KR20160024873A

KR20160024873A - 이산화탄소와 산수소 가스의 가연성 가스 체의 제조방법

Info

Publication number: KR20160024873A
Application number: KR1020157036076A
Authority: KR
Inventors: 류신 오마사
Original assignee: 니혼 테크노 가부시키가이샤
Priority date: 2013-06-21
Filing date: 2014-06-23
Publication date: 2016-03-07
Also published as: US20160145521A1; WO2014204011A1; SG11201510393TA; CA2916198A1; EP3020789A1; AU2014282151A1; CN105452424A; HK1218135A1; EP3020789A4; JP2015004013A; AU2014282151B2

Abstract

본 발명은 이산화탄소와 OHMASA-GAS와의 반응에 의한 신규 연료 가스를 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명은 이산화탄소가 90 %~10 %, OHMASA-GAS가 10 %~90 %의 비율의 혼합 가스를 0.1MPa~10MPa의 압력 및 5 ℃~50 ℃ 온도에서 반응시키는 것을 특징으로 하는 가연성 가스 체를 제조하는 방법이다.

Description

이산화탄소와 산수소 가스의 가연성 가스 체의 제조방법{ METHOD FOR PRODUCING COMBUSTIBLE GAS FROM CARBON DIOXIDE AND HYDROXYGEN GAS}

본 발명은 이산화탄소와 물에서 생성된 산수소 가스를 반응시켜 가연성 가스 체를 제조하는 방법에 관한 것이다.

현재 이산화탄소는 지구 온난화의 가장 큰 요인으로 알려져 있지만, 이 방지 대책이나 다른 화합물로 변환하여 재이용하는 산업 대책이나 기술적 방법은 없고, 경제의 발전에 따라 증가 일로를 걷고 있으며, 그 결과 인한 온난화로 인한 지구 환경에의 악영향은 상상을 훨씬 넘어설 것으로 되어있다. 예를 들면, 기온의 고온화에 의한 이상 기상, 해류의 변화에 따른 해일 생태계에 미치는 영향, 가뭄과 홍수, 해수면 상승에 의한 육지의 침수 농작물의 수확 불량에 의한 음식의 부족 등 인류의 생존을 위협하는 위기는 일일이 셀 수 없다. 따라서, 이 이산화탄소를 재사용하고 그 증가를 억제하는 것이 급선무다.

발명자는 이전에 물을 특수한 진동 교반에서 전기 분해함으로써 나노 마이크로 버블(산소와 수소 가스가 미세한 거품이 된 것)가 생성하여 파열함으로써 기존의 산수소 가스와는 다른 안전한 산소와 수소의 결합체 가스(기존의 산수소 가스와의 혼동을 피하기 위해 이후 OHMASA-GAS라 칭함)를 얻는 데 성공하였다(특허 문헌 1 ~ 3). 이 가스는 H₂O 클러스터가 포함되어 있기 때문에 기존의 산수소 가스처럼 폭발하는 일이 없고 안전하다는 것이 확인되었다(비 특허 문헌 1).

이 OHMASA-GAS를 사용하여 용접, 용단 또는 납땜 등의 작업을 할 경우 아세틸렌과 프로판 가스를 사용하여 실시하는 경우에 비해 약 60 ~ 70 %의 비용 저감이 가능하다는 것을 보여주고 있다(특허문헌2, 특허문헌3). 또한 OHMASA-GAS 50 % + LP가스 50 %의 혼합비로 발전한 경우 LP가스 100 %로 발전한 경우의 비용의 절반, 설비 투자가 거의 들지 않는 것도 보고되었다(비 특허 문헌 1).

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2013년 5월 15일 검색. 인터넷<>

본 발명은 상기와 같이 OHMASA-GAS가 특이한 성질을 가지는 것에 착안하여 이 가스를 이산화탄소와 특수 결합시켜 새로운 연료 가스를 생성시키는 것을 목적으로 한다.

상기 과제는 다음 (1) ~ (8) 중 하나의 구성에 의해 해결된다.

(1) 소정의 혼합 비율의 이산화탄소와 OHMASA-GAS와를 소정의 압력 및 소정의 온도에서 반응시키는 것을 특징으로 하는 가연성 가스 체의 제조방법.

