JPWO2021061213A5 - - Google Patents

Description

本開示を、その特定の実施形態を参照して説明してきたが、当業者であれば、添付の特許請求の範囲によって規定される本開示の真の趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な変更を行うことができ、均等物を置き換えることができることが理解されよう。さらに、特定の状況、材料、組成物、方法、操作または複数の操作を、本開示の目的、趣旨、及び範囲に適合させるために、多くの改変を行うことができる。かかるすべての改変は、本明細書に添付される特許請求の範囲内にあることが意図される。特に、ある特定の方法が、特定の順序で実施される特定の操作を参照して説明された場合があろうが、これらの操作は、本開示の教示から逸脱することなく、均等な方法を形成するように組み合わされ、細分され、または再整理されてもよいことを理解することができよう。したがって、本明細書において特に明示がない限り、上記操作の順序及びグループ化は、本開示を限定するものではない。
本発明は、例えば、以下の項目を提供する。
(項目１)
水流またはガス流からの二酸化炭素の除去方法であって、
二酸化炭素を含む前記ガス流を、存在する場合、不溶性炭酸塩を形成することができるイオンを含む水溶液と接触させることと、
二酸化炭素を含む水溶液を、そのアルカリ化を誘導する電気活性メッシュと接触させ、それにより前記溶液から炭酸塩固形物（複数可）を沈殿させることと、
前記沈殿した炭酸塩固形物を、前記溶液、または前記炭酸塩固形物が沈着している場合がある前記メッシュの表面から除去することと
による前記方法。
(項目２)
前記ガス流が存在する、項目１に記載の方法。
(項目３)
前記ガス流が０．０４～１００体積％のＣＯ _２ を含む、項目１または２に記載の方法。
(項目４)
前記ガス流体が大気である、項目１～３のいずれか１項に記載の方法。
(項目５)
ガス流体が、天然ガス火力発電所、石炭火力発電所、製鉄所、製鋼工場、セメントプラント、エタノールプラント、及び化学品製造プラントから排出される煙道ガスである、項目１～４のいずれか１項に記載の方法。
(項目６)
前記水溶液が、前記ガス流と平衡にある量の溶存二酸化炭素を含む、項目１～５のいずれか１項に記載の方法。
(項目７)
前記水溶液が前記ガス流と熱平衡にある、項目１～６のいずれか１項に記載の方法。
(項目８)
前記水溶液が前記ガス流と熱平衡にない、項目１～６のいずれか１項に記載の方法。
(項目９)
前記ガス流が存在しない、項目１に記載の方法。
(項目１０)
不溶性炭酸塩を形成することができるイオンが、Ｃａ、Ｍｇ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、及びＡｌの１種以上を含むイオンを含む、項目１～９のいずれか１項に記載の方法。
(項目１１)
前記水溶液のＮａＣｌの濃度が約１，０００ｐｐｍ以上である、項目１～１０のいずれか１項に記載の方法。
(項目１２)
前記水溶液のＮａＣｌの濃度が約３０，０００ｐｐｍ以上である、項目１～１１のいずれか１項に記載の方法。
(項目１３)
前記水溶液が海水を含む、項目１～１２のいずれか１項に記載の方法。
(項目１４)
前記電気活性メッシュが金属または非金属組成物を含むメッシュカソードを備える、項目１～１３のいずれか１項に記載の方法。
(項目１５)
前記方法が利用するエンド・ツー・エンドエネルギー強度が、ミネラル化された二酸化炭素のトン当り約２．５ＭＷｈ以下である、項目１～１４のいずれか１項に記載の方法。
(項目１６)
前記水溶液が、大気中の存在量に緩衝される量の溶存二酸化炭素を含む、項目１～１５のいずれか１項に記載の方法。
(項目１７)
前記電気活性メッシュが、前記電気活性メッシュの約２～２００００μｍ以内の前記水溶液中において、インサイチュでアルカリ状態を高める、項目１～１６のいずれか１項に記載の方法。
(項目１８)
アルカリ化された状態が９以上のｐＨである、項目１７に記載の方法。
(項目１９)
前記電気活性メッシュが金属メッシュまたは炭素系メッシュからなる、項目１～１８のいずれか１項に記載の方法。
