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特開2024-132857直接空気回収システムから得られた二酸化炭素の地球温暖化係数の低い自動車用及び産業用の冷媒としての使用
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024132857
(43)【公開日】2024-10-01
(54)【発明の名称】直接空気回収システムから得られた二酸化炭素の地球温暖化係数の低い自動車用及び産業用の冷媒としての使用
(51)【国際特許分類】
B01D 53/14 20060101AFI20240920BHJP
B01D 53/18 20060101ALI20240920BHJP
F25J 1/00 20060101ALI20240920BHJP
C01B 32/50 20170101ALI20240920BHJP
F25B 45/00 20060101ALI20240920BHJP
F25B 1/00 20060101ALI20240920BHJP
【ＦＩ】
B01D53/14 210
B01D53/18
F25J1/00 A
C01B32/50
F25B45/00 B
F25B1/00 396D
【審査請求】有
【請求項の数】13
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2023209994
(22)【出願日】2023-12-13
(31)【優先権主張番号】18/121,464
(32)【優先日】2023-03-14
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】523470278
【氏名又は名称】エアマイン，インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100079108
【弁理士】
【氏名又は名称】稲葉 良幸
(74)【代理人】
【識別番号】100109346
【弁理士】
【氏名又は名称】大貫 敏史
(74)【代理人】
【識別番号】100117189
【弁理士】
【氏名又は名称】江口 昭彦
(74)【代理人】
【識別番号】100134120
【弁理士】
【氏名又は名称】内藤 和彦
(72)【発明者】
【氏名】レッグ，フリン コリガン マイケル
(72)【発明者】
【氏名】スケルプビール，バート ルード
(72)【発明者】
【氏名】ファム，ゴク ザ
(72)【発明者】
【氏名】ディエク，レ－シュアン
(72)【発明者】
【氏名】シフカ，マーク パトリック
(72)【発明者】
【氏名】ムコーパデャイ，サディプ
【テーマコード（参考）】
4D020
4D047
4G146
【Ｆターム（参考）】
4D020AA03
4D020BA01
4D020BA03
4D020BA08
4D020BA09
4D020BA11
4D020BA30
4D020BB03
4D020BC01
4D020CB08
4D020CD10
4D020DA02
4D020DB07
4D020DB20
4D047AA05
4D047BA03
4G146JA02
4G146JB10
4G146JC08
4G146JC29
4G146JC36
(57)【要約】 （修正有）
【課題】直接空気回収システムから得られた二酸化炭素の地球温暖化係数の低い自動車用及び産業用の冷媒としての使用を提供する。
【解決手段】装置が、回収された二酸化炭素２３の流入口を備える。回収された二酸化炭素２３の流入口は、直接空気回収システム１０から得られた、回収された二酸化炭素２３を受け入れるように結合される。本装置は、回収された二酸化炭素２３を地球温暖化係数の低い冷媒として使用して、自動車用、商用、及び産業用の用途、又は地球温暖化係数の低い冷媒が関与する他の動作において冷却の機能を提供する冷却装置又はヒートポンプ装置である。
【選択図】図１
【解決手段】装置が、回収された二酸化炭素２３の流入口を備える。回収された二酸化炭素２３の流入口は、直接空気回収システム１０から得られた、回収された二酸化炭素２３を受け入れるように結合される。本装置は、回収された二酸化炭素２３を地球温暖化係数の低い冷媒として使用して、自動車用、商用、及び産業用の用途、又は地球温暖化係数の低い冷媒が関与する他の動作において冷却の機能を提供する冷却装置又はヒートポンプ装置である。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
装置であって、
直接空気回収システムから得られた、回収された二酸化炭素を受け入れるように結合された回収された二酸化炭素の流入口であって、前記直接空気回収システムが気液接触から二酸化炭素を回収し、前記装置が、前記回収された二酸化炭素を地球温暖化係数の低い冷媒として使用して、冷却及び加熱を提供する、回収された二酸化炭素の流入口
を備える、装置。
直接空気回収システムから得られた、回収された二酸化炭素を受け入れるように結合された回収された二酸化炭素の流入口であって、前記直接空気回収システムが気液接触から二酸化炭素を回収し、前記装置が、前記回収された二酸化炭素を地球温暖化係数の低い冷媒として使用して、冷却及び加熱を提供する、回収された二酸化炭素の流入口
を備える、装置。
【請求項2】
前記装置が、移動式及び産業用の冷却装置である、請求項１に記載の装置。
【請求項3】
装置であって、
直接空気回収システムから得られた、回収された二酸化炭素を受け入れるように結合された回収された二酸化炭素の流入口であって、前記装置が、前記回収された二酸化炭素を地球温暖化係数の低い冷媒として使用して、冷却及び加熱を提供し、前記装置がヒートポンプ装置である、回収された二酸化炭素の流入口
を備える、装置。
直接空気回収システムから得られた、回収された二酸化炭素を受け入れるように結合された回収された二酸化炭素の流入口であって、前記装置が、前記回収された二酸化炭素を地球温暖化係数の低い冷媒として使用して、冷却及び加熱を提供し、前記装置がヒートポンプ装置である、回収された二酸化炭素の流入口
を備える、装置。
【請求項4】
前記装置の動作及び安全性を監視するセンサ及び読出デバイス
を更に備える、請求項１に記載の装置。
を更に備える、請求項１に記載の装置。
【請求項5】
前記回収された二酸化炭素の純度が９１％～１００％である、請求項１に記載の装置。
【請求項6】
前記直接空気回収システムのための塩基性媒体が、
相間移動触媒又はその混合物であって、前記相間移動触媒が、ラジカルカチオン及びラジカルアニオンを有し、前記ラジカルカチオンが、第四級アンモニウムカチオン（ＮＲ４ ＋）を含み、前記ラジカルアニオンが、水酸化物アニオン（ＯＨ－）、フッ化物アニオン（Ｆ－）、ヨウ化物アニオン（Ｉ－）、炭酸アニオン（ＣＯ３ ２－）又は重炭酸アニオン（ＨＣＯ３ －）のうちの少なくとも１種を含む、相間移動触媒又はその混合物と、
遊離アミノ酸若しくはアミノ酸のナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩、第四級アンモニウム塩のいずれか又はその混合物と、
Ｂ＋Ｙ－の共通構造を有する塩基又はその混合物であって、Ｂ＋は、カリウム、アンモニウム、ナトリウム、カルシウム、バナジウム、チタン、リチウム、ホウ素、又は第四級アンモニウムのカチオンであり、Ｙ－は、水酸化物、炭酸塩、重炭酸塩、ホウ酸塩、及びチタン酸塩のアニオンである、Ｂ＋Ｙ－の共通構造を有する塩基又はその混合物と、
任意の第一級、第二級、及び第四級アミンの遊離形態若しくは塩又はその混合物と、
空気から二酸化炭素を７１％～１００％の純度で回収する、水、又は水／グリセロール、水／グリコール、水／ポリオール、水／アルコールの混合物を含む溶媒系と
を含む、請求項１に記載の装置。
相間移動触媒又はその混合物であって、前記相間移動触媒が、ラジカルカチオン及びラジカルアニオンを有し、前記ラジカルカチオンが、第四級アンモニウムカチオン（ＮＲ４ ＋）を含み、前記ラジカルアニオンが、水酸化物アニオン（ＯＨ－）、フッ化物アニオン（Ｆ－）、ヨウ化物アニオン（Ｉ－）、炭酸アニオン（ＣＯ３ ２－）又は重炭酸アニオン（ＨＣＯ３ －）のうちの少なくとも１種を含む、相間移動触媒又はその混合物と、
遊離アミノ酸若しくはアミノ酸のナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩、第四級アンモニウム塩のいずれか又はその混合物と、
Ｂ＋Ｙ－の共通構造を有する塩基又はその混合物であって、Ｂ＋は、カリウム、アンモニウム、ナトリウム、カルシウム、バナジウム、チタン、リチウム、ホウ素、又は第四級アンモニウムのカチオンであり、Ｙ－は、水酸化物、炭酸塩、重炭酸塩、ホウ酸塩、及びチタン酸塩のアニオンである、Ｂ＋Ｙ－の共通構造を有する塩基又はその混合物と、
任意の第一級、第二級、及び第四級アミンの遊離形態若しくは塩又はその混合物と、
空気から二酸化炭素を７１％～１００％の純度で回収する、水、又は水／グリセロール、水／グリコール、水／ポリオール、水／アルコールの混合物を含む溶媒系と
を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項7】
装置であって、
直接空気回収システムから得られた、回収された二酸化炭素を受け入れるように結合された回収された二酸化炭素の流入口であって、前記装置が、前記回収された二酸化炭素を地球温暖化係数の低い冷媒として使用して、冷却及び加熱を提供し、二酸化炭素が複数の段において圧縮されて、移動式及び商用の地球温暖化係数の低い冷媒の用途全体を通して可変温度要件に対応し、前記回収された二酸化炭素の純度が９７％～１００％である、回収された二酸化炭素の流入口
を備える、装置。
直接空気回収システムから得られた、回収された二酸化炭素を受け入れるように結合された回収された二酸化炭素の流入口であって、前記装置が、前記回収された二酸化炭素を地球温暖化係数の低い冷媒として使用して、冷却及び加熱を提供し、二酸化炭素が複数の段において圧縮されて、移動式及び商用の地球温暖化係数の低い冷媒の用途全体を通して可変温度要件に対応し、前記回収された二酸化炭素の純度が９７％～１００％である、回収された二酸化炭素の流入口
を備える、装置。
【請求項8】
装置であって、
直接空気回収システムから得られた、回収された二酸化炭素を受け入れるように結合された回収された二酸化炭素の流入口であって、前記装置が、前記回収された二酸化炭素を地球温暖化係数の低い冷媒として使用して、冷却及び加熱を提供し、追加のマルチエジェクタシステム設計が、冷却剤流を制御し、効率を最適化し、圧縮機負荷を緩和して、異常気象条件において動作できるようにするために採用される、回収された二酸化炭素の流入口
を備える、装置。
直接空気回収システムから得られた、回収された二酸化炭素を受け入れるように結合された回収された二酸化炭素の流入口であって、前記装置が、前記回収された二酸化炭素を地球温暖化係数の低い冷媒として使用して、冷却及び加熱を提供し、追加のマルチエジェクタシステム設計が、冷却剤流を制御し、効率を最適化し、圧縮機負荷を緩和して、異常気象条件において動作できるようにするために採用される、回収された二酸化炭素の流入口
を備える、装置。
【請求項9】
装置であって、
直接空気回収システムから得られた、回収された二酸化炭素を受け入れるように結合された回収された二酸化炭素の流入口であって、前記装置が、前記回収された二酸化炭素を地球温暖化係数の低い冷媒として使用して、冷却及び加熱を提供し、前記直接空気回収システムが、前記回収された二酸化炭素を、前記装置によって地球温暖化係数の低い冷媒として使用可能な超臨界状態又は亜臨界状態に圧縮する、回収された二酸化炭素の流入口
を備える、装置。
直接空気回収システムから得られた、回収された二酸化炭素を受け入れるように結合された回収された二酸化炭素の流入口であって、前記装置が、前記回収された二酸化炭素を地球温暖化係数の低い冷媒として使用して、冷却及び加熱を提供し、前記直接空気回収システムが、前記回収された二酸化炭素を、前記装置によって地球温暖化係数の低い冷媒として使用可能な超臨界状態又は亜臨界状態に圧縮する、回収された二酸化炭素の流入口
を備える、装置。
【請求項10】
直接空気回収システムから得られた、回収されて圧縮された二酸化炭素を装置に注入することであって、前記直接空気回収システムが気液接触を介して二酸化炭素を回収し、前記装置が、回収された二酸化炭素を地球温暖化係数の低い冷媒として使用して、加熱又は冷却を提供する、注入すること
を含む、方法。
を含む、方法。
【請求項11】
