特開 2024-85399 二酸化炭素を利用した炭化水素製造システム、炭化水素の製造方法、二酸化炭素製造装置、及び、二酸化炭素の製造方法。

(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】P2024085399

(43)【公開日】2024-06-26

(54)【発明の名称】二酸化炭素を利用した炭化水素製造システム、炭化水素の製造方法、二酸化炭素製造装置、及び、二酸化炭素の製造方法。

(51)【国際特許分類】

   C07C 1/02 20060101AFI20240619BHJP

   C25B 1/04 20210101ALI20240619BHJP

   C25B 9/00 20210101ALI20240619BHJP

   B01D 53/14 20060101ALI20240619BHJP

   B01D 53/18 20060101ALI20240619BHJP

   H01M 8/04 20160101ALI20240619BHJP

   H01M 8/0656 20160101ALI20240619BHJP

   C07C 9/00 20060101ALI20240619BHJP

   C01B 32/50 20170101ALI20240619BHJP

   C01B 3/02 20060101ALI20240619BHJP

   C07C 1/04 20060101ALI20240619BHJP

   C25B 1/46 20060101ALI20240619BHJP

【ＦＩ】

C07C1/02

C25B1/04

C25B9/00 A

C25B9/00 C

B01D53/14 210

B01D53/18 110

H01M8/04 Z

H01M8/0656

C07C9/00

C01B32/50

C01B3/02 H

C07C1/04

C25B1/46

【審査請求】未請求

【請求項の数】28

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023208960

(22)【出願日】2023-12-12

(31)【優先権主張番号】P 2022199049

(32)【優先日】2022-12-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(31)【優先権主張番号】P 2023073210

(32)【優先日】2023-04-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】521234434

【氏名又は名称】環境工学株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100115255

【弁理士】

【氏名又は名称】辻丸 光一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100201732

【弁理士】

【氏名又は名称】松縄 正登

(74)【代理人】

【識別番号】100154081

【弁理士】

【氏名又は名称】伊佐治 創

(74)【代理人】

【識別番号】100227019

【弁理士】

【氏名又は名称】安 修央

(72)【発明者】

【氏名】反町 健司

【テーマコード（参考）】

4D020

4G146

4H006

4K021

5H127

【Ｆターム（参考）】

4D020AA03

4D020BA01

4D020BA02

4D020BA08

4D020BC04

4D020CB01

4D020CD10

4G146JA02

4G146JC29

4G146JC36

4H006AA02

4H006AA04

4H006AC29

4H006BD84

4H006BE20

4H006BE41

4K021AA01

4K021AA03

4K021BA02

4K021BA03

4K021CA05

4K021CA08

4K021CA09

4K021DC11

5H127BA01

5H127BA02

5H127BA14

(57)【要約】      （修正有）

【課題】二酸化炭素の削減に寄与可能な炭化水素製造システムを提供する。
【解決手段】二酸化炭素回収装置１００９及び炭化水素合成装置１０１０を含み、二酸化炭素回収装置１００９で回収された二酸化炭素を炭化水素合成装置１０１０に供給可能であり、炭化水素合成装置１０１０は、合成反応槽（光触媒装置）１０１４を含み、合成反応槽１０１４において、水中で活性酸素の存在下、二酸化炭素を還元することにより炭化水素が合成される炭化水素製造システム。
【選択図】図１２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

二酸化炭素回収装置、及び、炭化水素合成装置を含み、
前記二酸化炭素回収装置は、
電気分解槽、反応槽、送液手段、送ガス手段、および回収槽を含み、
前記電気分解槽は、隔膜、陽極、および、陰極を含み、
前記電気分解槽内に、前記隔膜により陽極電解室及び陰極電解室が設けられ、
前記陽極電解室に前記陽極が配置され、
前記陰極電解室に前記陰極が配置され、
前記陽極電解室及び前記陰極電解室の双方に、前記送液手段により、金属塩水溶液が供給可能であり、
前記陰極電解室において、電気分解により水酸化金属塩水溶液を生成し、
前記反応槽に、前記送液手段により、前記水酸化金属塩水溶液を送液可能であり、
前記反応槽において、前記送ガス手段により、前記水酸化金属塩水溶液中に二酸化炭素含有ガスを供給可能であり、
前記二酸化炭素含有ガス中の二酸化炭素は、前記水酸化金属塩水溶液中の金属塩と反応して炭酸塩を生成し、
前記回収槽に、前記送液手段により、前記炭酸塩を含む炭酸塩含有液を供給可能であり、
前記回収槽に、前記送液手段により、前記陽極電解室で生成した塩酸を含む塩酸水溶液を供給可能であり、
前記塩酸水溶液により、前記炭酸塩含有液から二酸化炭素ガスを分離可能であり、
前記炭化水素合成装置は、合成反応槽を含み、
前記合成反応槽において、水中において、活性酸素の存在下、二酸化炭素を還元することにより炭化水素が合成され、
前記二酸化炭素回収装置の前記回収槽で分離された二酸化炭素ガスが、前記送ガス手段により、前記合成反応槽の水中に供給される
二酸化炭素を利用した炭化水素製造システム。

【請求項2】

前記送ガス手段により、前記陽極電解室において発生する酸素ガスが、前記合成反応槽に供給され、供給された酸素ガスから前記活性酸素が生成される、
請求項１記載の炭化水素製造システム。

【請求項3】

前記送ガス手段により、前記陰極電解室において発生する水素ガスが、前記合成反応槽に供給され、供給された水素ガスが前記二酸化炭素の還元反応に使用される、
請求項１記載の炭化水素製造システム。

【請求項4】

前記反応槽において、前記送ガス手段により、前記水酸化金属塩水溶液中に供給される前記二酸化炭素含有ガスは、前記合成反応槽で合成された前記炭化水素の燃焼時に発生する二酸化炭素を含むガスである、
請求項１記載の炭化水素製造システム。

【請求項5】

前記電気分解槽において、前記陽極電解室で生成した塩素ガスは、前記送ガス手段により、前記陽極電解室中の前記金属塩水溶液中に供給可能である、
請求項１記載の炭化水素製造システム。

【請求項6】

前記陽極電解室は、紫外線照射手段を含み、
前記紫外線照射手段により、前記陽極電解室で生成した次亜塩素酸を分解して塩酸を生成させる、
請求項１記載の炭化水素製造システム。

【請求項7】

前記陽極電解室及び前記陰極電解室の少なくとも一方に、前記送液手段により、前記回収槽において前記炭酸塩含有液から前記二酸化炭素ガスを分離して生成する金属塩水溶液を供給可能な、
請求項１記載の炭化水素製造システム。

【請求項8】

前記陽極電解室、前記陰極電解室、及び前記回収槽の少なくとも一つに、前記送液手段により、海水を供給可能である、
請求項１に記載の二酸化炭素回収装置。

【請求項9】

さらに、燃料電池発電装置を含み、
前記燃料電池発電装置に、前記送ガス手段により、前記陰極電解室で生成した水素ガスを供給可能である、
請求項１記載の炭化水素製造システム。

【請求項10】

前記燃料電池発電装置に、前記送液手段および送ガス手段の少なくとも一方により、前記合成反応槽で生成した炭化水素を供給可能である、
請求項９記載の炭化水素製造システム。

【請求項11】

前記燃料電池発電装置は、前記陽極及び前記陰極に電気を供給可能である、
請求項９記載の炭化水素製造システム。

【請求項12】

さらに、太陽光発電装置を含み、
前記太陽光発電装置は、前記陽極及び前記陰極に電気を供給可能である、
請求項１記載の炭化水素製造システム。

【請求項13】

二酸化炭素回収工程、及び、炭化水素合成工程を含み、
前記二酸化炭素回収工程は、
電気分解工程、反応工程、および、回収工程を含み、
前記電気分解工程は、電気分解槽を用いて実施され、
前記電気分解槽は、隔膜、陽極、および、陰極を含み、
前記電気分解槽内に、前記隔膜により陽極電解室及び陰極電解室が設けられ、
前記陽極電解室に前記陽極が配置され、
前記陰極電解室に前記陰極が配置され、
前記電気分解工程は、前記陽極電解室及び前記陰極電解室の双方に、金属塩水溶液を供給し、前記陰極電解室において、電気分解により水酸化金属塩水溶液を生成し、
前記反応工程は、反応槽を用いて実施され、
前記反応工程は、前記反応槽に、前記水酸化金属塩水溶液を送液し、前記反応槽において、前記水酸化金属塩水溶液中に二酸化炭素含有ガスを供給し、前記二酸化炭素含有ガス中の二酸化炭素は、前記水酸化金属塩水溶液中の金属塩と反応して炭酸塩を生成し、
前記回収工程は、回収槽を用いて実施され、
前記回収槽に、前記炭酸塩を含む炭酸塩含有液を供給し、
前記回収槽に、前記陽極電解室で生成した塩酸を含む塩酸水溶液を供給し、
前記塩酸水溶液により、前記炭酸塩含有液から二酸化炭素ガスを分離し、
前記炭化水素合成工程は、合成反応槽を用いて実施され、
前記合成反応槽において、水中において、活性酸素の存在下、二酸化炭素を還元することにより炭化水素が合成され、
前記回収槽で分離された二酸化炭素ガスが、前記合成反応槽の水中に供給される
二酸化炭素を利用した炭化水素の製造方法。

【請求項14】

前記陽極電解質室において発生する酸素ガスを、前記合成反応槽に供給し、供給された酸素ガスから前記活性酸素を生成する、
請求項１３記載の炭化水素の製造方法。

【請求項15】

前記陰極電解質室において発生する水素ガスを、前記合成反応槽に供給し、供給された水素ガスを前記二酸化炭素の還元反応に使用する、
請求項１３記載の炭化水素の製造方法。

【請求項16】

前記反応工程において、前記水酸化金属塩水溶液中に供給される前記二酸化炭素含有ガスは、前記合成反応槽で合成された前記炭化水素の燃焼時に発生する二酸化炭素を含むガスである、
請求項１３記載の炭化水素の製造方法。

【請求項17】

さらに、塩素ガス供給工程を含み、
前記塩素ガス供給工程は、前記電気分解槽において、前記陽極電解室で生成した塩素ガスを、前記陽極電解室中の前記金属塩水溶液中に供給する、
請求項１３記載の炭化水素の製造方法。

【請求項18】

前記陽極電解室は、紫外線照射手段を含み、
前記電気分解工程は、前記紫外線照射手段により、前記陽極電解室で生成した次亜塩素酸を分解して塩酸を生成させる、
請求項１３記載の炭化水素の製造方法。

【請求項19】

さらに、金属塩水溶液供給工程を含み、
前記金属塩水溶液供給工程は、前記陽極電解室及び前記陰極電解室の少なくとも一方に、前記回収槽において前記炭酸塩含有液から前記二酸化炭素ガスを分離して生成する金属塩水溶液を供給する、
請求項１３の炭化水素の製造方法。

【請求項20】

さらに、海水供給工程を含み、
前記海水供給工程は、前記陽極電解室及び前記陰極電解室の少なくとも一方に、海水を供給可能である、
請求項１３記載の炭化水素の製造方法。

【請求項21】

さらに、回収槽海水供給工程を含み、
前記回収槽海水供給工程は、前記回収槽に、海水を供給可能である、
請求項１３記載の炭化水素の製造方法。

【請求項22】

さらに、燃料電池発電装置を使用し、
燃料電池発電工程を含み、
前記燃料電池発電工程は、前記燃料電池発電装置に、前記陰極電解室で生成した水素ガスを供給する、
請求項１３記載の炭化水素の製造方法。

