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特表2024-534008過酸化水素、炭化水素、及び合成ガスを産生するための装置、システム、及び方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-09-18
(54)【発明の名称】過酸化水素、炭化水素、及び合成ガスを産生するための装置、システム、及び方法
(51)【国際特許分類】
H05H 1/24 20060101AFI20240910BHJP
B01J 19/08 20060101ALI20240910BHJP
【ＦＩ】
H05H1/24
B01J19/08 E
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024508521
(86)(22)【出願日】2022-08-09
(85)【翻訳文提出日】2024-03-05
(86)【国際出願番号】 AU2022050868
(87)【国際公開番号】W WO2023015343
(87)【国際公開日】2023-02-16
(31)【優先権主張番号】2021902528
(32)【優先日】2021-08-13
(33)【優先権主張国・地域又は機関】AU
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】519238934
【氏名又は名称】ザ・ユニバーシティ・オブ・シドニー
(74)【代理人】
【識別番号】100108453
【弁理士】
【氏名又は名称】村山 靖彦
(74)【代理人】
【識別番号】100110364
【弁理士】
【氏名又は名称】実広 信哉
(74)【代理人】
【識別番号】100133400
【弁理士】
【氏名又は名称】阿部 達彦
(72)【発明者】
【氏名】パトリック・カレン
(72)【発明者】
【氏名】レンウ・ジョウ
(72)【発明者】
【氏名】ティエンチ・ジャン
(72)【発明者】
【氏名】ジョシップ・クネゼヴィッチ
【テーマコード（参考）】
2G084
4G075
【Ｆターム（参考）】
2G084AA18
2G084CC02
2G084CC03
2G084CC35
2G084FF11
4G075AA04
4G075AA05
4G075AA37
4G075BA10
4G075BD27
4G075CA47
4G075CA54
4G075DA02
4G075DA18
4G075EB01
4G075EB41
4G075EC21
(57)【要約】
過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）、１種以上の炭化水素、及び合成ガスを生成するためのプラズマバブル反応器、反応器システム、及び方法を開示する。反応器は、液体を保持するように構成される容器と、二酸化炭素（ＣＯ２）ガスを含む入力フィードを受け、ＣＯ２からプラズマを生成して、液体中で形成された複数の気泡に封入された、活性化ＣＯ２ガスを産生するように構成される、容器と連携した、プラズマ生成手段を備え、活性化ＣＯ２ガスは、気泡と周囲の液体との間で形成されるプラズマ液体界面において、水（Ｈ２Ｏ）と反応して、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）、１種以上の炭化水素、及び合成ガスを産生する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
プラズマバブル反応器であって、－ 液体を保持するように構成される容器と、
－ 二酸化炭素（ＣＯ２）ガスを含む入力フィードを受け、前記ＣＯ２からプラズマを生成し、前記液体中で形成された複数の気泡に封入された、活性化ＣＯ２ガスを産生するように構成される、前記容器と連携した、プラズマ生成手段であって、前記活性化ＣＯ２ガスは、前記気泡と周囲の液体との間で形成されるプラズマ液体界面において、水（Ｈ２Ｏ）と反応し、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）、１種以上の炭化水素、及び合成ガスを産生する、プラズマ生成手段と、
を備える、プラズマバブル反応器。
【請求項2】