(2) 상기 압력은 0.1MPa ~ 10MPa 인 것을 특징으로 하는 상기 (1)에 기재된 가연성 가스 체의 제조방법.

(3) 상기 온도는 5 ℃ ~ 50 ℃ 인 것을 특징으로 하는 상기 (1)에 기재된 가연성 가스 체의 제조방법.

(4) 상기 혼합 비율은 이산화탄소가 90 % ~ 10 %, OHMASA-GAS가 10 % ~ 90 % 인 것을 특징으로 하는 상기 (1)에 기재된 가연성 가스 체의 제조방법.

(5) 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 한 항에 기재된 방법에 의해 제조된 가연성 가스 체를 연소시킬 때 발생하는 이산화탄소를 재활용하여 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 한 항에 기재된 방법에 재사용하는 것을 특징으로 하는 시스템.

(6) 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 한 항에 기재된 방법에 의해 제조된 가연성 가스 체는 프로판 가스와 메탄 가스를 포함한 화석 연료와 임의의 비율로 혼합하여 새로운 연료가 생성될 수 있는 것을 특징으로 하는 가연성 가스 체.

(7) OHMASA-GAS 발생 장치 및 가스 혼합 탱크를 포함하는 시스템으로서, 상기 가스 혼합 탱크는 상기 발생 장치에서 OHMASA-GAS, 그리고 외부의 가스 연소기에서의 배기 가스의 10 ~ 50 % 를 받아들여, 이산화탄소와 OHMASA-GAS를 반응시켜 새로운 연료 가스를 합성할 수 있는 것을 특징으로 하는 시스템.

(8) OHMASA-GAS 발생 장치의 전해조의 전극을 구성하는 백금 이산화탄소를 직접 분사하여 발생하는 OHMASA-GAS와 반응시켜 가연성 가스를 합성하는 것을 특징으로 하는 시스템.

(9) 가연성 가스 또는 가연성 가스와 OHMASA-GAS의 혼합 가스를, 발전기, 보일러 또는 자동차의 연료로 연소시켜 대기 중으로 이산화탄소의 새로운 배출을 거의 없애기 위해, 상기 연소에 의해 발생 하는 배기 가스 중 이산화탄소를 다시 이용하여 OHMASA-GAS와 반응시키는 것을 특징으로 하는 시스템.

본 발명에 의해, 이산화탄소를 활용하여 이산화탄소의 삭감을 도모할 수 있기 때문에 지구 온난화의 억제가 가능해졌다. 또한 이산화탄소와 반응시키는 OHMASA-GAS는 저렴한 심야 전력을 이용하여 생성할 수 있으므로, 본 발명에 따른 새로운 연료 가스는 저비용으로 제조할 수 있다.

지구의 대기에 과잉으로 존재하는 이산화탄소를 새로운 연료로 사용할 수 있는 것을 발견한 것은 지구 규모적인 대발견이다.

본 발명의 새로운 연료 가스의 원료로 사용하는 이산화탄소는 대기 중에 존재하는 가스 체에서도 물체를 연소하여 생성하는 이산화탄소도 좋고, 특정의 이산화탄소를 지정하는 것이 아니라, 보통 일반적으로 알려져 있는 이산화탄소의 어느 것이라도 좋다.

그러나 이산화탄소와 반응시키는 '산수소 가스'는 기존의 산수소 가스가 아닌 발명자가 이미 권리화하는 방법 (특허 문헌 1 ~ 3)에 의해 얻어지는 산수소 가스(즉 OHMASA-GAS)을 이용하지 않으면 반응하지 않았다.

이하, 이산화탄소와 OHMASA-GAS를 반응시켜 새로운 연료를 생성하고 그 결과 얻어진 새로운 연료의 연소 시험의 실시예를 설명한다.

직경 100mm, 높이 800mm, 양 약 6.28 리터 고압 유리관을 진공 (게이지 압력 -0.1MPa) 한 후 OHMASA-GAS를 0.3MPa (게이지 압력)까지 충전하고,이어서 0.8MPa (게이지 압력)까지 이산화탄소를 충전했다. 이 혼합 가스를 1.5MPa (게이지 압력)의 압력에 가압 압기로 압축했다. 압축된 고압 유리관에는 물방울이나 증기 등 액상 물질로 여겨지는 물체는 관찰되지 않고 기체 뿐이었다.

