JP2018516831A - 固体炭素材料の生成方法およびシステム - Google Patents
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Abstract
Description
炭素質原料の熱処理によって形成された、重合を受けることができる、炭素含有材料を用意することと、
炭素含有材料を重合剤と混合して材料混合物を形成することと、
固体炭素材料を生成するために、材料混合物の重合が起こる温度まで材料混合物を加熱することと
を含む、方法が提供される。
炭素質原料の熱処理によって形成された、重合を受けることができる、炭素含有材料を用意することと、
細孔を有する更なる材料を用意することと、
炭素含有材料および更なる材料を重合剤と混合して材料混合物を形成することと、
固体炭素材料を生成するために、材料混合物の重合が起こる温度まで材料混合物を加熱することと
を含み、
材料混合物の重合の少なくとも一部が、更なる材料の細孔内で起こる、方法が提供される。
材料混合物および重合剤を提供するための少なくとも1つの入口と、
材料混合物を受けるための反応領域と、
反応領域に熱を提供するための熱源と
を備え、
材料混合物が、炭素質原料の熱処理によって形成された、重合を受けることができる、炭素含有材料を少なくとも含み、
固体炭素材料を生成するために、材料混合物の重合が起こる温度まで反応領域内の材料混合物が加熱される、システムが提供される。
材料混合物および重合剤を提供するための少なくとも1つの入口と、
反応している材料混合物を反応器を通して移動させるための機序と、
反応器の長さに沿って温度が上昇するように反応領域に熱を提供するための熱源と
を備え、
材料混合物が、炭素質原料の熱処理によって形成された、重合を受けることができる、炭素含有材料を含み、
固体炭素材料を生成するために、材料混合物の重合が起こる温度まで反応器内の材料混合物が加熱される、重合反応器が提供される。
炭素質原料の熱処理によって、重合を受けることができかつ高温にある、炭素含有材料を形成することと、
炭素含有材料を冷却することと、
炭素含有材料と混合するために重合剤を導入して材料混合物を形成することと
を含み、炭素含有材料がその重合に必要とされるおよその温度まで冷却された後に、重合剤が導入され、
それによって材料混合物の重合が起こり、固体炭素材料が生成される、方法が提供される。
重合を受けることのできる炭素含有材料を生成するために炭素質原料を熱処理し、それによって使用中に炭素含有材料が熱処理容器から高温で出るように構成された熱処理容器と、
炭素含有材料を受け、炭素含有材料が重合反応器を通して運ばれる際にそれを冷却するように構成された重合反応器と、
炭素含有材料と混合するために重合剤を重合反応器に導入して材料混合物を形成するための少なくとも1つの入口と
を備え、入口が、使用中に、炭素含有材料がその重合に必要とされるおよその温度にある位置に重合剤を導入するように構成されており、
それによって材料混合物の重合が起こり、固体炭素材料が生成される、重合機構が提供される。
Claims (50)
- 固体炭素材料を生成する方法であって、
炭素質原料の熱処理によって形成された、重合を受けることができる、炭素含有材料を用意することと、
前記炭素含有材料を重合剤と混合して、材料混合物を形成することと、
前記固体炭素材料を生成するために、前記材料混合物の重合が起こる温度まで前記材料混合物を加熱することと
を含むことを特徴とする方法。 - 請求項1に記載の方法であって、前記炭素含有材料が、前記炭素質原料の熱分解、または水熱的処理、または液化、または他の熱的処理によって形成されることを特徴とする方法。
- 固体炭素材料を生成する方法であって、
炭素質原料の熱分解または水熱的処理によって形成された、重合を受けることができる、炭素含有材料を用意することと、
前記炭素含有材料を重合剤と混合して、材料混合物を形成することと、
前記固体炭素材料を生成するために、前記材料混合物の重合が起こる温度まで前記材料混合物を加熱することと
を含むことを特徴とする方法。 - 請求項1から3のいずれか1項に記載の方法であって、前記炭素質原料がバイオマスを含むことを特徴とする方法。
- 請求項1から4のいずれか1項に記載の方法であって、前記炭素含有材料が流動性液体または非流動性ペーストを含むことを特徴とする方法。
- 請求項1から5のいずれか1項に記載の方法であって、前記炭素含有材料を更なる材料と混合するステップを更に含むことを特徴とする方法。
- 請求項6に記載の方法であって、前記更なる材料が細孔を有し、前記材料混合物の重合の少なくとも一部が、前記更なる材料の前記細孔内で起こることを特徴とする方法。
- 請求項7に記載の方法であって、前記更なる材料が、石炭、バイオマス、およびチャーのうちの少なくとも1つからの微粒子を含むことを特徴とする方法。
- 請求項6から8のいずれか1項に記載の方法であって、前記更なる材料が、固体炭素材料複合体を生成するための有機または無機の添加物を含むことを特徴とする方法。
