JP2002241774A - Apparatus and method for producing gas - Google Patents
Apparatus and method for producing gasInfo
- Publication number
- JP2002241774A JP2002241774A JP2001038691A JP2001038691A JP2002241774A JP 2002241774 A JP2002241774 A JP 2002241774A JP 2001038691 A JP2001038691 A JP 2001038691A JP 2001038691 A JP2001038691 A JP 2001038691A JP 2002241774 A JP2002241774 A JP 2002241774A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- catalyst
- gas
- gaseous reactant
- product
- electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ガス製造装置およ
びガス製造方法に関し、特に、投入エネルギーがより小
さいガス製造装置およびガス製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas producing apparatus and a gas producing method, and more particularly, to a gas producing apparatus and a gas producing method which require less input energy.
【0002】[0002]
【従来の技術】合成ガス(CO+H2)の製造には、炭
化水素と水蒸気とを高温(約750〜850℃)、か
つ、高圧(約20気圧)の系で触媒反応を利用する水蒸
気改質法が用いられている。 2. Description of the Related Art In the production of synthesis gas (CO + H 2 ), steam and steam are reformed by utilizing a catalytic reaction in a high-temperature (about 750 to 850 ° C.) and high-pressure (about 20 atm) system. Method is used.
【0003】その公知の合成ガス製造装置は、図3に示
されるように、脱硫塔101と加熱器102と触媒反応
塔103と二酸化炭素吸収塔104と一酸化炭素除去装
置105と吸収液再生塔106とを備えている。原料で
ある炭化水素は、脱硫塔101に供給され、脱硫され
る。脱硫された炭化水素は、水蒸気と混合されて、加熱
器102に供給されて加熱される。加熱された炭化水素
と水蒸気との混合ガスは、水蒸気改質反応を起こす触媒
反応塔103に供給される。As shown in FIG. 3, a known synthesis gas production apparatus includes a desulfurization tower 101, a heater 102, a catalytic reaction tower 103, a carbon dioxide absorption tower 104, a carbon monoxide removal apparatus 105, and an absorbent regeneration tower. 106. The raw material hydrocarbon is supplied to the desulfurization tower 101 and is desulfurized. The desulfurized hydrocarbon is mixed with steam and supplied to the heater 102 to be heated. The mixed gas of the heated hydrocarbon and steam is supplied to the catalytic reaction tower 103 in which a steam reforming reaction occurs.
【0004】触媒反応塔103では、750〜850
℃、20気圧、アルミナ担体に担持された金属Ni触媒
の系で以下の化学反応が進行する。 CH4+H2O→CO+3H2 CO+H2O→CO2+H2 In the catalytic reaction tower 103, 750 to 850
℃, 20 atm, metal Ni catalyst supported on alumina carrier
The following chemical reaction proceeds in the system. CH4+ H2O → CO + 3H2 CO + H2O → CO2+ H2
【0005】生成された一酸化炭素、二酸化炭素、水蒸
気の混合ガスは、二酸化炭素吸収塔104に供給され
る。二酸化炭素吸収塔104では、二酸化炭素を吸収す
る吸収液が充填され、混合ガスから二酸化炭素を除去す
る。二酸化炭素が除去された混合ガスは、一酸化炭素除
去装置105に供給され、一酸化炭素が除去されて水素
が精製される。The generated mixed gas of carbon monoxide, carbon dioxide and water vapor is supplied to a carbon dioxide absorption tower 104. The carbon dioxide absorption tower 104 is filled with an absorbing liquid that absorbs carbon dioxide, and removes carbon dioxide from the mixed gas. The mixed gas from which carbon dioxide has been removed is supplied to a carbon monoxide removing device 105, where carbon monoxide is removed and hydrogen is purified.
【0006】二酸化炭素を吸収した二酸化炭素吸収液
は、吸収液再生塔106に供給され二酸化炭素が除去さ
れる。二酸化炭素が除去された二酸化炭素吸収液は、再
度、二酸化炭素吸収塔104に供給される。[0006] The carbon dioxide absorbing liquid that has absorbed the carbon dioxide is supplied to the absorbing liquid regeneration tower 106 to remove the carbon dioxide. The carbon dioxide absorbing liquid from which carbon dioxide has been removed is supplied to the carbon dioxide absorbing tower 104 again.
【0007】水素は、炭化水素と水蒸気とから水蒸気改
質法を用いて、合成ガスを製造し、合成ガスに含まれる
一酸化炭素と水蒸気とを反応させる水性ガス移動反応に
より製造されている。[0007] Hydrogen is produced by a water gas transfer reaction in which a synthesis gas is produced from a hydrocarbon and steam using a steam reforming method, and carbon monoxide contained in the synthesis gas is reacted with steam.
【0008】図4は、その水素製造装置を示している。
原料である炭化水素は、脱硫塔101に供給され、脱硫
される。脱硫された炭化水素と水蒸気とは、加熱器10
2に供給されて加熱される。加熱された炭化水素と水蒸
気の混合ガスは、水蒸気改質反応を起こす触媒反応塔1
03に供給される。触媒反応塔103では、750〜8
50℃、20気圧、アルミナ担体に担持された金属Ni
触媒の系で以下の反応が進行する。 CH4+H2O→CO+3H2 CO+H2O→CO2+H2 FIG. 4 shows the hydrogen production apparatus.
The raw material hydrocarbon is supplied to the desulfurization tower 101,
Is done. The desulfurized hydrocarbon and steam are supplied to the heater 10
2 and heated. Heated hydrocarbons and steam
The gas mixture is used as a catalyst in a catalytic reaction tower 1 that causes a steam reforming reaction.
03. In the catalyst reaction tower 103, 750 to 8
50 ° C., 20 atm, metal Ni supported on alumina carrier
The following reaction proceeds in the catalyst system. CH4+ H2O → CO + 3H2 CO + H2O → CO2+ H2
【0009】生成された一酸化炭素、二酸化炭素、水蒸
気の混合ガスは、水性ガス移動反応を起こす触媒反応塔
114に供給される。触媒反応塔114では、350〜
400℃、アルミナ担体に担持された金属Fe+Cr触
媒の系で以下の反応が進行する。 CO+H2O→CO2+H2 [0009] The generated mixed gas of carbon monoxide, carbon dioxide and water vapor is supplied to a catalytic reaction tower 114 which causes a water gas transfer reaction. In the catalyst reaction tower 114, 350 to
The following reaction proceeds in a system of a metal Fe + Cr catalyst supported on an alumina carrier at 400 ° C. CO + H 2 O → CO 2 + H 2
【0010】生成された混合ガスは、二酸化炭素吸収塔
104に供給される。二酸化炭素吸収塔104では、二
酸化炭素を吸収する吸収液が充填され、混合ガスから二
酸化炭素を除去する。二酸化炭素が除去された混合ガス
は、一酸化炭素除去装置105に供給され水素が精製さ
れる。The generated mixed gas is supplied to a carbon dioxide absorption tower 104. The carbon dioxide absorption tower 104 is filled with an absorbing liquid that absorbs carbon dioxide, and removes carbon dioxide from the mixed gas. The mixed gas from which carbon dioxide has been removed is supplied to a carbon monoxide removing device 105, where hydrogen is purified.
【0011】二酸化炭素を吸収した二酸化炭素吸収液
は、吸収液再生塔106に供給され二酸化炭素が除去さ
れる。二酸化炭素が除去された二酸化炭素吸収液は、再
度、二酸化炭素吸収塔104に供給される。このような
水性ガス移動反応は、高温(約300〜500℃)の触
媒反応を利用しており、消費エネルギーが大きい。The carbon dioxide-absorbing liquid that has absorbed the carbon dioxide is supplied to an absorbing liquid regenerating tower 106 to remove the carbon dioxide. The carbon dioxide absorbing liquid from which carbon dioxide has been removed is supplied to the carbon dioxide absorbing tower 104 again. Such a water gas transfer reaction utilizes a high-temperature (about 300 to 500 ° C.) catalytic reaction and consumes a large amount of energy.
【0012】アンモニアは、炭化水素と空気(大気)と
を反応させ、窒素を含む合成ガスを製造し、高温(約4
50〜550℃)高圧(約100〜1000気圧)の系
で触媒反応をさせて製造している(ハーバー−ボッシュ
法)。Ammonia reacts hydrocarbons with air (atmosphere) to produce synthesis gas containing nitrogen,
It is manufactured by performing a catalytic reaction in a high-pressure (about 100 to 1000 atm) system (50 to 550 ° C) (Haber-Bosch method).