センサ又は読出デバイスを介して前記装置の動作及び安全性を監視すること
を更に含む、請求項１０に記載の方法。
を更に含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項12】
直接空気回収システムから得られた、回収されて圧縮された二酸化炭素を装置に注入することであって、前記装置が、回収された二酸化炭素を地球温暖化係数の低い冷媒として使用して、加熱又は冷却を提供し、前記装置が冷却装置であり、前記直接空気回収システムから得られた、前記回収された二酸化炭素が、超臨界二酸化炭素又は液体二酸化炭素に圧縮され、地球温暖化係数の低い冷媒として前記冷却装置に注入される、注入すること
を含む、方法。
を含む、方法。
【請求項13】
直接空気回収システムから得られた、回収されて圧縮された二酸化炭素を装置に注入することであって、前記装置が、回収された二酸化炭素を地球温暖化係数の低い冷媒として使用して、加熱又は冷却を提供し、前記装置がヒートポンプ装置であり、前記直接空気回収システムから得られた、前記回収された二酸化炭素が、地球温暖化係数の低い冷媒として前記ヒートポンプ装置に注入され、前記回収された二酸化炭素の純度が９１％～１００％である、注入すること
を含む、方法。
を含む、方法。
【請求項14】
直接空気回収システムから得られた、回収されて圧縮された二酸化炭素を装置に注入することであって、前記装置が、回収された二酸化炭素を地球温暖化係数の低い冷媒として使用して、加熱又は冷却を提供し、二酸化炭素が複数の段において圧縮されて、移動式及び商用の地球温暖化係数の低い冷媒の用途全体を通して可変温度要件に対応する、注入すること
を含む、方法。
を含む、方法。
【請求項15】
直接空気回収システムから得られた、回収されて圧縮された二酸化炭素を装置に注入することであって、前記装置が、回収された二酸化炭素を地球温暖化係数の低い冷媒として使用して、加熱又は冷却を提供し、追加のマルチエジェクタシステム設計が、冷却剤流を制御し、効率を最適化し、圧縮機負荷を緩和して、異常気象条件において動作できるようにするために採用される、注入すること
を含む、方法。
を含む、方法。
【請求項16】
直接空気回収システムから得られた、回収されて圧縮された二酸化炭素を装置に注入することであって、前記装置が、回収された二酸化炭素を地球温暖化係数の低い冷媒として使用して、加熱又は冷却を提供し、前記直接空気回収システムが、前記回収された二酸化炭素を、前記装置によって地球温暖化係数の低い冷媒として使用可能な超臨界状態又は亜臨界状態に圧縮する、注入すること
を含む、方法。
を含む、方法。
【請求項17】
直接空気回収システムから得られた、回収された二酸化炭素を受け入れるように結合された回収された二酸化炭素の流入口であって、前記直接空気回収システムが気液接触を通して二酸化炭素を回収する、回収された二酸化炭素の流入口と、
前記回収された二酸化炭素を地球温暖化係数の低い冷媒として使用して、加熱又は冷却を提供するための手段と
を備える、システム。
前記回収された二酸化炭素を地球温暖化係数の低い冷媒として使用して、加熱又は冷却を提供するための手段と
を備える、システム。
【請求項18】
前記手段が冷却装置である、請求項１７に記載のシステム。
【請求項19】
直接空気回収システムと、
二酸化炭素ガスを亜臨界及び超臨界の二酸化炭素流体に変える多段圧縮システムと、
直接空気回収による二酸化炭素を地球温暖化係数の低い冷媒として使用する移動式又は定置式の冷却システムと
を備える、システム。
二酸化炭素ガスを亜臨界及び超臨界の二酸化炭素流体に変える多段圧縮システムと、
直接空気回収による二酸化炭素を地球温暖化係数の低い冷媒として使用する移動式又は定置式の冷却システムと
を備える、システム。
【請求項20】
結果として得られる、純度９１～１００％を有する地球温暖化係数の低い流体の二酸化炭素が、ＰＣ／ＭＡＣ、コールドチェーン／食品小売／噴射冷凍機、ヒートポンプ、データセンタにおける用途に関係し、また遷移臨界ブースター、カスケードシステムの一部、又は二次冷却剤としての実装にも関係する、請求項１９に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照
[0001] 本出願は、２０２３年１月２４日に出願された「Using Carbon Dioxide From A Direct Air Capture System As A Low Global Warming Car And Industrial Refrigerant」と題する米国非仮特許出願第１８／１０１，０６８号の継続出願であり、米国特許法第１２０条に基づく利益を主張するものである。米国非仮特許出願第１８／１０１，０６８号は、２０２２年１２月２９日に出願された「Efficient And Fully Automated Catalytic Direct Carbon Dioxide Capture From Air System」と題する米国非仮特許出願第１８／０９１，３１５号の一部継続出願であり、米国特許法第１２０条に基づく利益を主張するものである。米国非仮特許出願第１８／０９１，３１５号は、２０２２年９月２０日に出願された「Fully Automated Direct Air Capture Carbon Dioxide Processing System」と題する米国非仮特許出願第１７／９４８，４９２号の一部継続出願であり、米国特許法第１２０条に基づく利益を主張するものである。米国非仮特許出願第１８／１０１，０６８号はまた、２０２２年９月２０日に出願された「Fully Automated Direct Air Capture Carbon Dioxide Processing System」と題する米国非仮特許出願第１７／９４８，４９２号の一部継続出願であり、米国特許法第１２０条に基づく利益を主張するものである。また、米国非仮特許出願第１８／０９１，３１５号及び米国非仮特許出願第１７／９４８，４９２号は、２０２２年１月２日に出願された「Fully Automated Direct Air Capture Carbon Dioxide Processing System」と題する米国仮特許出願第６３／２９５，９４２号の米国特許法第１１９条に基づく利益を主張するものである。上記の米国非仮特許出願及び米国仮特許出願のそれぞれの主題は、参照により本明細書に組み込まれる。
[0001] 本出願は、２０２３年１月２４日に出願された「Using Carbon Dioxide From A Direct Air Capture System As A Low Global Warming Car And Industrial Refrigerant」と題する米国非仮特許出願第１８／１０１，０６８号の継続出願であり、米国特許法第１２０条に基づく利益を主張するものである。米国非仮特許出願第１８／１０１，０６８号は、２０２２年１２月２９日に出願された「Efficient And Fully Automated Catalytic Direct Carbon Dioxide Capture From Air System」と題する米国非仮特許出願第１８／０９１，３１５号の一部継続出願であり、米国特許法第１２０条に基づく利益を主張するものである。米国非仮特許出願第１８／０９１，３１５号は、２０２２年９月２０日に出願された「Fully Automated Direct Air Capture Carbon Dioxide Processing System」と題する米国非仮特許出願第１７／９４８，４９２号の一部継続出願であり、米国特許法第１２０条に基づく利益を主張するものである。米国非仮特許出願第１８／１０１，０６８号はまた、２０２２年９月２０日に出願された「Fully Automated Direct Air Capture Carbon Dioxide Processing System」と題する米国非仮特許出願第１７／９４８，４９２号の一部継続出願であり、米国特許法第１２０条に基づく利益を主張するものである。また、米国非仮特許出願第１８／０９１，３１５号及び米国非仮特許出願第１７／９４８，４９２号は、２０２２年１月２日に出願された「Fully Automated Direct Air Capture Carbon Dioxide Processing System」と題する米国仮特許出願第６３／２９５，９４２号の米国特許法第１１９条に基づく利益を主張するものである。上記の米国非仮特許出願及び米国仮特許出願のそれぞれの主題は、参照により本明細書に組み込まれる。
【0002】
技術分野
[0002] 本発明は、直接空気回収による二酸化炭素の、移動式又は定置式の冷却用途又はヒートポンプ用途における地球温暖化係数の低い流体としてのスケーラブルで大規模な産業用の適用に関する。
[0002] 本発明は、直接空気回収による二酸化炭素の、移動式又は定置式の冷却用途又はヒートポンプ用途における地球温暖化係数の低い流体としてのスケーラブルで大規模な産業用の適用に関する。
【背景技術】
【0003】
背景情報
[0003] 地球温暖化係数の低い自動車用の冷媒であるＨＦＯ－１２３４ｙｆすなわちＣＦ３ＣＦ＝ＣＨ２は、自動車産業における優れたドロップイン冷媒である。しかしながら、ＨＦＯ－１２３４ｙｆ（ＣＦ３ＣＦ＝ＣＨ２）のような分子の製造に関連するサプライチェーン全体では、話はまったく別になる。炭化水素から塩素化炭化水素に、そして次にフッ素化炭化水素に、そして最終的にＨＦＯ－１２３４ｙｆのようなハイドロフルオロオレフィンに変化することに付随して、かなりのカーボンフットプリントがあり、多くのエネルギーが必要となる。更に、プロセスのあらゆる工程を取り巻く、毒性があり生命を脅かす作業環境が避けられない。結局、ＨＦＯ－１２３４ｙｆの地球温暖化効果が低いことは、その製造プロセスにおいて既に多くの二酸化炭素が大気中に放出されているため、供給時点ではほとんど期待できない。１００年間の場合の分子の地球温暖化係数の定義は、１００年間の場合の二酸化炭素の地球温暖化効果に対する特定の分子の地球温暖化効果の比率である。１００年間の場合の二酸化炭素の地球温暖化係数が１であるため、冷媒としての二酸化炭素自体よりも地球温暖化係数を下げられる冷媒は存在しない。超臨界及び亜臨界の二酸化炭素は良好な冷却効率を示すが、二酸化炭素の調達は、現在使用されているＨＦＯ－１２３４ｙｆと同じくらい劣悪にカーボンフットプリントを悪化させる可能性がある。そのため、本発明者らは、真の地球温暖化係数の低い自動車用及び産業用の冷媒として、本発明者らの直接空気回収による二酸化炭素を使用して、上記を改善することを目的としている。
[0003] 地球温暖化係数の低い自動車用の冷媒であるＨＦＯ－１２３４ｙｆすなわちＣＦ３ＣＦ＝ＣＨ２は、自動車産業における優れたドロップイン冷媒である。しかしながら、ＨＦＯ－１２３４ｙｆ（ＣＦ３ＣＦ＝ＣＨ２）のような分子の製造に関連するサプライチェーン全体では、話はまったく別になる。炭化水素から塩素化炭化水素に、そして次にフッ素化炭化水素に、そして最終的にＨＦＯ－１２３４ｙｆのようなハイドロフルオロオレフィンに変化することに付随して、かなりのカーボンフットプリントがあり、多くのエネルギーが必要となる。更に、プロセスのあらゆる工程を取り巻く、毒性があり生命を脅かす作業環境が避けられない。結局、ＨＦＯ－１２３４ｙｆの地球温暖化効果が低いことは、その製造プロセスにおいて既に多くの二酸化炭素が大気中に放出されているため、供給時点ではほとんど期待できない。１００年間の場合の分子の地球温暖化係数の定義は、１００年間の場合の二酸化炭素の地球温暖化効果に対する特定の分子の地球温暖化効果の比率である。１００年間の場合の二酸化炭素の地球温暖化係数が１であるため、冷媒としての二酸化炭素自体よりも地球温暖化係数を下げられる冷媒は存在しない。超臨界及び亜臨界の二酸化炭素は良好な冷却効率を示すが、二酸化炭素の調達は、現在使用されているＨＦＯ－１２３４ｙｆと同じくらい劣悪にカーボンフットプリントを悪化させる可能性がある。そのため、本発明者らは、真の地球温暖化係数の低い自動車用及び産業用の冷媒として、本発明者らの直接空気回収による二酸化炭素を使用して、上記を改善することを目的としている。
【0004】