(項目２０)
前記電気活性メッシュが、ステンレス鋼、酸化チタン、カーボンナノチューブ、ポリマー、及び／もしくはグラファイト、またはこれらの材料の他のハイブリッド組成物を含む、項目１９に記載の方法。
(項目２１)
前記電気活性メッシュが、径が約０．１μｍ～約１００００μｍの範囲の細孔を備える、項目１～２０のいずれか１項に記載の方法。
(項目２２)
前記炭酸塩固形物の沈殿を誘導することが、前記溶液中で前記電気活性メッシュからなる円筒を、吸引力を印加して上記溶液を前記メッシュの外面上に吸い寄せながら回転させることを含む、項目１～２１のいずれか１項に記載の方法。
(項目２３)
前記溶液がブライン溶液である、項目１～２２のいずれか１項に記載の方法。
(項目２４)
前記溶液がアルカリ性金属含有溶液である、項目１～２３のいずれか１項に記載の方法。
(項目２５)
前記炭酸塩固形物の沈殿を誘導することが、Ｃａ、Ｍｇ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、またはＡｌを有する少なくとも１種の炭酸塩の沈殿を誘導することを含む、項目１～２４のいずれか１項に記載の方法。
(項目２６)
電気活性メッシュを備える回転円筒と流体接続された取り込み装置と、表面または溶液から固形物を分離するための掻き取り装置及び／または液体噴霧に基づく装置とを備える流通式電解反応器。
(項目２７)
二酸化炭素、Ｃａイオン、及びＭｇイオンを含む水溶液をさらに備える、項目２６に記載の流通式電解反応器。
(項目２８)
前記電気活性メッシュが、二酸化炭素及び不溶性炭酸塩を形成することができるイオンを含む水溶液からの炭酸塩固形物の沈殿によって溶存無機炭素の除去を誘導することができる、項目１６または１７に記載の流通式電解反応器。
(項目２９)
前記電気活性メッシュが金属メッシュまたは炭素系メッシュを含む、項目２６～２８のいずれか１項に記載の流通式電解反応器。
(項目３０)
前記電気活性メッシュが、ステンレス鋼、酸化チタン、カーボンナノチューブ、ポリマー、及び／もしくはグラファイト、またはこれらの材料の他のハイブリッド組成物を含む、項目２９に記載の流通式電解反応器。
(項目３１)
複数の電気活性メッシュを備える、項目２６～３０のいずれか１項に記載の流通式電解反応器。
(項目３２)
前記複数の電気活性メッシュが、平行な一連の平面セルまたは平行な円筒形セルに配置されている、項目３１に記載の流通式電解反応器。
(項目３３)
脱塩装置と流体連通している、項目１６～３２のいずれか１項に記載の流通式電解反応器。

Claims (36)

1. 流体からの二酸化炭素の除去方法であって、
   前記流体を、不溶性炭酸塩および/または水酸化物塩を形成することができるイオンを含む水溶液と接触させることと、
   前記水溶液を、アルカリ化を誘導する電極と接触させ、それにより前記溶液から炭酸塩固形物（複数可）および/または水酸化固形物（複数可）を沈殿させることと、ならびに
   前記沈殿した炭酸塩固形物および/または水酸化固形物を、前記溶液、または前記炭酸塩固形物および/または水酸化固形物が沈着している場合がある前記電極の表面から除去することと
   を含む前記方法。
2. 前記流体がガス流体である、請求項１に記載の方法。
3. 前記ガス流体が０．０４～１００体積％のＣＯ_２を含む、請求項２に記載の方法。
4. 前記ガス流体が大気である、請求項２に記載の方法。
5. ガス流体が、天然ガス火力発電所、石炭火力発電所、製鉄所、製鋼工場、セメントプラント、エタノールプラント、または化学品製造プラントから排出される煙道ガスである、請求項２に記載の方法。
6. 前記水溶液が、前記ガス流体と平衡にある量の溶存二酸化炭素を含む、請求項２に記載の方法。
7. 前記水溶液が前記ガス流体と熱平衡にある、請求項２に記載の方法。
8. 前記水溶液が前記ガス流体と熱平衡にない、請求項２に記載の方法。
9. 前記水溶液が前記ガス流体と平衡にない量の溶存二酸化炭素を含む、請求項２に記載の方法。
10. 前記流体が液体流体である、請求項１に記載の方法。