【0013】図5は、公知のアンモニア製造装置を示し
ている。原料である炭化水素は、脱硫塔201に供給さ
れ、脱硫される。脱硫された炭化水素と空気(大気)と
は、加熱器202に供給されて加熱される。加熱された
炭化水素と空気の混合ガスは、触媒反応塔203に供給
される。触媒反応塔203では、450〜550℃、1
00〜1000気圧、アルミナ担体Fe−K2O触媒の
系で以下の反応が進行する。 2CH4+O2→2CO+4H2 さらに、以下の2式に示される化学平衡状態になる。 3H2+N2→2NH3(液体) 2NH3(液体)→3H2+N2 水素と窒素とが供給され、生成された液体アンモニアを
除去されることにより化学平衡状態は、アンモニアが生
成する方向に進行する。FIG. 5 shows a known ammonia producing apparatus.
ing. The raw material hydrocarbon is supplied to the desulfurization tower 201.
And desulfurized. Desulfurized hydrocarbons and air (atmosphere)
Is supplied to the heater 202 and heated. Heated
The mixed gas of hydrocarbon and air is supplied to the catalytic reaction tower 203.
Is done. In the catalyst reaction tower 203, 450-550 ° C, 1
100-1000 atm, alumina carrier Fe-K2O catalyst
The following reaction proceeds in the system. 2CH4+ O2→ 2CO + 4H2 Further, a chemical equilibrium state represented by the following two equations is obtained. 3H2+ N2→ 2NH3(Liquid) 2NH3(Liquid) → 3H2+ N2 Hydrogen and nitrogen are supplied, and the generated liquid ammonia
As a result of the removal, the chemical equilibrium state
Proceed in the direction of formation.
【0014】メタンは、合成ガス(CO+H2)を高温
(約250〜500℃)常圧でRh、Ni(+Th
O2、MgO)触媒反応を利用した方法が用いられてい
る。メタンは、図6に示されるような有用ガス製造装置
により製造される。原料である混合ガスは、加熱器30
2に供給されて加熱される。加熱された混合ガスは、触
媒反応塔303に供給される。触媒反応塔303では、
250〜500℃、常圧、Rh、Ni(+ThO2、M
gO)触媒の系で以下の反応が進行する。 CO+3H2→CH4+H2OMethane is obtained by converting syngas (CO + H 2 ) into Rh, Ni (+ Th) at high temperature (about 250 to 500 ° C.) and normal pressure.
A method utilizing an O 2 , MgO) catalytic reaction is used. Methane is produced by a useful gas producing apparatus as shown in FIG. A mixed gas as a raw material is supplied to a heater 30.
2 and heated. The heated mixed gas is supplied to the catalyst reaction tower 303. In the catalyst reaction tower 303,
250-500 ° C., normal pressure, Rh, Ni (+ ThO 2 , M
gO) The following reaction proceeds in the catalyst system. CO + 3H 2 → CH 4 + H 2 O
【0015】パラフィン、オレフィンは、合成ガスを高
温(150〜350℃)高圧(1〜30気圧)で(F
e,Cr、Ni)+ThO2、HgO、アルミナ、K2
O)触媒反応を利用した方法が用いられている。パラフ
ィン、オレフィンは、図6に示されるような有用ガス製
造装置により製造される。原料である混合ガスは、加熱
器302に供給されて加熱される。加熱された混合ガス
は、触媒反応塔303に供給される。触媒反応塔303
では、150〜350℃1〜30気圧、(Fe,Cr、
Ni)+ThO2、HgO、アルミナ、K2O)触媒の
系で以下の反応が進行する。 nCO+(2n+1)H2→CnH2n+2+nH2O nCO+2nH2→CnH2n+nH2OParaffins and olefins can be obtained by synthesizing syngas at high temperature (150-350 ° C.) and high pressure (1-30 atm).
e, Cr, Ni) + ThO 2 , HgO, alumina, K 2
O) A method utilizing a catalytic reaction is used. Paraffin and olefin are produced by a useful gas producing apparatus as shown in FIG. The mixed gas as a raw material is supplied to the heater 302 and heated. The heated mixed gas is supplied to the catalyst reaction tower 303. Catalyst reaction tower 303
Then, 150 to 350 ° C. and 1 to 30 atmospheres, (Fe, Cr,
The following reaction proceeds in the system of Ni) + ThO 2 , HgO, alumina, K 2 O) catalyst. nCO + (2n + 1) H 2 → C n H 2n + 2 + nH 2 O nCO + 2nH 2 → C n H 2n + nH 2 O
【0016】メタノールは、合成ガスを高温(250〜
400℃)高圧(100〜1000気圧)で(ZnO+
Cr2O3あるいはZnO+Cu+Al2O3)触媒反
応を利用した方法が用いられている。メタノールは、図
6に示されるような有用ガス製造装置により製造され
る。原料である混合ガスは、加熱器302に供給されて
加熱される。加熱された混合ガスは、触媒反応塔303
に供給される。触媒反応塔303では、250〜400
℃100〜1000気圧、(ZnO+Cr2O3あるい
はZnO+Cu+Al2O3)触媒の系で以下の反応が
進行する。 CO+2H2→CH3OHMethanol converts the synthesis gas to a high temperature (250 to
400 ° C) at high pressure (100-1000 atm) (ZnO +
A method utilizing a Cr 2 O 3 or ZnO + Cu + Al 2 O 3 ) catalytic reaction is used. Methanol is produced by a useful gas producing apparatus as shown in FIG. The mixed gas as a raw material is supplied to the heater 302 and heated. The heated mixed gas is supplied to the catalyst reaction tower 303.
Supplied to In the catalyst reaction tower 303, 250 to 400
° C. 100 to 1000 atm, the following reaction (ZnO + Cr 2 O 3 or ZnO + Cu + Al 2 O 3 ) catalyst system proceeds. CO + 2H 2 → CH 3 OH
【0017】エタノールは、合成ガスを高温(約300
℃)高圧(約70気圧)で(Rh,Fe)+SiO2触
媒反応を利用した方法が用いられている。エタノール
は、図6に示されるような有用ガス製造装置により製造
される。原料である混合ガスは、加熱器302に供給さ
れて加熱される。加熱された混合ガスは、触媒反応塔3
03に供給される。触媒反応塔303では、約300℃
約70気圧、(Rh,Fe)+SiO2触媒の系で以下
の反応が進行する。 2CO+4H2→C2H5OH+H2OEthanol converts syngas to high temperatures (about 300
C) at a high pressure (about 70 atm) using a (Rh, Fe) + SiO 2 catalytic reaction. Ethanol is produced by a useful gas producing apparatus as shown in FIG. The mixed gas as a raw material is supplied to the heater 302 and heated. The heated mixed gas is supplied to the catalytic reaction tower 3
03. In the catalyst reaction tower 303, about 300 ° C.
The following reaction proceeds in a (Rh, Fe) + SiO 2 catalyst system at about 70 atm. 2CO + 4H 2 → C 2 H 5 OH + H 2 O
【0018】高級アルコールは、合成ガスを高温(約3
00〜450℃)高圧(100〜400気圧)でZnO
+Cr2O3またはZnO+Cu+アルカリ触媒反応を
利用した方法が用いられている。高級アルコールは、図
6に示されるような有用ガス製造装置により製造され
る。原料である混合ガスは、加熱器302に供給されて
加熱される。加熱された混合ガスは、触媒反応塔303
に供給される。触媒反応塔303では、300〜450
℃100〜400気圧、ZnO+Cr2O3またはZn
O+Cu+アルカリ触媒の系で以下の反応が進行する。 nCO+4nH2→CnH2n+1OH+(n−1)H
2OHigher alcohols use a high temperature (about 3
00-450 ° C) ZnO at high pressure (100-400 atm)
A method utilizing + Cr 2 O 3 or ZnO + Cu + alkali catalyst reaction is used. The higher alcohol is produced by a useful gas producing apparatus as shown in FIG. The mixed gas as a raw material is supplied to the heater 302 and heated. The heated mixed gas is supplied to the catalyst reaction tower 303.
Supplied to In the catalyst reaction tower 303, 300 to 450
100 ° -400 atm, ZnO + Cr 2 O 3 or Zn
The following reaction proceeds in a system of O + Cu + alkali catalyst. nCO + 4nH 2 → C n H 2n + 1 OH + (n-1) H
2 O
【0019】エチレングリコールは、合成ガスを高温
(220〜250℃)高圧(14000気圧)でRh+
K,Ce塩触媒反応を利用した方法が用いられている。
エチレングリコールは、図6に示されるような有用ガス
製造装置により製造される。原料である混合ガスは、加
熱器302に供給されて加熱される。加熱された混合ガ
スは、触媒反応塔303に供給される。触媒反応塔30
3では、220〜250℃14000気圧、Rh+K,
Ce塩触媒の系で以下の反応が進行する。 2CO+3H2→HOCH2CH2OH[0019] Ethylene glycol is obtained by synthesizing syngas at high temperature (220-250 ° C) and high pressure (14000 atm) with Rh
A method utilizing a K, Ce salt catalyst reaction is used.
