high temperature state, the reaction rate can be instantaneously controlled by changing the amount of the discharge plasma. Since the reaction can be promoted without increasing the overall temperature, the energy required for promoting the reaction can be greatly reduced. Moreover, since it is not reaction by heating, the heat insulation process of a reaction apparatus becomes unnecessary and the volume and cost of an apparatus can be reduced significantly.
Furthermore, by discharging carbon dioxide with a vacuum pump without flowing the carrier gas when discharging carbon dioxide, the consumption of the heat energy brought out by the carrier gas can be eliminated and carbon dioxide can be discharged at a high concentration. Increases energy efficiency and facilitates treatment of emitted carbon dioxide.
以下、本発明の二酸化炭素吸排出装置について更に詳しく説明する。
上記(1)〜(12)の二酸化炭素吸排出装置は、次の形態を採用することができる。
1)前記誘電体容器に減圧ポンプを備え、前記電極または電極対に交流電圧もしくはパルス電圧を印加することにより、前記二酸化炭素吸着剤の表面もしくは内部に低温プラズマを発生させ、二酸化炭素吸着剤より発生した二酸化炭素を減圧ポンプからの排気ガスとともに回収する構成の二酸化炭素吸排出装置。
2)前記誘電体容器にキャリアガスを流すガス導入口を備え、前記電極または電極対に交流電圧もしくはパルス電圧を印加することにより、前記二酸化炭素吸着剤の表面もしくは内部に放電プラズマを発生させ、二酸化炭素吸着剤より発生した二酸化炭素をキャリアガスとともに回収する構成の二酸化炭素吸排出装置。
Hereinafter, the carbon dioxide absorption and discharge apparatus of the present invention will be described in more detail.
The following forms can be adopted for the carbon dioxide absorption and discharge devices of the above (1) to (12).
1) A vacuum pump is provided in the dielectric container, and an AC voltage or a pulse voltage is applied to the electrode or electrode pair to generate a low temperature plasma on the surface or inside of the carbon dioxide adsorbent. A carbon dioxide intake / exhaust device configured to recover the generated carbon dioxide together with the exhaust gas from the decompression pump.
2) The dielectric container is provided with a gas inlet through which a carrier gas flows, and by applying an AC voltage or a pulse voltage to the electrode or electrode pair, a discharge plasma is generated on or inside the carbon dioxide adsorbent, A carbon dioxide intake / exhaust device configured to recover carbon dioxide generated from a carbon dioxide adsorbent together with a carrier gas.
3)連続してプラズマを発生させていると、二酸化炭素吸収剤の表面で二酸化炭素の排出から吸収反応に移行すること利用して、二酸化炭素吸収剤に二酸化炭素を吸収させる構成の二酸化炭素吸排出装置。
ところで、一般的に二酸化炭素吸収剤は、排出時は発熱反応となり、加熱による反応の場合、熱伝達速度が遅いと二酸化炭素吸収剤の温度が上昇し、排出反応が始まると同時に吸熱反応により二酸化炭素吸収剤の温度が低下し反応が止まる。また、再び二酸化炭素吸収剤の温度が上昇すると排出反応が始まり、吸収と排出がサイクリックに繰り返され、結果的に排出するための時間が長くなる問題がある。しかして、上記3)のような構成にすることにより、こうした問題点を解消することができる。下記4)、5)の場合も同様である。
3) When plasma is continuously generated, the carbon dioxide absorber is configured to absorb carbon dioxide by using the surface of the carbon dioxide absorbent to shift from the discharge of carbon dioxide to an absorption reaction. Discharging device.
By the way, in general, a carbon dioxide absorbent becomes an exothermic reaction at the time of discharge. In the case of a reaction by heating, if the heat transfer rate is slow, the temperature of the carbon dioxide absorbent rises, and at the same time the exhaust reaction starts, the endothermic reaction causes the The temperature of the carbon absorbent decreases and the reaction stops. Further, when the temperature of the carbon dioxide absorbent rises again, the discharge reaction starts, and absorption and discharge are cyclically repeated, resulting in a problem that the time for discharging becomes long. Thus, such a problem can be solved by adopting the configuration as described in 3) above. The same applies to cases 4) and 5) below.
