特許 7428453 液状炭化水素の合成方法及び合成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-29

(45)【発行日】2024-02-06

(54)【発明の名称】液状炭化水素の合成方法及び合成装置

(51)【国際特許分類】

   C10G 2/00 20060101AFI20240130BHJP

   C07C 1/02 20060101ALI20240130BHJP

   C07C 9/00 20060101ALI20240130BHJP

【ＦＩ】

C10G2/00

C07C1/02

C07C9/00

【請求項の数】 21

(21)【出願番号】P 2023192688

(22)【出願日】2023-11-13

【審査請求日】2023-11-15

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】514134321

【氏名又は名称】株式会社コスモス

(74)【代理人】

【識別番号】100084696

【弁理士】

【氏名又は名称】赤尾 直人

(72)【発明者】

【氏名】山田 豊滋

(72)【発明者】

【氏名】竹本 正

【審査官】森 健一

(56)【参考文献】

【文献】特許第７３８５９７４（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特許第７３８５９７２（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特開２０２０－０２９４８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０１６６１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－３４４６８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－３３５９０１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ１０Ｇ ２／００

Ｃ１０Ｌ １／３２

Ｃ０７Ｃ １／０２

Ｃ０７Ｃ ９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

継続的に供給されている二酸化炭素が溶解しており、かつ液状炭化水素と混合状態にある水を収容している反応槽内にて光触媒を介して、二酸化炭素及び水を一酸化炭素及び水素に還元し、更に当該光触媒を介した当該一酸化炭素と当該水素との化学反応によって当該液状炭化水素を更に合成する方法であって、当該反応槽の底部及び／又は側部から前記二酸化炭素と空気との混合気体の気泡を供給するか、又は当該反応槽の底部及び側部からそれぞれ二酸化炭素の気泡及び空気の気泡を供給することによって、反応槽の上側領域にて生成されている液状炭化水素の層における上側界面が、前記層を通過した二酸化炭素と空気との混合気体との接触状態を維持している液状炭化水素の合成方法。

【請求項2】

底部及び／又は側部にて混合又は供給されている空気の供給量を調整することを特徴とする請求項１記載の液状炭化水素の合成方法。

【請求項3】

前記上側界面の上側に空気を送付し、かつ当該送付量を調整することを特徴とする請求項１記載の液状炭化水素の合成方法。

【請求項4】

前記上側界面の上側にて二酸化炭素の濃度を測定していることを特徴とする請求項２、３の何れか一項に記載の液状炭化水素の合成方法。

【請求項5】

液状炭化水素の層内に、気泡の移動速度を緩和する抵抗素子を備えていることを特徴とする請求項１、２、３の何れか一項に記載の液状炭化水素の合成方法。

【請求項6】

超音波振動によってナノバブルを形成している酸素を含有している水を、反応槽の底部及び／又は側部に供給していることを特徴とする請求項１、２、３の何れか一項に記載の液状炭化水素の合成方法。

【請求項7】

超音波振動によってナノバブルを形成している二酸化炭素及び／又は空気を、反応槽の底部及び／又は側部に供給していることを特徴とする請求項１、２、３の何れか一項に記載の液状炭化水素の合成方法。

【請求項8】

前記混合気体における二酸化炭素の濃度が４３０ｐｐｍ～２０００ｐｐｍであることを特徴とする請求項１、２、３の何れか一項に記載の液状炭化水素の合成方法。

【請求項9】

溶解している酸素に対し、紫外線を照射することを特徴とする請求項１、２、３の何れか一項に記載の液状炭化水素の合成方法。

【請求項10】

混合状態にある前記液状炭化水素と前記水とが反応槽に流入していることを特徴とする請求項１、２、３の何れか一項に記載の液状炭化水素の合成方法。

【請求項11】

液状炭化水素と混合状態にある水を収容している反応槽内にて光触媒を介して、反応槽の底部及び／又は側部にて継続的に供給されている二酸化炭素を、水中内にて一酸化炭素及び水素に還元し、当該光触媒を介した当該一酸化炭素と当該水素との化学反応によって更に液状炭化水素を反応槽の上側領域にて層状に合成する装置であって、当該反応槽内において前記光触媒を有している光触媒手段を備え、かつ当該反応槽の底部及び／又は側部にて前記二酸化炭素と空気との混合気体の供給源と接続するか、又は当該反応槽の底部及び側部にてそれぞれ二酸化炭素の供給源及び空気の供給源と接続している液状炭化水素の合成装置。