Ethylene glycol is produced by a useful gas producing apparatus as shown in FIG. The mixed gas as a raw material is supplied to the heater 302 and heated. The heated mixed gas is supplied to the catalyst reaction tower 303. Catalytic reaction tower 30
In No. 3, 220-250 ° C., 14000 atm, Rh + K,
The following reaction proceeds in the Ce salt catalyst system. 2CO + 3H 2 → HOCH 2 CH 2 OH
【0020】低温プラズマは、一部の電子のみが極めて
高いエネルギーを獲得し、熱的に電子温度のみが極めて
高い状態であり、常温常圧で操作可能である。低温プラ
ズマを利用した触媒反応よる有害ガスの分解は、公知で
ある。In the low-temperature plasma, only some of the electrons acquire extremely high energy, only the electron temperature is extremely high, and the low-temperature plasma can be operated at normal temperature and normal pressure. Decomposition of harmful gases by a catalytic reaction using low-temperature plasma is known.
【0021】図7は、公知の低温プラズマ反応のリアク
ターを示している。そのリアクター400は、パックト
ベッドリアクタであり、交流電源404と、外部電極4
01と、内部電極402と、外部電極401と内部電極
402との間に充填されている強誘電体であるセラミッ
クペレット403とを備えている。FIG. 7 shows a known low-temperature plasma reaction reactor. The reactor 400 is a packed bed reactor, and includes an AC power supply 404 and an external electrode 4.
01, an internal electrode 402, and a ceramic pellet 403, which is a ferroelectric substance, filled between the external electrode 401 and the internal electrode 402.
【0022】交流電源404が外部電極401と内部電
極402との間に高電圧を印加すると、ペレット403
の空隙は、ナノセコンドオーダーのマイクロディスチャ
ージが発生してプラズマ化する。その空隙の中に対象ガ
スを通じて、プラズマ化学反応により対象ガス中の有害
大気汚染物質(以下、「HAPs」と略記される)を分
解する。When the AC power supply 404 applies a high voltage between the external electrode 401 and the internal electrode 402, the pellet 403
The micro-discharge of nanosecond order is generated in the voids, and is turned into plasma. The harmful air pollutants (hereinafter, abbreviated as “HAPs”) in the target gas are decomposed by the plasma chemical reaction through the target gas into the gap.
【0023】このようなリアクター400は、合成ガ
ス、水素、アンモニア、メタン、パラフィン、オレフィ
ン、メタノール、エタノール、高級アルコール、エチレ
ングリコールに例示される有用ガスの製造には、利用さ
れていない。Such a reactor 400 is not used for producing useful gases exemplified by synthesis gas, hydrogen, ammonia, methane, paraffin, olefin, methanol, ethanol, higher alcohol, and ethylene glycol.
【0024】[0024]
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、反応
を進行させるために投入されるエネルギーを低減するガ
ス製造装置およびガス製造方法を提供することにある。
本発明の他の課題は、規模の小さいガス製造装置および
ガス製造方法を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a gas producing apparatus and a gas producing method which reduce the energy input for promoting the reaction.
Another object of the present invention is to provide a small-scale gas production apparatus and a gas production method.
【0025】[0025]
【課題を解決するための手段】その課題を解決するため
の手段が、下記のように表現される。その表現中に現れ
る技術的事項には、括弧()付きで、番号、記号等が添
記されている。その番号、記号等は、本発明の実施の複
数・形態又は複数の実施例のうちの少なくとも1つの実
施の形態又は複数の実施例を構成する技術的事項、特
に、その実施の形態又は実施例に対応する図面に表現さ
れている技術的事項に付せられている参照番号、参照記
号等に一致している。このような参照番号、参照記号
は、請求項記載の技術的事項と実施の形態又は実施例の
技術的事項との対応・橋渡しを明確にしている。このよ
うな対応・橋渡しは、請求項記載の技術的事項が実施の
形態又は実施例の技術的事項に限定されて解釈すること
を意味しない。Means for solving the problem are described as follows. The technical items appearing in the expression are appended with numbers, symbols, etc. in parentheses (). The numbers, symbols, and the like are technical items that constitute at least one embodiment or a plurality of the embodiments of the present invention, in particular, the embodiments or the examples. Corresponds to the reference numerals, reference symbols, and the like assigned to the technical matters expressed in the drawings corresponding to the above. Such reference numbers and reference symbols clarify the correspondence and bridging between the technical matters described in the claims and the technical matters of the embodiments or examples. Such correspondence / bridge does not mean that the technical matters described in the claims are interpreted as being limited to the technical matters of the embodiments or the examples.
【0026】本発明によるガス製造装置は、気体反応物
質の流路(2,22)を形成する反応塔(1,21)
と、流路(2,22)に配置される触媒(4,24)
と、第1電極(3,23)と、第1電極(3,23)の
対極である第2電極(5,25)とを含み、第1電極
(3,23)と第2電極(5,25)との間に印加され
る電圧に基づいて触媒の表面近傍に発生する低温プラズ
マは、気体反応物質を励起して生成物質を生成する。触
媒(4,24)は、プラズマを使用しないで生成物質を
生成するときに使用される触媒(4,24)と同様の物
質を使用する。このような触媒(4,24)を使用すこ
とにより、気体反応物質から生成物質が選択されて生成
され、かつ、収率が向上する。In the gas producing apparatus according to the present invention, a reaction tower (1, 21) forming a flow path (2, 22) for a gaseous reactant is provided.
And a catalyst (4, 24) disposed in the flow path (2, 22)
, A first electrode (3, 23), and a second electrode (5, 25) which is a counter electrode of the first electrode (3, 23). , 25), the low-temperature plasma generated near the surface of the catalyst based on the voltage applied between them excites the gaseous reactant to produce a product. The catalyst (4, 24) uses the same material as the catalyst (4, 24) used when generating a product without using plasma. By using such a catalyst (4, 24), a product is selected and generated from gaseous reactants, and the yield is improved.
【0027】第1電極(3,23)は、反応塔(1,2
1)の内側の壁に配置され、第2電極(5,25)は、
流路(2,22)に配置され、触媒(4,24)は、第
2電極(5,25)に被覆されている。このような配置
は、触媒(4,24)の表面近傍に低温プラズマを確実
に発生させる。The first electrode (3, 23) is connected to the reaction tower (1, 2).
Placed on the inner wall of 1), the second electrode (5, 25)
The catalyst (4, 24) is disposed in the channel (2, 22), and is covered with the second electrode (5, 25). Such an arrangement ensures that a low-temperature plasma is generated near the surface of the catalyst (4, 24).
【0028】触媒(4,24)は、粒状であり、流路
(2,22)に充填されていることが気体反応物質との
接触面積が大きい点で好ましい。触媒(4,24)は、
流動可能である。このような触媒(4,24)は、流路
(2,22)に気体反応物質を吹き込むことにより流動
し流動層を形成する。流動層の熱伝達性により反応温度
が均一に保たれる利点があり、反応熱が大きな反応に有
利である。触媒(4,24)の抜き取り・補給を連続的
に行えるので、副生成物により活性が急激に劣化し、再
生を必要とする場合に都合が良い。The catalyst (4, 24) is preferably granular and filled in the flow path (2, 22) in that the contact area with the gaseous reactant is large. The catalyst (4, 24)
Flowable. Such a catalyst (4, 24) flows by blowing a gaseous reactant into the flow path (2, 22) to form a fluidized bed. There is an advantage that the reaction temperature is kept uniform by the heat transfer property of the fluidized bed, and the reaction heat is advantageous for a large reaction. Since the catalyst (4, 24) can be continuously extracted and replenished, it is convenient when the activity is rapidly deteriorated due to by-products and regeneration is required.
【0029】気体反応物質は、合成ガスであり、生成物
質は、メタンであり触媒(4,24)は、ロジウム、ニ
ッケル、酸化トリウム、または、酸化マグネシウムであ
ることが好ましい。Preferably, the gaseous reactant is synthesis gas, the product is methane, and the catalyst (4,24) is rhodium, nickel, thorium oxide or magnesium oxide.
【0030】気体反応物質は、合成ガスであり、生成物
質は、パラフィンまたはオレフィンであり触媒(4,2
4)は、金属鉄、金属コバルト、金属ニッケル、酸化ト
リウム、酸化マグネシウム、アルミナ、または、酸化カ
リウムであることが好ましい。The gaseous reactant is a synthesis gas and the product is a paraffin or an olefin, which is a catalyst (4,2).