4)連続してプラズマを発生させていると、二酸化炭素吸収剤の表面で二酸化炭素の排出から吸収反応に移行し二酸化炭素の吸収効率が悪くなるのを防止するために、吸収が始まる前に放電の点消灯を繰り返し、吸収反応に移行する前に放電を消弧する機能を有した構成の二酸化炭素吸排出装置。
5)二酸化炭素濃度モニタを備え、この二酸化炭素モニタの指示値により二酸化炭素吸収剤の表面で二酸化炭素の排出から吸収反応に移行したのを検知し、放電を消弧し、一定時間後に再点灯し、二酸化炭素を効率よく回収する機能を有した構成の二酸化炭素吸排出装置。
4) When plasma is generated continuously, before the absorption starts, in order to prevent the carbon dioxide absorbent from moving from the discharge of carbon dioxide to the absorption reaction and deteriorating the absorption efficiency of carbon dioxide on the surface of the carbon dioxide absorbent. A carbon dioxide intake / exhaust device having a function of repeatedly turning on / off the discharge and extinguishing the discharge before shifting to an absorption reaction.
5) Equipped with a carbon dioxide concentration monitor, and the indicated value of the carbon dioxide monitor detects the transition from carbon dioxide emission to absorption reaction on the surface of the carbon dioxide absorbent, extinguishes the discharge, and turns it on again after a certain period of time. And a carbon dioxide intake / exhaust device having a function of efficiently recovering carbon dioxide.
次に、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。なお、本実施形態は下記に述べることに限定されない。
(実施例1)
図1を参照する。図中の符番1a,1bは対向して配置された一対の第1・第2の電極である。これらの第1・第2の電極1a,1b間には、二酸化炭素吸収剤2が充填されている。前記電極1a,1bには、該電極1a,1bに交流電圧またはパルス電圧を印加する電源3が接続されている。前記1a,1bに交流電圧もしくはパルス電圧を印加することにより、二酸化炭素吸収剤2の表面もしくは内部に放電プラズマ4を発生させる。この放電プラズマ4が触媒表面を高温状態と同じ電子の移動により反応を促進させる。プラズマ温度一定温度以上にすれば、二酸化炭素を吸収した吸収剤から二酸化炭素5が排出される。一般的に二酸化炭素吸収剤2として用いられるリチウムシリケートの場合、プラズマ温度を約600℃以上に加熱すれば、二酸化炭素吸収剤2から二酸化炭素5を排出される。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present embodiment is not limited to the following description.
Example 1
Refer to FIG.
実施例1に係る二酸化炭素吸排出装置によれば、二酸化炭素吸収剤2と、この二酸化炭素吸収剤2を挟むように配置された電極1a,1bと、この電極1a,1bに交流電圧またはパルス電圧を印加する電源3を備え、前記電極1a,1bに交流電圧もしくはパルス電圧を印加することにより、二酸化炭素吸収剤2の表面もしくは内部に放電プラズマを発生させることができる構成となっている。
According to the carbon dioxide absorption and discharge apparatus according to the first embodiment, the
従って、放電プラズマ4が二酸化炭素吸収剤表面を高温状態と同じ電子の移動により反応を促進させるため、放電プラズマ量を変えることにより反応速度を瞬時に制御することが可能であり、二酸化炭素吸収剤全体の温度を上げることなく反応を促進できるため、反応促進に要するエネルギーが大幅に低減させることが可能となる。また、加温による反応でないため、反応装置の断熱処理が不要となり、装置の容積とコストが大幅に低減できる。
Therefore, since the
(実施例2)
図2を参照する。但し、図1と同部材は同符番を付して説明を省略する。
図中の符番6は誘電体容器を示す。この誘電体容器6の内部に第1・第2の電極1a,1bからなる電極対が配置されている。誘電体容器6には、キャリアガス7を容器内に導入するためのガス導入口8が設けられている。なお、図2中の符番9はガス排出口である。
(Example 2)
Please refer to FIG. However, the same members as those in FIG.