【請求項23】

前記燃料電池発電工程は、前記燃料電池発電装置から、前記陽極及び前記陰極に電気を供給する、
請求項２２記載の炭化水素の製造方法。

【請求項24】

さらに、太陽光発電装置を使用した太陽光発電工程を含み、
前記太陽光発電工程は、前記陽極及び前記陰極に電気を供給する、
請求項１３記載の炭化水素の製造方法。

【請求項25】

電気分解槽、反応槽、送液手段、送ガス手段、および回収槽を含み、
前記電気分解槽は、隔膜、陽極、および、陰極を含み、
前記電気分解槽内に、前記隔膜により陽極電解室及び陰極電解室が設けられ、
前記陽極電解室に前記陽極が配置され、
前記陰極電解室に前記陰極が配置され、
前記陽極電解室及び前記陰極電解室の双方に、前記送液手段により、金属塩水溶液が供給可能であり、
前記陰極電解室において、電気分解により水酸化金属塩水溶液を生成し、
前記反応槽に、前記送液手段により、前記水酸化金属塩水溶液を送液可能であり、
前記反応槽において、前記送ガス手段により、前記水酸化金属塩水溶液中に二酸化炭素含有ガスを供給可能であり、
前記二酸化炭素含有ガス中の二酸化炭素は、前記水酸化金属塩水溶液中の金属塩と反応して炭酸塩を生成し、
前記回収槽に、前記送液手段により、前記炭酸塩を含む炭酸塩含有液を供給可能であり、
前記回収槽に、前記送液手段により、前記陽極電解室で生成した塩酸を含む塩酸水溶液を供給可能であり、
前記塩酸水溶液により、前記炭酸塩含有液から二酸化炭素ガスを分離可能である、
二酸化炭素製造装置。

【請求項26】

請求項１から１２のいずれか一に項に記載の炭化水素製造システムに使用する請求項２５記載の二酸化炭素製造装置。

【請求項27】

電気分解工程、反応工程、および、回収工程を含み、
前記電気分解工程は、電気分解槽を用いて実施され、
前記電気分解槽は、隔膜、陽極、および、陰極を含み、
前記電気分解槽内に、前記隔膜により陽極電解室及び陰極電解室が設けられ、
前記陽極電解室に前記陽極が配置され、
前記陰極電解室に前記陰極が配置され、
前記電気分解工程は、前記陽極電解室及び前記陰極電解室の双方に、金属塩水溶液を供給し、前記陰極電解室において、電気分解により水酸化金属塩水溶液を生成し、
前記反応工程は、反応槽を用いて実施され、
前記反応工程は、前記反応槽に、前記水酸化金属塩水溶液を送液し、前記反応槽において、前記水酸化金属塩水溶液中に二酸化炭素含有ガスを供給し、前記二酸化炭素含有ガス中の二酸化炭素は、前記水酸化金属塩水溶液中の金属塩と反応して炭酸塩を生成し、
前記回収工程は、回収槽を用いて実施され、
前記回収槽に、前記炭酸塩を含む炭酸塩含有液を供給し、
前記回収槽に、前記陽極電解室で生成した塩酸を含む塩酸水溶液を供給し、
前記塩酸水溶液により、前記炭酸塩含有液から二酸化炭素ガスを分離する、
二酸化炭素の製造方法。

【請求項28】

請求項１３から請求項２４のいずれか一項に記載の炭化水素の製造方法の二酸化炭素回収工程である請求項２７記載の二酸化炭素の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、二酸化炭素を利用した炭化水素製造システム、炭化水素の製造方法、二酸化炭素製造装置、および、二酸化炭素の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

化石燃料の使用を削減するために、二酸化炭素を利用した炭化水素を合成する技術として、例えば、特許文献１に示す方法が提案されている。特許文献１の技術は、水中において、二酸化炭素を活性酸素の存在下還元することにより炭化水素を合成する方法であり、前記活性酸素を生成するために、酸素を含むナノバブルを含む水に紫外線を照射することを特徴とする。特許文献１の技術によれば、簡単な反応機構により炭化水素を合成できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第６４４０７４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１を含む先行の炭化水素合成技術は、合成技術の効率化を主目的としており、合成された炭化水素を燃焼した際に生じる二酸化炭素に着目したものではなく、地球全体で見た場合に、必ずしも二酸化炭素の削減に寄与できるものではなかった。

【0005】

そこで、本開示は、二酸化炭素の削減にも寄与可能な炭化水素製造システム、炭化水素の製造方法、二酸化炭素製造装置、及び、二酸化炭素の製造方法の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

前記目的を達成するために、本開示における炭化水素製造システムは、
二酸化炭素回収装置、及び、炭化水素合成装置を含み、
前記二酸化炭素回収装置は、
電気分解槽、反応槽、送液手段、送ガス手段、および回収槽を含み、
前記電気分解槽は、隔膜、陽極、および、陰極を含み、
前記電気分解槽内に、前記隔膜により陽極電解室及び陰極電解室が設けられ、
前記陽極電解室に前記陽極が配置され、
前記陰極電解室に前記陰極が配置され、
前記陽極電解室及び前記陰極電解室の双方に、前記送液手段により、金属塩水溶液が供給可能であり、
前記陰極電解室において、電気分解により水酸化金属塩水溶液を生成し、
前記反応槽に、前記送液手段により、前記水酸化金属塩水溶液を送液可能であり、
前記反応槽において、前記送ガス手段により、前記水酸化金属塩水溶液中に二酸化炭素含有ガスを供給可能であり、
前記二酸化炭素含有ガス中の二酸化炭素は、前記水酸化金属塩水溶液中の金属塩と反応して炭酸塩を生成し、
前記回収槽に、前記送液手段により、前記炭酸塩を含む炭酸塩含有液を供給可能であり、
前記回収槽に、前記送液手段により、前記陽極電解室で生成した塩酸を含む塩酸水溶液を供給可能であり、
前記塩酸水溶液により、前記炭酸塩含有液から二酸化炭素ガスを分離可能であり、
前記炭化水素合成装置は、合成反応槽を含み、
前記合成反応槽において、水中において、活性酸素の存在下、二酸化炭素を還元することにより炭化水素が合成され、
前記二酸化炭素回収装置の前記回収槽で分離された二酸化炭素ガスが、前記送ガス手段により、前記合成反応槽の水中に供給される
二酸化炭素を利用した炭化水素製造システムである。

【0007】

本開示における炭化水素の製造方法は、
二酸化炭素回収工程、及び、炭化水素合成工程を含み、
前記二酸化炭素回収工程は、
電気分解工程、反応工程、および、回収工程を含み、
前記電気分解工程は、電気分解槽を用いて実施され、
前記電気分解槽は、隔膜、陽極、および、陰極を含み、
前記電気分解槽内に、前記隔膜により陽極電解室及び陰極電解室が設けられ、
前記陽極電解室に前記陽極が配置され、
前記陰極電解室に前記陰極が配置され、
前記電気分解工程は、前記陽極電解室及び前記陰極電解室の双方に、金属塩水溶液を供給し、前記陰極電解室において、電気分解により水酸化金属塩水溶液を生成し、
前記反応工程は、反応槽を用いて実施され、
前記反応工程は、前記反応槽に、前記水酸化金属塩水溶液を送液し、前記反応槽において、前記水酸化金属塩水溶液中に二酸化炭素含有ガスを供給し、前記二酸化炭素含有ガス中の二酸化炭素は、前記水酸化金属塩水溶液中の金属塩と反応して炭酸塩を生成し、
前記回収工程は、回収槽を用いて実施され、
前記回収槽に、前記炭酸塩を含む炭酸塩含有液を供給し、
前記回収槽に、前記陽極電解室で生成した塩酸を含む塩酸水溶液を供給し、
前記塩酸水溶液により、前記炭酸塩含有液から二酸化炭素ガスを分離し、
前記炭化水素合成工程は、合成反応槽を用いて実施され、
前記合成反応槽において、水中において、活性酸素の存在下、二酸化炭素を還元することにより炭化水素が合成され、
前記回収槽で分離された二酸化炭素ガスが、前記合成反応槽の水中に供給される
二酸化炭素を利用した炭化水素の製造方法である。

【0008】

本開示の二酸化炭素製造装置は、
電気分解槽、反応槽、送液手段、送ガス手段、および回収槽を含み、
前記電気分解槽は、隔膜、陽極、および、陰極を含み、
前記電気分解槽内に、前記隔膜により陽極電解室及び陰極電解室が設けられ、
前記陽極電解室に前記陽極が配置され、
前記陰極電解室に前記陰極が配置され、
前記陽極電解室及び前記陰極電解室の双方に、前記送液手段により、金属塩水溶液が供給可能であり、
前記陰極電解室において、電気分解により水酸化金属塩水溶液を生成し、
前記反応槽に、前記送液手段により、前記水酸化金属塩水溶液を送液可能であり、
前記反応槽において、前記送ガス手段により、前記水酸化金属塩水溶液中に二酸化炭素含有ガスを供給可能であり、
前記二酸化炭素含有ガス中の二酸化炭素は、前記水酸化金属塩水溶液中の金属塩と反応して炭酸塩を生成し、
前記回収槽に、前記送液手段により、前記炭酸塩を含む炭酸塩含有液を供給可能であり、
前記回収槽に、前記送液手段により、前記陽極電解室で生成した塩酸を含む塩酸水溶液を供給可能であり、
前記塩酸水溶液により、前記炭酸塩含有液から二酸化炭素ガスを分離可能である、
二酸化炭素製造装置である。

【0009】

本開示の二酸化炭素の製造方法は、
電気分解工程、反応工程、および、回収工程を含み、
前記電気分解工程は、電気分解槽を用いて実施され、
前記電気分解槽は、隔膜、陽極、および、陰極を含み、
前記電気分解槽内に、前記隔膜により陽極電解室及び陰極電解室が設けられ、
前記陽極電解室に前記陽極が配置され、
前記陰極電解室に前記陰極が配置され、
前記電気分解工程は、前記陽極電解室及び前記陰極電解室の双方に、金属塩水溶液を供給し、前記陰極電解室において、電気分解により水酸化金属塩水溶液を生成し、
前記反応工程は、反応槽を用いて実施され、
前記反応工程は、前記反応槽に、前記水酸化金属塩水溶液を送液し、前記反応槽において、前記水酸化金属塩水溶液中に二酸化炭素含有ガスを供給し、前記二酸化炭素含有ガス中の二酸化炭素は、前記水酸化金属塩水溶液中の金属塩と反応して炭酸塩を生成し、
前記回収工程は、回収槽を用いて実施され、
前記回収槽に、前記炭酸塩を含む炭酸塩含有液を供給し、
前記回収槽に、前記陽極電解室で生成した塩酸を含む塩酸水溶液を供給し、
前記塩酸水溶液により、前記炭酸塩含有液から二酸化炭素ガスを分離する、
二酸化炭素の製造方法である。

【発明の効果】

【0010】

本開示によれば、二酸化炭素の削減に寄与可能である。例えば、本開示の合成装置で合成された炭化水素を燃焼させ、発生した二酸化炭素を空気中に放出した場合、当該二酸化炭素を回収し、再度、炭化水素の合成原料として使用することが可能となり、二酸化炭素を増加させない。また、例えば、本開示の合成装置で合成した炭化水素を燃料電池発電に用い、その電力を利用して二酸化炭素を回収することも可能であり、この場合は、二酸化炭素の削減になる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、本開示にかかる二酸化炭素回収装置の構成の一例を示す第１の概略図である。