4) is preferably metal iron, metal cobalt, metal nickel, thorium oxide, magnesium oxide, alumina, or potassium oxide.
【0031】気体反応物質は、合成ガスであり、生成物
質は、メタノールであり触媒(4,24)は、酸化亜
鉛、酸化クロム、酸化亜鉛、金属銅、または、アルミナ
であることが好ましい。Preferably, the gaseous reactant is synthesis gas, the product is methanol and the catalyst (4,24) is zinc oxide, chromium oxide, zinc oxide, metallic copper or alumina.
【0032】気体反応物質は、合成ガスであり、生成物
質は、エタノールであり触媒(4,24)は、金属ロジ
ウム、金属鉄、または、シリカであることが好ましい。Preferably, the gaseous reactant is a synthesis gas, the product is ethanol, and the catalyst (4,24) is a metal rhodium, metal iron or silica.
【0033】気体反応物質は、合成ガスであり、生成物
質は、高級アルコールであり触媒(4,24)は、酸化
亜鉛、酸化クロム、酸化亜鉛、金属銅、または、アルカ
リ金属であることが好ましい。Preferably, the gaseous reactant is a synthesis gas, the product is a higher alcohol, and the catalyst (4,24) is zinc oxide, chromium oxide, zinc oxide, metallic copper, or an alkali metal. .
【0034】気体反応物質は、合成ガスであり、生成物
質は、エチレングリコールであり触媒(4,24)は、
金属ロジウム、金属カリウム、または、セリウムである
ことが好ましい。The gaseous reactant is synthesis gas, the product is ethylene glycol and the catalyst (4,24) is
Preferably, the metal is rhodium, metal potassium, or cerium.
【0035】気体反応物質は、炭化水素と水蒸気とであ
り、生成物質は、合成ガスであり、触媒(4,24)
は、アルミナに担持された金属ニッケルであることが好
ましい。The gaseous reactants are hydrocarbons and water vapor, the product is a synthesis gas, and the catalyst (4,24)
Is preferably metallic nickel supported on alumina.
【0036】気体反応物質は、一酸化炭素と水蒸気とで
あり、生成物質は、水素であり、触媒(4,24)は、
金属鉄または金属ニッケルであることが好ましい。The gaseous reactants are carbon monoxide and water vapor, the product is hydrogen, and the catalyst (4,24) is
It is preferably metallic iron or metallic nickel.
【0037】気体反応物質は、炭化水素と窒素混合ガス
とであり、生成物質は、アンモニアであり、触媒(4,
24)は、金属鉄、アルミナ、または、酸化カリウムで
あることが好ましい。The gaseous reactant is a mixture of hydrocarbon and nitrogen, the product is ammonia, and the catalyst (4,
24) is preferably metallic iron, alumina or potassium oxide.
【0038】本発明による燃料電池は、炭化水素と水蒸
気とが混合された気体反応物質の流路(2,22)を形
成する反応塔(1,21)と、流路(2,22)に配置
され金属ニッケル、アルミナ、金属鉄、または、金属ク
ロムである触媒(4,24)と、第1電極(3,23)
と、第1電極(3,23)の対極である第2電極(5,
25)と、燃料電池本体とを含み、第1電極(3,2
3)は第2電極(5,25)とともに触媒(4,24)
の表面に低温プラズマを発生させ、低温プラズマは気体
反応物質を励起して水素を生成し、燃料電池本体は水素
と酸素混合気体との化学反応から電力を生成する。The fuel cell according to the present invention comprises a reaction tower (1, 21) forming a flow path (2, 22) of a gaseous reactant in which a hydrocarbon and water vapor are mixed, and a flow path (2, 22). A catalyst (4,24) disposed of metallic nickel, alumina, metallic iron or metallic chromium, and a first electrode (3,23)
And a second electrode (5, 5) which is a counter electrode of the first electrode (3, 23).
25) and a fuel cell main body, and the first electrodes (3, 2).
3) a catalyst (4, 24) together with a second electrode (5, 25)
A low-temperature plasma is generated on the surface of the fuel cell, and the low-temperature plasma excites a gaseous reactant to generate hydrogen.
【0039】水素・酸素から電力を生成する燃料電池本
体は、公知である。酸素混合気体は、環境大気であるこ
とが好ましい。このような燃料電池は、水素を直接に供
給する必要がなく、扱いやすい。Fuel cell bodies that generate electric power from hydrogen and oxygen are known. The oxygen mixture gas is preferably ambient air. Such a fuel cell does not need to supply hydrogen directly and is easy to handle.
【0040】本発明によるガス製造方法は、気体反応物
質を低温プラズマにより励起すること、気体反応物質に
触媒(4,24)を作用させること、気体反応物質から
生成物質を生成することとを含む。低温プラズマは、気
体反応物質を励起して生成物質を生成する。触媒(4,
24)は、プラズマを使用しないで生成物質を生成する
ときに使用される触媒(4,24)と同様の物質を使用
する。このような触媒(4,24)を使用すことによ
り、気体反応物質から生成物質が選択されて生成され、
かつ、収率が向上する。The gas production method according to the present invention includes exciting a gaseous reactant with low-temperature plasma, causing a catalyst (4, 24) to act on the gaseous reactant, and producing a product from the gaseous reactant. . The low temperature plasma excites the gaseous reactant to produce a product. Catalyst (4
24) uses the same material as the catalyst (4, 24) used when generating a product without using plasma. By using such a catalyst (4,24), a product is selected and generated from the gaseous reactants,
In addition, the yield is improved.
【0041】更に低温プラズマにより気体反応物質に熱
エネルギーを供給することとを含む。気体反応物質から
生成物質を生成する化学反応が吸熱反応を含む場合、低
温プラズマは、その反応熱を供給する。And supplying thermal energy to the gaseous reactant with the low temperature plasma. If the chemical reaction that produces the product from the gaseous reactant involves an endothermic reaction, the low temperature plasma supplies the heat of reaction.
【0042】気体反応物質は合成ガスであり、生成物質
はメタンであり、触媒(4,24)はロジウム、ニッケ
ル、酸化トリウム、酸化マグネシウムであることが好ま
しい。Preferably, the gaseous reactant is a synthesis gas, the product is methane, and the catalyst (4,24) is rhodium, nickel, thorium oxide, magnesium oxide.
【0043】気体反応物質は合成ガスであり、生成物質
はパラフィン・オレフィンであり、触媒(4,24)は
金属鉄、金属コバルト、金属ニッケル、酸化トリウム、
酸化マグネシウム、アルミナ、または、酸化カリウムで
あることが好ましい。The gaseous reactant is synthesis gas, the product is paraffin olefin, and the catalyst (4,24) is metallic iron, metallic cobalt, metallic nickel, thorium oxide,
It is preferably magnesium oxide, alumina, or potassium oxide.
【0044】気体反応物質は合成ガスであり、生成物質
はメタノールであり、触媒(4,24)は酸化亜鉛、酸
化クロム、金属銅、または、アルミナであることが好ま
しい。Preferably, the gaseous reactant is synthesis gas, the product is methanol and the catalyst (4,24) is zinc oxide, chromium oxide, metallic copper or alumina.
【0045】気体反応物質は合成ガスであり、生成物質
はエタノールであり、触媒(4,24)はロジウム、金
属鉄、または、シリカであることが好ましい。Preferably, the gaseous reactant is synthesis gas, the product is ethanol, and the catalyst (4,24) is rhodium, metallic iron or silica.
【0046】気体反応物質は合成ガスであり、生成物質
は高級アルコールであり、触媒(4,24)は酸化亜
鉛、酸化クロム、金属銅、または、アルカリ金属である
ことが好ましい。Preferably, the gaseous reactant is a synthesis gas, the product is a higher alcohol, and the catalyst (4,24) is zinc oxide, chromium oxide, metallic copper, or an alkali metal.
【0047】気体反応物質は合成ガスであり、生成物質
はエチレングリコールであり、触媒(4,24)は金属
ロジウム、金属カリウム、または、セリウムであること
が好ましい。Preferably, the gaseous reactant is synthesis gas, the product is ethylene glycol and the catalyst (4,24) is rhodium metal, potassium metal or cerium.
【0048】気体反応物質は炭化水素と水蒸気とであ
り、生成物質は合成ガスであり、触媒(4,24)はア
ルミナに担持された金属ニッケルであることが好まし
い。Preferably, the gaseous reactants are hydrocarbons and water vapor, the product is a synthesis gas, and the catalyst (4, 24) is metallic nickel supported on alumina.