【請求項12】

底部及び／又は側部にて混合又は供給されている空気に対する供給量調整器具を備えていることを特徴とする請求項１１記載の液状炭化水素の合成装置。

【請求項13】

反応槽の上側にて空気供給源及び供給量調整器具を備えていることを特徴とする請求項１２記載の液状炭化水素の合成装置。

【請求項14】

反応槽の上側に二酸化炭素の濃度測定器具を備えていることを特徴とする請求項１２，１３の何れか一項に記載の液状炭化水素の合成装置。

【請求項15】

液状炭化水素の層内に単数又は複数個のフィルターを設置することを特徴とする請求項１１，１２，１３の何れか一項に記載の液状炭化水素の合成装置。

【請求項16】

超音波振動装置を備えた水槽にてナノバブルを形成した酸素の供給槽を反応槽の底部及び／又は側部と接続していることを特徴とする請求項１１，１２，１３の何れか一項に記載の液状炭化水素の合成装置。

【請求項17】

超音波振動装置を備えた水槽にてナノバブルを形成した二酸化炭素及び／又は空気の供給槽を反応槽の底部及び／又は側部に接続していることを特徴とする請求項１１，１２，１３の何れか一項に記載の液状炭化水素の合成装置。

【請求項18】

反応槽の上側にて二酸化炭素と空気との混合気体の上昇を遮蔽する遮蔽板を設けていることを特徴とする請求項１１，１２，１３の何れか一項に記載の液状炭化水素の合成装置。

【請求項19】

複数個の遮蔽板の相互間にて所定の隙間を設け、かつ隙間の程度を調整し得ることを特徴とする請求項１８記載の液状炭化水素の合成装置。

【請求項20】

反応槽内に、溶解している酸素に照射する紫外線照射装置を備えていることを特徴とすする請求項１１，１２，１３の何れか一項に記載の液状炭化水素の合成装置。

【請求項21】

反応槽に対し、水を供給する供給装置を備え、反応槽から液状炭化水素の供給を受ける受給槽を設けていることを特徴とする請求項１１，１２，１３の何れか一項に記載の液状炭化水素の合成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、水中において光触媒を介して二酸化炭素及び水を一酸化炭素及び水素に還元し、当該光触媒を介した当該一酸化炭素と当該水素との化学反応によって液状炭化水素を合成する方法及び装置を対象としている。

【背景技術】

【0002】

水中において二酸化炭素を還元させて液状炭化水素を合成することは、既に従来技術によって提唱されている。

【0003】

例えば、特許文献１においては、光電気化学セルにおいて、二酸化炭素を含む水中に酸素を供給し、二酸化炭素を還元することによって、液状炭化水素を生成する方法が提唱されている（page 81, lines 4- 21）。

【0004】

即ち、特許文献１における光触媒は、光電気化学セルを前提としており、陰極において液状炭化水素等による燃料を生成していることを前提としている（Claims 2, 77, 79）。

【0005】

従って、特許文献１においては、純然たる光触媒による二酸化炭素及び水の還元が実現している訳ではない。
現に、特許文献１においては、水に対する紫外線の照射による酸素の活性化は実現されていない（この点において、特許文献２の場合と明らかに相違している。）。

【0006】

本願の発明者らは、特許文献２に示すように、二酸化炭素が溶解している水中に酸素を供給し、かつ酸素のナノバブルを発生させ、紫外線の照射によってナノバブルから生成された活性酸素の存在下において、光触媒を介して二酸化炭素及び水を一酸化炭素及び水素に還元することを前提とする液状炭化水素の製造方法及び製造装置を提唱している。