[0004] 化学製造プラント及び下流の精製プロセスでは、Ｈ２Ｓ及び二酸化炭素を含む酸性ガスが、天然ガススウィートニングプロセスで使用されるようなアミン水溶液若しくはアミノアルコール又は金属炭酸塩を使用して、１５～５０ｗｔ％の濃度の排ガスの混合物から除去されることが非常に多い。アミン又は炭酸塩は、二酸化炭素ガスと反応して塩を形成し、形成された塩は、軽度に上昇させた温度で出発アミン又は炭酸塩と酸性ガスとに可逆的に分解することができる。しかしながら、５～５０ｗｔ％の範囲にある任意の二酸化炭素濃度を有する排ガスにおいて機能するプロセスと同じプロセスが、二酸化炭素濃度が４００～７００ｐｐｍの範囲にしかないことが多い空気を原料として使用する直接空気回収では機能しない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0005】
概要
[0005] 装置が、回収された二酸化炭素の流入口を備える。回収された二酸化炭素の流入口は、直接空気回収システムから得られた、回収された二酸化炭素を受け入れるように結合される。本装置は、回収された二酸化炭素を地球温暖化係数の低い冷媒として使用して、自動車用、商用、及び産業用の用途、又は冷媒が関与する他の動作において加熱又は冷却の機能を提供する。様々な実施形態において、本装置は冷却装置又はヒートポンプ装置である。
[0005] 装置が、回収された二酸化炭素の流入口を備える。回収された二酸化炭素の流入口は、直接空気回収システムから得られた、回収された二酸化炭素を受け入れるように結合される。本装置は、回収された二酸化炭素を地球温暖化係数の低い冷媒として使用して、自動車用、商用、及び産業用の用途、又は冷媒が関与する他の動作において加熱又は冷却の機能を提供する。様々な実施形態において、本装置は冷却装置又はヒートポンプ装置である。
【0006】
[0006] 二酸化炭素冷媒は、直接空気回収システムから得られる場合、地球温暖化係数が低く、天然であり、毒性がなく、不燃性であり、且つ豊富である。更に、二酸化炭素冷媒は、熱伝達率が大きく、地球温暖化係数（ＧＷＰ）は１である。二酸化炭素冷媒は、Ｒ２２、Ｒ４０４ａ、Ｒ１５２、又は更にはＲ１２３４ｙｆといった冷媒などの一般的な冷媒よりも、より持続可能で効率的な冷却剤の選択肢である。
【0007】
[0007] 直接空気回収システムは、第１段及び第２段において動作可能な連続流反応器を備える。第１段では、充填材及び気液分配器の存在下で、空気が塩基性溶液と反応して、二酸化炭素を有する塩基性溶液を生成し、また反応器から放出される排気を生成する。充填材は、空気と塩基性溶液との間の接触を最大化するように設計される。排気は、連続流反応器に受け入れられた空気よりも二酸化炭素が少ない、「清浄な空気」である。第２段では、二酸化炭素を有する塩基性溶液が加熱されて、触媒の存在下で二酸化炭素を生成し、また二酸化炭素のない塩基性溶液を生成する。塩基性溶液は第１段内に再循環され、それにより、連続的な炭素処理機能を提供する。二酸化炭素は、装置への注入のために更に処理され、地球温暖化係数の低い冷媒として使用可能である。
【0008】
[0008] 以下の詳細な説明において、更なる詳細並びに実施形態及び方法を説明する。上記の概要は、本発明を定義することを意図したものではない。本発明は特許請求の範囲によって定義される。
【0009】
図面の簡単な説明
[0009] 添付の図面では、本発明の実施形態が示されており、数字が同様の構成要素を示している。
[0009] 添付の図面では、本発明の実施形態が示されており、数字が同様の構成要素を示している。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】[0010]炭素処理システムの図である。
【図2】[0011]炭素処理システムの第１段（吸収段）の機能図である。
【図3】[0012]炭素処理システムの第２段（脱離段）の機能図である。
【図4】[0013]炭素処理システムの詳細な実施形態である。
【図5】[0014]炭素処理システムの１つの実施形態による二酸化炭素を処理する方法のフローチャートである。
【図6】[0015]炭素処理システムの実施形態によって生成された二酸化炭素を利用するように構成された冷却装置の一実施形態を示す。
【図7】[0016]炭素処理システムの実施形態によって生成された二酸化炭素を利用するように構成された冷却装置の一実施形態を示す。
【図8】[0017]炭素処理システムの実施形態によって生成された二酸化炭素を利用するように構成されたヒートポンプ装置の一実施形態を示す。
【図9】[0018]炭素処理システムの実施形態によって生成された二酸化炭素を利用して、加熱及び冷却を提供する方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0011】
詳細な説明
[0019] ここで、本発明のいくつかの実施形態について詳細に述べる。実施形態の例を添付の図面に示す。
[0019] ここで、本発明のいくつかの実施形態について詳細に述べる。実施形態の例を添付の図面に示す。
【0012】
[0020] 図１は、炭素処理システム１０の図である。炭素処理システム１０は、エアムーバ２７と、第１段１１及び第２段１９を有する多段反応器とを備える。第１段１１は、分配器１２と、充填材１３と、捕集リザーバ１５と、ポンプ１７とを備える。第２段１９は、リザーバ２１と、補充システム２２とを備える。システム１０はまた、様々なセンサからの入力を受信し、バルブ及び他の制御機構に出力を提供して、第１段１１及び第２段１９の動作及び処理を制御するコントローラ２６を備える。
【0013】
[0021] １つの実施形態では、炭素処理システム１０は、直接空気回収技法を採用する（そのため、本明細書では、「直接空気回収システム」とも呼ばれる）。例えば、炭素処理システム１０は、エアムーバ２７を使用して、空気１４を処理のためにシステム１０に提供する。エアムーバ２７は、圧縮機、送風機、ファン、ターボファン、ポンプ、ダイヤフラムポンプ、エアコンタクタ、流下膜式蒸発器、又はアブソーバのうちの少なくとも１つを備える。多段反応器は、多段機能を提供する単一の容器又は２つ以上の容器を含む。様々な実施形態において、エアムーバ２７は、空気をシステムに入力し、システムから排気などの空気を除去又は処理するために使用可能である。
【0014】
[0022] 多段直接空気回収反応器は塩基性媒体２５を備える。塩基性媒体は、Ｑ＋Ｘ－の溶解した塩基性混合物を含む水、アルコール類、グリコール類、及び他のポリオール類を含む。この一般化学式における記号Ｑは、第四級アンモニウムであり、Ｘは、水酸化物及び弱塩基Ｍ２
２＋ＣＯ３
２－である。この一般化学式における記号Ｍは、Ｋ、Ｎａ、Ｌｉ、ＮＨ４、又はＮ（ＣＨ３）４、Ｎ（エチルメチル）４、Ｎ（ブチル）４、若しくはこれらの混合物からなる群から選択される第四級アンモニウムである。
【0015】
[0023] 他の実施形態では、塩基性媒体２５は触媒又は促進剤を含む。グリシン、プロリン、アルギニン、システイン、アスパラギン、グアニジンなどのアミノ酸のナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩、又は第四級アンモニウム塩が促進剤として使用されて、塩基性媒体における二酸化炭素の吸収反応の速度を２倍、場合によっては３倍にする。これらの促進剤の重量濃度は０．１～５重量％で十分である。ただし、３０～６０％のこれらの水溶液自体を、炭酸塩を含まない塩基として使用する。
【0016】
[0024] 動作中、エアムーバ２７は、８００ＰＰＭ未満の二酸化炭素を有する空気１４を充填材１３にわたって移動させる。ポンプ１７は、塩基性媒体２５を捕集リザーバ１５から分配器１２までポンプで送り、分配器１２は、塩基性媒体２５を充填材１３上に均等に分配する。充填材１３上の余分な塩基性媒体２５は、再び捕集リザーバ１５に流れる。このように、ポンプ１７は、塩基性媒体２５を捕集リザーバ１５から分配器１２まで、そして充填材１３上に連続的に循環させる。
【0017】
[0025] 塩基性媒体２５が充填材１３上に分配されるため、空気流１４が充填材１３にわたって流れることによって、空気流１４から二酸化炭素が除去される。その結果、二酸化炭素は塩基性媒体２５内に回収される。捕集リザーバ１５内の塩基性媒体２５の二酸化炭素濃度は上昇し始め、排気空気１８の二酸化炭素濃度は低下する。
【0018】
[0026] １つの実施形態では、二酸化炭素検出器１６が塩基性媒体２５内の二酸化炭素濃度を検出する。二酸化炭素濃度が閾値レベルに到達すると、捕集リザーバ１５内の塩基性媒体２５は第２段１９のリザーバ２１に移動される。１つの実施形態では、次いで、追加の塩基性媒体が捕集リザーバ１５に加えられる。
【0019】
[0027] 第２段１９において、二酸化炭素を多く含む塩基性媒体２０に熱２４が加えられて、二酸化炭素２３を抽出する。脱離プロセスを促進するために触媒が使用される。リザーバ２１の出力は、二酸化炭素を含まない塩基性媒体２５を再生する補充システム２２を通って流れ、二酸化炭素を含まない塩基性媒体２５は、再び捕集リザーバ１５に流れる。二酸化炭素を含まない塩基性媒体２５は、新たな空気を処理する際に再利用可能である。そして、抽出された二酸化炭素２３は、第２段１９から出力される。第１段１１の吸収反応及び第２段１９の脱離反応は可逆反応であり、その結果、塩基性媒体は空気と接触する前の形態に再生される。
【0020】
[0028] 炭素処理システム１０は高度にスケーラブルであり、その消費される処理量は、多くの従来のカーボン処理技法で必要とされる処理量よりも少ない。
【0021】
[0029] 図２は、炭素処理システム１０の第１段１１（吸収段）の機能図である。動作中、空気１４は塩基性媒体と接触し、塩基性媒体は二酸化炭素を抽出して、高濃度の二酸化炭素を有する塩基性媒体２０を形成する。二酸化炭素のレベルが低下した排気空気１８が排出される。高濃度の二酸化炭素を有する塩基性媒体２０は、反応器の第２段１９に移動される。
【0022】
[0030] 図３は、炭素処理システム１０の第２段１９（脱離段）の機能図である。動作中、高濃度の二酸化炭素を有する塩基性媒体２０に熱２４が加えられて、二酸化炭素２３を抽出する。塩基性媒体は、二酸化炭素を含まない元の状態２５に戻され、第１段１１に戻される。
【0023】
[0031] 図４は、炭素処理システム１０の詳細な実施形態である。図４は、炭素処理システム１０の第１段の反応器１１及び第２段の反応器１９を示している。第１段の反応器１１は、ファン２７と、分配器１２と、充填材１３と、凝縮器４０２と、ミスト除去器４０４と、捕集リザーバ１５と、ポンプ１７とを備える。第２段の反応器１９は、リザーバ２１と、補充システム２２とを備える。
【0024】
[0032] 様々な実施形態において、充填材１３は、拡散限界をなくし、最大の反応接触時間をもたらすために、可能な限り多くの塩基性媒体の表面積を、可能な限り多くの空気と可能な限り長時間接触させるように設計されたフィルム充填材（film fill）を含む。フィルム充填材によって、塩基性媒体は薄く流れるシートを形成して、相互作用する空気流に対して可能な限り多くの塩基性媒体の表面積を曝露することができる。様々な市販のフィルム充填材製品が、炭素処理システム１０の実施形態で使用するのに適する。
【0025】
[0033] 様々な実施形態において、塩基性媒体は、１つ以上の異なる構成で形成され、二酸化炭素の吸収を促進するための１種以上の触媒を含む。コントローラ２６は、第１段１１及び第２段１９の様々な動作を制御するために使用される制御信号を出力するように動作する。コントローラ２６はまた、第１段１１及び第２段１９の動作を監視するために使用される様々なセンサ（例えば、二酸化炭素センサ、温度センサなど）及び検出器からのセンサ入力を受信する。
【0026】
[0034] 動作中、ポンプ１７は、捕集リザーバ１５から二酸化炭素濃度の低い塩基性媒体２５を引き出し、塩基性媒体２５を分配器１２に供給し、分配器１２は、塩基性媒体２５を充填材１３上に均等に分配する。ファン２７は、充填材１３にわたって空気を移動させて、空気中の二酸化炭素が充填材１３の上を流れる塩基性媒体２５によって回収されるようにする。空気流が充填材１３から離れると、空気流は、空気中に媒体があれば、これを凝縮して捕集リザーバ１５に戻す凝縮器４０２を通過する。ミスト除去器４０４は、空気流に依然として存在し得る塩基性媒体のミストがあれば、これを除去する。排気空気１８は、二酸化炭素が少ない又は無い状態で放出される。
【0027】