【図2】図２は、本開示にかかる二酸化炭素回収装置の構成の一例を示す第２の概略図である。

【図3】図３は、本開示にかかる二酸化炭素回収装置の構成の一例を示す第３の概略図である。

【図4】図４は、本開示にかかる二酸化炭素回収装置の構成の一例を示す第４の概略図である。

【図5】図５は、本開示にかかる二酸化炭素回収装置の構成の一例を示す第５の概略図である。

【図6】図６は、本開示にかかる二酸化炭素回収装置の構成の一例を示す第６の概略図である。

【図7】図７は、本開示にかかる二酸化炭素回収装置の構成の一例を示す第７の概略図である。

【図8】図８は、本開示にかかる二酸化炭素回収装置の構成の一例を示す第８の概略図である。

【図9】図９は、本開示にかかる二酸化炭素回収装置の構成の一例を示す第９の概略図である。

【図10】図１０は、本開示にかかる二酸化炭素回収装置の具体的な一例を示す縦断面図である。

【図11】図１１は、本開示にかかる二酸化炭素回収装置の具体的な他の一例を示す縦断面図である。

【図12】図１２は、本開示にかかる炭化水素製造システムの一例を示す構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

本開示の前記システムにおいて、前記送ガス手段により、前記陽極電解室において発生する酸素ガスが、前記合成反応槽に供給され、供給された酸素ガスから前記活性酸素が生成される、という態様であってもよい。

【0013】

本開示の前記システムにおいて、前記送ガス手段により、前記陰極電解室において発生する水素ガスが、前記合成反応槽に供給され、供給された水素ガスが前記二酸化炭素の還元反応に使用される、という態様であってもよい。

【0014】

本開示の前記システムにおいて、前記反応槽において、前記送ガス手段により、前記水酸化金属塩水溶液中に供給される前記二酸化炭素含有ガスは、前記合成反応槽で合成された前記炭化水素の燃焼時に発生する二酸化炭素を含むガスである、という態様であってもよい。

【0015】

本開示の前記システムおよび二酸化炭素製造装置において、前記電気分解槽において、前記陽極電解室で生成した塩素ガスは、前記送ガス手段により、前記陽極電解室中の前記金属塩水溶液中に供給可能である、という態様であってもよい。本態様によれば、前記塩素ガスの外部への排出を防止できる。

【0016】

本開示の前記システムおよび二酸化炭素製造装置において、前記陽極電解室は、紫外線照射手段を含み、
前記紫外線照射手段により、前記陽極電解室で生成した次亜塩素酸を分解して塩酸を生成させる、という態様であってもよい。

【0017】

本開示の前記システムおよび二酸化炭素製造装置において、前記陽極電解室及び前記陰極電解室の少なくとも一方に、前記送液手段により、前記回収槽において前記炭酸塩含有液から前記二酸化炭素ガスを分離して生成する金属塩水溶液を供給可能である、という態様であってもよい。

【0018】

本開示の前記システムおよび二酸化炭素製造装置において、前記陽極電解室、前記陰極電解室、及び前記回収槽の少なくとも一つに、前記送液手段により、海水を供給可能である、という態様であってもよい。

【0019】

本開示の前記システムおよび二酸化炭素製造装置において、さらに、燃料電池発電装置を含み、
前記燃料電池発電装置に、前記送ガス手段により、前記陰極電解室で生成した水素ガスを供給可能である、という態様であってもよい。

【0020】

本開示の前記システムおよび二酸化炭素製造装置において、前記燃料電池発電装置に、前記送液手段および送ガス手段の少なくとも一方により、前記合成反応槽で生成した炭化水素を供給可能である、という態様であってもよい。

【0021】

本開示の前記システムおよび二酸化炭素製造装置において、前記燃料電池発電装置は、前記陽極及び前記陰極に電気を供給可能である、という態様であってもよい。

【0022】

本開示の前記システムおよび二酸化炭素製造装置において、さらに、太陽光発電装置を含み、
前記太陽光発電装置は、前記陽極及び前記陰極に電気を供給可能である、という態様であってもよい。

【0023】

本開示の前記製造方法において、前記陽極電解室において発生する酸素ガスを、前記合成反応槽に供給し、供給された酸素ガスから前記活性酸素を生成する、という態様であってもよい。

【0024】

本開示の前記製造方法において、前記陰極電解室において発生する水素ガスを、前記合成反応槽に供給し、供給された水素ガスを前記二酸化炭素の還元反応に使用する、という態様であってもよい。

【0025】

本開示の前記製造方法において、前記反応工程において、前記水酸化金属塩水溶液中に供給される前記二酸化炭素含有ガスは、前記合成反応槽で合成された前記炭化水素の燃焼時に発生する二酸化炭素を含むガスである、という態様であってもよい。

【0026】

本開示の炭化水素の製造方法及び二酸化炭素の製造方法において、
さらに、塩素ガス供給工程を含み、
前記塩素ガス供給工程は、前記電気分解槽において、前記陽極電解室で生成した塩素ガスを、前記陽極電解室中の前記金属塩水溶液中に供給する、という態様であってもよい。本態様によれば、前記塩素ガスの外部排出を抑制できる。

【0027】

本開示の炭化水素の製造方法及び二酸化炭素の製造方法において、
前記陽極電解室は、紫外線照射手段を含み、
前記電気分解工程は、前記紫外線照射手段により、前記陽極電解室で生成した次亜塩素酸を分解して塩酸を生成させる、という態様であってもよい。

【0028】

本開示の炭化水素の製造方法及び二酸化炭素の製造方法において、
さらに、金属塩水溶液供給工程を含み、
前記金属塩水溶液供給工程は、前記陽極電解室及び前記陰極電解室の少なくとも一方に、前記回収槽において前記炭酸塩含有液から前記二酸化炭素ガスを分離して生成する金属塩水溶液を供給する、という態様であってもよい。

【0029】

本開示の炭化水素の製造方法及び二酸化炭素の製造方法において、
さらに、海水供給工程を含み、
前記海水供給工程は、前記陽極電解室及び前記陰極電解室の少なくとも一方に、海水を供給可能である、という態様であってもよい。

【0030】

本開示の炭化水素の製造方法及び二酸化炭素の製造方法において、
さらに、回収槽海水供給工程を含み、
前記回収槽海水供給工程は、前記回収槽に、海水を供給可能である、という態様であってもよい。

【0031】

本開示の炭化水素の製造方法及び二酸化炭素の製造方法において、
さらに、燃料電池発電装置を使用し、
燃料電池発電工程を含み、
前記燃料電池発電工程は、前記燃料電池発電装置に、前記陰極電解室で生成した水素ガスを供給する、という態様であってもよい。

【0032】

本開示の炭化水素の製造方法及び二酸化炭素の製造方法において、
前記燃料電池発電工程は、前記燃料電池発電装置から、前記陽極及び前記陰極に電気を供給する、という態様であってもよい。

【0033】

本開示の炭化水素の製造方法及び二酸化炭素の製造方法において、
さらに、太陽光発電装置を使用した太陽光発電工程を含み、
前記太陽光発電工程は、前記陽極及び前記陰極に電気を供給する、という態様であってもよい。

【0034】

本開示において、「システム」という用語は、「装置」の意味も有する概念である。また、本開示の二酸化炭素回収装置は、本開示の二酸化炭素製造装置でもあり、本開示の二酸化炭素回収工程は、本開示の二酸化炭素の製造方法でもある。本開示の二酸化炭素製造装置により、例えば、本開示の炭化水素合成装置に二酸化炭素が供給される。本開示の二酸化炭素の製造方法により、例えば、本開示の炭化水素合成工程に二酸化炭素が供給される。

【0035】

次に、本開示の実施形態の装置及び方法について図を用いて説明する。本開示は、以下の実施形態には限定されない。以下の各図において、同一部分には、同一符号を付している。また、各実施形態の説明は、特に言及がない限り、互いの説明を援用でき、各実施形態の構成は、特に言及がない限り、組合せ可能である。

【0036】

［実施形態１］
まず、図１を用いて、本実施形態の二酸化炭素回収装置１Ａ（以下「本装置１Ａ」ともいう。）の構成の一例を説明する。図１に示すように、本装置１Ａは、例えば、電気分解槽２及び反応槽３を含む。なお、前記電気分解槽２及び前記反応槽３は、例えば、図１のように直方体の容器であるが、これに限定されない。前記各槽は、例えば、円筒状のものでもよく、その形状はどのようなものであってもよい。また、前記電気分解槽２及び前記反応槽３は、それぞれ独立したものでもよく、一体のものであってもよい。さらに、前記電気分解槽２及び前記反応槽３は、それぞれ１つで本装置１Ａを構成してもよく、少なくとも一方が２以上で本装置１Ａを構成してもよく、その数は限定されない。なお、前記各槽の材質は、前記電気分解槽２における電気分解及び前記反応槽３における化学反応が可能なものであればよく、その態様はどのようなものであってもよい。

【0037】

前記電気分解槽２は、隔膜１００、陽極２４及び陰極２５を含む。そして、前記電気分解槽２内に、前記隔膜１００により陽極電解室２０及び陰極電解室２１が設けられている。なお、前記隔膜１００は、例えば、硬質の部材でもよく、半透膜のような膜状の部材であってもよい。このように、前記隔膜１００の材質は、限定されない。また、図１では、前記隔膜１００は、前記電気分解槽２の底部まで延び、前記電気分解槽２を完全に分割しているが、これに限定されない。前記隔膜１００は、例えば、前記電気分解槽２の上部から中央付近まで延び、前記電気分解槽２の下部がつながっている状態であってもよい。前記隔膜１００の形状、位置及び材質等は、電気分解槽２中に陽極電解室２０及び陰極電解室２１を区分けし、電気分解槽２中の水溶液を電気分解し、その生成物を陽極電解室２０及び陰極電解室２１内にそれぞれ生成できるものであれば、どのような態様であってもよい。そこで、例えば、電気分解槽２の空間を左右に区画している隔膜１００は、硬質の不透過性素材からなりその下端側が開放されて陽極電解室２０と陰極電解室２１を連通させてもよい。また、前記隔壁１００は、半透膜からなり、電気分解槽２の左右の空間を完全に区画した構成としてもよい。前記陽極２４は、前記陽極電解室２０に配置される。また、前記陰極２５は、前記陰極電解室２１に配置される。