【0007】

しかしながら、特許文献２の場合には、酸素のナノバブルの生成、及び紫外線の照射による活性酸素の生成を必要不可欠としている点において、その構成は、必ずしもシンプルではない。

【0008】

特許文献１及び同２において、光触媒を介して液状炭化水素を生成した場合には、液状炭化水素の層が水よりも上側領域にて生成されている。

【0009】

このような場合、二酸化炭素を含有する上側の空気との接触状態が実現するが、その場合には、空気が含有する炭酸ガスの濃度によって、水中の二酸化炭素における還元効率が左右される。

【0010】

然るに、特許文献１、２のような従来技術においては、液状炭化水素が存在する上側界面と接触する空気における炭酸ガスの濃度の調整によって、効率的に液状炭化水素を生成するという基本的発想は全く提唱されていない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0011】

【文献】ＷＯ２０１０／０４２１９６ Ａ１

【文献】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】

【0012】

本発明は、酸素及び二酸化炭素が溶解している水に対する光触媒を介して液状炭化水素を極めて効率的に生成する方法及び装置を提供することを課題としている。

【課題を解決するための手段】

【0013】

前記課題を解決するため、本発明の基本構成は、
（１）継続的に供給されている二酸化炭素が溶解しており、かつ液状炭化水素と混合状態にある水を収容している反応槽内にて光触媒を介して、二酸化炭素及び水を一酸化炭素及び水素に還元し、更に当該光触媒を介した当該一酸化炭素と当該水素との化学反応によって当該液状炭化水素を更に合成する方法であって、当該反応槽の底部及び／又は側部から前記二酸化炭素と空気との混合気体の気泡を供給するか、又は当該反応槽の底部及び側部からそれぞれ二酸化炭素の気泡及び空気の気泡を供給することによって、反応槽の上側領域にて生成されている液状炭化水素の層における上側界面が、前記層を通過した二酸化炭素と空気との混合気体との接触状態を維持している液状炭化水素の合成方法、
（２）液状炭化水素と混合状態にある水を収容している反応槽内にて光触媒を介して、反応槽の底部及び／又は側部にて継続的に供給されている二酸化炭素を、水中内にて一酸化炭素及び水素に還元し、当該光触媒を介した当該一酸化炭素と当該水素との化学反応によって更に液状炭化水素を反応槽の上側領域にて層状に合成する装置であって、当該反応槽内において前記光触媒を有している光触媒手段を備え、かつ当該反応槽の底部及び／又は側部にて前記二酸化炭素と空気との混合気体の供給源と接続するか、又は当該反応槽の底部及び側部にてそれぞれ二酸化炭素の供給源及び空気の供給源と接続している液状炭化水素の合成装置、
からなる。

【発明の効果】

【0014】

基本構成（１）の方法及び基本構成（２）の装置によって、反応槽において水よりも上側領域にて生成されている液状炭化水素の層においては、通過する二酸化炭素と空気との混合気体との接触及び前記層の上側界面における二酸化炭素と空気との混合気体との接触状態の維持によって、極めて効率的な二酸化炭素の還元、更には液状炭化水素の合成を実現することができる。
即ち、前記混合気体による気泡が前記層を当該気泡の全表面における接触を伴った状態にて通過する段階及び上側界面における接触状態の維持による段階の双方によって、前記効率的な合成を可能としているが、特に前者による効果は、液状炭化水素の合成が順次進行し、上側領域の層が大きくなるに従って一層顕著となる。
尚、基本構成（１）、（２）においては、二酸化炭素を継続的に供給することを前提としているが、前記二酸化炭素と空気との混合気体を供給する場合には、当然前記効果が発生している。
たとえ前記混合気体ではない場合であっても、反応槽の底部及び側部からそれぞれ二酸化炭素の気泡及び空気の気泡を供給した場合には、前記層を通過するに至るまでに、気泡は相当の割合にて二酸化炭素と空気との混合気体を生成していることから、前記効果を実現することができる。