[0035] 塩基性媒体２５の二酸化炭素濃度が閾値レベルを満たすと、二酸化炭素濃度の高い塩基性媒体２０は第２段の反応器１９のリザーバ２１に移動される。二酸化炭素の吸収を促進するために、リザーバ２１に触媒も添加される。リザーバ２１に熱２４を加えて、塩基性媒体の二酸化炭素濃度の低い部分２５と二酸化炭素を多く含む塩基性媒体４０６とを抽出する。補充システム２２は、塩基性媒体２５から二酸化炭素４１０を分離し、塩基性媒体２５は第１段の反応器１１に戻される。補充システム２２はまた、二酸化炭素濃度の低い塩基性媒体２５に液体媒体を加えることにより、液体体積の損失を補う。次いで、塩基性媒体２５から抽出された二酸化炭素４１０は、圧縮システム４５０において超臨界二酸化炭素又は液体二酸化炭素２３に段階的に圧縮される。二酸化炭素２３は、隔離システムに供給されたり、地球温暖化係数の低い冷媒として使用されたり、又は任意の適切な用途に使用するために出力されたりする。
【0028】
[0036] 図５は、炭素処理システムの１つの実施形態による二酸化炭素を処理する方法５００のフローチャートである。方法５００は、第１段（吸収）１１によって実行される動作と、第２段（脱離）１９によって実行される動作とを含む。１つの実施形態では、方法５００は、炭素処理システム１０によって実行される。
【0029】
[0037] ブロック５０２において、塩基性媒体が生成され、炭素処理システムの第１段の捕集リザーバ内に配置される。例えば、塩基性媒体２５は、本明細書に開示された実施形態のいずれかにしたがって生成され、第１段の反応器１１の捕集リザーバ１５に配置される。
【0030】
[0038] ブロック５０４において、ポンプが塩基性媒体を捕集リザーバから、充填材にわたって塩基性媒体を分配する分配器に循環させる。例えば、ポンプ１７は、塩基性媒体２５を分配器１２に分配し、分配器１２は、塩基性媒体２５を充填材１３上に分配する。
【0031】
[0039] ブロック５０６において、エアムーバが作動されて、充填材上に空気を移動させる。例えば、ファンが、ある二酸化炭素濃度を有する空気を、塩基性媒体２５で覆われた充填材１３上に移動させる。
【0032】
[0040] ブロック５０８において、空気が塩基性媒体に接触して、ある濃度の二酸化炭素を有する塩基性媒体を生成し、また排気空気を生成する。例えば、空気は充填材１３上で塩基性媒体２５に接触し、空気中の二酸化炭素が塩基性媒体２５によって回収される。
【0033】
[0041] ブロック５１０において、排気空気が凝縮されて、塩基性媒体を回収する。例えば、充填材１３から流れてきた空気は凝縮器４０２に流れ、凝縮器４０２が受け取った塩基性媒体２０は捕集リザーバ１５に戻される。
【0034】
[0042] ブロック５１２において、排気空気がミスト除去されて、放出される。例えば、凝縮器４０２から流れてきた空気は、ミスト除去器４０４によってミスト除去される。二酸化炭素濃度が無い又は低下した排気空気１８は放出される。
【0035】
[0043] ブロック５１４において、塩基性媒体の二酸化炭素濃度が閾値レベルを満たすか否かについて判定がなされる。例えば、コントローラ２６は、様々なセンサ入力を受信し、塩基性媒体中の二酸化炭素濃度が閾値レベルを満たすときを判定する。閾値レベルは任意の適切なレベルに設定され得る。例えば、コントローラ２６は、捕集リザーバ１５、入力空気流、及び排気空気流１８における二酸化炭素検出レベルを受信する。コントローラ２６は、検出された二酸化炭素レベルを用いて、塩基性媒体が閾値レベルを満たす二酸化炭素濃度を有するか否かを判定する。コントローラ２６はまた、温度センサ、液面センサ、及び他のセンサの入力など、様々なセンサ入力を受信し、これらの入力を用いて、システムの動作を判定し、また塩基性媒体が二酸化炭素濃度の閾値レベルを満たすときを判定する。塩基性媒体の二酸化炭素濃度が閾値レベルを超えない場合、方法はブロック５０４に進む。塩基性媒体の二酸化炭素濃度が閾値レベルを超える場合、方法はブロック５１６に進む。
【0036】
[0044] ブロック５１６において、閾値レベルを超える二酸化炭素濃度を有する塩基性媒体が触媒と共に加熱されて、二酸化炭素を多く含む媒体を生成する。例えば、リザーバ２１に熱２４を加えて、塩基性媒体の二酸化炭素濃度の低い部分２５と二酸化炭素を多く含む塩基性媒体４０６とを抽出する。
【0037】
[0045] ブロック５１８において、二酸化炭素を多く含む媒体から二酸化炭素と塩基性媒体とが分離される。例えば、補充システム２２は、二酸化炭素を多く含む媒体４０６から二酸化炭素２３と塩基性媒体２５とを分離する。
【0038】
[0046] ブロック５２０において、回収された塩基性媒体が第１段に戻される。例えば、二酸化炭素濃度の低い塩基性媒体２５は第１段１１に戻される。
【0039】
[0047] ブロック５２２において、二酸化炭素が捕集され、任意の適切な目的に利用される。例えば、二酸化炭素２３が更に使用されるために捕集される。
【0040】
[0048] このように、方法５００は、空気から二酸化炭素を除去する二酸化炭素処理を提供するように動作する。方法５００の動作は例示的なものであること、及び動作は、実施形態の範囲内で追加、削除、再構成、又は他の修正が可能であることに留意されたい。
【0041】
[0049] 図６は、本明細書で開示される炭素処理システム１０の実施形態によって生成された二酸化炭素を利用するように構成された冷却装置６００の一実施形態を示している。例えば、１つの実施形態では、装置６００が、圧縮システム４５０からの二酸化炭素出力を、地球温暖化係数の低い冷媒／冷却剤として利用して、自動車用の用途における冷却を提供する。冷媒として使用される二酸化炭素は、天然であり、毒性がなく、不燃性であり、豊富であり、熱伝達率が大きく、地球温暖化係数（ＧＷＰ）がちょうど１である。そのため、二酸化炭素冷媒は、Ｒ２２、Ｒ１５２、Ｒ４０４ａ、及びＲ１２３４ｙｆといった冷媒などの一般的な冷媒よりも、より持続可能で効率的な冷却剤の選択肢である。
【0042】
[0050] １つの実施形態では、冷却装置６００は、自動車用の用途での使用のために、快適なキャビン温度を経済的且つ持続的に維持するために、二酸化炭素を冷却剤として利用するように構成される。本明細書に開示される炭素処理システム１０の実施形態によって提供されるような直接空気回収による二酸化炭素を使用することにより、冷却装置６００は、持続可能且つ優位性のある冷却剤ソリューションとして二酸化炭素を使用する自動車用の冷却を提供する。
【0043】
[0051] １つの実施形態では、冷却装置６００は、低圧側シュレーダーバルブ６０２と、圧縮機６０４と、凝縮器６０６と、受器／乾燥機６０８と、高圧側シュレーダーバルブ６１０と、温度自動膨張弁６１２と、蒸発器６１４とを備える。
【0044】
[0052] １つの実施形態では、炭素処理システム１０によって実行される直接空気回収によって生成された二酸化炭素２３が冷却装置６００に入力される。例えば、二酸化炭素２３は圧縮システム４５０から出力される。二酸化炭素２３は低圧側シュレーダーバルブ６０２によって受け取られ、低圧側シュレーダーバルブ６０２によって、二酸化炭素２３を冷却装置６００に充填することができる。バルブ６０２はまた、高圧側シュレーダーバルブ６１０と連携して、装置６００内で適切な圧力差が維持されることを確保するためのテストポートとしても機能する。
【0045】
[0053] 二酸化炭素は、バルブ６０２から圧縮機６０４に流れ、圧縮機６０４は二酸化炭素２３を加圧し、加熱する。高圧高温の二酸化炭素は凝縮器６０６に流れ、凝縮器６０６は二酸化炭素を冷却して液化する。次いで、受器／乾燥機６０８は液化した二酸化炭素から水を除去する。
【0046】
[0054] 高圧側シュレーダーバルブ６１０によって、液体二酸化炭素を温度自動膨張弁６１２に流すことができる。高圧側シュレーダーバルブ６１０はまた、低圧側シュレーダーバルブ６０２と連携して、装置６００内で適切な圧力差が維持されることを確保するためのテストポートとしても機能する。
【0047】
[0055] 温度自動膨張弁６１２は二酸化炭素を膨張させ、それにより二酸化炭素の圧力を低下させる。蒸発器６１４は、液化二酸化炭素を再び気体状態に変化させる。自動車キャビンにあるファンがキャビン空気６１６を蒸発器６１４にわたって吹くと、二酸化炭素が熱を吸収し、それにより低温の乾燥した空気がもたらされる。次いで、二酸化炭素は再びバルブ６０２に流れて、サイクルが完了する。
【0048】
[0056] 図７は、本明細書で開示される炭素処理システム１０の実施形態によって生成された二酸化炭素を利用するように構成された冷却装置７００の一実施形態を示している。例えば、１つの実施形態では、装置７００が、圧縮システム４５０からの二酸化炭素出力を、地球温暖化係数の低い冷媒／冷却剤として利用して、産業用の用途における冷却を提供する。例えば、スーパーマーケット及び他の供給業者が、装置７００を使用して、安価且つ持続的に生鮮食品を適切な温度に保つことができる。
【0049】
[0057] １つの実施形態では、冷却装置７００は、第１の圧縮機７０２と、凝縮器７０４と、制御弁７０６と、受器／乾燥機７０８と、バイパス弁７１０と、第１の膨張弁７１２と、第１の蒸発器７１４と、第２の膨張弁７１６と、第２の蒸発器７１８と、第２の圧縮機７２０とを備える。装置７００はまた、本明細書で説明されるように冷媒として二酸化炭素を使用して冷却を提供する装置７００の構成要素の動作を制御するように動作するコントローラ７２２を備える。
【0050】
[0058] １つの実施形態では、炭素処理システム１０によって実行される直接空気回収によって生成された二酸化炭素２３が冷却装置７００に入力される。例えば、二酸化炭素２３は圧縮システム４５０から出力され、装置７００内にポンプで送られる。二酸化炭素２３は第１の圧縮機７０２によって受け取られ、第１の圧縮機７０２は二酸化炭素を圧縮して気体冷却器／凝縮器７０４に送る。凝縮器７０４は、気体状の二酸化炭素（例えば、超臨界であり相変化できないもの）を冷却し、冷却された二酸化炭素ガスを制御弁７０６に送る。
【0051】
[0059] 制御弁７０６は、二酸化炭素ガス冷媒の圧力を調整し、圧力調整されたガスを受器／乾燥機７０８に出力する。受器／乾燥機７０８は、圧力調整された二酸化炭素ガスを受け取り、相（気体又は液体）に応じて二酸化炭素を分離する。二酸化炭素ガスは、受器／乾燥機７０８からバイパス弁７１０に流れる。二酸化炭素の液体は、ラインＡに沿って第１の膨張弁７１２に、またラインＢに沿って第２の膨張弁７１６に流れる。
【0052】
[0060] １つの実施形態では、バイパス弁７１０が、気体状の二酸化炭素を第１の圧縮機７０２の入力ラインに供給する。第１の膨張弁７１２により、第１の蒸発器７１４に入る前に液体二酸化炭素を膨張させることができ、第１の蒸発器７１４は、不要な熱を除去し、二酸化炭素を第１の圧縮機７０２に向け直す。
【0053】
[0061] 第２の膨張弁７１６により、第２の蒸発器７１８に入る前に液体二酸化炭素を膨張させることができ、第２の蒸発器７１８は、不要な熱を除去し、二酸化炭素を第２の圧縮機７２０に向け直す。第２の圧縮機７２０は、第１の圧縮機７０２への入力前に二酸化炭素の圧力を更に上昇させる。
【0054】
[0062] 様々な例示的な実施形態において、装置７００のより効率的なバージョンが実施され得る。１つの実施形態では、制御弁７０６が複合マルチエジェクタに置き換えられ、第１の圧縮機７０２に並列して圧縮機が追加される。これらの修正は、特に高温環境において、個々の圧縮機、特に多くの作業を行う第１の圧縮機７０２の作業負荷を減らすことによって、全体的な効率を高めるのに役立つ。
【0055】
[0063] 装置７００では、ラインＡは中温ライン（例えば、冷蔵庫で使用するためのもの）であり、ラインＢは低温ライン（例えば、冷凍庫で使用するためのもの）である。したがって、ラインＢからの二酸化炭素は、更なる圧縮を受けなければならない。現実世界の用途では、より多くのラインが存在する可能性があり、それぞれに特定の温度要件があり、必要に応じて更なる圧縮機が設けられる。
【0056】
[0064] 図８は、本明細書で開示される炭素処理システム１０の実施形態によって生成された二酸化炭素を利用するように構成されたヒートポンプ装置８００の一実施形態を示している。例えば、１つの実施形態では、装置８００が、圧縮システム４５０からの二酸化炭素出力を、地球温暖化係数の低い冷媒／冷却剤として利用して、産業用の用途におけるヒートポンプ動作（例えば、加熱及び冷却）を提供する。
【0057】