【0038】

図１のように、本装置１Ａは、例えば、送液手段及び送ガス手段を含む。前記送液手段は、例えば、前記電気分解槽２、前記反応槽３等の各槽への水溶液の供給、各槽からの水溶液の排出、任意の槽から他の槽への水溶液の移動等、水溶液を送るための手段である。したがって、前記送液手段は、１つに限定されず、例えば、前記電気分解槽２への水溶液供給のための前記送液手段１８及び前記電気分解槽２から前記反応槽３への水溶液の移動のための前記送液手段１６のように、２以上であってもよい。なお、図１の前記送液手段１８は、例えば、前記陽極電解室２０及び前記陰極電解室２１の双方に、金属塩水溶液を供給可能なものである。そして、図１の前記送液手段１６は、例えば、前記電気分解槽２から前記反応槽３に、前記水酸化金属塩水溶液を送液可能なものである。また、前記送液手段は、例えば、硬質のものでも、軟質のものでもよい。前記送液手段は、例えば、パイプ状のものであるが、これに限定されない。前記送液手段の材質及び形状等は、水溶液を送ることができるものであれば、どのような態様であってもよい。また、前記送液手段は、例えば、水溶液を送るためのポンプを備えるものであってもよい。前記送ガス手段は、例えば、各槽への気体の供給、各槽からの気体の排出、任意の位置から他の位置への気体の移動等、気体を送るための手段である。また、前記送ガス手段は、前記送液手段の場合と同様に、１つに限定されず、２以上設けられてもよい。図１では、前記送ガス手段は、例えば、前記反応槽３への空気の供給のための前記送ガス手段１９及び前記電気分解槽２の上部から下部の水溶液中へ気体を送るための前記送ガス手段２２である。なお、図１の前記送ガス手段１９は、例えば、前記反応槽において、前記水酸化金属塩水溶液中に二酸化炭素含有ガスを供給可能なものである。また、図１の前記送ガス手段２２は、例えば、前記電気分解槽２において、前記陽極電解室２０で生成した塩素ガスを、前記陽極電解室２０中の前記金属塩水溶液中に供給可能なものである。そして、前記送ガス手段の材質及び形状等は、前記送液手段の場合と同様に、気体を送ることができるものであれば、どのような態様であってもよく、例えば、ポンプを備えるものであってもよい。

【0039】

つぎに、本実施形態の二酸化炭素回収方法の一例を説明する。本実施形態の二酸化炭素回収方法は、例えば、図１に示す本装置１Ａを用いて、次のように実施する。なお、本実施形態の二酸化炭素回収方法は、図１の本装置１Ａの使用には限定されない。また、以下の各工程の実施する順序は、記載の順序に限定されない。したがって、本実施形態の二酸化炭素回収方法は、例えば、記載された順序と異なる順序で実施してもよく、２以上の工程を同時に実施してもよい。

【0040】

まず、前記電気分解槽２において、前記送液手段１８は、前記陽極電解室２０及び前記陰極電解室２１の双方に、金属塩水溶液を供給する。そして、前記電気分解槽２は、前記陰極電解室２１において、電気分解により水酸化金属塩水溶液を生成する（以上、電気分解工程）。前述のとおり、前記電気分解槽２の前記隔膜１００は、例えば、前記電気分解槽２の底面まで延びていない場合がある。つまり、前記電気分解槽２は、例えば、下部でつながっている場合がある。そこで、前記送液手段１８は、２か所に前記金属塩水溶液を注入するものに限定されない。前記送液手段１８は、例えば、前記電気分解槽２の下部の１か所に前記金属塩水溶液を注入し、前記電気分解槽２内の前記陽極電解室２０及び前記陰極電解室２１の双方に、金属塩水溶液を供給する態様であってもよい。なお、前記金属には、アルカリ金属及びアルカリ土類金属が含まれる。そこで、前記金属塩水溶液には、例えば、塩化ナトリウム水溶液、塩化カリウム水溶液、塩化カルシウム水溶液、塩化マグネシウム水溶液等が含まれる。また、前記水酸化金属塩水溶液には、例えば、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液、水酸化カルシウム水溶液、水酸化マグネシウム水溶液等が含まれる。例えば、塩化ナトリウム水溶液を電気分解した場合、前記陽極２４側では、塩素ガスが発生し、前記陰極２５側では、水素ガスが発生し、水酸化ナトリウム水溶液が生成される。なお、前記陽極２４側で発生した塩素ガスの一部は、水溶液中の水と反応して、塩酸と次亜塩素酸になる（Ｃｌ_２＋Ｈ_２Ｏ→ＨＣｌ＋ＨＣｌＯ）。

【0041】

つぎに、前記反応槽３において、前記送液手段１６は、前記反応槽３に、前記水酸化金属塩水溶液を送液し、前記送ガス手段１９は、前記反応槽３において、前記水酸化金属塩水溶液中に二酸化炭素含有ガスを供給し、前記二酸化炭素含有ガス中の二酸化炭素は、前記水酸化金属塩水溶液中の金属塩と反応して炭酸塩を生成する（反応工程）。なお、前記炭酸塩は、例えば、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等である。また、前記炭酸塩には、炭酸水素塩が含まれる。したがって、前記炭酸塩は、例えば、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸水素カルシウム、炭酸水素マグネシウム等を含む。この工程によって、前記二酸化炭素含有ガスに含まれる二酸化炭素は、前記炭酸塩に取り込まれ、前記二酸化炭素含有ガスから分離される。

【0042】

なお、前記水酸化金属塩水溶液と前記二酸化炭素含有ガスとの接触方法は、例えば、前記水酸化金属塩水溶液中に前記二酸化炭素含有ガスを泡状にして放出する方法（バブリング）による。このような方法によれば、二酸化炭素と金属塩との反応を効率的にすることができる。また、前記接触方法は、逆に、前記水酸化金属塩水溶液を細かい霧状にして、その中に前記二酸化炭素含有ガスを供給する方法によってもよい。この方法によれば、バブリングの場合と同様に、化学反応を効率的にすることができる。これに加えて、霧状にする方法は、使用する前記水酸化金属塩水溶液の量を少なくすることが可能であり、使用する水を節約する効果もある。

【0043】

前述のとおり、前記電気分解槽２における電気分解によって発生した塩素ガスは、水溶液中の水と反応して、塩酸及び次亜塩素酸になる。しかし、すべての塩素ガスが水と反応するのではなく、塩素ガスとして残存するものもある。図１では、前記陽極電解室２０の上部に、塩素ガスがたまっている。そこで、前記送ガス手段２２は、前記電気分解槽２において、前記陽極電解室２０で生成した塩素ガスを、前記陽極電解室２０中の前記金属塩水溶液中に供給する（塩素ガス供給工程）。前記送ガス手段２２は、例えば、図１の前記陽極電解室２０の上部の塩素ガス滞留部分から塩素ガスを排出し、前記陽極電解室２０の下部の前記金属塩水溶液中に塩素ガスを放出する。放出された前記塩素ガスは、例えば、水溶液中の水と反応して、塩酸及び次亜塩素酸になる（Ｃｌ_２＋Ｈ_２Ｏ→ＨＣｌ＋ＨＣｌＯ）。

【0044】

本実施形態の本装置１Ａは、このように水との反応を促すことによって、塩素ガスを外部に排出することを防止することができる。また、発生する塩素ガスの外部排出の防止の結果、電気分解の実施を抑える必要性が軽減されることから、この工程には、電気分解を効率化させる効果がある。

【0045】

［実施形態２］
図２を用いて、本実施形態の二酸化炭素回収装置１Ｂ（以下「本装置１Ｂ」ともいう。）の構成の一例を説明する。図２に示すように、本装置１Ｂは、実施形態１の本装置１Ａの構成（電気分解槽２及び反応槽３）に加えて、例えば、回収槽４を含む。本装置１Ａの構成については、本実施形態の本装置１Ｂにおいても同様であるので、実施形態１における説明を援用できる。

【0046】

図２のように、本実施形態の本装置１Ｂは、例えば、回収槽４を含む。また、例えば、送液手段１７は、前記反応槽３において生成された前記炭酸塩を含む炭酸塩含有液を、前記回収槽４に供給することができる。前記回収槽４の形状及び材質等は、前記電気分解槽２及び前記反応槽３の場合と同様に、特に限定されない。なお、実施形態１の場合と同様に、前記電気分解槽２、前記反応槽３及び前記回収槽４は、それぞれ独立したものであってもよく、一体のものであってもよい。さらに、前記電気分解槽２、前記反応槽３及び前記回収槽４は、それぞれ１つで本装置１Ｂを構成してもよく、少なくとも１つが２以上で本装置１Ｂを構成してもよく、その数は限定されない。なお、前記送液手段１７の形状及び材質等は、他の送液手段の場合と同様に、特に限定されない。

【0047】

つぎに、本実施形態の二酸化炭素回収方法の一例を説明する。本実施形態の二酸化炭素回収方法は、例えば、図２に示す本装置１Ｂを用いて、次のように実施する。なお、本実施形態の二酸化炭素回収方法は、図２の本装置１Ｂの使用には限定されない。また、以下の各工程の実施する順序は、記載の順序に限定されない。したがって、本実施形態の二酸化炭素回収方法は、例えば、記載された順序と異なる順序で実施してもよく、２以上の工程を同時に実施してもよい。

【0048】

まず、電気分解工程、反応工程、塩素ガス供給工程は、実施形態１の場合と同様であるから、これらの説明を援用できる。

【0049】

つぎに、本実施形態の送液手段１７は、前記反応槽３において生成された炭酸塩を含む炭酸塩含有液を、前記回収槽４に供給する（回収工程）。そして、後述のとおり、前記回収槽４に供給された炭酸塩含有液に含まれる炭酸塩が、例えば、炭酸ナトリウムのように水に溶解するものの場合には、本装置１Ｂは、前記回収槽４において、例えば、塩酸を加えることで、気体として、二酸化炭素を取り出すことができる（Ｎａ_２ＣＯ_３＋２ＨＣｌ→２ＮａＣｌ＋Ｈ_２Ｏ＋ＣＯ_２）。また、例えば、前記炭酸塩が炭酸ナトリウムの場合、本装置１Ｂは、前記回収槽４において、例えば、塩化カルシウムを加えることで、難溶性である炭酸カルシウムを生成し、固体の炭酸カルシウムとして、二酸化炭素を回収することができる（Ｎａ_２ＣＯ_３＋ＣａＣｌ_２→２ＮａＣｌ＋ＣａＣＯ_３）。このように、本装置１Ｂは、前記回収槽４において、前記炭酸塩含有液からさらに二酸化炭素を回収することができる。なお、前述の回収方法の例示は、いずれも一例であり、これに限定されない。なお、回収槽４に送液することにより、前述の回収方法は、例えば、前記回収槽４において、前記反応槽３で使用した水酸化ナトリウム濃度を低く保持した条件で行うことが可能である。その結果、例えば、塩化カルシウムを含む海水を用いた場合のＣａ（ＯＨ）_２の生成は抑制される。このため、前記回収方法は、効果的にＣａＣＯ_３を生成することが可能であり、二酸化炭素固定の効率を向上させる効果を得られる。したがって、前記回収槽４に送液する構成では、例えば、本装置１Ｂで使用する水酸化ナトリウム水溶液又は水酸化カルシウム水溶液は、前記反応槽３において、高濃度の状態で使用することが可能である。そこで、前記各水溶液の濃度は、例えば、０．１ｍｏｌ／Ｌ程度に限定されず、例えば、１ｍｏｌ／Ｌ程度の濃度としても使用可能である。また、炭酸ナトリウムの水への溶解度は、２０℃で２２ｇ／１００ｍｌ(２．１Ｍ)、１００℃で４５ｇ／１００ｍｌ（４．２Ｍ）であるため、水酸化ナトリウムの濃度をさらに上げることが可能である。そのため、例えば、本装置１Ｂは、水酸化ナトリウム水溶液の使用量を減らすことができるというメリットがある。

【0050】

本実施形態の本装置１Ｂは、例えば、高濃度の水酸化ナトリウムを利用することが可能である。そのため、本装置１Ｂの利用には、使用する水の量を大幅に減らす効果がある。

【0051】

［実施形態３］
図３を用いて、本実施形態の二酸化炭素回収装置１Ｃ（以下「本装置１Ｃ」ともいう。）の構成の一例を説明する図３に示すように、本装置１Ｃは、実施形態２の本装置１Ｂの構成（電気分解槽２、反応槽３及び回収槽４）に加えて、例えば、前記電気分解槽２の前記陽極電解室２０において生成された塩酸水溶液を前記回収槽に供給する送液手段１５を含む。本装置１Ｂの構成については、本実施形態の本装置１Ｃにおいても同様であるので、実施形態２における説明を援用できる。