【0015】

基本構成（１）の方法及び（２）の装置は、特許文献１における電極を採用する構成に比し極めてシンプルであって、しかも電圧の印加を要せずに、純然たる光触媒反応によって、燃料となる液状炭化水素を得ることができる。

【0016】

基本構成（１）の方法及び基本構成（２）の装置の場合には、前記二酸化炭素と空気との混合気体又は空気を供給しており、しかも当該空気中に酸素が含有されていることから、特許文献２のように、酸素の供給、更には当該酸素のナノバブルの形成を必要不可欠としている訳ではない点においてシンプルな構成を実現している。

【0017】

このように、基本構成（１）の方法及び基本構成（２）の装置に立脚している本願発明は、シンプルな構成でありながら、極めて効率的な液状炭化水素の生成を実現することができる。
因みに、特許文献２の構成のうちには、別途調整した液状炭化水素と酸素のナノバブルから生成される活性酸素の存在下において、二酸化炭素を還元させる構成も包摂されているが、このような混合状態を、例えば２４時間設置した場合に、液状炭化水素が更に合成される割合は、通常１０～１５％である（段落［００２９］）のに対し、基本構成（１）において、液状炭化水素と接触している空気の二酸化炭素の濃度を４３０ｐｐｍ～２０００ｐｐｍの範囲内にて調整した場合には、更に合成される液状炭化水素の割合を、２０～３０％とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】基本構成（１）の方法を示すブロック図である。

【図2】基本構成（２）の装置の構成を示す模式図であり、（ａ）は、二酸化炭素と空気との混合気体による供給源を採用し、かつ混合される空気の量を調整する実施形態を示しており、（ｂ）は、空気の供給源を採用し、かつ反応槽の上側にて空気を供給し、かつ供給量を調整している実施形態を示す。

【発明を実施するための形態】

【0019】

基本構成（１）は、図１のブロック図に示すように、継続的に供給されている二酸化炭素が溶解しており、かつ液状炭化水素ＨＣと混合状態にあるＷを収容している反応槽１内にて光触媒を介して、二酸化炭素及び水を一酸化炭素及び水素に還元し、更に当該光触媒を介した当該一酸化炭素と当該水素との化学反応によって当該液状炭化水素ＨＣを更に合成する方法であって、当該反応槽の底部及び／又は側部から前記二酸化炭素と空気Ａとの混合気体Ｍの気泡を供給するか、又は当該反応槽の底部及び側部からそれぞれ二酸化炭素の気泡及び空気Ａの気泡を供給することによって、反応槽１の上側領域にて生成されている液状炭化水素ＨＣの層における上側界面が、前記層を通過した二酸化炭素と空気Ａとの混合気体Ｍとの接触状態を維持している液状炭化水素ＨＣの合成方法である。

【0020】

基本構成（２）の装置は、図２の模式図に示すように、液状炭化水素ＨＣと混合状態にある水Ｗを収容している反応槽１内にて光触媒を介して、反応槽１の底部及び／又は側部にて継続的に供給されている二酸化炭素を、水中内にて一酸化炭素及び水素に還元し、当該光触媒を介した当該一酸化炭素と当該水素との化学反応によって更に液状炭化水素ＨＣを反応槽１の上側領域にて層状に合成する装置であって、当該反応槽１内において前記光触媒を有している光触媒手段を備え、かつ当該反応槽１の底部及び／又は側部にて前記二酸化炭素と空気Ａとの混合気体Ｍの供給源２と接続するか、又は当該反応槽１の底部及び側部にてそれぞれ二酸化炭素の供給源３及び空気Ａの供給源４と接続している液状炭化水素ＨＣの合成装置である。