[0065] １つの実施形態では、ヒートポンプ装置８００は、第１の膨張弁８０２と、第１の逆流防止弁８０４と、屋外熱交換器８０６と、逆転弁８０８と、圧縮機８１０と、屋内熱交換器８１２と、第２の膨張弁８１４と、第２の逆流防止弁８１６と、二方向フィルタ／乾燥機８１８と、点検窓８２０とを備える。装置８００はまた、本明細書で説明されるように地球温暖化係数の低い冷媒として二酸化炭素を使用して加熱及び冷却を提供する装置８００の構成要素の動作を制御するように動作するコントローラ８２２を備える。
【0058】
[0066] １つの実施形態では、炭素処理システム１０によって実行される直接空気回収によって生成された二酸化炭素２３がヒートポンプ装置８００に入力される。例えば、二酸化炭素２３は圧縮システム４５０から出力され、装置８００内にポンプで送られる。
【0059】
[0067] 装置８００は、冷却流の方向を示す矢印８２６が示すように、二酸化炭素が装置８００の周りを略時計回りに流れる冷却モードで動作する。装置８００は、加熱流の方向を示す矢印８２４が示すように、二酸化炭素が装置８００の周りを略反時計回りに流れる加熱モードで動作する。
【0060】
[0068] 動作中、二酸化炭素２３は第１の膨張弁８０２によって受け取られ、第１の膨張弁８０２によって、冷却モード中に二酸化炭素の圧力及び温度を下げることができる。第１の逆流防止弁８０４によって、二酸化炭素が加熱モード中に流れることができる。点検窓８２０により視覚的な検査が可能になる。二方向フィルタ／乾燥機８１８は、二酸化炭素流から水及び他の微粒子を除去する。第２の膨張弁８１４により、加熱モード中に二酸化炭素の圧力及び温度を下げることができる。第２の逆流防止弁８１６によって、二酸化炭素が冷却モード中に流れることができる。
【0061】
[0069] 屋内熱交換器８１２は、二酸化炭素と屋内空気との間で熱を伝達する。逆転弁８０８は、加熱と冷却とで変化する二酸化炭素流の方向を制御する。圧縮機８１０は必要に応じて二酸化炭素を圧縮する。屋外熱交換器は、二酸化炭素と屋外空気との間で熱を伝達する。
【0062】
[0070] コントローラ８２２は、システム中のセンサからデータを取得して、指定された加熱モード又は冷却モードを監視及び制御する。
【0063】
[0071] 図９は、炭素処理システム１０によって生成された二酸化炭素を利用して、自動車用、商用、及び産業用の用途において加熱及び冷却を提供する方法９００のフローチャートである。
【0064】
[0072] ブロック９０２において、炭素処理システムが動作されて、空気から二酸化炭素を直接回収する。例えば、炭素処理システム１０は、実施形態のいずれかで開示された塩基性媒体を用いて動作されて、空気から二酸化炭素を直接回収する。
【0065】
[0073] ブロック９０４において、回収された二酸化炭素が炭素処理システムから出力される。例えば、回収された二酸化炭素は炭素処理システム１０の圧縮システム４５０から出力される。
【0066】
[0074] ブロック９０６において、回収された二酸化炭素が冷却装置又はヒートポンプ装置に注入される。例えば、回収された二酸化炭素２３は、冷却装置６００、冷却装置７００、又はヒートポンプ装置８００に注入される。
【0067】
[0075] ブロック９０８において、直接回収された二酸化炭素を受け入れる装置が動作されて、自動車用、商用、又は産業用の用途において加熱又は冷却を提供する。
【0068】
[0076] このように、方法９００は、炭素処理システム１０によって生成された二酸化炭素を利用して、自動車用、商用、及び産業用の用途において加熱及び冷却を提供するように動作する。方法９００の動作は、例示的なものであって限定するものではなく、実施形態の範囲内で追加、削除、再構成、又は他の修正が可能であることに留意されたい。
【0069】
[0077] 新規な炭素処理システムによって使用される塩基性媒体及び触媒を生成するための様々な実施形態を以下に論じる。直接空気回収デバイスにおいて使用される化学物質に関する、実施形態の範囲内での若干の変更又は調整が存在することを理解されたい。
【0070】
実施形態＃１
[0078] 第１の実施形態では、塩基性媒体は、１重量％～１００重量％の範囲にある任意の濃度を有する水溶液を作るように水と混合された、１ｋｇモルのＭ２ ２＋ＣＯ３ ２－（Ｍは、Ｎａ、Ｋ、Ｌｉ、ＮＨ４、又は第四級アンモニウムである）塩基を含む。より具体的には、濃度は２０～８０重量％又は２０～４０重量％である。アルギニン、アスパラギン、システイン、グリシン、プロリン、又はグアニジンのアミノ酸又はより好ましくはアミノ酸塩を含む０．１～５ｗｔ％の触媒を溶液に添加する。
[0078] 第１の実施形態では、塩基性媒体は、１重量％～１００重量％の範囲にある任意の濃度を有する水溶液を作るように水と混合された、１ｋｇモルのＭ２ ２＋ＣＯ３ ２－（Ｍは、Ｎａ、Ｋ、Ｌｉ、ＮＨ４、又は第四級アンモニウムである）塩基を含む。より具体的には、濃度は２０～８０重量％又は２０～４０重量％である。アルギニン、アスパラギン、システイン、グリシン、プロリン、又はグアニジンのアミノ酸又はより好ましくはアミノ酸塩を含む０．１～５ｗｔ％の触媒を溶液に添加する。
【0071】
[0079] １ｋｇモルの純粋な二酸化炭素（純度９９．９％）を、オートクレーブ中で５℃～１１０℃の温度で攪拌しながら水溶液と接触させる。より具体的には、温度は、１０℃～６０℃又は４０～７０℃である。二酸化炭素の大部分が溶液に吸収されたとき、オートクレーブの塔頂圧力を解放する。０．１～５ｗｔ％の新たに調製した、一般式Ｍ－Ｏ－（ＯＨ）ｎの触媒を添加し、「Ｍ」は、Ｃｒ、Ｖ、Ｔｉ、及び／又はＭｏであり、「ｎ」は、１～６の整数である。
【0072】
[0080] 次いで、蒸気ジャケット付き脱離器を５０～１５０℃に加熱する。より具体的には、６０～１３０℃又は７０～１２５℃に脱離器を加熱して、二酸化炭素を脱離させる。塔頂の純粋な二酸化炭素を注入用にボトルに詰める。それぞれ、吸収工程における転化率は１００％であり、選択率は１００％であり、脱離工程における転化率は約９０～１００％であり、選択率は９９．９９％である。
【0073】
実施形態＃２
[0081] 第２の実施形態では、塩基性媒体は、Ｍ２＋ＣＯ３ ２－を含み、Ｍは、Ｎａ、Ｋ、Ｌｉ、ＮＨ４、又は第四級アンモニウムである。塩基性媒体は、１重量％～１００重量％の範囲にある任意の濃度を有する水溶液を作るように水と混合される。より具体的には、濃度は２０～８０重量％又は２０～４０重量％である。グリシン、プロリン、アルギニン、システイン、アスパラギン、グアニジン、又はそれらのカルボン酸塩のアミノ酸を含む０．１～５ｗｔ％の触媒を溶液中に添加する。
[0081] 第２の実施形態では、塩基性媒体は、Ｍ２＋ＣＯ３ ２－を含み、Ｍは、Ｎａ、Ｋ、Ｌｉ、ＮＨ４、又は第四級アンモニウムである。塩基性媒体は、１重量％～１００重量％の範囲にある任意の濃度を有する水溶液を作るように水と混合される。より具体的には、濃度は２０～８０重量％又は２０～４０重量％である。グリシン、プロリン、アルギニン、システイン、アスパラギン、グアニジン、又はそれらのカルボン酸塩のアミノ酸を含む０．１～５ｗｔ％の触媒を溶液中に添加する。
【0074】
[0082] ４００ｐｐｍの二酸化炭素濃度を有する空気の流れに由来する１ｋｇモル当量の二酸化炭素を、連続流反応器において５℃～１１０℃の温度で一定時間かけて水溶液と接触させる。より具体的には、温度は、１０℃～６０℃又は１５～５０℃である。二酸化炭素の大部分が溶液に吸収されたとき、塔頂圧力を解放する。０．１～５ｗｔ％の新たに調製した、一般式Ｍ－Ｏ－（ＯＨ）ｎの触媒を添加し、「Ｍ」は、Ｃｒ、Ｖ、Ｔｉ、及び／又はＭｏであり、「ｎ」は、１～６の整数である。
【0075】
[0083] 次いで、蒸気ジャケット付き脱離器を５０～１５０℃に加熱する。より具体的には、６０～１３０℃又は７０～１２５℃に脱離器を加熱して、二酸化炭素を脱離させる。塔頂の純粋な二酸化炭素を注入用にボトルに詰める。それぞれ、吸収工程における転化率は３０～７０％であり、選択率は９９％であり、脱離工程における転化率は約７０～１００％であり、選択率は９９％である。
【0076】
実施形態＃３
[0084] 第３の実施形態では、塩基性媒体は、１ｋｇモルのＭ２ ２＋ＣＯ３ ２－を含み、Ｍは、Ｎａ、Ｋ、Ｌｉ、ＮＨ４、又は第四級アンモニウムである。塩基性媒体は、１重量％～１００重量％の範囲にある任意の濃度を有する水溶液を作るように水と混合される。より具体的には、濃度は２０～８０重量％又は２０～４０重量％である。グリシン、プロリン、システイン、アルギニン、アスパラギン、グアニジン、及びメラミンのアミノ酸又はそれらのナトリウム塩、カリウム塩、若しくはアンモニウム塩を含む０．１～５ｗｔ％の触媒を溶液に添加する。
[0084] 第３の実施形態では、塩基性媒体は、１ｋｇモルのＭ２ ２＋ＣＯ３ ２－を含み、Ｍは、Ｎａ、Ｋ、Ｌｉ、ＮＨ４、又は第四級アンモニウムである。塩基性媒体は、１重量％～１００重量％の範囲にある任意の濃度を有する水溶液を作るように水と混合される。より具体的には、濃度は２０～８０重量％又は２０～４０重量％である。グリシン、プロリン、システイン、アルギニン、アスパラギン、グアニジン、及びメラミンのアミノ酸又はそれらのナトリウム塩、カリウム塩、若しくはアンモニウム塩を含む０．１～５ｗｔ％の触媒を溶液に添加する。
【0077】
[0085] １０～３５重量％の二酸化炭素濃度を有する排ガスの流れにおける１．５ｋｇモル当量の二酸化炭素を、連続流反応器において５℃～１１０℃の温度で時間をかけて水溶液と接触させる。より具体的には、温度は、１０℃～６０℃又は４０～７０℃である。二酸化炭素の大部分が溶液に吸収されたとき、塔頂圧力を解放する。０．１～５ｗｔ％の新たに調製した、一般式Ｍ－Ｏ－（ＯＨ）ｎの触媒を添加し、「Ｍ」は、Ｃｒ、Ｖ、Ｔｉ、及び／又はＭｏであり、「ｎ」は、１～６の整数である。
【0078】
[0086] 次いで、蒸気ジャケット付き脱離器を５０～１５０℃に加熱する。より具体的には、６０～１３０℃又は７０～１２５℃に脱離器を加熱して、二酸化炭素を脱離させる。塔頂の純粋な二酸化炭素を注入用にボトルに詰める。それぞれ、吸収工程における転化率は３０～７０％であり、選択率は９９％であり、脱離工程における転化率は約７０～１００％であり、選択率は９９％である。
【0079】
実施形態＃４
[0087] 第４の実施形態では、構成は実施形態＃２と同じであるが、空気－液体コンタクタを使用する代わりに、気泡塔反応器を使用して、８５～９０％の転化率及び９９％の選択率を達成する。
[0087] 第４の実施形態では、構成は実施形態＃２と同じであるが、空気－液体コンタクタを使用する代わりに、気泡塔反応器を使用して、８５～９０％の転化率及び９９％の選択率を達成する。
【0080】
実施形態＃５
[0088] 第５の実施形態では、構成は実施形態＃２と同じであるが、ただし、１００％の水ではなく、水とグリコールとの５０重量％－５０重量％混合物を溶媒として使用する。二酸化炭素への転化率及び選択率は、実施形態＃２と同様である。しかしながら、水分損失は通常の５～７％ではなく、１～３％に最小限にされる。
[0088] 第５の実施形態では、構成は実施形態＃２と同じであるが、ただし、１００％の水ではなく、水とグリコールとの５０重量％－５０重量％混合物を溶媒として使用する。二酸化炭素への転化率及び選択率は、実施形態＃２と同様である。しかしながら、水分損失は通常の５～７％ではなく、１～３％に最小限にされる。
【0081】
実施形態＃６
[0089] 第６の実施形態では、構成は実施形態＃２と同じであるが、ただし、１００％の水ではなく、水とアルコールとの５０重量％－５０重量％混合物を溶媒として使用する。二酸化炭素への転化率及び選択率は、実施形態＃２と同様である。
[0089] 第６の実施形態では、構成は実施形態＃２と同じであるが、ただし、１００％の水ではなく、水とアルコールとの５０重量％－５０重量％混合物を溶媒として使用する。二酸化炭素への転化率及び選択率は、実施形態＃２と同様である。
【0082】
実施形態＃７
[0090] 第７の実施形態では、構成は実施形態＃２と同じであるが、ただし、１００％の水ではなく、水とＰＧＭＥＡとの５０重量％－５０重量％混合物を溶媒として使用する。二酸化炭素への転化率及び選択率は、実施形態＃２と同様であるが、水分損失は３％に制限される。
[0090] 第７の実施形態では、構成は実施形態＃２と同じであるが、ただし、１００％の水ではなく、水とＰＧＭＥＡとの５０重量％－５０重量％混合物を溶媒として使用する。二酸化炭素への転化率及び選択率は、実施形態＃２と同様であるが、水分損失は３％に制限される。
【0083】
実施形態＃８