【0049】気体反応物質は一酸化炭素と水蒸気とであ
り、生成物質は水素であり、触媒(4,24)は金属鉄
または金属ニッケルであることが好ましい。Preferably, the gaseous reactants are carbon monoxide and water vapor, the product is hydrogen and the catalyst (4,24) is metallic iron or metallic nickel.
【0050】気体反応物質は炭化水素と窒素混合ガスと
であり、生成物質はアンモニアであり、触媒(4,2
4)は金属鉄、アルミナ、または、酸化カリウムである
ことが好ましい。The gaseous reactant is a mixture of hydrocarbon and nitrogen, the product is ammonia, and the catalyst (4,2
4) is preferably metallic iron, alumina or potassium oxide.
【0051】[0051]
【発明の実施の形態】図面を参照して、本発明によるガ
ス製造装置の実施の形態を説明する。そのガス製造装置
10は、図1に示されるように、チャンバー1が反応気
体の流路2を形成している。流路2は、鉛直方向と平行
であり、反応気体は鉛直下向きに流れる。チャンバー1
の内側の壁には、電極3が形成されており、接地されて
いる。なお、チャンバー1は、導体で形成され、電極3
と兼用されても構わない。電極3の内壁には、固体触媒
が塗布された触媒層4が形成されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a gas producing apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the gas producing apparatus 10, as shown in FIG. 1, a chamber 1 forms a reaction gas flow path 2. The flow path 2 is parallel to the vertical direction, and the reaction gas flows vertically downward. Chamber 1
The electrode 3 is formed on the inner wall of the device and is grounded. The chamber 1 is formed of a conductor, and the electrodes 3
It may be shared. On the inner wall of the electrode 3, a catalyst layer 4 coated with a solid catalyst is formed.
【0052】ガス製造装置10は、電極5を備えてい
る。電極5は、棒状であり、流路2の中央に鉛直方向に
延ばされて配置されている。電極5は、電極3と電気的
に絶縁されて固定されている。チャンバー1の上端は閉
じられて、チャンバー1の上側の壁には反応気体の流入
口6が設けられている。ガス製造装置10は、さらに高
電圧電源11を備えている。高電圧電源11は、電極3
と電極5との間に高電圧を印加し、低温プラズマを発生
させる。The gas producing apparatus 10 has the electrode 5. The electrode 5 has a rod shape and is arranged in the center of the flow channel 2 so as to extend in the vertical direction. The electrode 5 is fixed while being electrically insulated from the electrode 3. The upper end of the chamber 1 is closed, and a reaction gas inlet 6 is provided on the upper wall of the chamber 1. The gas production device 10 further includes a high-voltage power supply 11. The high voltage power supply 11
A high voltage is applied between the electrode and the electrode 5 to generate low-temperature plasma.
【0053】本発明によるガス製造方法の実施の形態
は、常温常圧の反応気体を流入口6から流入させ、電極
3,5に高電圧を印加することを含んでいる。先ず、流
入口6から流路2に反応気体を通じる。その後、高電圧
電源11が電極3,5に高電圧を印加すると、低温プラ
ズマが触媒層4の表面側に発生する。The embodiment of the gas producing method according to the present invention includes flowing a reaction gas at normal temperature and normal pressure from the inlet 6 and applying a high voltage to the electrodes 3 and 5. First, a reaction gas is passed from the inlet 6 to the flow channel 2. Thereafter, when the high-voltage power supply 11 applies a high voltage to the electrodes 3 and 5, low-temperature plasma is generated on the surface side of the catalyst layer 4.
【0054】低温プラズマが反応気体を加熱することに
より、または、反応気体がプラズマ化することにより、
反応気体が励起される。同時に、反応気体は、触媒層4
の固体触媒に作用し、その固体触媒に選択された生成物
質が生成される。生成物質(気体)は、チャンバー1の
下方から放出される。When the low-temperature plasma heats the reaction gas or when the reaction gas is turned into plasma,
The reaction gas is excited. At the same time, the reaction gas is
And a product selected for the solid catalyst is produced. The generated substance (gas) is released from below the chamber 1.
【0055】このようなガス製造方法により、高温高圧
が必要な反応を常温から200℃程度、常圧で生成物質
を生成することができる。ガス製造装置は、加熱器を必
要としないで、耐圧構造にする必要がない。この結果、
ガス製造装置は、小規模にすることができる。なお、前
工程、後工程との兼ね合いにより、加圧または減圧して
使用しても構わない。According to such a gas production method, a substance requiring a high temperature and a high pressure can be produced at a normal pressure from normal temperature to about 200 ° C. at a normal pressure. The gas production apparatus does not require a heater and does not need to have a pressure-resistant structure. As a result,
Gas production equipment can be small. It should be noted that the pressure may be increased or reduced depending on the balance between the pre-process and the post-process.
【0056】なお、触媒層3を形成する固体触媒は、反
応物質、生成物質により、選択することができる。例え
ば、炭化水素と水蒸気との混合気体を反応気体とし、一
酸化炭素と水素との混合ガスである合成ガスを生成物質
とする場合、固体触媒は、アルミナに担持された金属ニ
ッケルである。The solid catalyst forming the catalyst layer 3 can be selected according to the reactants and the products. For example, when a mixed gas of hydrocarbon and water vapor is used as a reaction gas and a synthesis gas that is a mixed gas of carbon monoxide and hydrogen is used as a product, the solid catalyst is metallic nickel supported on alumina.
【0057】一酸化炭素と水蒸気との混合ガスを反応気
体とし、水素を生成物質とする場合、固体触媒は、金属
鉄または金属クロムである。When a mixed gas of carbon monoxide and water vapor is used as a reaction gas and hydrogen is used as a product, the solid catalyst is metallic iron or metallic chromium.
【0058】炭化水素と窒素混合気体との混合気体を反
応気体とし、アンモニアを生成物質とする場合、固体触
媒は、金属鉄、アルミナ、または、酸化カリウムであ
る。When a mixed gas of a hydrocarbon and a nitrogen mixed gas is used as a reaction gas and ammonia is used as a product, the solid catalyst is metallic iron, alumina, or potassium oxide.
【0059】一酸化炭素と水素との混合ガスである合成
ガスを反応気体とし、メタンを生成物質とする場合、固
体触媒は、金属ロジウム、金属ニッケル、酸化トリウ
ム、または、酸化マグネシウムである。When a synthesis gas, which is a mixed gas of carbon monoxide and hydrogen, is used as a reaction gas and methane is used as a product, the solid catalyst is rhodium metal, nickel metal, thorium oxide, or magnesium oxide.
【0060】合成ガスを反応気体とし、パラフィン・オ
レフィンを生成物質とする場合、固体触媒は、金属鉄、
金属コバルト、金属ニッケル、酸化トリウム、酸化マグ
ネシウム、アルミナ、または、酸化カリウムである。When the synthesis gas is used as the reaction gas and the paraffin / olefin is used as the product, the solid catalyst may be metallic iron,
Metal cobalt, nickel nickel, thorium oxide, magnesium oxide, alumina, or potassium oxide.
【0061】合成ガスを反応気体とし、メタノールを生
成物質とする場合、固体触媒は、酸化亜鉛、酸化クロ
ム、金属銅、または、アルミナである。When the synthesis gas is used as the reaction gas and methanol is used as the product, the solid catalyst is zinc oxide, chromium oxide, metallic copper, or alumina.
【0062】合成ガスを反応気体とし、エタノールを生
成物質とする場合、固体触媒は、金属ロジウム、金属
鉄、または、シリカである。When the synthesis gas is the reaction gas and ethanol is the product, the solid catalyst is rhodium metal, metal iron or silica.
【0063】合成ガスを反応気体とし、高級アルコール
を生成物質とする場合、固体触媒は、酸化亜鉛、酸化ク
ロム、金属銅、または、アルカリ金属である。When the synthesis gas is used as the reaction gas and the higher alcohol is used as the product, the solid catalyst is zinc oxide, chromium oxide, copper metal, or an alkali metal.
【0064】合成ガスを反応気体とし、エチレングリコ
ールを生成物質とする場合、固体触媒は、金属ロジウ
ム、金属カリウム、または、セリウム塩である。When the synthesis gas is the reaction gas and ethylene glycol is the product, the solid catalyst is a metal rhodium, metal potassium or cerium salt.
【0065】本発明によるガス製造装置の実施の他の形
態は、粒状の固体触媒が設けられている。そのガス製造
装置20は、図2に示されるように、チャンバー21が
反応気体の流路22を形成している。流路22は、鉛直
方向と平行であり、反応気体は鉛直上向きに流れる。チ
ャンバー21の内側の壁には、電極23が形成されてお
り、接地されている。In another embodiment of the gas producing apparatus according to the present invention, a granular solid catalyst is provided. In the gas producing apparatus 20, as shown in FIG. 2, a chamber 21 forms a reaction gas flow path 22. The flow path 22 is parallel to the vertical direction, and the reaction gas flows vertically upward. An electrode 23 is formed on the inner wall of the chamber 21 and is grounded.