【0021】

基本構成（１）、（２）においては、二酸化炭素と空気Ａとの混合気体Ｍの気泡を供給する場合と、二酸化炭素の気泡、及び空気Ａの気泡をそれぞれ反応槽１の底部及び側部から供給する場合との双方が包摂されているが、通常は、効率的な液状炭化水素ＨＣの合成を考慮し、前者を採用する場合が多い。

【0022】

基本構成（１）、（２）においては、液状炭化水素ＨＣの生成のために二酸化炭素の継続的な供給を技術的前提としているが、既に効果の項において指摘したように、上側領域における液状炭化水素ＨＣの層と、層を通過する二酸化炭素と空気Ａとの混合気体Ｍとの接触、更には、液状炭化水素ＨＣが生成されている水Ｗの上側界面と二酸化炭素と空気Ａとの混合気体Ｍとの接触によって前記還元反応が促進される根拠については、以下のような技術的事項を推定することができる。

【0023】

水中に溶解している二酸化炭素については、水に対する光触媒によって、ラジカル水、即ち化学反応を起こし易い活性化した水の状態を形成した場合には、以下のような当該ラジカル化を原因とする還元反応が順次進行している。
ＣＯ_２＋Ｈ_２Ｏ→ＣＯ＋Ｈ_２＋Ｏ_２ ・・・（１）
即ち、前記（１）式においては、順次左側から右側への還元反応を呈しているが、個別の反応に着目した場合、部分的には、一酸化炭素分子が酸化されて二酸化炭素分子に変化する逆反応も存在するが、全体としては、順次二酸化炭素分子が一酸化炭素分子に還元される反応が進行することに帰する。

【0024】

前記（１）式の反応式に引き続き、ラジカル水中において、当該ラジカル化を原因として、以下のような液状炭化水素ＨＣを更に生成する反応式が進行する。
（２ｎ＋１）Ｈ_２＋ｎＣＯ→Ｃ_ｎＨ_２ｎ＋２＋ｎＨ_２Ｏ ・・・（２）
従って、水Ｗの上側領域に生成されているＣ_ｎＨ_２ｎ＋２による液状炭化水素ＨＣの層は、前記（２）の反応式に由来している。
尚、炭素数ｎは、予め配合され、かつラジカル水と混合状態にある液状炭化水素ＨＣの炭素数と同一であることから、予め配合される液状炭化水素ＨＣは、鋳形と称されている。
但し、どうして、更に合成される液状炭化水素ＨＣの炭素数ｎが鋳形である液状炭化水素ＨＣの炭素数と同一であるかの根拠については、完全に解明されている訳ではない。

【0025】

前記反応式（１）及び（２）の場合、液状炭化水素ＨＣの層を通過している段階にあり、かつ空気Ａと混合気体Ｍを生成している二酸化炭素、及び前記層の上側にて空気Ａと混合気体Ｍを生成している二酸化炭素は、非極性液体である液状炭化水素ＨＣと親和性を有することを原因として、液状炭化水素ＨＣの層を透過し、更には下側領域の水Ｗが極性液体であっても、水Ｗに溶解し易いことを原因として、水Ｗの側に移行し、かつ溶解する。

【0026】

前記溶解によって、前記（１）の還元による反応式が促進され、ひいては、（２）式の合成反応もまた促進されることに帰する。
前記（１）、（２）の各反応式に着目する限り、前記界面の上側において調整自在の液状炭化水素ＨＣの濃度については、高いほど前記（１）式及び前記（２）式の各反応が促進されるが如くである。

【0027】

ところが、発明者らの経験によれば、二酸化炭素の濃度が高いほど前記（１）、及び（２）式の反応が促進される訳ではなく、前記界面の上側における二酸化炭素が所定の濃度を超えた場合には、かえって液状炭化水素ＨＣの生成が減少する場合があることが判明している。

【0028】

二酸化炭素の濃度が所定の数値を超えた場合に、液状炭化水素ＨＣの合成効率が低下する正確な根拠については、現時点では明らかではない。
但し、前記（１）、（２）の反応式における光触媒の機能が、二酸化炭素が所定の濃度を超えた場合には、却って低下することを推定することができる。