二酸化炭素吸収剤2の周囲の二酸化炭素5が、一定濃度以上に達すると、二酸化炭素吸着剤2からの二酸化炭素5が排出されなくなる。このため、図2に示したように、キャリアガス7を流せるような誘電体容器6の内部に電極1a,1bからなる電極対を配置し、その電極対の間に二酸化炭素吸収剤2を充填し、電極対との間に、交流電圧もしくはパルス電圧を印加することにより、前記誘電体容器内部に充填された二酸化炭素吸収剤2の表面もしくは内部に放電プラズマを発生させ、二酸化炭素吸着剤2より発生した二酸化炭素5をキャリアガスとともに回収するものである。
実施例2に係る二酸化炭素吸排出装置によれば、電極対間に交流電圧もしくはパルス電圧を印加することにより、誘電体容器内部に充填された二酸化炭素吸収剤2の表面もしくは内部に放電プラズマを発生させ、二酸化炭素吸着剤2より発生した二酸化炭素5をキャリアガスとともに回収することができる。従って、実施例1と同様な効果が得られる。
When the
According to the carbon dioxide intake / exhaust device according to the second embodiment, by applying an AC voltage or a pulse voltage between the electrode pairs, discharge plasma is generated on the surface or inside of the
(実施例3)
図3を参照する。但し、図1,図2と同部材は同符番を付して説明を省略する。
実施例3の二酸化炭素吸排出装置は、図2の装置と比べ、第1・第2の電極1a,1bを誘電体容器7の外側でかつ二酸化炭素吸着剤2を挟むように配置したことを特徴とし、その作用は図2の場合と同様である。
実施例3に係る二酸化炭素吸排出装置によれば、誘電体を介してのバリア放電であるため、大気圧下においても雷のような放電の収縮による局所過熱を低減し、実施例2の装置と同様な効果が得られる。
(Example 3)
Please refer to FIG. However, the same members as those in FIG. 1 and FIG.
Compared with the apparatus of FIG. 2, the carbon dioxide absorption and discharge apparatus of Example 3 is that the first and
According to the carbon dioxide absorption and discharge apparatus according to the third embodiment, since it is a barrier discharge through a dielectric, local overheating due to contraction of discharge like lightning is reduced even under atmospheric pressure, and the apparatus of the second embodiment The same effect can be obtained.
(実施例4)
図4を参照する。但し、図1,図2,図3と同部材は同符番を付して説明を省略する。
図中の符番10は内部にキャリアガス7を流す円筒状電極であり、その表面に多数の通気孔10aが形成されている。二酸化炭素吸収剤2は、誘電体容器6と円筒状電極10の間に充填されている。また、第1・第2の電極1a,1bは、誘電体容器6の外側でかつ二酸化炭素吸収剤2を挟むように配置されている。電源3は第1の電極1aと円筒状電極10に電気的に接続されている。
Example 4
Please refer to FIG. However, the same members as those in FIGS. 1, 2 and 3 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
実施例4の二酸化炭素吸排出装置は、図4に示すように、誘電体容器6と、この誘電体容器6の内部に配置された,表面に多数の通気孔10aが形成された円筒状電極10と、誘電体容器6と円筒状電極10間に充填された二酸化炭素吸収剤2と、誘電体容器6の周囲に二酸化炭素吸収剤2を挟むように配置された電極1a,1bからなる電極対と、円筒状電極10及び電極1aに交流電圧またはパルス電圧を印加する電源3とを備えた構成となっている。従って、円筒状電極10及び電極1aに交流電圧もしくはパルス電圧を印加することにより、誘電体容器内部に充填された二酸化炭素吸収剤2の表面もしくは内部に放電プラズマを発生させ、二酸化炭素吸着剤2より発生した二酸化炭素5をキャリアガス7とともに回収できる。
実施例4に係る二酸化炭素吸排出装置によれば、一度排出した二酸化炭素が再び吸着される前に回収できるため、実施例2の装置よりも二酸化炭素の総量を増加させる効果が得られる。
As shown in FIG. 4, the carbon dioxide absorption / exhaust device of Example 4 is a
According to the carbon dioxide absorption and discharge apparatus according to the fourth embodiment, the carbon dioxide once discharged can be recovered before being adsorbed again, so that the effect of increasing the total amount of carbon dioxide can be obtained as compared with the apparatus of the second embodiment.