【0052】

図３のように、本実施形態の本装置１Ｃは、例えば、前記電気分解槽２の前記陽極電解室２０において生成された塩酸水溶液を前記回収槽に供給する送液手段１５を含む。なお、前記送液手段１５の形状及び材質等は、他の送液手段の場合と同様に、特に限定されない。

【0053】

つぎに、本実施形態の二酸化炭素回収方法の一例を説明する。本実施形態の二酸化炭素回収方法は、例えば、図３に示す本装置１Ｃを用いて、次のように実施する。なお、本実施形態の二酸化炭素回収方法は、図３の本装置１Ｃの使用には限定されない。また、以下の各工程の実施する順序は、記載の順序に限定されない。したがって、本実施形態の二酸化炭素回収方法は、例えば、記載された順序と異なる順序で実施してもよく、２以上の工程を同時に実施してもよい。

【0054】

まず、実施形態１の電気分解工程、反応工程、塩素ガス供給工程は、本実施形態においても同様である。また、実施形態２の回収工程は、本実施形態においても同様である。そこで、これらの説明は、本実施形態において援用できる。

【0055】

つぎに、本実施形態の送液手段１５は、前記回収槽４に、前記陽極電解室２０で生成した塩酸を含む塩酸水溶液を供給する。そして、本装置１Ｃは、前記回収槽４において、前記塩酸水溶液により、前記炭酸塩含有液から二酸化炭素ガスを分離する（以上、回収工程）。前述のとおり、例えば、炭酸ナトリウムのように水に溶解するものの場合には、本装置１Ｂは、前記回収槽４において、例えば、塩酸を加えることで、気体として、二酸化炭素を取り出すことができる（Ｎａ_２ＣＯ_３＋２ＨＣｌ→２ＮａＣｌ＋Ｈ_２Ｏ＋ＣＯ_２）。

【0056】

本実施形態の本装置１Ｃは、電気分解に伴い生成された塩酸水溶液を有効利用することができる。これにより、本装置１Ｂの利用には、無駄のない二酸化炭素回収を実施できる効果がある。

【0057】

［実施形態４］
図４を用いて、本実施形態の二酸化炭素回収装置１Ｄ（以下「本装置１Ｄ」ともいう。）の構成の一例を説明する。図４に示すように、本装置１Ｄは、実施形態３の本装置１Ｃの構成（電気分解槽２、反応槽３及び回収槽４）に加えて、例えば、前記電気分解槽２の前記陽極電解室２０に紫外線照射手段２６を含む。本装置１Ｃの構成については、本実施形態の本装置１Ｄにおいても同様であるので、実施形態３における説明を援用できる。

【0058】

図４のように、本実施形態の前記陽極電解室２０は、例えば、紫外線照射手段２６を含む。前記紫外線照射手段２６は、例えば、前記陽極電解室２０において生成された塩酸水溶液に紫外線を照射し、前記塩酸水溶液に含まれる次亜塩素酸を分解して塩酸を生成するものである。なお、前記紫外線照射手段２６の構造、形状及び配置位置は、前記塩酸水溶液に効果的に紫外線を照射できるものであれば、どのような態様であってもよい。

【0059】

つぎに、本実施形態の二酸化炭素回収方法の一例を説明する。本実施形態の二酸化炭素回収方法は、例えば、図４に示す本装置１Ｄを用いて、次のように実施する。なお、本実施形態の二酸化炭素回収方法は、図４の本装置１Ｄの使用には限定されない。また、以下の各工程の実施する順序は、記載の順序に限定されない。したがって、本実施形態の二酸化炭素回収方法は、例えば、記載された順序と異なる順序で実施してもよく、２以上の工程を同時に実施してもよい。

【0060】

まず、実施形態１の電気分解工程、反応工程、塩素ガス供給工程は、本実施形態においても同様である。また、実施形態２の回収工程は、本実施形態においても同様である。さらに、実施形態３の回収工程は、本実施形態においても同様である。そこで、これらの説明は、本実施形態において援用できる。

【0061】

つぎに、本実施形態の紫外線照射手段２６は、前記陽極電解室２０で生成した次亜塩素酸を分解して塩酸を生成させる（電気分解工程）。例えば、前記電気分解槽２において塩化ナトリウム水溶液を電気分解した場合、本装置１Ｄは、陽極２４側に塩素ガスを発生させ、陰極２５側に水素ガスを発生させ、水酸化ナトリウムを生成する。そして、陽極２４側で発生した塩素ガスは、水溶液中の水と反応し、塩酸と次亜塩素酸となる（Ｃｌ_２＋Ｈ_２Ｏ→ＨＣｌ＋ＨＣｌＯ）。本装置１Ｄは、実施形態３の本装置１Ｃと同様に、前記回収槽４において、例えば、炭酸塩含有液に塩酸を加えることで、気体として、二酸化炭素を取り出すものである。そして、前述のとおり、塩素ガスと水とによる生成物は、次亜塩素酸を含むものであるため、塩酸の濃度が十分なものではない。そこで、本実施形態の本装置１Ｄは、前記生成物である塩酸水溶液に紫外線を照射し、前記塩酸水溶液に含まれる次亜塩素酸を分解して、塩酸を生成する（２ＨＣｌＯ→２ＨＣｌ＋Ｏ_２）。なお、前記紫外線照射による効果は、実験により確認されている。当初濃度が１０００ｐｐｍの次亜塩素酸水（５０ｍｌ）はｐＨ６．６６であったものが、１５分の紫外線ライト（智洋製）の照射によりｐＨ６．３０まで低下し、さらに１５分照射することでｐＨ６．１１まで下がり、その後一定となっていた。そのため、紫外線照射により、本装置１Ｄは、次亜塩素酸を塩酸に変化させながら塩酸濃度が高い水溶液にして、前記陽極電解室２０から前記回収槽４に送液することが可能である。

【0062】

本実施形態の本装置１Ｄは、電気分解に伴い生成される塩酸水溶液の塩酸濃度を向上させることができる。これにより、本装置１Ｄの利用には、効率的な二酸化炭素回収の効果がある。

【0063】

［実施形態５］
図５を用いて、本実施形態の二酸化炭素回収装置１Ｅ（以下「本装置１Ｅ」ともいう。）の構成の一例を説明する。図５に示すように、本装置１Ｅは、実施形態３の本装置１Ｃの構成（電気分解槽２、反応槽３及び回収槽４）に加えて、例えば、前記回収槽４で生成された金属塩水溶液を前記電気分解槽２に送る送液手段１８を含む。本装置１Ｃの構成については、本実施形態の本装置１Ｅにおいても同様であるので、実施形態３における説明を援用できる。また、本装置１Ｅは、実施形態４の本装置１Ｄの構成を含むものであってもよい。

【0064】

図５のように、本実施形態の本装置１Ｅは、例えば、前記回収槽４において生成された金属塩水溶液を前記電気分解槽２へ送液する送液手段１８を含む。なお、前記送液手段１８の形状及び材質等は、他の送液手段の場合と同様に、特に限定されない。また、図５では、前記送液手段１８は、実施形態１の前記電気分解槽２への金属塩水溶液の供給のための送液手段１８と一体のものとなっているが、これに限定されない。したがって、外部からの金属塩水溶液を供給するための送液手段を、本実施形態における前記送液手段１８と別に設けてもよい。

【0065】

つぎに、本実施形態の二酸化炭素回収方法の一例を説明する。本実施形態の二酸化炭素回収方法は、例えば、図５に示す本装置１Ｅを用いて、次のように実施する。なお、本実施形態の二酸化炭素回収方法は、図５の本装置１Ｅの使用には限定されない。また、以下の各工程の実施する順序は、記載の順序に限定されない。したがって、本実施形態の二酸化炭素回収方法は、例えば、記載された順序と異なる順序で実施してもよく、２以上の工程を同時に実施してもよい。

【0066】

まず、実施形態１の電気分解工程、反応工程、塩素ガス供給工程は、本実施形態においても同様である。また、実施形態２の回収工程は、本実施形態においても同様である。さらに、実施形態３の回収工程は、本実施形態においても同様である。そこで、これらの説明は、本実施形態において援用できる。また、実施形態４の構成を含む場合には、実施形態４における説明も、援用可能である。

【0067】

つぎに、本実施形態の送液手段１８は、前記陽極電解室２０及び前記陰極電解室２１の少なくとも一方に、前記回収槽４において前記炭酸塩含有液から二酸化炭素ガスを分解して生成する金属塩水溶液を供給する（金属塩水溶液供給工程）。なお、前記回収槽４は、前記炭酸塩含有液と塩酸との反応によって、二酸化炭素ガスを発生させ、金属塩水溶液を生成する。例えば、前記炭酸塩含有液が炭酸ナトリウムの場合、前記回収槽４は、二酸化炭素を発生させ、塩化ナトリウムを生成する（Ｎａ_２ＣＯ_３＋２ＨＣｌ→２ＮａＣｌ＋Ｈ_２Ｏ＋ＣＯ_２）。このように生成された金属塩水溶液は、前記送液手段１８によって、前記電気分解槽２に送られる。なお、図５では、実施形態１に関する図１と同様に、前記電気分解槽２は、隔膜１００で上部から底部まで完全に仕切られている。しかし、これに限定されないことは、実施形態１の場合と同様である。例えば、前記電気分解槽２が底部まで仕切られず、前記電気分解槽２が下部でつながっている形状の場合には、前記送液手段１８の金属塩水溶液の供給は、例えば、前記電気分解槽２の下部に前記金属塩水溶液を注入し、前記陽極電解室２０及び前記陰極電解室２１の少なくとも一方に供給される方法であってもよい。

【0068】

本実施形態の本装置１Ｅは、二酸化炭素回収後の水溶液の再利用が可能である。これにより、本装置１Ｅの利用には、連続的な、また、継続的な二酸化炭素回収を可能にする効果がある。

【0069】

［実施形態６］
図６を用いて、本実施形態の二酸化炭素回収装置１Ｆ（以下「本装置１Ｆ」ともいう。）の構成の一例を説明する本装置１Ｆは、実施形態１から５の各二酸化炭素回収装置の構成に加えて、例えば、前記電気分解槽２に海水を供給するための送液手段２９を含む。実施形態１から５の構成については、本実施形態の本装置１Ｆにおいても同様であるので、これらの説明を援用できる。なお、図６は、図３に係る二酸化炭素回収装置の構成に、本実施形態で加えられた構成を含めた内容の概略図である。

【0070】

図６のように、本実施形態の本装置１Ｆは、例えば、前記電気分解槽２に海水を供給するための送液手段２９を含む。なお、前記送液手段２９の形状及び材質等は、他の送液手段の場合と同様に、特に限定されない。

【0071】

本実施形態の二酸化炭素回収方法は、例えば、図６に示す本装置１Ｆを用いて、前記電気分解槽２に海水を供給して実施する点を除き、実施形態１から５の二酸化炭素回収方法と同様である。なお、海水は、前記送液手段２９を用いて、前記陽極電解室２０及び前記陰極電解室２１の少なくとも一方に供給される。なお、実施形態５の金属塩水溶液の供給の場合と同様に、前記電気分解槽２の構造によって、海水の供給は、例えば、前記電気分解槽の下部に注入される方法であってもよい。また、各工程の実施する順序が限定されないことは、他の実施形態の場合と同様である。

