JP5682364B2 - 反応炉 - Google Patents
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Description
図1は、集光システム100を構成する各装置の概略的な関係を示した説明図である。図1において、太陽光の照射の向きを破線矢印102で示す。本実施形態の集光システム100は、ヘリオスタット110と、タワー120と、反応炉130とを含んで構成される。
図2は、反応炉130の鉛直方向に平行な断面図である。図2(a)から(f)の順に反応炉130における状態遷移を時系列に示す。図2では、太陽光の照射の向きを破線矢印102で、ガスの流れを実線矢印142で示す。本実施形態の反応炉130は、充填容器200と、入射窓202と、流入路204と、流出路206とを含んで構成される。
続いて、反応炉130の状態遷移を説明する。ここでは、原料ガスとしてメタンガスを例に挙げ、吸熱反応の結果、炭素粒子と、水素ガスとが生成される(生成ガスが水素ガスである)と仮定する。
二酸化炭素のドライ改質処理は、2つの反応プロセスに分けられる。1つ目の反応プロセスである第1反応プロセスでは、原料ガスであるメタンガス(CH4)が吸熱し炭素粒子230と水素ガス(H2)に分解される。以下にその化学式(1)を示す。本実施形態において、C(s)は、固体の炭素を示す。
CH4→C(s)+2H2 ΔH=75kJ/mol …(1)
C(s)+CO2→2CO ΔH=172kJ/mol …(2)
充填容器200で行う、吸熱反応を用いたもう一方の処理は、図4(b)に示す、金属酸化物の還元処理である。ここでは、金属酸化物として酸化亜鉛を例に挙げて説明するが、他の金属酸化物であってもよいことは言うまでもない。
CH4→C(s)+2H2 ΔH=75kJ/mol …(1)
C(s)+ZnO→CO+Zn ΔH=238kJ/mol …(3)
Zn+H2O→H2+ZnO ΔH=−62kJ/mol …(4)
図5は、複数の反応炉130a、130bを用いた例を示した説明図である。ここでは、反応炉130aに二酸化炭素のドライ改質処理の第1反応プロセスを行わせ、反応炉130bに二酸化炭素のドライ改質処理の第2反応プロセスを行わせる例を示す。
200 …充填容器
202 …入射窓
204 …流入路
206 …流出路
220 …固体炭素
230 …炭素粒子
Claims (2)
- 集光した太陽光を鉛直下方に導光するビームダウン方式の反応炉であって、
予め固体炭素が充墳され、鉛直上方が開口された充填容器と、
前記充填容器の鉛直上方に配され、導光された前記太陽光を該充填容器内部に入射させる入射窓と、
前記入射窓を介して入射する前記太陽光によって加熱された前記固体炭素の熱で吸熱反応を起こす原料ガスを、充填された該固体炭素に向けて前記充填容器の鉛直上方から流入させる流入路と、
前記吸熱反応によって生成ガスと炭素粒子が生成されると、該生成ガスと、該生成ガスによって押し出された該炭素粒子が流出する流出路と、
を備えることを特徴とする反応炉。 - 前記充填容器において、前記吸熱反応である、水素ガスと炭素粒子を生成する第1反応プロセスと、炭素粒子自体が反応して一酸化炭素を生成する第2反応プロセスとが、それぞれ排他的に行われることを特徴とする請求項1に記載の反応炉。
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JP2011032198A JP5682364B2 (ja) | 2011-02-17 | 2011-02-17 | 反応炉 |
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