- 請求項9に記載の方法であって、前記更なる材料が、炭素金属複合体を生成するための無機塩を含むことを特徴とする方法。
- 請求項1から10のいずれか1項に記載の方法であって、前記材料混合物を加熱するステップが、段階的様式で実施されることを特徴とする方法。
- 請求項1から11のいずれか1項に記載の方法であって、前記材料混合物の重合が起こるように前記材料混合物を加熱するステップが、不活性環境で実施されることを特徴とする方法。
- 請求項1から12のいずれか1項に記載の方法であって、前記生成された固体炭素材料を、前記固体炭素材料が炭化および/または脱揮発する温度まで加熱するステップを更に含むことを特徴とする方法。
- 請求項13に記載の方法であって、前記生成された固体炭素材料が400℃〜1500℃の温度まで加熱されることを特徴とする方法。
- 請求項13または14に記載の方法であって、前記材料混合物の重合を誘発するステップと、前記生成された固体炭素材料を炭化させるステップとが、交互に起こる様式で1回以上繰り返されて、前記生成された固体炭素材料の密度が最終的に上昇することを特徴とする方法。
- 請求項1から15のいずれか1項に記載の方法であって、前記材料混合物の重合速度を上昇させるための触媒を提供するステップを更に含むことを特徴とする方法。
- 請求項1から16のいずれか1項に記載の方法であって、前記炭素質原料から前記重合剤および残留物を生成することを更に含むことを特徴とする方法。
- 請求項17に記載の方法であって、前記残留物が更に処理されて、重合を受けることのできる前記炭素含有材料と、一部の重合が起こる細孔を有する更なる材料とが生成されることを特徴とする方法。
- 請求項17または18に記載の方法であって、前記残留物が熱分解されて、重合を受けることのできる前記炭素含有材料が生成されることを特徴とする方法。
- 固体炭素材料を生成する方法であって、前記方法が、
炭素質原料の熱処理によって形成された、重合を受けることができる、炭素含有材料を用意することと、
細孔を有する更なる材料を用意することと、
前記炭素含有材料および前記更なる材料を重合剤と混合して、材料混合物を形成することと、
前記固体炭素材料を生成するために、前記材料混合物の重合が起こる温度まで前記材料混合物を加熱することと
を含み、
前記材料混合物の重合の少なくとも一部が、前記更なる材料の前記細孔内で起こることを特徴とする方法。 - 固体炭素材料を生成するためのシステムであって、前記システムが、重合反応器を含み、前記重合反応器が、
材料混合物および重合剤を提供するための少なくとも1つの入口と、
前記材料混合物を受けるための反応領域と、
前記反応領域に熱を提供するための熱源と
を備え、
前記材料混合物が、炭素質原料の熱処理によって形成された、重合を受けることができる、炭素含有材料を含み、
前記固体炭素材料を生成するために、前記材料混合物の重合が起こる温度まで前記反応領域内の前記材料混合物が加熱されることを特徴とするシステム。 - 固体炭素材料を生成するための重合反応器であって、前記重合反応器が、
材料混合物および重合剤を提供するための少なくとも1つの入口と、
前記材料混合物を受けるための反応領域と、
前記反応領域に熱を提供するための熱源と
を備え、
前記材料混合物が、炭素質原料の熱分解または水熱的処理によって形成された、重合を受けることができる、炭素含有材料を含み、
前記固体炭素材料を生成するために、前記材料混合物の重合が起こる温度まで前記反応領域内の前記材料混合物が加熱されることを特徴とする重合反応器。 - 請求項21または22に記載の重合反応器であって、前記材料混合物を前記反応領域を通って移動させるように配された移動機序を更に備え、前記熱源が、前記反応領域に沿って温度が上昇するように前記反応領域を加熱するように配されていることを特徴とする重合反応器。
- 請求項21から23のいずれか1項に記載の重合反応器であって、前記反応領域と直列に接続され、かつ前記固体炭素材料を炭化および脱揮発させるのに十分な温度まで前記固体炭素材料を加熱するように構成されている、更なる容器を更に備えることを特徴とする重合反応器。
- 請求項21から23のいずれか1項に記載の重合反応器であって、前記固体炭素材料を炭化および脱揮発させるのに十分な温度まで加熱されるように配されていることを特徴とする重合反応器。
- 請求項21から25のいずれか1項に記載の重合反応器であって、請求項1から20のいずれか1項に記載の方法を行うように配されていることを特徴とする重合反応器。
- 請求項1から20のいずれか1項に記載の方法を使用して生成されることを特徴とする固体炭素材料または炭素材料複合体。
- 固体炭素材料を生成する方法であって、前記方法が、
炭素質原料の熱処理によって、重合を受けることができかつ高温にある、炭素含有材料を形成することと、
前記炭素含有材料を冷却することと、
前記炭素含有材料と混合するために重合剤を導入して材料混合物を形成することと