【0029】

前記上側界面における二酸化炭素の適切の濃度は、水中に含有される二酸化炭素の含有量によって左右されるが、大抵の場合、４３０ｐｐｍ～２０００ｐｐｍの数値範囲によって適切な二酸化炭素の濃度を設定することができる。

【0030】

二酸化炭素の継続的な供給を前提としている基本構成（１）、（２）においては、二酸化炭素と空気Ａとの混合気体Ｍの反応槽１の底部及び／又は側部からの供給、又は二酸化炭素の反応槽１の底部からの供給及び空気Ａの反応槽１の側部からの供給によって、前記のような適切な数値範囲の二酸化炭素の濃度を実現することができる。

【0031】

酸素のナノバブルを必要不可欠とする特許文献２の構成の場合には、反応槽１における温度としては、室温４０℃が好ましく、特に３０℃がより好ましいことが想定されていた（段落［００２８］）。
これに対し、基本構成（１）及び（２）の場合には、水温については自然状態の場合、冷却する場合、加熱する場合の何れをも包摂しているが、水温は、液状炭化水素ＨＣの合成効率にさしたる影響を与えない。

【0032】

その根拠は、前記（１）式の還元反応及び（２）式の液状炭化水素ＨＣの合成反応によって作用する光触媒によって、水中にて局所的に熱振動よりも桁違いに大きな振動数による分子の振動が生じており、水温を左右する熱振動は、前記分子運動に殆ど影響を与えないことにあるものと解される。

【0033】

前記（１）式の還元反応は、平穏な状態であることが好ましい。
このような場合、基本構成（１）、（２）のように、空気Ａ又は二酸化炭素と空気Ａとの混合気体Ｍの気泡を水Ｗ中に上昇させた場合に、前記（１）式の還元反応に支障が生ずるような平穏状態が破壊されるが如き懸念が想定されるが、現実には、このような破壊は生じていない。

【0034】

その根拠は、前記気泡の上昇によって、水Ｗ内において、前記還元反応に支障が生ずるような振動状態、更には乱流状態が形成されていないことから、前記還元反応と前記気泡の上昇とは十分両立し得ることにある。
現に、空気Ａ又は二酸化炭素と空気Ａとの混合気体Ｍによる気泡を供給していない従来技術の場合であっても、継続的に供給されている二酸化炭素の気泡による移動を原因として、前記（１）式の還元反応に格別の支障は生じていない。

【0035】

基本構成（１）においては、底部及び／又は側部にて混合又は供給されている空気Ａの供給量を調整することを特徴とする実施形態を採用し、基本構成（２）においては、図２（ａ）に示すように、底部及び／又は側部にて混合又は供給されている空気Ａに対する供給量調整器具５を備えていることを特徴とする実施形態を採用することができる。
但し、図２（ａ）は、混合される前の空気Ａに対する供給量調整器具５を採用した場合を示す。

【0036】

これらの実施形態の場合には、供給する二酸化炭素、又は空気Ａ、又は二酸化炭素と空気Ａの混合気体Ｍの供給量を調整することによって、液状炭化水素ＨＣの合成効率を調整し、しかも４３０ｐｐｍ～２０００ｐｐｍという好ましい二酸化炭素の濃度を設定することができる。

【0037】

基本構成（１）においては、前記上側界面の上側に空気Ａを送付し、かつ当該送付量を調整することを特徴とする実施形態を採用し、基本構成（２）においては、図２（ｂ）に示すように、反応槽１の上側にて空気供給源４及び供給量調整器具５を備えていることを特徴とする実施形態を採用することができる。

【0038】

これらの実施形態においては、二酸化炭素と空気Ａとの混合気体Ｍ又は空気Ａの供給量を一定とした上で、水Ｗ面の上側にて供給する空気Ａの供給量を調整することによって、液状炭化水素ＨＣの合成効率を調整し、かつ４３０ｐｐｍ～２０００ｐｐｍという好ましい二酸化炭素の濃度を設定することができる。

