JPH11217209A - 天然ガス吸蔵用粒状活性炭およびその製造方法 - Google Patents
天然ガス吸蔵用粒状活性炭およびその製造方法Info
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- F17C11/00—Use of gas-solvents or gas-sorbents in vessels
- F17C11/007—Use of gas-solvents or gas-sorbents in vessels for hydrocarbon gases, such as methane or natural gas, propane, butane or mixtures thereof [LPG]
Abstract
し、またその吸蔵容量の高い天然ガス吸蔵用粒状活性炭
を提供する。 【解決手段】 天然ガス吸蔵用粒状活性炭1は、天然ガ
スの構成ガス分子を吸蔵すべく、複数の第1および第2
細孔2,3を有する。構成ガス分子の直径をdとしたと
き、第1細孔2の直径d1 は2d<d1 ≦2.5dであ
り、また第2細孔3の直径d2 は5d<d2 ≦6dであ
る。
Description
状活性炭およびその製造方法に関する。
る自動車において、その天然ガスの貯蔵方法としては、
天然ガスを圧縮して容器に充填する、または天然ガスを
液化して容器に充填する、といった方法が採用されてい
る。
合、高圧力(約20MPa)に耐え得る容器を必要とす
るため設備コストが嵩み、また容器の車両搭載性が悪
く、トランクルーム等の容積を縮めなければならない、
といった問題がある。一方、後者の場合、液化天然ガス
を極低温(−162℃)に保持しなければならないので
真空二重構造の容器を必要とし、また液化天然ガスを気
化させるための装置も必要とするので、前記同様に設備
コストが嵩む、といった問題がある。
力での天然ガスの吸蔵を可能にし、またその吸蔵容量が
高く、しかも車両等への搭載性を良好にし得る前記天然
ガス吸蔵用粒状活性炭を提供することを目的とする。
天然ガスの構成ガス分子を吸蔵すべく、複数の第1およ
び第2細孔を有し、前記構成ガス分子の直径をdとした
とき、前記第1細孔の直径d1 は2d<d1 ≦2.5d
であり、前記第2細孔の直径d2 は5d<d2 ≦6dで
ある天然ガス吸蔵用粒状活性炭が提供される。
は、相互に連通し、また第2細孔とも相互に連通する。
は、各第1細孔が天然ガスの構成ガス分子に対し積極的
に吸着作用を発揮して、前記両直径d,d1 関係より、
孔壁の1個の吸着点に、2個の構成ガス分子が細孔半径
方向に重なって吸着される、つまり、二重吸着状態が現
出する。これは、孔壁へ構成ガス分子を吸着させるため
のファン・デル・ワールスカが、吸着された構成ガス分
子を透過して、そのガス分子に接近した他の構成ガス分
子にも及ぶためである。
d,d2 関係よりその孔壁の周方向に沿って前記二重吸
着状態が現出すると共に細孔中心部に構成ガス分子移送
用通路が形成され、構成ガス分子がその通路を経て第1
細孔に導かれて、その孔に吸蔵される。
的低い圧力下で行われ、また吸蔵容量も高い。しかも、
粒状活性炭を充填する容器はその形状が自由である。
dでは前記二重吸着状態を現出させることができず、一
方、d1 >2.5dでは、孔壁に構成ガス分子を吸着す
る能力が低下する。また両直径d,d2 の関係がd2 ≦
5dでは前記通路を形成することができず、一方、d2
>6dでは孔壁に構成ガス分子を吸着する能力が低下す
る。
炭を量産することが可能な前記製造方法を提供すること
を目的とする。
粒状炭化物にガス賦活処理を施して天然ガス吸蔵用粒状
活性炭を製造するに当り、前記ガス賦活処理における保
持温度Tを900℃≦T≦1000℃に、また保持時間
tを4.7h≦t≦7.5hにそれぞれ設定する天然ガ
ス吸蔵用粒状活性炭の製造方法が提供される。
炭化物へのガスの衝突によって、複数の第1細孔が形成
され、また一部の第1細孔の拡径が行われて複数の第2
細孔が形成される。これにより、天然ガス吸蔵用粒状活
性炭を量産することが可能である。
か、保持時間tが<4.7hである場合には前記構成の
粒状活性炭を得ることができず、一方、T>1000℃
であるか、t>7.5hである場合には粒状活性炭の細
孔構造維持強度が急激に低下し、また吸着能も激減す
る。
状活性炭1は、その直径が約1mmであって、天然ガスの
構成ガス分子であるメタン分子を吸蔵すべく、複数の第
1および第2細孔2,3を有する。図2に示すように、
メタン分子m1 ,m2 の直径をdとしたとき、第1細孔
2の直径d1 は2d<d1 ≦2.5dに設定される。ま
た図3に示すように、第2細孔3の直径d2 は5d<d
2 ≦6dに設定される。
は相互に連通し、また第2細孔3とも相互に連通する。
は、図2に明示するように、各第1細孔2がメタン分子
m1 ,m2 に対し積極的に吸着作用を発揮して、前記両
直径d,d1 関係より、孔壁4の1個の吸着点aに、2