【0066】チャンバー21の内側の流路22には、粒
状の触媒24が充填されている。このような触媒24
は、反応気体との接触面積が大きい点で好ましい。触媒
24は、流動可能であり、流路22に反応気体が吹き込
まれることにより流動する。The channel 22 inside the chamber 21 is filled with a granular catalyst 24. Such a catalyst 24
Is preferred in that the contact area with the reaction gas is large. The catalyst 24 can flow, and flows when a reaction gas is blown into the flow path 22.
【0067】ガス製造装置20は、電極25を備えてい
る。電極25は、棒状であり、流路22の中央に鉛直方
向に延ばされて配置されている。電極25は、電極23
と電気的に絶縁されて固定されている。チャンバー21
の上端および下端は開いており、反応気体がチャンバー
21の下端から流入し、生成物質がチャンバー21の上
端から放出する。The gas producing apparatus 20 has an electrode 25. The electrode 25 has a rod shape and is disposed in the center of the flow channel 22 so as to extend in the vertical direction. The electrode 25 is the electrode 23
And is electrically insulated and fixed. Chamber 21
The upper and lower ends are open, the reaction gas flows in from the lower end of the chamber 21, and the product is released from the upper end of the chamber 21.
【0068】ガス製造装置20は、触媒再生塔30と触
媒の流路31,32とを備えている。触媒再生塔30
は、触媒24に付着した副生成物を取り除いて再生す
る。流路31は、チャンバー21の下流側に接続し、触
媒再生塔30に接続し、流路22内の触媒24を触媒再
生塔30に輸送する。流路32は、触媒再生塔30に接
続し、チャンバー21の上流側に接続し、再生された触
媒24をチャンバー21内に輸送する。The gas producing apparatus 20 has a catalyst regeneration tower 30 and catalyst flow paths 31 and 32. Catalyst regeneration tower 30
Is regenerated by removing by-products attached to the catalyst 24. The flow path 31 is connected to the downstream side of the chamber 21, connected to the catalyst regeneration tower 30, and transports the catalyst 24 in the flow path 22 to the catalyst regeneration tower 30. The flow path 32 is connected to the catalyst regeneration tower 30 and is connected to the upstream side of the chamber 21, and transports the regenerated catalyst 24 into the chamber 21.
【0069】ガス製造装置20は、さらに高電圧電源1
1を備えている。高電圧電源11は、電極23と電極2
5との間に高電圧を印加し、低温プラズマを発生させ
る。The gas producing apparatus 20 further includes a high-voltage power supply 1
1 is provided. The high-voltage power supply 11 includes an electrode 23 and an electrode 2
5, a high voltage is applied to generate low-temperature plasma.
【0070】本発明によるガス製造方法の実施の形態
は、常温常圧の反応気体をチャンバー21の下端から流
入させ、電極23,25に高電圧を印加することを含ん
でいる。先ず、チャンバー21の下端から流路22に反
応気体を通じる。その後、高電圧電源11が電極23,
25に高電圧を印加すると、低温プラズマが触媒24の
空隙に発生する。The embodiment of the gas producing method according to the present invention includes flowing a reaction gas at room temperature and pressure from the lower end of the chamber 21 and applying a high voltage to the electrodes 23 and 25. First, a reaction gas is passed from the lower end of the chamber 21 to the flow path 22. After that, the high voltage power supply 11
When a high voltage is applied to 25, low-temperature plasma is generated in the gap of the catalyst 24.
【0071】低温プラズマが反応気体を加熱することに
より、または、反応気体がプラズマ化することにより、
反応気体が励起される。同時に、反応気体は、触媒24
に作用し、その触媒24に選択された生成物質が生成さ
れる。生成物質(気体)は、チャンバー22の上方から
放出される。When the low-temperature plasma heats the reaction gas, or when the reaction gas turns into plasma,
The reaction gas is excited. At the same time, the reaction gas
To produce the selected product on the catalyst 24. The generated substance (gas) is released from above the chamber 22.
【0072】触媒24は、反応気体が流入し、生成物質
が放出されることにより、流動して、触媒再生塔30に
輸送される。触媒再生塔30により再生された触媒24
は、チャンバー21に戻されて再度、触媒として働く。
低温プラズマによる励起では、副生成物が多量に生成さ
れ、触媒24の表面に付着する。表面に副生成物が付着
した触媒24が多くなると、生成物質の触媒選択性が劣
化する。触媒再生塔30は、生成物質の触媒選択性を超
寿命化して、生成物質の収率を向上させる。The catalyst 24 flows and is transported to the catalyst regeneration tower 30 by the flow of the reactant gas and the release of the product. Catalyst 24 regenerated by catalyst regeneration tower 30
Is returned to the chamber 21 and again acts as a catalyst.
When excited by the low-temperature plasma, a large amount of by-products are generated and adhere to the surface of the catalyst 24. When the amount of the catalyst 24 having the by-product adhered to the surface increases, the catalyst selectivity of the produced substance deteriorates. The catalyst regeneration tower 30 extends the life of the catalyst selectivity of the product and improves the yield of the product.
【0073】なお、触媒23を形成する固体触媒は、先
の実施の形態と同様にして反応物質、生成物質により、
選択することができる。The solid catalyst forming the catalyst 23 depends on the reactants and products in the same manner as in the previous embodiment.
You can choose.
【0074】本発明による燃料電池の実施の形態は、燃
料電池本体に本発明によるガス製造装置が設けられてい
る。ガス製造装置は、先の実施の形態と同様にして構成
されている。反応気体は、炭化水素と水蒸気との混合ガ
スであり、生成物質は、水素である。固体触媒は、アル
ミナに担持された金属ニッケルである。なお、一酸化炭
素と水蒸気との混合ガスを反応気体とすることもでき
る。この場合、固体触媒は、金属鉄または金属クロムで
ある。In the embodiment of the fuel cell according to the present invention, the gas producing apparatus according to the present invention is provided in the fuel cell main body. The gas producing apparatus is configured in the same manner as in the previous embodiment. The reaction gas is a mixed gas of hydrocarbon and water vapor, and the product is hydrogen. The solid catalyst is metallic nickel supported on alumina. Note that a mixed gas of carbon monoxide and water vapor can be used as a reaction gas. In this case, the solid catalyst is metallic iron or metallic chromium.
【0075】燃料電池本体は、水素と酸素混合気体とか
ら電力を生成する。酸素混合気体は、環境大気であるこ
とが好ましい。このような燃料電池本体は、公知であ
る。The fuel cell body generates electric power from hydrogen and oxygen mixed gas. The oxygen mixture gas is preferably ambient air. Such a fuel cell body is known.
【0076】本発明による燃料電池は、水素を直接に供
給する必要がなく、扱いやすい。The fuel cell according to the present invention does not need to supply hydrogen directly, and is easy to handle.
【0077】[0077]
【発明の効果】本発明によるガス製造装置およびガス製
造方法は、有用ガスを製造する際、反応を進行させるた
めに投入されるエネルギーを低減することができる。According to the gas producing apparatus and the gas producing method of the present invention, when producing a useful gas, it is possible to reduce the energy input for promoting the reaction.
【図1】図1は、本発明によるガス製造装置の実施の形
態を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a gas producing apparatus according to the present invention.
【図2】図2は、本発明によるガス製造装置の実施の他
の形態を示す断面図である。FIG. 2 is a sectional view showing another embodiment of the gas producing apparatus according to the present invention.
【図3】図3は、公知の合成ガス製造装置の実施の形態
を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing an embodiment of a known synthesis gas production apparatus.
【図4】図4は、公知の水素ガス製造装置の実施の形態
を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing an embodiment of a known hydrogen gas producing apparatus.
【図5】図5は、公知のアンモニア製造装置の実施の形
態を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing an embodiment of a known ammonia producing apparatus.
【図6】図6は、公知の有用ガス製造装置の実施の形態
を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram showing an embodiment of a known useful gas producing apparatus.
【図7】図7は、公知の低温プラズマ反応のリアクター
の実施の形態を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing an embodiment of a known low-temperature plasma reaction reactor.