【0072】

本実施形態の本装置１Ｆは、海水を利用した二酸化炭素回収が可能である。なお、本装置１Ｆを大型タンカーに載せれば、本装置１Ｆは、海水を電気分解しながら、電気と水素を得て、二酸化炭素を固定化し、海水中のカルシウムイオンを利用して炭酸カルシウムを生成することができる。

【0073】

［実施形態７］
図７を用いて、本実施形態の二酸化炭素回収装置１Ｇ（以下「本装置１Ｇ」ともいう。）の構成の一例を説明する。本装置１Ｇは、実施形態２又は３の各二酸化炭素回収装置の構成に加えて、例えば、前記回収槽４に海水を供給するための送液手段４１を含む。実施形態２又は３の構成については、本実施形態の本装置１Ｆにおいても同様であるので、これらの説明を援用できる。なお、図７は、図３に係る二酸化炭素回収装置の構成に、本実施形態で加えられた構成を含めた内容の概略図である。また、本実施形態には、実施形態６の構成を加えてもよい。

【0074】

図７のように、本実施形態の本装置１Ｇは、例えば、前記回収槽４に海水を供給するための送液手段４１を含む。なお、前記送液手段４１の形状及び材質等は、他の送液手段の場合と同様に、特に限定されない。

【0075】

本実施形態の二酸化炭素回収方法は、例えば、図７に示す本装置１Ｇを用いて、前記回収槽４に海水を供給して実施する点を除き、実施形態２又は３の二酸化炭素回収方法と同様である。また、各工程の実施する順序が限定されないことは、他の実施形態の場合と同様である。さらに、実施形態６の各工程を含むものであってもよい。

【0076】

本実施形態の本装置１Ｇは、前記回収槽４に海水を取り込むことによって、例えば、前記反応槽３で生成された前記炭酸塩と海水に含まれる塩化カルシウムとの反応によって、炭酸カルシウムが生成される。例えば、炭酸カルシウムは、難溶性を有するため、固体の状態で、前記回収槽４の底に沈殿する。そこで、本装置１Ｇは、沈殿物を回収することによって、二酸化炭素を回収することが可能である。例えば、前記炭酸塩が炭酸ナトリウムの場合、本装置１Ｇは、前記回収槽４において、例えば、海水に含まれる塩化カルシウムを加えることで、炭酸カルシウムを生成し、固体の炭酸カルシウムとして、二酸化炭素を回収することができる（Ｎａ_２ＣＯ_３＋ＣａＣｌ_２→２ＮａＣｌ＋ＣａＣＯ_３）。なお、前述の例示は、一例であり、これに限定されない。

【0077】

本実施形態の本装置１Ｇは、実施形態６の本装置１Ｆと同様に、大型タンカーに載せれば、海水を電気分解しながら、電気と水素を得て、二酸化炭素を固定化し、海水中のカルシウムイオンを利用して炭酸カルシウムを生成することができる。

【0078】

［実施形態８］
図８を用いて、本実施形態の二酸化炭素回収装置１Ｈ（以下「本装置１Ｈ」ともいう。）の構成の一例を説明する。本装置１Ｈは、実施形態１から７の各二酸化炭素回収装置の構成に加えて、例えば、燃料電池発電装置３０を含む。実施形態１から７の構成については、本実施形態の本装置１Ｈにおいても同様であるので、これらの説明を援用できる。なお、図８は、図３に係る二酸化炭素回収装置の構成に、本実施形態で加えられた構成を含めた内容の概略図である。

【0079】

図８のように、本実施形態の本装置１Ｈは、例えば、前記燃料電池発電装置３０及び前記陰極電解室２１で生成した水素ガスを前記燃料電池発電装置３０に供給するための送ガス手段１３を含む。なお、前記燃料電池発電装置３０は、前記電気分解槽２の前記陰極電解室２１で、電気分解に伴い生成された水素を利用して、発電を行う装置である。また、前記燃料電池発電装置３０は、前記電気分解槽２に備えられた前記陽極２４及び前記陰極２５に電気を供給可能なものであってもよい。前記燃料電池発電装置３０は、水素を利用して発電を行えるものであればよく、その形態及び構造はどのようなものであってもよい。また、前記送ガス手段１３の形状及び材質等は、他の送ガス手段の場合と同様に、特に限定されない。

【0080】

本実施形態の二酸化炭素回収方法は、例えば、図８に示す本装置１Ｈを用いて、前記電気分解槽２の前記陰極電解室２１で、電気分解に伴い生成された水素を利用して、発電を行う点を除き、実施形態１から７の二酸化炭素回収方法と同様である。また、各工程の実施する順序が限定されないことは、他の実施形態の場合と同様である。

【0081】

本実施形態の送ガス手段１３は、前記陰極電解室２１で生成した水素ガスを前記燃料電池発電装置３０に供給する（燃料電池発電工程）。そして、前記燃料電池発電装置３０は、送ガス手段１３によって供給された前記水素を利用して、発電を行う。また、前記燃料電池発電装置３０は、発電した電気を、前記電気分解槽２に備えられた前記陽極２４及び前記陰極２５に供給してもよい。

【0082】

本実施形態の本装置１Ｈは、電気分解に伴い発生する水素ガスを有効利用することができる。

【0083】

［実施形態９］
図９を用いて、本実施形態の二酸化炭素回収装置１Ｉ（以下「本装置１Ｉ」ともいう。）の構成の一例を説明する。１Ｉは、実施形態１から８の各二酸化炭素回収装置の構成に加えて、例えば、太陽光発電装置３１を含む。実施形態１から８の構成については、本実施形態の本装置１Ｉにおいても同様であるので、これらの説明を援用できる。なお、図９は、図３に係る二酸化炭素回収装置の構成に、本実施形態で加えられた構成を含めた内容の概略図である。

【0084】

図９のように、本実施形態の本装置１Ｉは、例えば、前記陽極２４及び前記陰極２５に電気を供給可能である前記太陽光発電装置３１を含む。なお、前記太陽光発電装置３１は、前記陽極２４及び前記陰極２５に電気を供給可能であればよく、その形態及び構造はどのようなものであってもよい。

【0085】

本実施形態の二酸化炭素回収方法は、例えば、図９に示す本装置１Ｉを用いて、前記電気分解槽２に備えられた前記陽極２４及び前記陰極２５に電気を供給する。本実施形態の二酸化炭素回収方法は、前述の点を除き、実施形態１から８の二酸化炭素回収方法と同様である。また、各工程の実施する順序が限定されないことは、他の実施形態の場合と同様である。

【0086】

本実施形態の本装置１Ｉは、再生可能エネルギーの活用をした二酸化炭素回収を可能とする。

【0087】

以下、図１０を使用して、本開示にかかる二酸化炭素回収装置及び二酸化炭素回収方法の具体例を示す。なお、以下の説明は、具体的な内容の一例であり、前述のとおり、本開示にかかる二酸化炭素回収装置及び二酸化炭素回収方法は、以下の説明に限定されない。また、本発明の二酸化炭素回収装置及び二酸化炭素回収方法は、以下の説明に記載した構成をすべて含むものでなくてもよく、構成を付加したものであってもよい。さらに、本開示にかかる二酸化炭素回収方法は、以下の説明における二酸化炭素回収装置（以下、「本装置１J」ともいう。）の使用に限定されない。

【0088】

本装置１Jは、二酸化炭素を含む空気を空気導入路（送ガス手段１９）から導入し、内部で二酸化炭素を分離しながら二酸化炭素の濃度を零又は大幅に低減した状態にして、空気排出路（送ガス手段１２）から外部に排出する装置であり、火力発電所のように大量の燃焼ガスを連続的に排出する大規模施設から家屋・オフィス等の小規模施設など、様々な規模の施設に適用することを想定している。

【0089】

本装置１Jは、直方体状で中空の筺体１０の内部に、陽極２４及び陰極２５を有して導入した塩化ナトリウム水溶液を電気分解しながら水酸化ナトリウム水溶液及び塩化水素を含む水溶液を生成する電気分解槽２と、陰極２５側で生成した水酸化ナトリウム水溶液を、配管（送液手段１６）を介して導入するとともに二酸化炭素を含む空気を空気導入路（送ガス手段１９）を介し導入して水酸化ナトリウム水溶液中で気泡生成具１９１から噴出・バブリングすることで、炭酸ナトリウム及び炭酸水素ナトリウム含む水溶液を生成する反応槽３と、生成した炭酸ナトリウム等を含む水溶液を、配管（送液手段１７）を介して導入するとともに、その水溶液に配管（送液手段１５）を介して塩化水素を含む水溶液を導入して混入することで気体の二酸化炭素を二酸化炭素排出路（送ガス手段１１）から取り出す回収槽４と、を備えている。

【0090】

そして、本装置１Jは、電気分解槽２の塩化水素を含む水溶液を貯留する部分の上部側に、その水溶液に紫外線を照射する紫外線照射手段としての紫外線ライト（紫外線照射手段２６ａ，２６ｂ）が内装されており、陽極２４側で電気分解された水溶液に含有している次亜塩素酸を分解して塩化水素を生成することで、塩化水素の濃度を高めてから配管（送液手段１５）を介して回収槽４に導入させる構成とされている。

【0091】

即ち、例えば、電気分解槽２の陽極２４側で生成される塩化水素を含む水溶液に紫外線ライト（紫外線照射手段２６ａ，２６ｂ）で紫外線を照射する構成を採用したことで、その水溶液に含まれる次亜塩素酸を塩化水素にしながら塩酸濃度が高くｐＨの低い水溶液にして回収槽４内に導入可能となるため、本装置１Jは、二酸化炭素を効率的に気体の状態にして分離しながら、塩化ナトリウム水溶液を生成して循環使用可能としている。また、反応槽３と回収槽４を別々にしたことで、本装置は、各槽において連続的に処理を行いながら、処理に用いる水溶液を入れ替え作業することなく循環使用可能として、装置の運転効率を高いものとしている。

【0092】

一方、電気分解槽２は、それに内装した陽極２４側と陰極２５側が、縦向きに延びる隔壁１００で縦方向底部側付近から頂壁に達する位置まで空間を区画されて陽極電解室２０と陰極電解室２１を形成しており、その上部側に気体を各々貯留する空間を有しているとともに、回収槽４で生成された塩化ナトリウム水溶液（塩水）が、その底部側から配管（送液手段１８）を介して陽極電解室２０及び陰極電解室２１の底部側に各々導入される構成となっている。

【0093】

そして、陰極電解室２１の水酸化ナトリウム水溶液を、反応槽３に送る配管（送液手段１６）の吸入口、及び陽極電解室２０の塩化水素を含む水溶液を回収槽４に送る配管（送液手段１５）の吸入口は、水溶液貯留部分の上部側に各々開口している。これにより、本装置は、電気分解されていない塩化ナトリウム水溶液を電気分解済みの水溶液に混入して次の槽に導入してしまうことを最小限に抑えながら、回収槽４で生成した塩化ナトリウム水溶液を電気分解槽２に連続的に導入可能としており、装置の連続運転を実現可能としている。