(実施例5)
図5を参照する。但し、図1,図2,図3と同部材は同符番を付して説明を省略する。
図中の符番11は、誘電体容器6の内部に配置されて内部にキャリアガス7を流す第1の円筒状電極である。この円筒状電極11の表面には、多数の通気孔11aが形成されている。符番12は、誘電体容器6の内部でかつ第1の円筒状電極11間に配置された,該円筒状電極11と対をなす第2の円筒状電極である。この円筒状電極12の表面には、多数の通気孔12aが形成されている。二酸化炭素吸収剤2は、第1の円筒状電極11と第2の円筒状電極12の間に充填されている。電源3は第1の円筒状電極11と第2の円筒状電極12に電気的に接続されている。
(Example 5)
Please refer to FIG. However, the same members as those in FIGS. 1, 2 and 3 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
実施例5の二酸化炭素吸排出装置は、図5に示すように、誘電体容器6と、この誘電体容器6の内部に配置された,表面に多数の通気孔11aが形成された第1の円筒状電極11と、誘電体容器6と第1の円筒状電極11間に該円筒状電極11と対をなすように配置され,表面に多数の通気孔12aが形成された第2の円筒状電極12と、第1・第2の円筒状電極11,12間に充填された二酸化炭素吸収剤2と、円筒状電極11,12に交流電圧またはパルス電圧を印加する電源3とを備え、円筒状電極11,12に交流電圧もしくはパルス電圧を印加することにより、誘電体容器内部に充填された二酸化炭素吸収剤2の表面もしくは内部に放電プラズマを発生させ、二酸化炭素吸着剤2より発生した二酸化炭素5をキャリアガス7とともに回収できる。
As shown in FIG. 5, the carbon dioxide intake / exhaust device according to the fifth embodiment includes a
実施例5に係る二酸化炭素吸排出装置によれば、一度排出した二酸化炭素が吸着剤に接する時間をより短縮できるため、再び吸着される量を減少でき、実施例4の装置よりも二酸化炭素の総量を増加させる効果が得られる。 According to the carbon dioxide absorption and discharge apparatus according to the fifth embodiment, since the time for which the once discharged carbon dioxide is in contact with the adsorbent can be further shortened, the amount adsorbed again can be reduced, and the amount of carbon dioxide can be reduced as compared with the apparatus of the fourth embodiment. The effect of increasing the total amount is obtained.
(実施例6)
図6を参照する。但し、図1,図2と同部材は同符番を付して説明を省略する。
本実施例6では、第1の電極1a,第2の電極1bは誘電体容器6の内側に対向して配置され、第2の電極1bの表面は二酸化炭素吸収剤13で被覆されている。
(Example 6)
Please refer to FIG. However, the same members as those in FIG. 1 and FIG.
In the sixth embodiment, the
実施例6の二酸化炭素吸排出装置は、図6に示すように、誘電体容器6と、この誘電体容器6の内部に配置された第1の電極1aと、誘電体容器6の内部に配置された,第1の電極1aと対をなすように対向して配置された第2の電極1bと、この第2の電極1bの表面に覆われた二酸化炭素吸収剤2と、第1・第2の電極1a,1b間に交流電圧またはパルス電圧を印加する電源3とを備え、電極1a,1bに交流電圧もしくはパルス電圧を印加することにより、誘電体容器内部に充填された二酸化炭素吸収剤2の表面もしくは内部に放電プラズマを発生させ、二酸化炭素吸着剤2より発生した二酸化炭素5をキャリアガス7とともに回収できる。
実施例6に係る二酸化炭素吸排出装置によれば、実施例2の装置と同様な効果が得られる。
As shown in FIG. 6, the carbon dioxide intake / exhaust device of Example 6 is disposed inside the
According to the carbon dioxide intake / exhaust device according to the sixth embodiment, the same effect as the device of the second embodiment can be obtained.
(実施例7)
図7を参照する。但し、図1,図2,図6と同部材は同符番を付して説明を省略する。
本実施例7では、第1の電極1a,第2の電極1bは誘電体容器6の内側に対向して配置され、第1の電極1a,第2の電極1bの表面はともに二酸化炭素吸収剤13で覆われている。その他の構成、作用は実施例6と同様である。
実施例7に係る二酸化炭素吸排出装置によれば、実施例2の装置と同様な効果が得られる。
(Example 7)
Please refer to FIG. However, the same members as those in FIGS. 1, 2 and 6 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
In the seventh embodiment, the
According to the carbon dioxide intake / exhaust device according to the seventh embodiment, the same effect as the device of the second embodiment can be obtained.
(実施例8)
図8を参照する。但し、図1,図2,図6と同部材は同符番を付して説明を省略する。
本実施例8では、第1の電極1a,第2の電極1bは誘電体容器6内部の底部に同一平面状になるように配置されている。第1の電極1a,第2の電極1bの表面は、二酸化炭素吸収剤13により覆われている。その他の構成、作用は実施例6と同様である。
実施例8に係る二酸化炭素吸排出装置によれば、実施例2の装置と同様な効果が得られる。
(Example 8)
Please refer to FIG. However, the same members as those in FIGS. 1, 2 and 6 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
In the eighth embodiment, the
According to the carbon dioxide intake / exhaust device according to the eighth embodiment, the same effect as the device of the second embodiment can be obtained.