1,21…チャンバー 2,22…流路 3,23…電極 4…触媒層 5,25…電極 6…流入口 24…触媒 1,21 ... chamber 2,22 ... flow path 3,23 ... electrode 4 ... catalyst layer 5,25 ... electrode 6 ... inlet 24 ... catalyst
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01M 8/06 C10L 3/00 A ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01M 8/06 C10L 3/00 A
Claims (25)
と、 前記流路に配置される触媒と、 第1電極と、 第2電極とを含み、 前記第1電極と前記第2電極との間に印加される電圧に
基づいて前記触媒の表面近傍に発生する低温プラズマ
は、前記気体反応物質を励起して生成物質を生成するガ
ス製造装置。1. A reaction tower forming a flow path of a gaseous reactant, a catalyst disposed in the flow path, a first electrode, and a second electrode, wherein the first electrode, the second electrode, A low-temperature plasma generated in the vicinity of the surface of the catalyst based on a voltage applied during the step of exciting the gaseous reactant to generate a product.
置。2. The method according to claim 1, wherein the first electrode is disposed on an inner wall of the reaction tower, the second electrode is disposed in the flow path, and the catalyst covers the second electrode. Gas production equipment.
ス製造装置。3. The gas production apparatus according to claim 1, wherein the catalyst is granular and is filled in the flow path.
は、酸化マグネシウムであるガス製造装置。5. The method according to claim 1, wherein the gaseous reactant is a synthesis gas, the product is methane, and the catalyst is rhodium, nickel, thorium oxide, or oxidized gas. Gas production equipment that is magnesium.
記触媒は、金属鉄、金属コバルト、金属ニッケル、酸化
トリウム、酸化マグネシウム、アルミナ、または、酸化
カリウムであるガス製造装置。6. The method according to claim 1, wherein the gaseous reactant is a synthesis gas, the product is a paraffin or an olefin, and the catalyst is metallic iron, metallic cobalt, metallic nickel. Gas producing device which is thorium oxide, magnesium oxide, alumina or potassium oxide.
鉛、酸化クロム、酸化亜鉛、金属銅、または、アルミナ
であるガス製造装置。7. The method according to claim 1, wherein said gaseous reactant is a synthesis gas, said product is methanol, and said catalyst is zinc oxide, chromium oxide, zinc oxide, metal Gas production equipment that is copper or alumina.
ジウム、金属鉄、または、シリカであるガス製造装置。8. The method according to claim 1, wherein the gaseous reactant is a synthesis gas, the product is ethanol, and the catalyst is metal rhodium, metal iron or silica. A gas production device.
化亜鉛、酸化クロム、酸化亜鉛、金属銅、または、アル
カリ金属であるガス製造装置。9. The method according to claim 1, wherein the gaseous reactant is a synthesis gas, the product is a higher alcohol, and the catalyst is zinc oxide, chromium oxide, zinc oxide, Gas production equipment made of copper metal or alkali metal.
て、 前記気体反応物質は、合成ガスであり、 前記生成物質は、エチレングリコールであり 前記触媒は、金属ロジウム、金属カリウム、または、セ
リウムであるガス製造装置。10. The method according to claim 1, wherein the gaseous reactant is a synthesis gas, the product is ethylene glycol, and the catalyst is metal rhodium, metal potassium, or cerium. Gas production equipment.
て、 前記気体反応物質は、炭化水素と水蒸気とであり、 前記生成物質は、合成ガスであり、 前記触媒は、アルミナに担持された金属ニッケルである
ガス製造装置。11. The method according to claim 1, wherein the gaseous reactant is a hydrocarbon and water vapor, the product is a synthesis gas, and the catalyst is supported on alumina. Gas production equipment that is metallic nickel.
て、 前記気体反応物質は、一酸化炭素と水蒸気とであり、 前記生成物質は、水素であり、 前記触媒は、金属鉄または金属ニッケルであるガス製造
装置。12. The method according to claim 1, wherein the gaseous reactant is carbon monoxide and water vapor, the product is hydrogen, and the catalyst is metallic iron or metallic nickel. Gas production equipment.
て、 前記気体反応物質は、炭化水素と窒素混合ガスとであ
り、 前記生成物質は、アンモニアであり、 前記触媒は、金属鉄、アルミナ、または、酸化カリウム
であるガス製造装置。13. The method according to claim 1, wherein the gaseous reactant is a mixture of hydrocarbon and nitrogen, the product is ammonia, and the catalyst is metallic iron or alumina. Or a gas production device that is potassium oxide.
応物質の流路を形成する反応塔と、 前記流路に配置され金属鉄、金属ニッケル、金属クロ
ム、またはアルミナである触媒と、 第1電極と、 前記第1電極の対極である第2電極と、 燃料電池本体とを含み、 前記第1電極は、前記第2電極とともに前記触媒の表面
に低温プラズマを発生させ、 前記低温プラズマは、前記気体反応物質を励起して水素
を生成し、 前記燃料電池本体は、前記水素と酸素混合気体との化学
反応から電力を生成する燃料電池。14. A reaction tower for forming a flow path of a gaseous reactant for mixing a hydrocarbon and steam, a catalyst disposed in the flow path and being metal iron, metal nickel, metal chromium, or alumina; An electrode, a second electrode that is a counter electrode of the first electrode, and a fuel cell main body, wherein the first electrode generates low-temperature plasma on the surface of the catalyst together with the second electrode; A fuel cell that excites the gaseous reactant to generate hydrogen, and the fuel cell body generates electric power from a chemical reaction between the hydrogen and an oxygen mixed gas.
起すること、 前記気体反応物質に触媒を作用させること、 前記気体反応物質から生成物質を生成することとを含む
ガス製造方法。15. A method for producing a gas, comprising: exciting a gaseous reactant with low-temperature plasma; causing a catalyst to act on the gaseous reactant; and producing a product from the gaseous reactant.
ズマにより前記気体反応物質に熱エネルギーを供給する
こととを含むガス製造方法。16. The gas production method according to claim 15, further comprising: supplying thermal energy to the gaseous reactant by the low-temperature plasma.
において、 前記気体反応物質は、合成ガスであり、 前記生成物質は、メタンであり前記触媒は、ロジウム、
ニッケル、酸化トリウム、または、酸化マグネシウムで
あるガス製造方法。17. The method according to claim 15, wherein the gaseous reactant is a synthesis gas, the product is methane, the catalyst is rhodium,
A gas production method that is nickel, thorium oxide, or magnesium oxide.
において、 前記気体反応物質は、合成ガスであり、 前記生成物質は、パラフィン・オレフィンであり前記触
媒は、金属鉄、金属コバルト、金属ニッケル、酸化トリ
ウム、酸化マグネシウム、アルミナ、または、酸化カリ
ウムであるガス製造方法。18. The method according to claim 15, wherein the gaseous reactant is a synthesis gas, the product is a paraffin olefin, and the catalyst is metallic iron, metallic cobalt, metallic nickel. Gas production method, which is thorium oxide, magnesium oxide, alumina or potassium oxide.
において、 前記気体反応物質は、合成ガスであり、 前記生成物質は、メタノールであり前記触媒は、酸化亜
鉛、酸化クロム、金属銅、または、アルミナであるガス
製造方法。19. The method according to claim 15, wherein the gaseous reactant is a synthesis gas, the product is methanol, and the catalyst is zinc oxide, chromium oxide, metallic copper, or , A gas production method that is alumina.
において、 前記気体反応物質は、合成ガスであり、 前記生成物質は、エタノールであり前記触媒は、ロジウ
ム、金属鉄、または、シリカであるガス製造方法。20. The method according to claim 15, wherein the gaseous reactant is a synthesis gas, the product is ethanol, and the catalyst is rhodium, metallic iron, or silica. Gas production method.
において、 前記気体反応物質は、合成ガスであり、 前記生成物質は、高級アルコールであり前記触媒は、酸
化亜鉛、酸化クロム、金属銅、または、アルカリ金属で
あるガス製造方法。21. The method according to claim 15, wherein the gaseous reactant is a synthesis gas, the product is a higher alcohol, and the catalyst is zinc oxide, chromium oxide, metallic copper, Alternatively, a gas production method that is an alkali metal.
において、 前記気体反応物質は、合成ガスであり、 前記生成物質は、エチレングリコールであり前記触媒
は、金属ロジウム、金属カリウム、または、セリウムで
あるガス製造方法。22. The method according to claim 15, wherein the gaseous reactant is a synthesis gas, the product is ethylene glycol, and the catalyst is metal rhodium, metal potassium, or cerium. Gas production method.
において、 前記気体反応物質は、炭化水素と水蒸気とであり、 前記生成物質は、合成ガスであり、 前記触媒は、アルミナに担持された金属ニッケルである
ガス製造方法。23. The method according to claim 15, wherein the gaseous reactant is a hydrocarbon and water vapor, the product is a synthesis gas, and the catalyst is supported on alumina. Gas production method that is metallic nickel.