【0039】

供給量の調整という前記２件の実施形態の場合には、基本構成（１）において、前記上側界面の上側にて二酸化炭素の濃度を測定していることを特徴とする構成を採用し、基本構成（２）において、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、反応槽１の上側に二酸化炭素の濃度の測定器具６を備える構成を採用した場合には、正確な二酸化炭素の濃度を設定することができる。

【0040】

基本構成（１）においては、液状炭化水素ＨＣの層内に、気泡の移動速度を緩和する抵抗素子を備えていることを特徴とする実施形態を採用し、基本構成（２）においては、これらの実施形態の場合には、液状炭化水素ＨＣの層を気泡が通過する段階では、気泡は相当の比率にて二酸化炭素と空気Ａとの混合気体Ｍを生成しており、前記のような気泡の移動速度の緩和の結果、液状炭化水素ＨＣと混合状態の気泡との接触時間の増加によって、液状炭化水素ＨＣの合成効率を助長することができる。
尚、前記抵抗素子及び前記フィルターを液状炭化水素ＨＣの層より下側の水Ｗ中に設けた場合には、前記混合気体Ｍを生成せずに供給された空気Ａの気泡と、二酸化炭素の気泡との混合状態を促進することができる。

【0041】

基本構成（１）においては、超音波振動によってナノバブルを形成している酸素を含有している水Ｗを、反応槽１の底部及び／又は側部に供給していることを特徴とする実施形態を採用し、基本構成（２）においては、超音波振動装置を備えた水槽にてナノバブルを形成した酸素の供給槽を反応槽１の底部及び／又は側部と接続していることを特徴とする実施形態を採用することができる。

【0042】

これらの実施形態の場合には、予め超音波振動によって酸素のナノバブルを形成した上で、反応槽１内にナノバブルを供給することによって、液状炭化水素ＨＣの合成効率を向上させることを可能とする一方、反応槽１内にて超音波による振動が発生していない以上、前記（１）の還元化反応を平穏な状態にて実現することができる。

【0043】

基本構成（１）においては、超音波振動によってナノバブルを形成している二酸化炭素及び／又は空気Ａを、反応槽１の底部及び／又は側部に供給していることを特徴とする実施形態を採用し、基本構成（２）においては、超音波振動装置を備えた水槽にて、ナノバブルを形成した二酸化炭素及び/又は空気Ａの供給槽を反応槽１の底部及び／又は側部に接続していることを特徴とする実施形態を採用することができる。

【0044】

これらの実施形態においては、ナノバブル化した二酸化炭素及び／又は空気Ａが活性化しており、液状炭化水素ＨＣの合成効率を向上させることができる。

【0045】

具体的に説明するに、ナノバブルによって、二酸化炭素及び／又は空気Ａによる気泡の体積が狭小化することによって水Ｗ中を移動する速度が低下し、二酸化炭素と混合せずに供給された空気Ａが別途供給されている二酸化炭素の混合状態が生じ易いだけでなく、液状炭化水素ＨＣの層を移動する速度が減少し、前記層が前記混合気体Ｍと接触する期間が増加することによって、前記合成効率の向上を助長することができる。

【0046】

しかも、反応槽１の外部にて超音波振動が実現するため、上記酸素のナノバブルの場合と同様に、前記（１）式の還元反応を平穏な状態にて実現することができる。

【0047】

基本構成（１）においては、前記混合気体における二酸化炭素の濃度が４３０ｐｐｍ～２０００ｐｐｍであることを特徴とする実施形態を採用することができる。
このような実施形態に対応して、基本構成（２）においては、反応槽１の上側にて二酸化炭素と空気Ａとの混合気体Ｍの上昇を遮蔽する遮蔽板を設けていることを特徴とする実施形態を採用することができる。
このような実施形態の場合には、液状炭化水素ＨＣの界面の上側における二酸化炭素と空気Ａとの混合気体Ｍにおける二酸化炭素の濃度を大気圧の場合に概略等しい４３０ｐｐｍよりも相当大きな濃度に設定することができる。
特に、複数個の遮蔽板の相互間にて所定の隙間を設け、かつ隙間の程度を調整し得ることを特徴とする構成を採用した場合には、隙間の調整によって、当該濃度を適宜選択することができる。