(実施例9)
図9を参照する。但し、図1,図2と同部材は同符番を付して説明を省略する。
本実施例9では、誘電体容器6の内部に複数の電極14a,14b,14c,14dを配置し、これらの電極14a〜14dの表面は二酸化炭素吸収剤13により覆われている。前記電極14a,14c、電極14b,14dにより夫々電極対を構成し、各電極対を構成する各電極には電源3より交流電圧もしくはパルス電圧を印加するようになっている。
Example 9
Please refer to FIG. However, the same members as those in FIG. 1 and FIG.
In the ninth embodiment, a plurality of
本実施例9では、電極対を構成する電極14a,14c、電極14b,14dに夫々電源3により交流電圧もしくはパルス電圧を印加することにより、誘電体容器内部に充填された二酸化炭素吸収剤2の表面もしくは内部に放電プラズマを発生させ、二酸化炭素吸着剤2より発生した二酸化炭素5をキャリアガス7とともに回収できる。
実施例9に係る二酸化炭素吸排出装置によれば、実施例2の装置と同様な効果が得られる。
In Example 9, by applying an AC voltage or a pulse voltage from the
According to the carbon dioxide intake / exhaust device according to the ninth embodiment, the same effect as the device of the second embodiment can be obtained.
(実施例10)
図10を参照する。但し、図1,図2,図9と同部材は同符番を付して説明を省略する。
本実施例10では、誘電体容器6の内部に複数の電極14a,14b,14c,14dを配置し、これらの電極14a〜14dの表面は二酸化炭素吸収剤13により覆われている。各電極14a〜14dのうち、最外側に位置する電極14a,14dには電源3により交流電圧もしくはパルス電圧を印加するようになっている。
実施例10に係る二酸化炭素吸排出装置によれば、実施例2の装置と同様な効果が得られる。
(Example 10)
Please refer to FIG. However, the same members as those in FIGS. 1, 2, and 9 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
In the tenth embodiment, a plurality of
According to the carbon dioxide intake / exhaust device according to the tenth embodiment, the same effect as the device of the second embodiment can be obtained.
(実施例11)
図11を参照する。但し、図1,図2と同部材は同符番を付して説明を省略する。
図中の15a,15b,15c,15dは、第1の電極1a,第2の電極1b間に一定以上の放電ギャップを介して配置された二酸化炭素吸収剤からなる層である。複数の層15a〜15dのうち、層15aは第1の電極1aの内側面(下面)に被覆され、層15dは第2の電極1bの内側面(上面)に被覆されている。
Example 11
Please refer to FIG. However, the same members as those in FIG. 1 and FIG.
こうした構成の二酸化炭素吸排出装置では、電源3により第1の電極1a,第2の電極1bに交流電圧もしくはパルス電圧を印加することにより、二酸化炭素吸収剤の表面もしくは内部に放電プラズマを発生させ、二酸化炭素吸着剤より発生した二酸化炭素5をキャリアガス7とともに回収できる。
実施例11に係る二酸化炭素吸排出装置によれば、実施例2の装置と同様な効果が得られる。
In the carbon dioxide absorption / exhaust device having such a configuration, by applying an AC voltage or a pulse voltage to the
According to the carbon dioxide intake / exhaust device according to the eleventh embodiment, the same effect as the device of the second embodiment can be obtained.
(実施例12)
図12を参照する。但し、図1,図2と同部材は同符番を付して説明を省略する。
図中の符番16は、第1の電極1a,第2の電極1b間に配置された,中空構造を有する二酸化炭素吸収剤からなるブロック体である。このブロック体16としては、例えば図13のように中空フォーム状のものや軽石のようなものが挙げられる。なお、図13中の符番17は連通孔を示す。また、図14のように、円筒状の通気孔18が形成された角形(又は円筒型)のブロック体でもよい。
Example 12
Please refer to FIG. However, the same members as those in FIG. 1 and FIG.