前記プラズマ生成手段は２つの電極を備え、前記２つの電極のうちの少なくとも１つは、少なくとも部分的に前記液体に浸漬された高電圧（ＨＶ）電極であり、前記電極にまたがり電位差が適用される際に、前記気泡に封入された前記ＣＯ２ガスを活性化するために、前記液体を通して、放電を生成するように構成される、請求項１に記載の反応器。
【請求項3】
前記２つの電極はそれぞれ、少なくとも部分的に前記液体に浸漬されている、請求項２に記載の反応器。
【請求項4】
前記２つの電極はそれぞれ、少なくとも部分的に前記液体に浸漬されたＨＶ電極である、請求項３に記載の反応器。
【請求項5】
前記２つの電極のうちの他方は、前記容器の外壁に電気的に接続された接地電極である、請求項２に記載の反応器。
【請求項6】
前記ＨＶ電極は、前記ＨＶ電極の長さに沿って部分的に延びるガス通路を画定する管の中に部分的に囲まれており、前記管は、前記入力フィードと流体連通しており、前記管の下部に１つ以上の出口を有し、前記気泡に封入された前記活性化ＣＯ２ガスが、そこから前記容器内の液体に出ることを可能にする、請求項２～５のいずれか１項に記載の反応器。
【請求項7】
前記２つの電極は、ＤＣ又はＡＣ電源と電気的に接続されている、請求項２～６のいずれか１項に記載の反応器。
【請求項8】
前記管に対して、前記ＨＶ電極の垂直位置を調整して、前記ガス通路内により長いプラズマストリーマを生成するための手段を更に備える、請求項４に記載の反応器。
【請求項9】
前記ＨＶ電極の垂直位置は、前記管に対して、約０ｍｍ～約６０ｍｍの範囲内で調整可能である、請求項８に記載の反応器。
【請求項10】
前記ＨＶ電極の前記管は、前記活性化ＣＯ２ガスとＨ２Ｏとの間の反応を触媒するための、触媒活性物質を備える、請求項６に記載の反応器。
【請求項11】
前記触媒活性物質は、複数の酸化アルミニウムビーズを含む、請求項１０に記載の反応器。
【請求項12】
前記１種以上の炭化水素は、ギ酸、酢酸、及びシュウ酸からなる群から選択される、請求項１～１１のいずれか１項に記載の反応器。
【請求項13】
反応器システムであって、前記反応器システムは、－２つ以上のプラズマバブル反応器であって、各プラズマバブル反応器は、
－ 液体を保持するように構成される容器であって、各容器は、複数のポートを備える、容器と、
－ 二酸化炭素（ＣＯ２）ガスを含む入力フィードを受け、ＣＯ２からプラズマを生成し、液体中で形成された複数の気泡に封入された、活性化ＣＯ２ガスを産生するように構成される、前記容器と連携した、プラズマ生成手段であって、活性化ＣＯ２ガスは、気泡と周囲の液体との間で形成されるプラズマ液体界面において、水（Ｈ２Ｏ）と反応し、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）と、１種以上の炭化水素と、合成ガスと、を産生する、プラズマ生成手段と、
－ 複数の流体管であって、各流体管は、隣接するプラズマバブル反応器を、対応するポートを介して操作可能に連結し、ＣＯ２ガス、Ｈ２Ｏ２、１種以上の炭化水素、合成ガス、及び／又はＨ２Ｏのうちの１つ以上を、隣接するプラズマバブル反応器間で流体連通可能にする、流体管と、
を備えるプラズマバブル反応器を備える、反応器システム。
【請求項14】
前記プラズマ生成手段は２つの電極を備え、前記２つの電極のうちの少なくとも１つは、少なくとも部分的に前記液体に浸漬された高電圧（ＨＶ）電極であり、前記電極にまたがり電位差が適用される際に、前記気泡に封入された前記ＣＯ２ガスを活性化するために、前記液体を通して、放電を生成するように構成される、請求項１３に記載の反応器システム。
【請求項15】
前記２つの電極のうちの他方は、前記容器の外壁に電気的に接続された接地電極である、請求項１４に記載の反応器システム。
【請求項16】
水を、給水源から、前記２つ以上のプラズマバブル反応器のうちの１つにおける前記容器に、流体連通させるためのポンプを更に備える、請求項１３～１５のいずれか１項に記載の反応器システム。
【請求項17】
ＣＯ２ガスの、前記入力フィードから、前記２つ以上のプラズマバブル反応器のうちの１つにおける前記容器への流れを向上させるためのコンプレッサーを更に備える、請求項１３～１６のいずれか１項に記載の反応器システム。
【請求項18】