【0048】

基本構成（１）においては、溶解している酸素に対し、紫外線を照射する実施形態を採用することができ、基本構成（２）においては、反応槽内に、溶解している酸素に照射する紫外線照射装置を備えていることを特徴とする実施形態を採用することができる。
これらの実施形態においては、
紫外線の照射によって溶解している酸素の少なくとも一部を活性化した場合には、活性化しない場合に比し、二酸化炭素の還元効率を大幅に増進することができる。

【0049】

その根拠については、溶解している酸素の活性化によって過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）が生成され、その結果、以下のような化学式によって、効率的な二酸化炭素の還元を想定することができる。
ＣＯ_２＋Ｈ_２Ｏ_２→ＣＯ＋Ｈ_２＋３Ｏ_２／２ ・・・（３）

【0050】

以下、実施例に即して説明する。

【実施例1】

【0051】

実施例１は、基本構成（１）において、混合状態にある前記液状炭化水素ＨＣと前記水Ｗとが反応槽１に流入していることを特徴としている。

【0052】

このような特徴によって、反応槽１内においては、反応槽１に流入した液状炭化水素ＨＣと、二酸化炭素と空気Ａとの混合気体Ｍによる気泡との頻繁な接触が実現され、液状炭化水素ＨＣの合成効率が一層助長されることに帰する。

【実施例2】

【0053】

実施例２は、基本構成（２）において、反応槽１に対し、水Ｗを供給する供給装置を備え、反応槽１から液状炭化水素ＨＣの供給を受ける受給槽を設けていることを特徴としている。

【0054】

このような特徴によって、基本構成（２）の装置においては、継続して効率的な液状炭化水素ＨＣの生成を実現することができる。

【産業上の利用可能性】

【0055】

基本構成（１）の方法、基本構成（２）の装置に立脚している本発明においては、液状炭化水素が生成されている層における二酸化炭素と空気との混合気体による気泡の全表面との接触、更には、当該層の上側界面における二酸化炭素と空気との混合気体との接触によって液状炭化水素を効率的に生成することができるという多大なメリットを有しており、産業上の利用価値は絶大である。

【符号の説明】

【0056】

Ｗ 水
Ａ 空気
ＨＣ 液状炭化水素（hydrocarbonの略）
Ｍ 二酸化炭素と空気の混合気体
１ 反応槽
２ 二酸化炭素と空気との混合気体の供給源
３ 二酸化炭素の供給源
４ 空気の供給源
５ 供給量調整器具
６ 二酸化炭素の濃度測定器具

【要約】

【課題】水中の酸素及び二酸化炭素から液状炭化水素を効率的に生成する方法及び装置の提供。
【解決手段】二酸化炭素が溶解しており、かつ液状炭化水素ＨＣと混合状態にある水Ｗを収容している反応槽１内にて光触媒を介して、二酸化炭素及び水Ｗを一酸化炭素及び水素に還元し、更に当該光触媒を介した当該一酸化炭素と当該水素との化学反応によって当該液状炭化水素ＨＣを更に合成するという方法及び装置であって、反応槽１の底部及び／又は胴部から二酸化炭素と空気Ａとの混合気体Ｍを供給するか、又は反応槽１の底部及び側部からそれぞれ二酸化炭素及び空気Ａを供給することによって、水Ｗよりも上側領域にて合成されている液状炭化水素ＨＣの層を通過する前記混合気体Ｍによる気泡との接触、及び前記層の上側界面と、二酸化炭素と空気Ａとの混合気体Ｍとの接触によって、前記課題を達成することを特徴とする液状炭化水素ＨＣの合成方法及び合成装置。
【選択図】図２

【図1】

【図2】