11. 不溶性炭酸塩および/または水酸化物塩を形成することができるイオンが、Ｃａ、Ｍｇ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、及びＡｌの１種以上を含むイオンを含む、請求項１～１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 前記水溶液のＮａＣｌの濃度が約１，０００ｐｐｍ以上である、請求項１～１０のいずれか１項に記載の方法。
13. 前記水溶液のＮａＣｌの濃度が約３０，０００ｐｐｍ以上である、請求項１～１０のいずれか１項に記載の方法。
14. 前記水溶液が海水を含む、請求項１～１０のいずれか１項に記載の方法。
15. 前記電極が金属、非金属または炭素系メッシュを備える、請求項１～１０のいずれか１項に記載の方法。
16. 前記方法が利用するエンド・ツー・エンドエネルギー強度が、ミネラル化された二酸化炭素のトン当り約２．５ＭＷｈ以下である、請求項１～１０のいずれか１項に記載の方法。
17. 前記水溶液が、大気中の存在量に緩衝される量の溶存二酸化炭素を含む、請求項１～１０のいずれか１項に記載の方法。
18. 前記電極が、前記電極の約２～２００００μｍ以内の前記水溶液中において、インサイチュでアルカリ状態を高める、請求項１～１０のいずれか１項に記載の方法。
19. 高められたアルカリ状態が８以上のｐＨである、請求項１８に記載の方法。
20. 前記電極が金属、非金属または炭素系材料を備える、請求項１～１０のいずれか１項に記載の方法。
21. 前記電極が、ステンレス鋼、酸化チタン、カーボンナノチューブ、ポリマー、グラファイト、またはそれらの任意の組み合わせを含む、請求項２０に記載の方法。
22. 前記電極が、径が約０．１μｍ～約１００００μｍの範囲の細孔を備える、請求項１～１０のいずれか１項に記載の方法。
23. 前記電極が電気活性メッシュを含み、前記炭酸塩固形物（複数可）および/または水酸化固形物（複数可）の沈殿を誘導することが、前記溶液中で前記電気活性メッシュからなる円筒を、吸引力を印加して上記溶液を前記メッシュの外面上に吸い寄せながら回転させることを含む、請求項１～１０のいずれか１項に記載の方法。
24. 前記溶液がブライン溶液である、請求項１～１０のいずれか１項に記載の方法。
25. 前記溶液がアルカリ性金属含有溶液である、請求項１～１０のいずれか１項に記載の方法。
26. 前記炭酸塩固形物（複数可）および/または水酸化固形物（複数可）の沈殿を誘導することが、Ｃａ、Ｍｇ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、またはＡｌの少なくとも１種の炭酸塩および/または水酸化物の沈殿を誘導することを含む、請求項１～１０のいずれか１項に記載の方法。
27. 電極を備える回転円筒と流体接続された取り込み装置と、表面または溶液から固形物を分離するための掻き取り装置及び／または液体噴霧に基づく装置とを備える流通式電解反応器。
28. 二酸化炭素、Ｃａイオン、及びＭｇイオンを含む水溶液をさらに備える、請求項２７に記載の流通式電解反応器。
29. 前記電極が、二酸化炭素及び不溶性炭酸塩および/または水酸化物塩を形成することができるイオンを含む水溶液からの炭酸塩固形物および/または水酸化固形物の沈殿によって溶存無機炭素の除去を誘導することができる、請求項２７に記載の流通式電解反応器。
30. 前記電極が金属メッシュまたは炭素系メッシュを含む、請求項２７に記載の流通式電解反応器。
31. 前記電極が、ステンレス鋼、酸化チタン、カーボンナノチューブ、ポリマー、グラファイト、またはそれらの任意の組み合わせを含む、請求項３０に記載の流通式電解反応器。
32. 複数の電極を備える、請求項２７～３１のいずれか１項に記載の流通式電解反応器。
33. 前記複数の電極が、平行な一連の平面セルまたは平行な円筒形セルに配置されている、請求項３２に記載の流通式電解反応器。
34. 脱塩装置と流体連通している、請求項２７～３１のいずれか１項に記載の流通式電解反応器。
35. 前記液体流体が水流体である、請求項１０に記載の方法。
36. 前記液体流体を前記水溶液と接触させる前に、前記液体流体を通してガス流がバブリングされる、請求項３５に記載の方法。