실시예 1의 혼합 반응 가스를 15 분 후에 버너에서 연소 시험을 실시했다. 그 결과, 푸른 빛이 도는 선명한 불꽃이 관찰되었다. 만약, 실시예 1의 기체가 단순히 OHMASA-GAS와 이산화탄소의 혼합 기체라면 연소하는 것은 OHMASA-GAS 가스 만이므로, 이전에 실시한 OHMASA-GAS의 연소 시험에서 고려하여 화염 색상은 무색이어야한다. 그러나, 실시예 1의 가스를 연소시켜 화염의 색은 푸른 빛을 띠고 있으며, OHMASA-GAS와 이산화탄소가 반응하여 생성된 탄소와 수소와 산소를 갖는 신규 한 연료 가스가 생성된 것을 은 분명하다. 또 한이 연소는 300 ℃ ~ 500 ℃의 범위이며, 또한 안전하고 안정적이었다.

실시예 1에서 이용한 고압 관에 이산화탄소와 OHMASA-GAS를 70 : 30, 50 : 50 또는 30:70의 비율이 되도록 혼합하고 게이지 압력이 1MPa 및 1.5MPa이 될 때까지 압축했다. 압축된 고압 유리관에는 물방울이나 증기 등 액상 물질로 여겨지는 물체는 관찰되지 않고 기체 뿐 이었다.

이 점에서 위의 혼합 비율, 압축 압력의 범위 내에서 액상 물질과 여겨지는 물체는 관찰되지 않고 기체뿐이라는 사실을 확인했다.

실시예 3에서 생성한 가스를 15 분, 1 주일, 1 개월 경과 후 버너에서 연소 시험을 실시했다. 그 결과, 실시예 2와 동일하게 푸른 빛이 도는 선명한 불꽃이 관찰되고, 시간 경과에 따른 차이는 없었다.

실시예 3과 동일한 조건에서 온도를 5 ℃, 15 ℃ 또는 30 ℃로 변화 시켰는데, 고압 유리관에는 물방울이나 증기 등 액상 물질로 여겨지는 물체는 관찰되지 않고 기체 만이었다.

프로판 가스와 메탄 가스를 포함한 화석 연료를 0.1 ~ 5 % 이산화탄소를 20 ~ 50 %, 잔부을 OHMASA-GAS가 되도록 혼합하여 반응시켰다. 이 반응 생성물의 연소 시험을 실시한 결과, 청색을 띤 화염이 관찰되며, 이를 통해 탄소의 연소 확인할 수 있었다. 프로판 가스와 메탄 가스를 포함한 화석 연료를 0.5 %, 이산화탄소 35 %, 잔부을 OHMASA-GAS가 최적의 혼합 비율이었다.

또한, 상기 실시예에서는 고압 유리관에서 반응시켰지만, 생성된 기체는 종래부터 사용하고있는 스테인레스 강판 용기에 저장했지만 용기가 변화하지 않고 안정되어 있었다.

실시예 3과 동일한 방법으로 이산화탄소와 OHMASA-GAS의 혼합 비율을 바꾸어 비교한 결과 이산화탄소가 10 ~ 50 %, OHMASA-GAS가 90 ~ 50 %의 혼합 비율에 있어서 최적의 연소를 얻을 수 있었다.

2 개의 혼합 비율에 의한 열량은 다음과 같았다.

(1) 이산화탄소 : 20 % OHMASA-GAS : 80 %

44.8MJ / m³ (10,700Kcal / m³)

(2) 이산화탄소 : 40 % OHMASA-GAS : 60 %

43.9MJ / m³ (10,500Kcal / m³)

또한, 측정은 일반적인 가스 열량 측정에 준한 방법으로 실시했다.