【0094】

なお、上述した電気分解槽２において、陽極２４と陰極２５の表面では電気分解に伴う熱が生じることから、電気分解で生じた次亜塩素酸及び塩化水素を含む水溶液部分と水酸化ナトリウムを含む水溶液部分の温度が上昇するとともに、陽極２４側の上部に配置した紫外線ライト（紫外線照射手段２６ａ，２６ｂ）の照射熱も加わって、それらにおける水溶液の熱膨張により槽の上部に上がりやすくなるため、本装置１Jは、配管（送液手段１５，１６）の吸引口から、電気分解されていない塩化ナトリウム水溶液が電気分解処理済みの水溶液に混入して吸引されにくい状態をさらに高めている。また、電気分解槽２の空間を左右に区画している隔壁１００は、硬質の不透過性素材からなりその下端側が開放されて陽極電解室２０と陰極電解室２１を連通させているが、この隔壁１００に半透膜を用いても良く、この場合は電気分解槽２の左右の空間を完全に区画した構成としても良い。

【0095】

また、本装置１Jは、その陽極電解室２０において、気体を貯留する上部側の空間から延設されて水溶液を貯留する部分の下部側まで連通させる配管（送ガス手段２２）が接続されており、電気分解により生成されて上部空間に溜まった塩素ガスを、ポンプ１２２で下部側まで搬送して気泡生成具１２３を介し水溶液中でバブリングさせることで、塩素ガスを水溶液中に溶解させる構成となっている。

【0096】

これにより、電気分解により陽極２４側で生じて上部空間に貯留した危険な塩素ガスを、貯留した水溶液の下部側から噴出させながら溶解させることを繰り返すことができ、その大部分を比較的安全な液体の状態（塩酸）にすることができるため、本装置１Jは、装置の安全性を確保しながら塩素ガスの生成量を考慮することなく充分なる出力で電気分解を実施可能として、陰極２５側で充分なる濃度の水酸化ナトリウムを生成することができる。

【0097】

なお、陽極電解室２０の頂壁には酸素を排出する酸素排出路（送ガス手段１４）が、陰極電解室２１の頂壁には水素を排出する水素排出路（送ガス手段１３）が設けられているが、その排出された酸素や水素は、所定のボンベ等に貯留して様々な目的に利用することができる。例えば、図示は省略するが、本装置は、水素ガスを発電の燃料として使用する燃料電池発電手段を装置に付設しておくことで、それによる電力を装置稼働のための電力の少なくとも一部に使用する方式とすることもでき、この場合は、装置のランニングコストを一層低廉に抑えることが可能となる。なお、本装置は、太陽光発電を利用してもよい。これによって、さらに、ランニングコストを抑えることが可能である。

【0098】

また、図示は省略するが、上述した本装置１Jにおいて、各槽にｐＨメータを設けるとともに、マイコンと運転制御用ソフトウエアを記憶したメモリを有した電子制御手段を備えたものとして、その電子制御手段が、各槽のｐＨレベルを検知しながら、配管（送液手段１５，１６，１７，及び１８，並びに送ガス手段２２）に設けたポンプ１５１，１６１，１７１，１８１，１２２及び各通路に設けた電磁弁と紫外線ライト（紫外線照射手段２６ａ，２６ｂ）をフィードバック制御により操作する方式とすれば、本装置１Jは、ほぼ自動的且つ連続的に装置の運転を行えるようになる。

【0099】

本装置１Jを最初に運転する際には、塩水導入路（送液手段２９）を介して電気分解槽２に所定濃度の塩化ナトリウム水溶液（塩水）を所定の水位まで貯留させるとともに、空気排出路（送ガス手段１２）及び二酸化炭素排出路（送ガス手段１１）を利用する等して、反応槽３に水酸化ナトリウム水溶液を所定水位まで導入して貯留するとともに、回収槽４に塩化ナトリウム水溶液を導入して所定水位まで貯留しておくと良い。

【0100】

次に、本装置１Jは、陽極２４及び陰極２５に通電して電気分解を開始しながら、陽極電解室２０の紫外線ランプ（紫外線照射手段２６ａ，２６ｂ）を点灯させるとともに配管（送ガス手段２２）のポンプ１２２を駆動させる。本装置１Jは、これと同時に、空気導入路（送ガス手段１９）と気泡生成器１９１を介して反応槽３内への二酸化炭素を含む空気（処理対象）の導入を開始する。

【0101】

そして、本装置１Jは、陰極電解室２５の水溶液貯留部分の上部側に配置した図示しないｐＨメータで水溶液の塩基性度が所定レベルに達したことを検知した時点で、配管（送液手段１６）のポンプ１６１を駆動させて反応槽３に水酸化ナトリウム水溶液を導入し、陽極電解室２４の水溶液貯留部分の上部側に配置した図示しないｐＨメータで水溶液の酸性度が所定レベルに達したことを検知した時点で、配管（送液手段１５）のポンプ１５１を駆動させて回収槽４に塩化水素水溶液（塩酸）を導入する。

【0102】

一方、本装置１Jは、反応槽３の水溶液貯留部分の上部側に配置した図示しないｐＨメータで水溶液の塩基性度が所定レベルまで下がったことを検知した時点で、配管（送液手段１７）のポンプ１７１を駆動して、回収槽４に炭酸ナトリウム及び炭酸水素ナトリウム含む水溶液を導入して、配管（送液手段１５）で導入した塩化水素と反応させながら塩化ナトリウムを生成するとともに、反応で生じた二酸化炭素が気体の状態で分離されて上部側空間に溜まる。そして、分離した二酸化炭素は二酸化炭素排出路（送ガス手段１１）を介して外部に排出されて所定の貯留手段に貯留される等して、残った塩化ナトリウム水溶液は、配管（送液手段１８）のポンプ１８１を駆動させて水位上昇分だけ送出されて、電気分解槽２の底部から導入されて再利用される。

【0103】

その後は、本装置１Jは、各槽における水溶液は循環して生成・使用されることから、材料を殆ど補充することなく装置の運転を継続することが可能となり、装置のランニングコストを低廉に抑えることができる。一方、電気分解により水素と酸素が排出される分と水分の蒸発等により水位は低下してくるため、本装置への水の補充は、適宜行うことになる。

【0104】

なお、電気分解により陽極２４側で塩化水素とともに生成される次亜塩素酸が紫外線照射により分解されて塩化水素になる（２ＨＣｌＯ→２ＨＣｌ＋Ｏ_２）という反応については、本願発明者による実験で確認されている。即ち、当初濃度が１０００ｐｐｍの次亜塩素酸水（５０ｍｌ）はｐＨ６．６６であったものが、１５分の紫外線ライト（智洋製）の照射によりｐＨ６．３０まで低下し、さらに１５分照射することでｐＨ６．１１まで下がり、その後一定となっていた。そのため、本装置１Jは、陽極電解室２０において、紫外線ライト（紫外線照射手段２６ａ，２６ｂ）の照射により溶液貯留部分の次亜塩素酸を塩化水素に変化させながら塩酸濃度が高くｐＨの低い水溶液にして送出していることが分かる。

【0105】

なお、本装置１Jにおいて、反応槽３では、導入した水酸化ナトリウム水溶液中で二酸化炭素を含む空気をバブリングして炭酸ナトリウム及び炭酸水素ナトリウムを生成する方式を説明したが、導入する水酸化ナトリウム水溶液をミスト化して二酸化炭素を含む空気と混合する方式としても同様である。また、塩化ナトリウム水溶液を使用する代わりに、塩化カリウム水溶液を使用しても、同様に実施することができる。

【0106】

以下、図１１を使用して、本装置の他の具体例を示す。なお、以下の説明は、具体的な内容の一例であり、本開示にかかる本装置及び二酸化炭素回収方法が以下の説明に限定されないこと等は、前述のとおりである。

【0107】

以下の説明における二酸化炭素回収装置（以下「本装置１Ｋ」ともいう。）は、前述の具体例と同様の構成をそのまま利用しながら、例えば、配管（送液手段１５）に塩酸と次亜塩素酸を含む水溶液を排出する塩酸排出路（送液手段３５）を、電磁弁を介して分岐して設けるとともに、回収槽４の上部側に海水等を導入するための海水導入路（送液手段４１）を設けるとともに、その底部側に二酸化炭素を固定した固形物を捕捉するためのフィルタ４５を追加した構成の二酸化炭素回収装置である。

【0108】

図１１の本装置１Ｋは、二酸化炭素を気体の状態で分離して装置の外で貯留又は使用するのではなく、二酸化炭素を固体の状態にして回収しようとするものである。即ち、陽極電解室２０で生成した塩化水素を含む水溶液は使用せずに、塩酸排出路（送液手段３５）から排出する構成とし、その代わりに海水導入路（送液手段４１）から、海水又は塩化カルシウム（ＣａＣｌ_２）を回収槽４に投入する方式としている。つまり、前記回収槽４で、炭酸ナトリウム（Ｎａ_２ＣＯ_３）及び炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ_３）（炭酸塩）に加えるものは、前述の具体例における本装置１Ｊでは塩化水素（ＨＣｌ）であるが、本具体例の本装置１Ｋでは、海水又は塩化カルシウム（ＣａＣｌ_２）である。海水を加える場合は、例えば、炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ_３）と炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）が得られ、塩化カルシウム（ＣａＣｌ_２）を加える場合は、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）が得られることになる。前記回収槽４で生成される化合物（炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム等）は、固体の状態で水溶液の中で沈殿する。その結果、本装置１Ｋは、固体の状態の化合物として、二酸化炭素を回収することができる。また、炭酸カルシウムは、極めて水に難溶であり、無害であるため、二酸化炭素の安全で確実な回収を可能とするものである。

【0109】

尚、海水を電気分解して二酸化炭素を固定する従来技術においては、水酸化ナトリウム水溶液との直接の処理によって、最初に大量の水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）_２）が生成されるため、炭酸塩含有液と海水との処理が進まず、水溶液に沈殿する化合物として二酸化炭素を回収することに支障が生じていた。本装置１Ｋにおいては、二酸化炭素と水酸化ナトリウムとを混合する処理を行った結果生成される炭酸塩含有液との処理によるものであるため、前述のような支障は生じない。

【0110】

例えば、従来の二酸化炭素固定化において、水酸化ナトリウム水溶液とカルシウムイオンを利用する方法では、水酸化ナトリウムの濃度が高い場合、前述のとおり、水酸化ナトリウム水溶液とカルシウムイオンとが先に反応しやすいことから、二酸化炭素の固定化に支障が生じる。そのため、水酸化ナトリウムの濃度を、例えば、０．２ｍｏｌ／Ｌ以下にする必要がある。そのため、従来の二酸化炭素の固定化は、大量の水を必要とする。これに対して、本開示にかかる二酸化炭素回収方法では、前述のとおり、従来の方法のような支障は生じないことから、水酸化ナトリウムの濃度を高くすることができる。例えば、前記濃度は、１ｍｏｌ／Ｌであってもよく、限定されない。その結果、二酸化炭素の固定化に使用する水の量を大幅に少なくすることができる。さらに、前記反応槽３の処理において、前述の水酸化ナトリウムをミスト状にする方法によれば、さらに、水の量を減らすことができる。さらに、この前記反応槽３の反応空間を拡大するために、空き倉庫、巨大ドーム、洞窟、トンネル、廃坑を利用すれば安価で大量に二酸化炭素の固定が可能である。