こうした構成の二酸化炭素吸排出装置では、電源3により第1の電極1a,第2の電極1bに交流電圧もしくはパルス電圧を印加することにより、二酸化炭素吸収剤からなるブロック体16の表面もしくは内部に放電プラズマを発生させ、二酸化炭素吸着剤より発生した二酸化炭素5をキャリアガス7とともに回収できる。
実施例12に係る二酸化炭素吸排出装置によれば、実施例2の装置と同様な効果が得られる。
In the carbon dioxide intake / exhaust device having such a configuration, an AC voltage or a pulse voltage is applied to the
According to the carbon dioxide intake / exhaust device according to the twelfth embodiment, the same effect as the device of the second embodiment can be obtained.
(実施例13)
図15を参照する。但し、図1と同部材は同符番を付して説明を省略する。
図中の符番19は、誘電体容器6に二酸化炭素濃度モニタ20を介して接続された減圧ポンプを示す。
こうした構成の二酸化炭素吸排出装置では、電源により対向する第1の電極,第2の電極に交流電圧もしくはパルス電圧を印加することにより、二酸化炭素吸収剤の表面もしくは内部に低温プラズマ(非平衡プラズマ)を発生させ、減圧ポンプ19を作動させることにより二酸化炭素吸着剤より発生した二酸化炭素5をキャリアガス7とともに回収できる。
(Example 13)
Refer to FIG. However, the same members as those in FIG.
In the carbon dioxide absorption and discharge apparatus having such a configuration, a low temperature plasma (non-equilibrium plasma) is applied to the surface or inside of the carbon dioxide absorbent by applying an alternating voltage or a pulse voltage to the first electrode and the second electrode facing each other by a power source. ) And the
実施例13に係る二酸化炭素吸排出装置によれば、実施例2の装置と同様な効果が得られる。また、二酸化炭素濃度モニタ20の指示値より二酸化炭素吸収剤の表面で二酸化炭素の排出から吸着反応に移行したのを検知し、放電を消弧し、一定時間後に再点灯することにより、二酸化炭素を効率よく回収することができる。 According to the carbon dioxide intake / exhaust device according to the thirteenth embodiment, the same effects as the device of the second embodiment can be obtained. Further, it is detected from the indication value of the carbon dioxide concentration monitor 20 that the surface of the carbon dioxide absorbent has shifted from the discharge of carbon dioxide to the adsorption reaction, the discharge is extinguished, and the light is turned on again after a certain time, thereby Can be efficiently recovered.
なお、実施例13では、キャリアガスを誘電体容器に導入する場合について述べたが、二酸化炭素の排出時にキャリアガスを流さずに減圧ポンプで二酸化炭素を排出させることができる。この場合、キャリアガスが持ち出す熱エネルギーの消費が無くなると同時に高濃度で二酸化炭素を排出することが可能となり、熱エネルギーの効率向上と排出された二酸化炭素の処理が容易となる。 In the thirteenth embodiment, the case where the carrier gas is introduced into the dielectric container has been described. However, the carbon dioxide can be discharged by the decompression pump without flowing the carrier gas when the carbon dioxide is discharged. In this case, the consumption of the thermal energy brought out by the carrier gas is eliminated, and at the same time, carbon dioxide can be discharged at a high concentration, so that the efficiency of the thermal energy can be improved and the discharged carbon dioxide can be easily treated.
本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。具体的には、上記実施例では、二酸化炭素吸収剤を用いる場合について述べたが、これに限らず、放電によって反応をする触媒、例えばBaTiO3を用いることができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Further, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, you may combine suitably the component covering different embodiment. Specifically, in the above embodiment, the case where a carbon dioxide absorbent is used has been described. However, the present invention is not limited to this, and a catalyst that reacts by discharge, for example, BaTiO 3 can be used.
1a,1b,14a,14b,14c,14d…電極、2…二酸化炭素吸収剤、3…電源、4…放電プラズマ、5…二酸化炭素、6…誘電体容器、7…キャリアガス、8…ガス導入口、9…ガス排出口、10,11,12…円筒状電極、10a,11a,17,18…通気孔、15a,15b,15c,15d…二酸化炭素吸収剤からなる層、16…二酸化炭素吸収剤からなるブロック体、19…減圧ポンプ、20…二酸化炭素濃度モニタ。
DESCRIPTION OF
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JP2008036265A JP2009190007A (en) | 2008-02-18 | 2008-02-18 | Apparatus for absorbing and discharging carbon dioxide and catalytic reaction apparatus |
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