실시예에 언급했듯이, OHMASA-GAS는 탄산 가스와 반응하여 신규한 연료 가스를 생성하는 것으로 했기 때문에 OHMASA-GAS 발생 장치와 결합하여 이산화탄소를 저감하는 시스템 구성 수 있게 된다. 이산화 탄소 저감 시스템은 OHMASA-GAS 발생 장치 및 가스 혼합 탱크 (쿠션 탱크)로 이루어져 있고 가스 혼합 탱크는 상기 발생 장치에서 OHMASA-GAS, 그리고 외부의 가스 연소기 (엔진, 보일러 등)에서 배기 가스의 10 ~ 50 %를 받아, 거기서 이산화탄소와 OHMASA-GAS를 반응시켜 새로운 연료 가스를 합성할 수 있다.

또한, 상기 가스 혼합 탱크를 생략하여 이산화탄소가 10 ~ 50 %, OHMASA-GAS가 90 ~ 50 %의 혼합 비율이 되도록 OHMASA-GAS 발생 장치의 전해조의 전극을 구성하는 백금에 이산화탄소를 직접 분사하여 발생하는 OHMASA-GAS와 반응시켜 새로운 가연성 가스를 합성하는 것도 가능하다.

이를 더욱 발전시켜 가연성 가스 또는 가연성 가스와 OHMASA-GAS의 혼합 가스를, 발전기, 보일러 또는 자동차 등의 연료로 연소시키고 그 연소에서 발생하는 배기 가스 중 이산화탄소를 다시 OHMASA -GAS과 반응시켜 가연성 가스를 합성하여 사용함으로써 대기 중으로의 새로운 이산화탄소의 배출을 거의 없앨 시스템을 구축하는 것도 가능하다.

이러한 시스템은 이산화탄소의 재활용 및 절약을 도모하고 저렴하게 새로운 열원을 얻을 수 있게 된다.

본 발명에 따른 이산화탄소와 OHMASA-GAS를 반응시켜 얻어지는 새로운 연료 가스는 폭발 등의 위험이 없기 때문에, 가정, 자동차, 선박용 연료 등 기존 사용하던 화석 연료를 대체하거나 또는 화석 연료와 혼합하여 폭넓게 사용할 수 있는 것이 특징이다.

Claims

소정의 혼합 비율의 이산화탄소와 OHMASA-GAS와를 소정의 압력 및 소정의 온도에서 반응시키는 것을 특징으로 하는 가연성 가스 체의 제조방법.
상기 압력은 0.1MPa~10MPa 인 것을 특징으로 하는 청구항 1에 기재된 가연성 가스 체의 제조방법.
상기 온도는 5 ℃~50 ℃ 인 것을 특징으로 하는 청구항 1에 기재된 가연성 가스 체의 제조방법.
상기 혼합 비율은 이산화탄소가 90 %~10 %, OHMASA-GAS가 10 %~90 % 인 것을 특징으로 하는 청구항 1에 기재된 가연성 가스 체의 제조방법.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 기재된 방법에 의해 제조된 가연성 가스 체를 연소시킬 때 발생하는 이산화탄소를 재활용하여 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 기재 방법에 재사용하는 것을 특징으로 하는 시스템.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 기재된 방법에 의해 제조된 가연성 가스 체는 프로판 가스와 메탄 가스를 포함한 화석 연료와 임의의 비율로 혼합하여 새로운 연료가 생성할 수 있는 것을 특징 및 가연성 가스 체.
OHMASA-GAS 발생 장치 및 가스 혼합 탱크를 포함하는 시스템으로서,
상기 가스 혼합 탱크는 상기 발생 장치에서 OHMASA-GAS, 그리고 외부의 가스 연소기에서의 배기 가스의 10~50 %를 받아들여, 이산화탄소와 OHMASA-GAS를 반응시켜 새로운 연료 가스를 합성할 수 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
OHMASA-GAS 발생 장치의 전해조의 전극을 구성하는 백금 이산화탄소를 직접 분사하여 발생하는 OHMASA-GAS와 반응시켜 가연성 가스를 합성하는 것을 특징으로 하는 시스템.
가연성 가스 또는 가연성 가스와 OHMASA-GAS의 혼합 가스를, 발전기, 보일러 또는 자동차의 연료로 연소시켜 대기 중으로 이산화탄소의 새로운 배출을 거의 없애기 위해, 상기 연소에 의해 발생하는 배기 가스 중 이산화탄소를 다시 이용하여 OHMASA-GAS와 반응시키는 것을 특징으로 하는 시스템.