【0111】

本開示にかかる二酸化炭素回収装置を大型タンカーに載せれば、前記二酸化炭素回収装置は、海水を電気分解しながら、電気と水素を得て、二酸化炭素を固定化し、海水中のカルシウムイオンを利用して炭酸カルシウムを生成することができる。なお、電気分解に伴い発生する水素ガスの利用や太陽光発電を組み合わせれば、大型タンカーの上においても、より安定した二酸化炭素回収の作業が可能となる。また、生成された炭酸カルシウムは、前述のとおり、極めて難溶で無害なものであるため、深い海中に放出することも可能である。回収した二酸化炭素の輸送と貯蔵が問題視されているところ、本開示にかかる二酸化炭素回収装置は、これを解決することができる。さらに、原発事故で未使用な広大な土地をタンカー代わりに利用すれば、地球温暖化問題の解決に寄与するとともに、原発事故の被害を受けた地域の活性化に活用することも可能である。

【0112】

［実施形態１０］
次に、図１２に示す炭化水素製造システムの一例について説明する。図示のように、本システム１０００は、二酸化炭素回収装置１００９及び炭化水素合成装置１０１０から構成される。二酸化炭素回収装置１００９は、前述の実施形態１から実施形態９の説明を援用できる。炭化水素合成装置１０１０については、例えば、特許文献１（特許第６４４０７４２号公報）の記載を援用できる。

【0113】

図１２に示すように、本実施形態の炭化水素合成装置１０１０は、二酸化炭素が溶存する水Ａを収容するための水槽１０１１と、酸素のナノバブル（数１００ｎｍ以下の酸素の超微細気泡）を発生するナノバブル発生装置１０１２（「ナノバブル発生手段」の一例）と、光触媒（例えば、酸化チタン、酸化亜鉛等）の存在下において、酸素のナノバブルを含む水Ａに紫外線を照射する光触媒装置１０１４（「紫外線照射手段」の一例）と、を備える。光触媒装置１０１４は、本開示の合成反応槽である。

【0114】

水槽１０１１には、逆浸透膜を通過させた水Ａが所定量収容されている。水槽１０１１に収容されている水Ａには、二酸化炭素が溶存している。当該二酸化炭素は、二酸化炭素回収装置１００９において炭酸塩として回収された二酸化炭素が使用できる。図１２では、二酸化炭素回収装置１００９から、二酸化炭素ガスが、送ガス管（送ガス手段）により、水槽１０１１に供給されるようになっている。なお、図１２には図示していないが、水槽１０１１の外部に二酸化炭素ボンベ等の二酸化炭素供給源を設け、当該二酸化炭素供給源から水槽１１に二酸化炭素を供給する構成（水槽１１内を二酸化炭素で充満させる構成）としてもよい。また、水Ａは、逆浸透膜を通過させた水に限定されるものではなく、二酸化炭素が溶存している水であればよい。なお、水Ａは、逆浸透膜を通過させてイオン或いは塩類等の不純物を除去したものが好ましい。

【0115】

ナノバブル発生装置１０１２は、超微細孔式のナノバブル発生装置である。ナノバブル発生装置１０１２は、二酸化炭素回収装置１００９の送ガス管（送ガス手段）に接続され、二酸化炭素回収装置１００９の陽極電解室で発生する酸素が供給される。なお、ナノバブル発生装置１０１２は、酸素ボンベ等の二酸化炭素回収装置１００９以外の酸素ガス供給源から酸素ガスが供給されていてもよい。ナノバブル発生装置１０１２で、供給される酸素に基づいて、水槽１０１１の水Ａにおいて酸素のナノバブルを発生させる。

【0116】

ナノバブル発生装置１０１２は、酸素の気層（気泡）を噴出する酸素噴出部分と、水槽１０１１中の水Ａを噴出する水噴出部分と、を備える。ナノバブル発生装置１０１２においては、前記酸素噴出部分及び前記水噴出部分を水槽１０１１内に投入する。

【0117】

前記酸素噴出部分には、ナノレベルの微細孔を有する特殊セラミックフィルターが設けられ、当該微細孔から酸素の気層（気泡）が噴出される。また、上記水噴射部分においては、水槽１０１１中の水Ａが前記特殊セラミックフィルターに噴射されることで、前記特殊セラミックフィルターの表面を水Ａの液流で流す。

【0118】

ナノバブル発生装置１０１２においては、前記特殊セラミックフィルターの微細孔の境界に水槽１０１１中の水Ａの液流を与えることにより、前記酸素噴出部分（微細孔）より噴出された酸素の気層（気泡）が微細に切断される。そして、切断された酸素の気層（気泡）が水槽１０１１中の水Ａの表面張力により圧縮されることで酸素のナノバブル（超微細気泡）が生じる。なお、ナノバブル発生装置１０１２は、超微細孔式のものに限定されるものではなく、酸素のナノバブルを発生可能な装置であれば、他の公知なナノバブル発生装置であっても構わない。

【0119】

図１２に示すように、光触媒装置１０１４は、酸素のナノバブルを含む水Ａに紫外線を照射するためのＵＶランプ１０１３と、光触媒を内部に備えた反応管１０１７と、を備える。ＵＶランプ１０１３は、反応管１０１７の周辺に配置され、反応管１０１７に向けて紫外線を照射する。反応管１０１７は、紫外線が透過可能な管状の容器であり、その内部を酸素のナノバブルを含む水Ａが通過可能に構成されている。

【0120】

光触媒装置１０１４においては、光触媒を充填させた反応管１０１７の内部に酸素のナノバブルを含む水Ａが所定の流量で供給されるとともに、反応管１０１７内を通過する当該水Ａに対して紫外線が照射される。そして、光触媒装置１０１４を通過した水Ａを、循環ポンプ１０１６によって再度光触媒装置１０１４に戻し、所定時間循環させる。

【0121】

炭化水素合成装置１０１０においては、まず、水槽１０１１内の二酸化炭素を含む水Ａ中で、酸素のナノバブルをナノバブル発生装置１０１２により発生させる。これにより、発生させた酸素のナノバブルが、水槽１０１１内の水Ａ中に滞留する（肉眼では透明である）。そして、発生させた酸素のナノバブルを含む水Ａを光触媒装置１０１４に供給することで、光触媒の存在下において、紫外線を酸素のナノバブルを含む水Ａに照射させる。これにより、反応式（１）に示すように、ナノバブル状態の酸素からオゾンを介してスーパーオキシドアニオンラジカル、ヒドロキシルラジカル等の活性酸素が生成される。

【0122】

３Ｏ_２→２Ｏ_３→活性酸素（Ｏ_２ ^－・、ＯＨ・等） （１）

【0123】

また同時に、反応式（２）に示すように、水Ａに溶存する二酸化炭素の還元反応が起こる。

【0124】

ＣＯ_２＋Ｈ_２Ｏ→ＣＯ＋Ｈ_２＋Ｏ_２ （２）

【0125】

そして、上記反応式（２）の二酸化炭素の還元反応は、上記反応式（１）において生成された活性酸素の存在下で起こるため、反応式（３）に示すような反応が進行し、これにより炭化水素が合成される。

【0126】

（２ｎ＋１）Ｈ_２＋ｎＣＯ→Ｃ_ｎＨ_２ｎ＋２＋ｎＨ_２Ｏ （３）

【0127】

すなわち、ナノバブル状態の酸素から生成した活性酸素の存在下において二酸化炭素を還元させることにより炭化水素を合成する。

【0128】

このように、炭化水素合成装置１０１０は、二酸化炭素が溶存する水Ａにおいて酸素のナノバブルを発生させ、当該酸素のナノバブルを含む水Ａを循環させながら光触媒装置１０１４にて紫外線を照射して二酸化炭素を還元させて炭化水素を合成する構成であるため、二酸化炭素と酸素のナノバブルとを含む水を単に用いるのみで、容易に炭化水素を合成することができる。そのため、容易な反応機構により炭化水素を合成できるとともに、効率良く炭化水素を合成できる。

【0129】

本実施形態のシステムにおいて、炭化水素合成装置１０１０で使用する二酸化炭素は、二酸化炭素回収装置１００９において生成した炭酸塩を二酸化炭素に戻して供給する。このため、炭化水素合成装置で合成した炭化水素が燃焼して二酸化炭素が発生しても、発生した二酸化炭素を再度原料として炭化水素の合成に使用できる。

【0130】

本実施形態のシステムにおいて、二酸化炭素回収装置で発生する水素ガスを水槽１０１１に供給し、炭化水素の合成に使用してもよい。

【0131】

本開示のシステムにおいて、二酸化炭素含有ガスとして、水素ガスを生成する際に発生するガスを使用してもよい。水素ガスを得るために、褐炭に高温水蒸気をあて、二酸化炭素と水素の混合ガスを発生させ、当該混合ガスから水素ガスを分離することにより、水素ガスを得ている。本実施形態のシステムの二酸化炭素回収装置１００９に使用するガスとして当該混合ガスを使用すれば、二酸化炭素のみが回収されて、水素ガスを分離することが可能となる。現在、褐炭を用いた水素ガス製造において二酸化炭素の処理が問題となっており、海底又は地中に埋蔵することが検討されているが、本実施形態の二酸化炭素回収装置に当該混合ガスを用いれば、二酸化炭素の問題が解決できる。

【0132】

アミン類を用いた二酸化炭素の固定技術があるが、本開示のシステムは、同技術に取り替わるものであり、本開示のシステムによれば、二酸化炭素を回収し、かつ回収された二酸化炭素を用いて炭化水素を合成可能である。

【0133】

本開示のシステムにおいて、二酸化炭素回収装置に供給する二酸化炭素含有ガスとして、バイオマスから発生するバイオマスガスを使用することができる。バイオマスガスは、二酸化炭素、及び、メタン等の炭化水素が含まれており、二酸化炭素回収装置に供給することで、二酸化炭素が回収され、炭化水素を分離することが可能となる。

【0134】

本開示のシステムの二酸化炭素回収装置において、海水を使用する場合、カルシウム濃度が低い場合がある。この場合は、逆浸透膜により海水を濃縮して使用すればよい。なお、実施形態１０の炭化水素合成装置に使用する水Ａに関し、「水Ａは、逆浸透膜を通過させてイオン或いは塩類等の不純物を除去したものが好ましい。」と記載した。したがって、本開示の炭化水素合成装置において、海水を逆浸透膜に通過させて塩類等を除いた水を、水Ａとして使用した場合、塩類が濃縮した水が得られるため、この塩類が濃縮した水を、本開示のシステムの二酸化炭素回収装置に使用してもよい。

【産業上の利用可能性】

【0135】

以上のとおり、本開示により、二酸化炭素の削減に寄与可能である。このため、本開示は、例えば、資源の有効利用、資源の循環処理、及び、地球温暖化対策等に特に有用である。

【0136】

この出願は、２０２２年１２月１４日に出願された日本出願特願２０２２－１９９０４９及び２０２３年４月２７日に出願された日本出願特願２０２３－０７３２１０を基礎とする優先権を主張し、その開示のすべてをここに取り込む。

【符号の説明】

【0137】

１Ａから１Ｋ 二酸化炭素回収装置
２ 電気分解槽
３ 反応槽
４ 回収槽
１０ 筺体
１１～１４、１９、２２ 送ガス手段
１５～１８、２９、３５、４１ 送液手段
２０ 陽極電解室
２１ 陰極電解室
２４ 陽極
２５ 陰極
２６ａ，２６ｂ 紫外線照射手段
３０ 燃料電池発電装置
３１ 太陽光発電装置
１００ 隔壁
１２２，１５１，１６１，１７１，１８１ ポンプ
Ａ 水
１０００ システム
１００９ 二酸化炭素回収装置
１０１０ 炭化水素合成装置
１０１１ 水槽
１０１２ ナノバブル発生装置
１０１３ UVランプ
１０１４ 光触媒装置
１０１６ 循環ポンプ
１０１７ 反応管

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】