個のメタン分子m1 ,m2 が細孔半径方向に重なって吸
着される、つまり、二重吸着状態が現出する。これは、
孔壁4へ1個のメタン分子m1 を吸着させるためのファ
ン・デル・ワールスカが、吸着されたメタン分子m1 を
透過して、そのメタン分子m1 に接近した他のメタン分
子m2 にも及ぶためである。
示するように前記両直径d,d2 関係よりその孔壁5の
周方向に沿って前記二重吸着状態が現出すると共に細孔
中心部にメタン分子移送用通路6が形成され、自由メタ
ン分子m3 がその通路6を経て第1細孔2に導かれて、
その孔2に吸蔵される。第2細孔3における前記二重吸
着状態には、孔壁5に吸着された2個のメタン分子
m1 ,m1 が1個のメタン分子m2 を共有する場合も含
まれる。
は、比較的低い圧力下で行われ、また吸蔵容量も高い。
の容積の割合pは5%≦p≦15%が適当である。ただ
し、割合pがp<5%では、第2細孔3による前記作用
効果を得ることができず、一方、p>15%では活性炭
1の細孔構造維持強度が低下する。
圧保持時間3分間の条件で圧縮成形を行い、直径13m
m、厚さ3mm、重さ0.5gの成形体ペレットを得た。
て、多数の粒状炭化物よりなる炭化物ペレットを得た。
炭化処理条件は、N2 雰囲気、昇温速度5℃/min 、保
持温度950℃、保持時間1hに設定された。
れらにガス賦活処理を施して、直径約1mmの多数の粒状
活性炭よりなる、複数の活性炭ペレットの例1〜7を得
た。ガス賦活処理条件は、賦活ガス CO2 、昇温速度
5℃/min 、保持温度T950℃、保持時間t 1〜
8hに設定された。
and Heal) −MP法による細孔分布解析を行って、粒状
活性炭における全細孔2,3の容積およびその容積にお
ける第2細孔3の容積の割合pを求めた。
布解析結果を示し、図4より、粒状活性炭に、直径d1
が約0.9nmの複数の第1細孔2と、直径d2 が約2.
2nmの第2細孔3とが存在することが判る。因にメタン
分子の直径dは約0.39nmである。図4中、dVp/
dRpは細孔の半径Rpに対する細孔の容積Vpの変化
を示す。
示す。両図には細孔の半径1nmよりも大なる側にピーク
が現出していない。これは、粒状活性炭に前記のような
第2細孔が存在しないことを意味する。
て、粒状活性炭の比表面積を求め、さらに2G、15H
zの条件で耐震動性加振テストを行って粒状活性炭の細
孔構造維持強度を求めた。
おける保持時間t、粒状活性炭における全細孔の容積、
第2細孔の容積の割合p、比表面積および細孔構造維持
強度を示す。表1には、参考のため炭化物ペレットにお
ける粒状炭化物に関するデータも掲載した。
条件でメタン分子を吸蔵させたところ表2の結果を得
た。表2には参考のため炭化物ペレットに関するデータ
も掲載した。
し、表1,2に基づいて、賦活処理における保持時間t
と、メタン吸蔵容量および粒状活性炭の細孔構造維持強
度との関係をグラフ化したものである。図7から明らか
なように、前記保持時間tを4.7h≦t≦7.5hに
設定された例3〜6は、実用性を考慮したときのメタン
吸蔵容量150cm3 /g以上を満足し、また細孔構造維
持強度上も問題のないことが判る。
つ吸蔵圧力を変えて、例1〜7にメタン分子を吸蔵させ
て、吸蔵圧力とメタン吸蔵容量との関係を求めたところ
図8の結果を得た。図8には参考のため炭化物ペレット
に関するデータも掲載した。図8から明らかなように、
例3〜6においては、メタン吸蔵容量150cm3 /gを
吸蔵圧力3.5MPa以下にて満足し得ることが判る。
ことによって、比較的低い圧力での天然ガスの吸蔵を可
能にし、またその吸蔵容量が高く、しかも車両等への搭
載性の良好な天然ガス吸蔵用粒状活性炭を提供すること
ができる。
特性を備えた粒状活性炭を量産することが可能な製造方
法を提供することができる。
図1の2−2線断面図である。
図1の3−3線断面図である。
ある。
ある。
ある。
量および粒状活性炭の細孔構造維持強度との関係を示す
グラフである。
フである。
Claims (3)
- 【請求項1】 天然ガスの構成ガス分子(m1 〜m3 )
を吸蔵すべく、複数の第1および第2細孔(2,3)を
有し、前記構成ガス分子(m1 〜m3 )の直径をdとし
たとき、前記第1細孔(2)の直径d1 は2d<d1 ≦
2.5dであり、前記第2細孔(3)の直径d2 は5d
<d2 ≦6dであることを特徴とする天然ガス吸蔵用粒
状活性炭。 - 【請求項2】 全細孔の容積における全第2細孔(3)
の容積の割合pが5%≦p≦15%である、請求項1記
載の天然ガス吸蔵用粒状活性炭。 - 【請求項3】 粒状炭化物にガス賦活処理を施して天然
ガス吸蔵用粒状活性炭を製造するに当り、前記ガス賦活
処理における保持温度Tを900℃≦T≦1000℃
に、また保持時間tを4.7h≦t≦7.5hにそれぞ
れ設定することを特徴とする天然ガス吸蔵用粒状活性炭
の製造方法。
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