前記コンプレッサーと、前記一つのプラズマバブル反応器における前記容器との間に直列に配置される、前記ＣＯ２ガスの流量を監視するための流量計を更に備える、請求項１７に記載の反応器システム。
【請求項19】
前記２つ以上のプラズマバブル反応器のうちの１つにおける前記容器からのＨ２Ｏ２を受けるための液体レシーバーを更に備える、請求項１３～１８のいずれか１項に記載の反応器システム。
【請求項20】
前記１種以上の炭化水素は、ギ酸、酢酸、及びシュウ酸からなる群から選択される、請求項１３～１９のいずれか１項に記載の反応器システム。
【請求項21】
過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）、１種以上の炭化水素、及び合成ガスを産生するための方法であって、前記方法は、－ 二酸化炭素（ＣＯ２）ガスを含む入力フィードからプラズマを生成し、液体中で形成された複数の気泡に封入された活性化ＣＯ２ガスを産生するステップと、
－ 前記活性化ＣＯ２ガスを、前記気泡と前記周囲の液体との間で形成されるプラズマ液体界面において、水（Ｈ２Ｏ）と反応させ、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）と、１種以上の炭化水素と、合成ガスと、を産生するステップと、
を含む、方法。
【請求項22】
前記プラズマは、２つの電極にわたって電位差を適用することにより生成され、前記２つの電極のうちの少なくとも１つは、少なくとも部分的に前記液体に浸漬された高電圧（ＨＶ）電極であり、前記気泡に封入された前記ＣＯ２ガスを活性化するために、前記液体を通して、放電を生成するように構成される、請求項２１に記載の方法。
【請求項23】
前記放電はパルス放電である、請求項２１又は２２に記載の方法。
【請求項24】
前記電位差は、約１ｋＶ～約１００ｋＶの範囲である、請求項２２又は２３に記載の方法。
【請求項25】
前記液体は水性媒体である、請求項２１～２４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項26】
前記水性媒体は電解質を含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項27】
前記反応は、実質的に大気圧及び室温下の容器で行われる、請求項２１～２６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項28】
前記入力フィードは、前記ＣＯ２ガスと、第２のガスとの混合物を含む、請求項２１～２７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項29】
前記第２のガスは、一酸化炭素（ＣＯ）、水蒸気／蒸気（Ｈ２Ｏ）、メタン（ＣＨ４）、水素（Ｈ２）、窒素（Ｎ２）、及びこれらのいずれかの混合物からなる群から選択される、請求項２８に記載の方法。
【請求項30】
前記ＨＶ電極は、前記ＨＶ電極の長さに沿って部分的に延びるガス通路を画定する管の中に部分的に囲まれており、前記方法は、－ 前記管の垂直位置に対して、前記ＨＶ電極の垂直位置を調整して、前記ガス通路内により長いプラズマストリーマを生成するステップ
を更に含む、請求項２２～２９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項31】
前記ＨＶ電極の垂直位置は、前記管の垂直位置に対して、約０ｍｍ～約６０ｍｍの範囲内で調整可能である、請求項３０に記載の方法。
【請求項32】
前記活性化ＣＯ２ガスとＨ２Ｏとの間の反応を触媒するステップを更に含む、請求項２１～３０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項33】
前記１種以上の炭化水素は、ギ酸、酢酸、及びシュウ酸からなる群から選択される、請求項２１～３２のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、過酸化水素、１種以上の炭化水素、及び合成ガスを産生するための装置、システム、及び方法に関する。
【0002】
本発明は主に、化学産業に有用な前駆体の生成で用いるために開発されており、この用途を参照して、以下に記載する。しかし、本発明は、この特定の使用分野に限定されないことが理解されよう。
【背景技術】
【0003】