[0091] 第８の実施形態では、塩基性媒体は、１ｋｇモルのＱ＋Ｘ－を含み、「Ｑ」は、テトラメチル第四級アンモニウム、テトラエチル第四級アンモニウム、エチルトリメチル第四級アンモニウム、テトラブチル第四級アンモニウム、メチルトリブチル第四級アンモニウム、又はメチルエチルジブチル第四級アンモニウムであり、「Ｘ－」はＯＨ－である。塩基性媒体は、１重量％～１００重量％の範囲にある任意の濃度を有する水溶液を作るように水と混合される。より具体的には、濃度は２０～８０重量％又は２０～４０重量％である。グリシンなどのアミノ酸塩を含む０．１～５ｗｔ％の触媒を溶液中に添加する。
[0091] 第８の実施形態では、塩基性媒体は、１ｋｇモルのＱ＋Ｘ－を含み、「Ｑ」は、テトラメチル第四級アンモニウム、テトラエチル第四級アンモニウム、エチルトリメチル第四級アンモニウム、テトラブチル第四級アンモニウム、メチルトリブチル第四級アンモニウム、又はメチルエチルジブチル第四級アンモニウムであり、「Ｘ－」はＯＨ－である。塩基性媒体は、１重量％～１００重量％の範囲にある任意の濃度を有する水溶液を作るように水と混合される。より具体的には、濃度は２０～８０重量％又は２０～４０重量％である。グリシンなどのアミノ酸塩を含む０．１～５ｗｔ％の触媒を溶液中に添加する。
【0084】
[0092] ４００ｐｐｍの二酸化炭素濃度を有する空気の流れにおける１ｋｇモルの二酸化炭素当量を、連続流反応器において５℃～１１０℃の温度で時間をかけて水溶液と接触させる。より具体的には、温度は、１０℃～６０℃又は４０～５０℃である。二酸化炭素の大部分が溶液に吸収されたとき、塔頂圧力を解放する。０．１～５ｗｔ％の新たに調製した、一般式Ｍ－Ｏ－（ＯＨ）ｎの触媒を添加し、「Ｍ」は、Ｃｒ、Ｖ、Ｔｉ、及び／又はＭｏであり、「ｎ」は、１～６の整数である。
【0085】
[0093] 次いで、蒸気ジャケット付き脱離器を５０～１５０℃に加熱する。より具体的には、６０～１３０℃又は７０～１２０℃に脱離器を加熱して、二酸化炭素を脱離させる。塔頂の純粋な二酸化炭素を注入用にボトルに詰める。それぞれ、吸収工程における転化率は５０～９０％であり、選択率は９９％であり、脱離工程における転化率は約７０～９０％であり、選択率は９９％である。
【0086】
実施形態＃９
[0094] 第９の実施形態では、塩基性媒体は、１ｋｇモルのＱ＋Ｘ－を含み、「Ｑ」は、テトラメチル第四級アンモニウム、テトラエチル第四級アンモニウム、エチルトリメチル第四級アンモニウム、テトラブチル第四級アンモニウム、メチルトリブチル第四級アンモニウム、又はメチルエチルジブチル第四級アンモニウムであり、「Ｘ－」はＯＨ－である。塩基性媒体は、１重量％～１００重量％の範囲にある任意の濃度を有する水溶液を作るように水及びグリセロールと混合される。より具体的には、濃度は２０～８０重量％又は２０～４０重量％である。グリシン、プロリン、又はグアニジンなどのアミノ酸塩を含む０．１～５ｗｔ％の触媒を溶液中に添加する。
[0094] 第９の実施形態では、塩基性媒体は、１ｋｇモルのＱ＋Ｘ－を含み、「Ｑ」は、テトラメチル第四級アンモニウム、テトラエチル第四級アンモニウム、エチルトリメチル第四級アンモニウム、テトラブチル第四級アンモニウム、メチルトリブチル第四級アンモニウム、又はメチルエチルジブチル第四級アンモニウムであり、「Ｘ－」はＯＨ－である。塩基性媒体は、１重量％～１００重量％の範囲にある任意の濃度を有する水溶液を作るように水及びグリセロールと混合される。より具体的には、濃度は２０～８０重量％又は２０～４０重量％である。グリシン、プロリン、又はグアニジンなどのアミノ酸塩を含む０．１～５ｗｔ％の触媒を溶液中に添加する。
【0087】
[0095] ５～３５ｗｔ％の二酸化炭素濃度を有する排ガスの流れにおける１．１ｋｇモルの二酸化炭素当量を、連続流反応器において５℃～１１０℃の温度で時間をかけて水溶液と接触させる。より具体的には、温度は、１０℃～６０℃又は５０～７５℃である。二酸化炭素の大部分が溶液に吸収されたとき、塔頂圧力を解放する。０．１～５ｗｔ％の新たに調製した、一般式Ｍ－Ｏ－（ＯＨ）ｎの触媒を添加し、「Ｍ」は、Ｃｒ、Ｖ、Ｔｉ、及び／又はＭｏであり、「ｎ」は、１～６の整数である。
【0088】
[0096] 次いで、蒸気ジャケット付き脱離器を５０～１５０℃に加熱する。より具体的には、６０～１３０℃又は７０～１３０℃に脱離器を加熱して、二酸化炭素を脱離させる。塔頂の純粋な二酸化炭素を注入用にボトルに詰める。それぞれ、吸収工程における転化率は８０～１００％であり、選択率は９９％であり、脱離工程における転化率は約９０～１００％であり、選択率は９９．９％である。
【0089】
実施形態＃１０
[0097] 第１０の実施形態では、構成は実施形態＃８と同じであるが、空気－液体コンタクタの代わりに、気泡塔反応器を使用して、８５～９０％の転化率及び９９％の選択率を達成する。
[0097] 第１０の実施形態では、構成は実施形態＃８と同じであるが、空気－液体コンタクタの代わりに、気泡塔反応器を使用して、８５～９０％の転化率及び９９％の選択率を達成する。
【0090】
実施形態＃１１
[0098] 第１１の実施形態では、構成は実施形態＃８と同じであるが、ただし、１００％の水ではなく、水とグリコールとの５０重量％－５０重量％混合物を溶媒として使用する。二酸化炭素への転化率及び選択率は、実施形態＃８と同様である。しかしながら、水分損失は通常の５～７％ではなく、１～３％に最小限にされる。
[0098] 第１１の実施形態では、構成は実施形態＃８と同じであるが、ただし、１００％の水ではなく、水とグリコールとの５０重量％－５０重量％混合物を溶媒として使用する。二酸化炭素への転化率及び選択率は、実施形態＃８と同様である。しかしながら、水分損失は通常の５～７％ではなく、１～３％に最小限にされる。
【0091】
実施形態＃１２
[0099] 第１２の実施形態では、構成は実施形態＃８と同じであるが、ただし、１００％の水ではなく、水とアルコールとの５０重量％－５０重量％混合物を溶媒として使用する。二酸化炭素への転化率及び選択率は、実施形態＃８と同様である。
[0099] 第１２の実施形態では、構成は実施形態＃８と同じであるが、ただし、１００％の水ではなく、水とアルコールとの５０重量％－５０重量％混合物を溶媒として使用する。二酸化炭素への転化率及び選択率は、実施形態＃８と同様である。
【0092】
実施形態＃１３
[0100] 第１３の実施形態では、構成は実施形態＃８と同じであるが、ただし、１００％の水ではなく、水とＰＧＭＥＡとの５０重量％－５０重量％混合物を溶媒として使用する。二酸化炭素への転化率及び選択率は、実施形態＃８と同様であるが、水分損失は３％に制限される。
[0100] 第１３の実施形態では、構成は実施形態＃８と同じであるが、ただし、１００％の水ではなく、水とＰＧＭＥＡとの５０重量％－５０重量％混合物を溶媒として使用する。二酸化炭素への転化率及び選択率は、実施形態＃８と同様であるが、水分損失は３％に制限される。
【0093】
実施形態＃１４
[0101] 第１４の実施形態では、塩基性媒体は、１ｋｇモルのＭ２ ２＋ＣＯ３ ２－を含み、「Ｍ」は、Ｎａ、Ｋ、Ｌｉ、ＮＨ４、又は第四級アンモニウムである。塩基性媒体は、０．１～１ｗｔ％のグリシン及び０．１～１ｗｔ％のテトラブチルアンモニウムヒドロキシドであり、１重量％～１００重量％の範囲にある任意の濃度を有する水溶液を作るように水－グリセロール溶媒混合物と混合される。より具体的には、濃度は２０～８０重量％又は２０～４０重量％である。
[0101] 第１４の実施形態では、塩基性媒体は、１ｋｇモルのＭ２ ２＋ＣＯ３ ２－を含み、「Ｍ」は、Ｎａ、Ｋ、Ｌｉ、ＮＨ４、又は第四級アンモニウムである。塩基性媒体は、０．１～１ｗｔ％のグリシン及び０．１～１ｗｔ％のテトラブチルアンモニウムヒドロキシドであり、１重量％～１００重量％の範囲にある任意の濃度を有する水溶液を作るように水－グリセロール溶媒混合物と混合される。より具体的には、濃度は２０～８０重量％又は２０～４０重量％である。
【0094】
[0102] ４００ｐｐｍの二酸化炭素濃度を有する空気の流れにおける１ｋｇモルの二酸化炭素を、連続流反応器において５℃～１１０℃の温度で時間をかけて水溶液と接触させる。より具体的には、温度は、１０～７５℃又は５０～７０℃である。二酸化炭素の大部分が溶液に吸収されたとき、塔頂圧力を解放する。０．１～５ｗｔ％の新たに調製した、一般式Ｍ－Ｏ－（ＯＨ）ｎの触媒を添加し、「Ｍ」は、Ｃｒ、Ｖ、Ｔｉ、及び／又はＭｏであり、「ｎ」は、１～６の整数である。
【0095】
[0103] 次いで、蒸気ジャケット付き脱離器を５０～１５０℃に加熱する。より具体的には、６０～１３０℃又は７０～１２０℃に脱離器を加熱して、二酸化炭素を脱離させる。塔頂の純粋な二酸化炭素を注入用にボトルに詰める。それぞれ、吸収工程における転化率は３０～７０％であり、選択率は９９％であり、脱離工程における転化率は約７０～１００％であり、選択率は９９％である。
【0096】
実施形態＃１５
[0104] 第１５の実施形態では、塩基性媒体は、１ｋｇモルのＱ＋Ｘ－を含み、Ｑ＋は、テトラメチル第四級アンモニウムカチオン、テトラエチル第四級アンモニウムカチオン、エチルトリメチル第四級アンモニウムカチオン、テトラブチル第四級アンモニウムカチオン、メチルトリブチル第四級アンモニウムカチオン、メチルエチルジブチル第四級アンモニウムカチオン、又はアンモニウムカチオンであり、Ｘ－は水酸化物アニオンである。塩基性媒体は、０．１～１ｗｔ％のアルギニン及び０．１～１ｗｔ％のＫＯＨであり、１重量％～１００重量％の範囲にある任意の濃度を有する水溶液を作るように水－グリセロール溶媒混合物と混合される。より具体的には、濃度は２０～８０重量％又は２０～４０重量％である。
[0104] 第１５の実施形態では、塩基性媒体は、１ｋｇモルのＱ＋Ｘ－を含み、Ｑ＋は、テトラメチル第四級アンモニウムカチオン、テトラエチル第四級アンモニウムカチオン、エチルトリメチル第四級アンモニウムカチオン、テトラブチル第四級アンモニウムカチオン、メチルトリブチル第四級アンモニウムカチオン、メチルエチルジブチル第四級アンモニウムカチオン、又はアンモニウムカチオンであり、Ｘ－は水酸化物アニオンである。塩基性媒体は、０．１～１ｗｔ％のアルギニン及び０．１～１ｗｔ％のＫＯＨであり、１重量％～１００重量％の範囲にある任意の濃度を有する水溶液を作るように水－グリセロール溶媒混合物と混合される。より具体的には、濃度は２０～８０重量％又は２０～４０重量％である。
【0097】
[0105] ４００ｐｐｍの二酸化炭素濃度を有する空気の流れにおける１ｋｇモルの二酸化炭素を、連続流反応器において５～１１０℃の温度で時間をかけて水溶液と接触させる。より具体的には、温度は、１０～７５℃又は５０～７０℃である。二酸化炭素の大部分が溶液に吸収されたとき、塔頂圧力を解放する。０．１～２ｗｔ％の新たに調製した、一般式Ｍ－Ｏ－（ＯＨ）ｎの触媒を添加し、「Ｍ」は、Ｃｒ、Ｖ、Ｔｉ、及び／又はＭｏであり、「ｎ」は、１～６の整数である。
【0098】
[0106] 次いで、蒸気ジャケット付き脱離器を５０～１５０℃に加熱する。より具体的には、６０～１３０℃又は７０～１２０℃に脱離器を加熱して、二酸化炭素を脱離させる。塔頂の純粋な二酸化炭素を注入用にボトルに詰める。それぞれ、吸収工程における転化率は３０～７０％であり、選択率は９９％であり、脱離工程における転化率は約７０～１００％であり、選択率は９９％である。
【0099】
実施形態＃１６
[0107] 第１６の実施形態では、塩基性媒体は、１重量％～１００重量％の範囲にある任意の濃度を有する水溶液を作るために、水又は水－グリセロール溶媒混合物中に、グリシン、プロリン、アルギニン、システイン、アスパラギン、グアニジン、又はこれらの混合物のナトリウム塩、カリウム塩、及びアンモニウム塩又は遊離形態を１ｋｇモル含む。より具体的には、濃度は２０～８０重量％又は２０～４０重量％である。
[0107] 第１６の実施形態では、塩基性媒体は、１重量％～１００重量％の範囲にある任意の濃度を有する水溶液を作るために、水又は水－グリセロール溶媒混合物中に、グリシン、プロリン、アルギニン、システイン、アスパラギン、グアニジン、又はこれらの混合物のナトリウム塩、カリウム塩、及びアンモニウム塩又は遊離形態を１ｋｇモル含む。より具体的には、濃度は２０～８０重量％又は２０～４０重量％である。
【0100】
[0108] ４００ｐｐｍの二酸化炭素濃度を有する空気の流れにおける１ｋｇモル当量の二酸化炭素を、連続流反応器において５～１１０℃の温度で時間をかけて水溶液と接触させる。より具体的には、温度は、１０～７５℃又は５０～７０℃である。二酸化炭素の大部分が溶液に吸収されたとき、塔頂圧力を解放する。０．１～２ｗｔ％の新たに調製した、一般式Ｍ－Ｏ－（ＯＨ）ｎの触媒を添加し、「Ｍ」は、Ｃｒ、Ｖ、Ｔｉ、及び／又はＭｏであり、「ｎ」は、１～６の整数である。