を含み、前記炭素含有材料がその重合に必要とされるおよその温度まで冷却された後に、前記重合剤が導入され、
それによって前記材料混合物の重合が起こり、前記固体炭素材料が生成されることを特徴とする方法。 - 請求項28に記載の方法であって、前記炭素含有材料が、前記炭素質原料の熱分解によって形成されることを特徴とする方法。
- 請求項28または29に記載の方法であって、前記炭素質原料がバイオマスを含むことを特徴とする方法。
- 請求項28から30のいずれか1項に記載の方法であって、前記炭素含有材料が流動性液体または非流動性ペーストを含むことを特徴とする方法。
- 請求項28から31のいずれか1項に記載の方法であって、前記炭素含有材料を更なる材料と混合するステップを更に含むことを特徴とする方法。
- 請求項32に記載の方法であって、前記更なる材料が細孔を有し、前記材料混合物の重合の少なくとも一部が、前記更なる材料の前記細孔内で起こることを特徴とする方法。
- 請求項32または33に記載の方法であって、前記更なる材料が、石炭、バイオマス、およびチャーのうちの少なくとも1つからの微粒子を含むことを特徴とする方法。
- 請求項32から34のいずれか1項に記載の方法であって、前記更なる材料が、固体炭素材料複合体を生成するための有機または無機の添加物を含むことを特徴とする方法。
- 請求項35に記載の方法であって、前記更なる材料が、炭素金属複合体を生成するための無機塩を含むことを特徴とする方法。
- 請求項32から36のいずれか1項に記載の方法であって、前記更なる材料が、前記炭素含有材料を生成するための前記炭素質原料の熱処理中に形成された固体残留物を含むことを特徴とする方法。
- 請求項28から37のいずれか1項に記載の方法であって、前記材料混合物を冷却するステップが、均一様式または段階的様式で実施されることを特徴とする方法。
- 請求項28から38のいずれか1項に記載の方法であって、前記材料混合物の重合の前およびその間に前記材料混合物を冷却することが、不活性環境で実施されることを特徴とする方法。
- 請求項28から39のいずれか1項に記載の方法であって、前記材料混合物の重合速度を上昇させるための触媒を提供するステップを更に含むことを特徴とする方法。
- 請求項28から40のいずれか1項に記載の方法であって、前記炭素質原料の熱処理中に前記重合剤および残留物を生成することを更に含むことを特徴とする方法。
- 請求項41に記載の方法であって、前記残留物が更に処理されて、重合を受けることのできる前記炭素含有材料が生成され、一部の重合が起こる細孔を有する更なる材料が生成されることを特徴とする方法。
- 請求項41または42に記載の方法であって、前記残留物が熱分解されて、重合を受けることのできる前記炭素含有材料が生成されることを特徴とする方法。
- 固体炭素材料を生成するための重合機構であって、前記重合機構が、
重合を受けることのできる炭素含有材料を生成するために炭素質原料を熱処理し、それによって使用中に前記炭素含有材料が熱処理容器から高温で出るように構成された前記熱処理容器と、
前記炭素含有材料を受け、前記炭素含有材料が重合反応器を通して運ばれる際にそれを冷却するように構成された前記重合反応器と、
前記炭素含有材料と混合するために重合剤を前記重合反応器に導入して材料混合物を形成するための少なくとも1つの入口と
を備え、前記入口が、使用中に、前記炭素含有材料がその重合に必要とされるおよその温度にある位置に前記重合剤を導入するように構成されており、
それによって前記材料混合物の重合が起こり、前記固体炭素材料が生成されることを特徴とする重合機構。 - 請求項44に記載の重合機構であって、前記熱処理容器が熱分解反応器であることを特徴とする重合機構。
- 請求項44または45に記載の重合機構であって、前記熱処理容器と前記重合反応器との間にそれらと連通して配置され、かつ前記炭素含有材料を冷却または加熱するように構成されている熱交換ユニットを備えることを特徴とする重合機構。
- 請求項44から46のいずれか1項に記載の重合機構であって、前記固体炭素材料を炭化および/または脱揮発させるのに十分な温度まで前記固体炭素材料を加熱するように構成された領域を有することを特徴とする重合機構。
- 請求項44から47のいずれか1項に記載の重合機構であって、前記重合反応器と直列に接続され、かつ前記固体炭素材料を炭化および脱揮発させるのに十分な温度まで前記固体炭素材料を加熱するように構成されている、更なる容器を更に備えることを特徴とする重合機構。
- 請求項44から48のいずれか1項に記載の重合機構であって、請求項28から43のいずれか1項に記載の方法を行うように配されていることを特徴とする重合反応器。
- 請求項28から43のいずれか1項に記載の方法を使用して生成されることを特徴とする固体炭素材料または炭素材料複合体。
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