において、 前記気体反応物質は、一酸化炭素と水蒸気とであり、 前記生成物質は、水素であり、 前記触媒は、金属鉄または金属ニッケルであるガス製造
方法。24. The method according to claim 15, wherein the gaseous reactant is carbon monoxide and water vapor, the product is hydrogen, and the catalyst is metallic iron or metallic nickel. Gas production method.
において、 前記気体反応物質は、炭化水素と窒素混合ガスとであ
り、 前記生成物質は、アンモニアであり、 前記触媒は、金属鉄、アルミナ、または、酸化カリウム
であるガス製造方法。25. The method according to claim 15, wherein the gaseous reactant is a hydrocarbon and a nitrogen mixed gas, the product is ammonia, and the catalyst is metallic iron, alumina. Or a gas production method that is potassium oxide.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001038691A JP2002241774A (en) | 2001-02-15 | 2001-02-15 | Apparatus and method for producing gas |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001038691A JP2002241774A (en) | 2001-02-15 | 2001-02-15 | Apparatus and method for producing gas |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002241774A true JP2002241774A (en) | 2002-08-28 |
Family
ID=18901616
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001038691A Withdrawn JP2002241774A (en) | 2001-02-15 | 2001-02-15 | Apparatus and method for producing gas |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002241774A (en) |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2003080504A1 (en) * | 2002-03-27 | 2003-10-02 | Jisouken Co., Ltd. | Device for forming hydrogen using hydrocarbon or oxygen-containing compound as material and discharge electrode for use therein |
WO2007019664A1 (en) * | 2005-08-19 | 2007-02-22 | Atlantic Hydrogen Inc. | Decomposition of natural gas or methane using cold arc discharge |
US20110233047A1 (en) * | 2008-09-17 | 2011-09-29 | Rongsheng Ruan | Non-thermal plasma synthesis with carbon component |
WO2014115582A1 (en) | 2013-01-22 | 2014-07-31 | 株式会社日本触媒 | Ammonia synthesis method and catalyst for ammonia synthesis |
WO2015161700A1 (en) * | 2014-04-21 | 2015-10-29 | 武汉凯迪工程技术研究总院有限公司 | Structured iron-based catalyst for producing α-olefin from synthesis gas and preparation method and use |
JP2015189599A (en) * | 2014-03-27 | 2015-11-02 | 株式会社日本触媒 | Method for electric field synthesis of chemicals |
CN106438113A (en) * | 2016-10-09 | 2017-02-22 | 吉林大学 | Vehicle-mounted online fuel modifying device |
WO2020217290A1 (en) | 2019-04-23 | 2020-10-29 | 三菱電機株式会社 | Gas production system and gas production method |
CN112717852A (en) * | 2020-12-31 | 2021-04-30 | 浙江华电器材检测研究所有限公司 | Device and method for directionally regulating and controlling low-temperature plasma catalytic reaction |
CN113444549A (en) * | 2021-07-08 | 2021-09-28 | 重庆大学 | Low-temperature plasma reactor, and device and method for producing hydrogen by concerted catalysis |
US11987498B2 (en) | 2019-04-23 | 2024-05-21 | Mitsubishi Electric Corporation | Gas production system and gas production method |
-
2001
- 2001-02-15 JP JP2001038691A patent/JP2002241774A/en not_active Withdrawn
Cited By (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2003080504A1 (en) * | 2002-03-27 | 2003-10-02 | Jisouken Co., Ltd. | Device for forming hydrogen using hydrocarbon or oxygen-containing compound as material and discharge electrode for use therein |
WO2007019664A1 (en) * | 2005-08-19 | 2007-02-22 | Atlantic Hydrogen Inc. | Decomposition of natural gas or methane using cold arc discharge |
US8221689B2 (en) | 2005-08-19 | 2012-07-17 | Atlantic Hydrogen Inc. | Decomposition of natural gas or methane using cold arc discharge |
US20110233047A1 (en) * | 2008-09-17 | 2011-09-29 | Rongsheng Ruan | Non-thermal plasma synthesis with carbon component |
US8641872B2 (en) * | 2008-09-17 | 2014-02-04 | Regents Of The University Of Minnesota | Non-thermal plasma synthesis with carbon component |
US10131545B2 (en) | 2013-01-22 | 2018-11-20 | Nippon Shokubai Co., Ltd. | Ammonia synthesis method and catalyst for ammonia synthesis |
WO2014115582A1 (en) | 2013-01-22 | 2014-07-31 | 株式会社日本触媒 | Ammonia synthesis method and catalyst for ammonia synthesis |
JP2015189599A (en) * | 2014-03-27 | 2015-11-02 | 株式会社日本触媒 | Method for electric field synthesis of chemicals |
WO2015161700A1 (en) * | 2014-04-21 | 2015-10-29 | 武汉凯迪工程技术研究总院有限公司 | Structured iron-based catalyst for producing α-olefin from synthesis gas and preparation method and use |
AU2015251402B2 (en) * | 2014-04-21 | 2017-09-14 | Wuhan Kaidi Engineering Technology Research Institute Co., Ltd. | Structured iron-based catalyst for producing alpha-olefin from synthesis gas and preparation method and use |
CN106438113A (en) * | 2016-10-09 | 2017-02-22 | 吉林大学 | Vehicle-mounted online fuel modifying device |
WO2020217290A1 (en) | 2019-04-23 | 2020-10-29 | 三菱電機株式会社 | Gas production system and gas production method |
US11987498B2 (en) | 2019-04-23 | 2024-05-21 | Mitsubishi Electric Corporation | Gas production system and gas production method |
CN112717852A (en) * | 2020-12-31 | 2021-04-30 | 浙江华电器材检测研究所有限公司 | Device and method for directionally regulating and controlling low-temperature plasma catalytic reaction |
CN112717852B (en) * | 2020-12-31 | 2023-03-28 | 浙江华电器材检测研究所有限公司 | Device and method for directionally regulating and controlling low-temperature plasma catalytic reaction |
CN113444549A (en) * | 2021-07-08 | 2021-09-28 | 重庆大学 | Low-temperature plasma reactor, and device and method for producing hydrogen by concerted catalysis |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Enger et al. | A review of catalytic partial oxidation of methane to synthesis gas with emphasis on reaction mechanisms over transition metal catalysts | |
Alipour et al. | Syngas production through dry reforming: A review on catalysts and their materials, preparation methods and reactor type | |
Nizio et al. | Hybrid plasma-catalytic methanation of CO2 at low temperature over ceria zirconia supported Ni catalysts | |
AU2002364703B2 (en) | Low-temperature hydrogen production from oxygenated hydrocarbons | |
US6964757B2 (en) | Low-temperature hydrogen production from oxygenated hydrocarbons | |
TWI633049B (en) | Parallel preparation of hydrogen, carbon monoxide and a carbon-comprising product | |
Kušar et al. | Kinetics of the water–gas shift reaction over nanostructured copper–ceria catalysts | |
Thattarathody et al. | Kinetics and dynamics of methanol steam reforming on CuO/ZnO/alumina catalyst | |
Lu et al. | Mechanistic investigations on the partial oxidation of methane to synthesis gas over a nickel-on-alumina catalyst | |
US20040261617A1 (en) | Methods and systems for pressure swing regeneration for hydrogen generation | |
CA2676457A1 (en) | Method and system for producing a hydrogen enriched fuel using microwave assisted methane decomposition on catalyst | |
JP2002241774A (en) | Apparatus and method for producing gas | |
EP3931148A1 (en) | Synthesis gas production by steam methane reforming | |
CN116348411A (en) | CO 2 And H 2 Conversion to synthetic fuels | |
CN104761431A (en) | Method for preparing methanol by converting coal mine gas under synergistic action of plasma and catalyst | |
KR100728720B1 (en) | Method and apparatus for producing hydrogen from methanol | |
JP4557849B2 (en) | Method for producing hydrogen from ethanol | |
US20070224111A1 (en) | Method for producing hydrogen | |
JP2006506309A (en) | Method for producing hydrogen-containing fuel gas for fuel cells and apparatus for this purpose | |
WO2007056835A1 (en) | A method of converting natural gas into fuels | |
WO2023243547A1 (en) | Liquid hydrocarbon production method and liquid hydrocarbon production device | |
US11851329B2 (en) | Method and system for reforming CO2 rich natural gases into syngas using cold plasma device coupled in series to a separate catalyst reforming reactor | |
JP2003306306A (en) | Autothermal reforming apparatus | |
JP2002274809A (en) | Chemical reaction apparatus | |
Seiiedhoseiny et al. | Hydrogen production system combined with a membrane reactor from ammonia |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20080513 |