【0101】
[0109] 次いで、蒸気ジャケット付き脱離器を５０～１５０℃に加熱する。より具体的には、６０～１５０℃又は７０～１３５℃に脱離器を加熱して、二酸化炭素を脱離させる。塔頂の純粋な二酸化炭素を注入用にボトルに詰める。それぞれ、吸収工程における転化率は６０～７０％であり、選択率は９９％であり、脱離工程における転化率は約９０～１００％であり、選択率は９９％である。
【0102】
実施形態＃１７
[0110] 第１７の実施形態では、ゼオライト、分子ふるい、及び金属有機構造体（metal-organic framework、ＭＯＦ）などの、高湿度条件下で安定な高表面積を有する固体材料を、炭酸カリウム若しくは炭酸ナトリウム、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、又はグリシン、プロリン、及びグアニジンのようなアミノ酸の塩のいずれか１つを含む塩基性水溶液に浸漬し、乾燥させ、前処理する。塩基を含浸させた固体表面を連続流反応器中で空気に曝露して、二酸化炭素を回収し、二酸化炭素は、吸着後、温度スイングプロセスによって脱着されて、純粋な二酸化炭素ガスを生成物として得る。
[0110] 第１７の実施形態では、ゼオライト、分子ふるい、及び金属有機構造体（metal-organic framework、ＭＯＦ）などの、高湿度条件下で安定な高表面積を有する固体材料を、炭酸カリウム若しくは炭酸ナトリウム、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、又はグリシン、プロリン、及びグアニジンのようなアミノ酸の塩のいずれか１つを含む塩基性水溶液に浸漬し、乾燥させ、前処理する。塩基を含浸させた固体表面を連続流反応器中で空気に曝露して、二酸化炭素を回収し、二酸化炭素は、吸着後、温度スイングプロセスによって脱着されて、純粋な二酸化炭素ガスを生成物として得る。
【0103】
実施形態＃１８
[0111] 第１８の実施形態では、塩基性媒体は、１重量％～１００重量％の範囲にある任意の濃度を有する水溶液を作るために水及び高沸点ポリオールと混合された、限定されるものではないが、１００ｐｐｍ～１００ｗｔ％のエチル－メチル－ジブチルアンモニウムヒドロキシド、１０～８０ｗｔ％のＫ２ＣＯ３又はＮａ２ＣＯ３などの弱塩基、０．０１～１０ｗｔ％のグリシン、アスパラギン、アルギニンなどのアミノ酸のカリウム塩又はナトリウム塩を含む相間移動剤の混合物を含む。より具体的には、濃度は２０～８０重量％又は２０～４０重量％である。
[0111] 第１８の実施形態では、塩基性媒体は、１重量％～１００重量％の範囲にある任意の濃度を有する水溶液を作るために水及び高沸点ポリオールと混合された、限定されるものではないが、１００ｐｐｍ～１００ｗｔ％のエチル－メチル－ジブチルアンモニウムヒドロキシド、１０～８０ｗｔ％のＫ２ＣＯ３又はＮａ２ＣＯ３などの弱塩基、０．０１～１０ｗｔ％のグリシン、アスパラギン、アルギニンなどのアミノ酸のカリウム塩又はナトリウム塩を含む相間移動剤の混合物を含む。より具体的には、濃度は２０～８０重量％又は２０～４０重量％である。
【0104】
[0112] 炭素処理システム１０は、４℃～７０℃において二酸化炭素で溶液を飽和させるために空気を溶液上に通す。０．１～５ｗｔ％の新たに調製した、一般式Ｍ－Ｏ－（ＯＨ）ｎの触媒を二酸化炭素飽和溶液に添加し、「Ｍ」は、Ｃｒ、Ｖ、Ｔｉ、及び／又はＭｏであり、「ｎ」は、１～６の整数である。
【0105】
[0113] 次いで、蒸気ジャケット付き脱離器を５０℃～１５０℃に加熱する。より具体的には、６０～１４０℃又は７０～１３５℃に脱離器を加熱して、二酸化炭素を脱離させる。塔頂の純粋な二酸化炭素を圧縮してボトルに詰める。それぞれ、吸収工程における転化率は７３％であり、選択率は９８％であり、脱離工程における転化率は約９４～１００％であり、選択率は９９．９９％である。
【0106】
実施形態＃１９
[0114] 第１９の実施形態では、塩基性媒体は、１ｋｇモルのＱ＋Ｘ－を含み、カチオンＱは、テトラメチル第四級アンモニウム、テトラエチル第四級アンモニウム、エチルトリメチル第四級アンモニウム、テトラブチル第四級アンモニウム、メチルトリブチル第四級アンモニウム、又はメチルエチルジブチル第四級アンモニウムであり、アニオンＸは水酸化物である。塩基性媒体は、１０重量％～１００重量％の範囲にある任意の濃度を有する水溶液を作るように水と混合される。より具体的には、濃度は２０～８０重量％又は２０～４０重量％である。グリシン、プロリン、アルギニン、システイン、アスパラギン、及びグアニジンのいずれか１種又は混合物の１種又は複数種のアミノ酸塩を含む０．１～５ｗｔ％の触媒を溶液に添加する。
[0114] 第１９の実施形態では、塩基性媒体は、１ｋｇモルのＱ＋Ｘ－を含み、カチオンＱは、テトラメチル第四級アンモニウム、テトラエチル第四級アンモニウム、エチルトリメチル第四級アンモニウム、テトラブチル第四級アンモニウム、メチルトリブチル第四級アンモニウム、又はメチルエチルジブチル第四級アンモニウムであり、アニオンＸは水酸化物である。塩基性媒体は、１０重量％～１００重量％の範囲にある任意の濃度を有する水溶液を作るように水と混合される。より具体的には、濃度は２０～８０重量％又は２０～４０重量％である。グリシン、プロリン、アルギニン、システイン、アスパラギン、及びグアニジンのいずれか１種又は混合物の１種又は複数種のアミノ酸塩を含む０．１～５ｗｔ％の触媒を溶液に添加する。
【0107】
[0115] 炭素処理システム１０は、４００～７００ｐｐｍの二酸化炭素濃度を有する空気の流れを吹いて、連続流反応器において５～１１０℃の温度で時間をかけて水溶液と接触させる。より具体的には、温度は、１０～６０℃又は４０～５０℃である。二酸化炭素の大部分が溶液に吸収されたとき、二酸化炭素を多く含む溶液は脱離反応器にポンプで送り込まれる。０．１～５ｗｔ％の新たに調製した、一般式Ｍ－Ｏ－（ＯＨ）ｎの触媒を添加し、「Ｍ」は、Ｃｒ、Ｖ、Ｔｉ、及び／又はＭｏであり、「ｎ」は、１～６の整数である。
【0108】
[0116] 次いで、蒸気ジャケット付き脱離器を５０～１５０℃に加熱する。より具体的には、６０～１５０℃又は９０～１３５℃に脱離器を加熱して、二酸化炭素を脱離させる。塔頂の純粋な二酸化炭素を注入用にボトルに詰める。それぞれ、吸収工程における転化率は５２～９３％であり、選択率は９９％であり、脱離工程における転化率は約７０～９８％であり、選択率は９９％である。
【0109】
実施形態＃２０
[0117] 第２０の実施形態では、アミノ酸又はそのナトリウム塩若しくはカリウム塩の１０～６０ｗｔ％溶液を含む塩基性媒体が、１００～５００ｐｐｍのＱ＋Ｘ－の相間移動剤と共に二酸化炭素吸収化学物質として使用され、「Ｑ」は、テトラメチル第四級アンモニウム、テトラエチル第四級アンモニウム、エチルトリメチル第四級アンモニウム、テトラブチル第四級アンモニウム、メチルトリブチル第四級アンモニウム、又はメチルエチルジブチル第四級アンモニウムであり、「Ｘ－」はＯＨ－である。水及びグリセロールの混合物が、１重量％～１００重量％の範囲にある任意の濃度を有する水溶液を作るための溶媒として使用される。より具体的には、濃度は２０～８０重量％又は２０～６０重量％である。次に、塩基性媒体に、サルコシン、グリシン、プロリン、グアニジン、システイン、アルギニン、又はアスパラギンの遊離アミノ酸又はそのナトリウム塩若しくはカリウム塩を含む０．０１～２０ｗｔ％の触媒を添加する。
[0117] 第２０の実施形態では、アミノ酸又はそのナトリウム塩若しくはカリウム塩の１０～６０ｗｔ％溶液を含む塩基性媒体が、１００～５００ｐｐｍのＱ＋Ｘ－の相間移動剤と共に二酸化炭素吸収化学物質として使用され、「Ｑ」は、テトラメチル第四級アンモニウム、テトラエチル第四級アンモニウム、エチルトリメチル第四級アンモニウム、テトラブチル第四級アンモニウム、メチルトリブチル第四級アンモニウム、又はメチルエチルジブチル第四級アンモニウムであり、「Ｘ－」はＯＨ－である。水及びグリセロールの混合物が、１重量％～１００重量％の範囲にある任意の濃度を有する水溶液を作るための溶媒として使用される。より具体的には、濃度は２０～８０重量％又は２０～６０重量％である。次に、塩基性媒体に、サルコシン、グリシン、プロリン、グアニジン、システイン、アルギニン、又はアスパラギンの遊離アミノ酸又はそのナトリウム塩若しくはカリウム塩を含む０．０１～２０ｗｔ％の触媒を添加する。
【0110】
[0118] 炭素処理システム１０が化学物質中の二酸化炭素を完全に吸収した後、二酸化炭素を多く含む溶液は高圧脱離器にポンプで送られる。０．１～５ｗｔ％の新たに調製した、一般式Ｍ－Ｏ－（ＯＨ）ｎの触媒を添加し、「Ｍ」は、Ｃｒ、Ｖ、Ｔｉ、及び／又はＭｏであり、「ｎ」は、１～６の整数である。
【0111】
[0119] 次いで、蒸気ジャケット付き脱離器を５０～１５０℃に加熱する。より具体的には、６０～１３０℃又は７０～１３０℃に脱離器を加熱して、二酸化炭素を脱離させる。塔頂の純粋な二酸化炭素を注入用にボトルに詰める。それぞれ、吸収工程における転化率は５５～８５％であり、選択率は９９％であり、脱離工程における転化率は約９５～１００％であり、選択率は９９．９％である。
【0112】
実施形態＃２１
[0120] 第２１の実施形態では、実施形態＃２０で使用されるのと同じ塩基性媒体が使用されるが、空気－液体コンタクタを使用する代わりに、気泡塔反応器を使用して、８５～９０％の転化率及び９９％の選択率を達成する。
[0120] 第２１の実施形態では、実施形態＃２０で使用されるのと同じ塩基性媒体が使用されるが、空気－液体コンタクタを使用する代わりに、気泡塔反応器を使用して、８５～９０％の転化率及び９９％の選択率を達成する。
【0113】
実施形態＃２２
[0121] 第２２の実施形態では、実施形態＃２０が、１００％の水ではなく、水とグリコールとの５０重量％－５０重量％混合物を溶媒として実行される。二酸化炭素への転化率及び選択率は、実施形態＃１９と同様であるが、水分損失は通常の５～７％ではなく、１～３％に最小限にされる。
[0121] 第２２の実施形態では、実施形態＃２０が、１００％の水ではなく、水とグリコールとの５０重量％－５０重量％混合物を溶媒として実行される。二酸化炭素への転化率及び選択率は、実施形態＃１９と同様であるが、水分損失は通常の５～７％ではなく、１～３％に最小限にされる。
【0114】
実施形態＃２３
[0122] 第２３の実施形態では、実施形態＃２０が、１００％の水ではなく、水とアルコールとの５０重量％－５０重量％混合物を溶媒として実行するように修正される。二酸化炭素への転化率及び選択率は、実施形態＃１９と同様である。
[0122] 第２３の実施形態では、実施形態＃２０が、１００％の水ではなく、水とアルコールとの５０重量％－５０重量％混合物を溶媒として実行するように修正される。二酸化炭素への転化率及び選択率は、実施形態＃１９と同様である。
【0115】
実施形態＃２４
[0123] 第２４の実施形態では、実施形態＃２０が、１００％の水ではなく、水とＰＧＭＥＡとの５０重量％－５０重量％混合物を溶媒として実行するように修正される。二酸化炭素への転化率及び選択率は、実施形態＃１９と同様であるが、水分損失は３％に制限される。
[0123] 第２４の実施形態では、実施形態＃２０が、１００％の水ではなく、水とＰＧＭＥＡとの５０重量％－５０重量％混合物を溶媒として実行するように修正される。二酸化炭素への転化率及び選択率は、実施形態＃１９と同様であるが、水分損失は３％に制限される。
【0116】
実施形態＃２５
[0124] 第２５の実施形態では、ゼオライト、分子ふるい、及びＭＯＦなどの、高湿度条件下で安定な高表面積を有する固体材料を、炭酸カリウム若しくは炭酸ナトリウム、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、又はグリシン、プロリン、グアニジン、システイン、アルギニン、及びアスパラギンのようなアミノ酸の塩のいずれか１種を含む塩基性水溶液に浸漬し、乾燥させ、前処理する。濾紙上の塩基を含浸させた固体表面を連続流反応器中で空気に曝露して、二酸化炭素を回収し、二酸化炭素は、吸着後、真空の有無を問わず温度スイングプロセスによって脱着されて、純粋な二酸化炭素ガスを生成物として得る。
[0124] 第２５の実施形態では、ゼオライト、分子ふるい、及びＭＯＦなどの、高湿度条件下で安定な高表面積を有する固体材料を、炭酸カリウム若しくは炭酸ナトリウム、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、又はグリシン、プロリン、グアニジン、システイン、アルギニン、及びアスパラギンのようなアミノ酸の塩のいずれか１種を含む塩基性水溶液に浸漬し、乾燥させ、前処理する。濾紙上の塩基を含浸させた固体表面を連続流反応器中で空気に曝露して、二酸化炭素を回収し、二酸化炭素は、吸着後、真空の有無を問わず温度スイングプロセスによって脱着されて、純粋な二酸化炭素ガスを生成物として得る。
【0117】
[0125] 以上、説明の目的で特定の具体的な実施形態を説明してきたが、本明細書の教示は一般的な適用可能性を有し、上記の具体的な実施形態に限定されるものではない。したがって、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲から逸脱することなく、記載された実施形態の様々な特徴の様々な修正、適合、及び組み合わせを実施することができる。
【符号の説明】
【0118】
１０ 直接空気回収システム
１１ 第１段の反応器
１２ 分配器
１３ 充填材
１４ 空気
１５ 捕集リザーバ
１６ 二酸化炭素検出器
１７ ポンプ
１８ 排気空気
１９ 第２段の反応器
２０、２５、４０６ 塩基性媒体
２１ リザーバ
２２ 補充システム
２３、４１０ 二酸化炭素
２４ 熱
２６、８２２ コントローラ
２７ エアムーバ
４０２、６０６、７０４ 凝縮器
４０４ ミスト除去器
４５０ 圧縮システム
５００、９００ 方法
５０２、５０４、５０６、５０８、５１０、５１２、５１４、５１６、５１８、５２０、５２２、９０２、９０４、９０６、９０８ ブロック
６００、７００ 冷却装置
６０２ 低圧側シュレーダーバルブ
６０４、７０２、７２０、８１０ 圧縮機
６０８、７０８ 受器／乾燥機
６１０ 高圧側シュレーダーバルブ
６１２ 温度自動膨張弁
６１４、７１４、７１８ 蒸発器
６１６ キャビン空気
７０６ 制御弁
７１０ バイパス弁
７１２、７１６、８０２、８１４ 膨張弁
８００ ヒートポンプ装置
８０４、８１６ 逆流防止弁
８０６ 屋外熱交換器
８０８ 逆転弁
８１２ 屋内熱交換器
８１８ 二方向フィルタ／乾燥機
８２０ 点検窓
８２４、８２６ 矢印
１１ 第１段の反応器
１２ 分配器
１３ 充填材
１４ 空気
１５ 捕集リザーバ
１６ 二酸化炭素検出器
１７ ポンプ
１８ 排気空気
１９ 第２段の反応器
２０、２５、４０６ 塩基性媒体
２１ リザーバ
２２ 補充システム
２３、４１０ 二酸化炭素
２４ 熱
２６、８２２ コントローラ
２７ エアムーバ
４０２、６０６、７０４ 凝縮器
４０４ ミスト除去器
４５０ 圧縮システム
５００、９００ 方法
５０２、５０４、５０６、５０８、５１０、５１２、５１４、５１６、５１８、５２０、５２２、９０２、９０４、９０６、９０８ ブロック
６００、７００ 冷却装置
６０２ 低圧側シュレーダーバルブ
６０４、７０２、７２０、８１０ 圧縮機
６０８、７０８ 受器／乾燥機
６１０ 高圧側シュレーダーバルブ
６１２ 温度自動膨張弁
６１４、７１４、７１８ 蒸発器
６１６ キャビン空気
７０６ 制御弁
７１０ バイパス弁
７１２、７１６、８０２、８１４ 膨張弁
８００ ヒートポンプ装置
８０４、８１６ 逆流防止弁
８０６ 屋外熱交換器
８０８ 逆転弁
８１２ 屋内熱交換器
８１８ 二方向フィルタ／乾燥機
８２０ 点検窓
８２４、８２６ 矢印
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【手続補正書】
【提出日】2024-09-18
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
装置であって、
直接空気回収システムに結合され、前記直接空気回収システムから回収された二酸化炭素を受け入れるように構成された流入口を備え、前記直接空気回収システムが、気液接触に基づき二酸化炭素を回収し、前記装置が、前記回収された二酸化炭素を地球温暖化係数の低い冷媒として使用して、冷却及び加熱を提供するように構成された、装置。
直接空気回収システムに結合され、前記直接空気回収システムから回収された二酸化炭素を受け入れるように構成された流入口を備え、前記直接空気回収システムが、気液接触に基づき二酸化炭素を回収し、前記装置が、前記回収された二酸化炭素を地球温暖化係数の低い冷媒として使用して、冷却及び加熱を提供するように構成された、装置。
【請求項2】
前記装置が、移動式及び産業用の冷却装置である、請求項１に記載の装置。
【請求項3】
装置であって、
直接空気回収システムに結合され、前記直接空気回収システムから回収された二酸化炭素を受け入れるように構成された流入口を備え、前記装置が、前記回収された二酸化炭素を地球温暖化係数の低い冷媒として使用して、冷却及び加熱を提供するように構成され、前記装置がヒートポンプ装置である、装置。
直接空気回収システムに結合され、前記直接空気回収システムから回収された二酸化炭素を受け入れるように構成された流入口を備え、前記装置が、前記回収された二酸化炭素を地球温暖化係数の低い冷媒として使用して、冷却及び加熱を提供するように構成され、前記装置がヒートポンプ装置である、装置。
【請求項4】
前記装置の動作及び安全性を監視するセンサ及び読出デバイス
を更に備える、請求項１に記載の装置。
を更に備える、請求項１に記載の装置。
【請求項5】
前記回収された二酸化炭素の純度が９１％～１００％である、請求項１に記載の装置。
【請求項6】
前記直接空気回収システムのための塩基性媒体が、
相間移動触媒又はその混合物であって、前記相間移動触媒が、ラジカルカチオン及びラジカルアニオンを有し、前記ラジカルカチオンが、第四級アンモニウムカチオン（ＮＲ４ ＋）を含み、前記ラジカルアニオンが、水酸化物アニオン（ＯＨ－）、フッ化物アニオン（Ｆ－）、ヨウ化物アニオン（Ｉ－）、炭酸アニオン（ＣＯ３ ２－）又は重炭酸アニオン（ＨＣＯ３ －）のうちの少なくとも１種を含む、相間移動触媒又はその混合物と、
遊離アミノ酸若しくはアミノ酸のナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩、第四級アンモニウム塩のいずれか又はその混合物と、
Ｂ＋Ｙ－の共通構造を有する塩基又はその混合物であって、Ｂ＋は、カリウム、アンモニウム、ナトリウム、カルシウム、バナジウム、チタン、リチウム、ホウ素、又は第四級アンモニウムのカチオンであり、Ｙ－は、水酸化物、炭酸塩、重炭酸塩、ホウ酸塩、及びチタン酸塩のアニオンである、Ｂ＋Ｙ－の共通構造を有する塩基又はその混合物と、
第一級、第二級、又は第四級アミンの少なくとも１つの遊離形態若しくは塩又はその混合物と、
水、又は水／グリセロール、水／グリコール、水／ポリオール、水／アルコールの混合物を含む溶媒系と
を含む、請求項１に記載の装置。
相間移動触媒又はその混合物であって、前記相間移動触媒が、ラジカルカチオン及びラジカルアニオンを有し、前記ラジカルカチオンが、第四級アンモニウムカチオン（ＮＲ４ ＋）を含み、前記ラジカルアニオンが、水酸化物アニオン（ＯＨ－）、フッ化物アニオン（Ｆ－）、ヨウ化物アニオン（Ｉ－）、炭酸アニオン（ＣＯ３ ２－）又は重炭酸アニオン（ＨＣＯ３ －）のうちの少なくとも１種を含む、相間移動触媒又はその混合物と、
遊離アミノ酸若しくはアミノ酸のナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩、第四級アンモニウム塩のいずれか又はその混合物と、
Ｂ＋Ｙ－の共通構造を有する塩基又はその混合物であって、Ｂ＋は、カリウム、アンモニウム、ナトリウム、カルシウム、バナジウム、チタン、リチウム、ホウ素、又は第四級アンモニウムのカチオンであり、Ｙ－は、水酸化物、炭酸塩、重炭酸塩、ホウ酸塩、及びチタン酸塩のアニオンである、Ｂ＋Ｙ－の共通構造を有する塩基又はその混合物と、
第一級、第二級、又は第四級アミンの少なくとも１つの遊離形態若しくは塩又はその混合物と、
水、又は水／グリセロール、水／グリコール、水／ポリオール、水／アルコールの混合物を含む溶媒系と
を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項7】
装置であって、
直接空気回収システムに結合され、前記直接空気回収システムから回収された二酸化炭素を受け入れるように構成された流入口を備え、前記装置が、前記回収された二酸化炭素を地球温暖化係数の低い冷媒として使用して、冷却及び加熱を提供するように構成され、前記回収された二酸化炭素が複数の段において圧縮されて、移動式及び商用の地球温暖化係数の低い冷媒の用途全体を通して可変温度要件に対応し、前記回収された二酸化炭素の純度が９７％～１００％である、装置。
直接空気回収システムに結合され、前記直接空気回収システムから回収された二酸化炭素を受け入れるように構成された流入口を備え、前記装置が、前記回収された二酸化炭素を地球温暖化係数の低い冷媒として使用して、冷却及び加熱を提供するように構成され、前記回収された二酸化炭素が複数の段において圧縮されて、移動式及び商用の地球温暖化係数の低い冷媒の用途全体を通して可変温度要件に対応し、前記回収された二酸化炭素の純度が９７％～１００％である、装置。
【請求項8】
装置であって、
直接空気回収システムに結合され、前記直接空気回収システムから回収された二酸化炭素を受け入れるように構成された流入口を備え、前記装置が、前記回収された二酸化炭素を地球温暖化係数の低い冷媒として使用して、冷却及び加熱を提供するように構成され、マルチエジェクタシステムが、冷却剤流を制御し、効率を最適化し、圧縮機負荷を緩和するように構成され、異常気象条件において動作できるようにするために採用される、装置。
直接空気回収システムに結合され、前記直接空気回収システムから回収された二酸化炭素を受け入れるように構成された流入口を備え、前記装置が、前記回収された二酸化炭素を地球温暖化係数の低い冷媒として使用して、冷却及び加熱を提供するように構成され、マルチエジェクタシステムが、冷却剤流を制御し、効率を最適化し、圧縮機負荷を緩和するように構成され、異常気象条件において動作できるようにするために採用される、装置。
【請求項9】
装置であって、
直接空気回収システムに結合され、前記直接空気回収システムから回収された二酸化炭素を受け入れるように構成された流入口を備え、前記装置が、前記回収された二酸化炭素を地球温暖化係数の低い冷媒として使用して、冷却及び加熱を提供するように構成され、前記回収された二酸化炭素が、前記直接空気回収システムの動作により超臨界状態又は亜臨界状態に圧縮される、装置。
直接空気回収システムに結合され、前記直接空気回収システムから回収された二酸化炭素を受け入れるように構成された流入口を備え、前記装置が、前記回収された二酸化炭素を地球温暖化係数の低い冷媒として使用して、冷却及び加熱を提供するように構成され、前記回収された二酸化炭素が、前記直接空気回収システムの動作により超臨界状態又は亜臨界状態に圧縮される、装置。
【請求項10】
直接空気回収システムに結合され、前記直接空気回収システムから回収された二酸化炭素を受け入れるように構成された流入口であって、前記直接空気回収システムが気液接触に基づき二酸化炭素を回収する、流入口と、
前記回収された二酸化炭素を地球温暖化係数の低い冷媒として使用して、加熱及び冷却を提供する手段と
を備える、システム。
前記回収された二酸化炭素を地球温暖化係数の低い冷媒として使用して、加熱及び冷却を提供する手段と
を備える、システム。
【請求項11】
前記手段が冷却装置である、請求項１０に記載のシステム。
【請求項12】
空気から二酸化炭素を回収するように構成された直接空気回収モジュールと、
前記回収された二酸化炭素ガスを亜臨界及び超臨界の二酸化炭素流体に変える多段圧縮モジュールと、
前記超臨界状態又は亜臨界状態の二酸化炭素流体を地球温暖化係数の低い冷媒として使用して、加熱及び冷却を提供する冷却モジュールと
を備える、システム。
前記回収された二酸化炭素ガスを亜臨界及び超臨界の二酸化炭素流体に変える多段圧縮モジュールと、
前記超臨界状態又は亜臨界状態の二酸化炭素流体を地球温暖化係数の低い冷媒として使用して、加熱及び冷却を提供する冷却モジュールと
を備える、システム。
【請求項13】
前記回収された二酸化炭素の純度が９１～１００％である、請求項１２に記載のシステム。
【外国語明細書】