生物圏における二酸化炭素（ＣＯ２）の全世界平均濃度は、１８世紀中盤の２８０ｐｐｍから増加し、２０２１には４１６ｐｐｍに達した。これは主に、人間由来の活動、特に、石炭、石油、及び天然ガスなどの化石燃料の燃焼によるものである。ＣＯ２の濃度増加は、地球温暖化、砂漠化、及び海洋の酸性化を含む、一連の問題を引き起こしている。これらの問題に対応して、ＣＯ２放出を著しく減少させる、革新的技術の開発に大いなる注目が集まっており、近年では、特に、国際的な放出減少目標、及び、パリ協定へのコミットメントを達成するための、国家間での勢いの下で、この目標まで、実質的な進行がなされている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ＣＯ２を転換する主たる課題は、ＣＯ２分子の高い安定性を克服すること、換言すれば、直鎖及び中心対称性の二重結合（Ｏ＝Ｃ＝Ｏ）を破壊することにある。従来の戦略では、ＣＯ２を、付加価値ある化学物質、又は、再生可能な燃料（例えば、ＣＯ、ＣＨ４、及び液体化学物質）に転換することを調査し、これが開発されてきた。これには主に、熱触媒、電気触媒、及び光触媒プロセスが含まれる。しかし、これらの方法に基づく、燃料及び化学物質の産生はエネルギー集約的であり、より重要なことには、いくつかのプロセスで、大量の貴重な高純度水素が消費されてしまう。
【0005】
近年、電気エネルギーを、供給ガスに加えることで生成される、非熱プラズマ（ＮＴＰ）が、不活性ＣＯ２分子を、より反応性の、振動又は電子的に励起状態に活性化し、ＣＯ２分子の解離を促進し、したがって、非常に安定した二重結合（Ｏ＝Ｃ＝Ｏ）の破壊を促進する魅力的な解決策を提供する、効果的なツールであると示されている。
【0006】
ＮＴＰを使用することで、ＣＯ２が、より価値の高い化学物質及び燃料に、効率的に転換される。ＮＴＰで産生されるエネルギー性電子は、１～１０ｅＶの平均電子温度を有し、イオン化、励起、及び解離によりＣＯ２分子を活性化することができ、化学反応を開始し伝播することができる、反応種（例えば、励起原子、イオン、分子、及びラジカル）のなだれを作り出す。ＮＴＰを用いてＣＯ２を転換する主な課題は、エネルギー効率の増大、プラズマ法の競合力の増加、及び、化合物の選択的生成にある。
【0007】
本発明は、先行技術の欠点の少なくともいくつかを克服する、若しくは実質的に改善する、過酸化水素、１種以上の炭化水素、及び合成ガスを産生するための装置、システム、及び方法を提供しようとする、又は、少なくとも代替物を提供しようとする。
【0008】
何らかの先行技術情報が本明細書で参照される場合、そのような参照は、当該情報が、オーストラリア、又は任意の他の国において、当該技術分野における共通の一般知識の一部を形成するという承認を構成するものではないことと理解されなければならない。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の第１の態様に従うと、プラズマバブル反応器が提供され、反応器は、
－ 液体を保持するように構成される容器と、
－ 二酸化炭素（ＣＯ２）ガスを含む入力フィードを受け、ＣＯ２ガスからプラズマを生成し、液体中で形成された複数の気泡に封入された、活性化ＣＯ２ガスを産生するように構成される、容器と連携した、プラズマ生成手段と、を備え、
－ 活性化ＣＯ２ガスは、気泡と周囲の液体との間で形成されるプラズマ液体界面において、水（Ｈ２Ｏ）と反応し、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）、１種以上の炭化水素、及び合成ガスを産生する。
－ 液体を保持するように構成される容器と、
－ 二酸化炭素（ＣＯ２）ガスを含む入力フィードを受け、ＣＯ２ガスからプラズマを生成し、液体中で形成された複数の気泡に封入された、活性化ＣＯ２ガスを産生するように構成される、容器と連携した、プラズマ生成手段と、を備え、
－ 活性化ＣＯ２ガスは、気泡と周囲の液体との間で形成されるプラズマ液体界面において、水（Ｈ２Ｏ）と反応し、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）、１種以上の炭化水素、及び合成ガスを産生する。
【0010】
一実施形態では、プラズマ生成手段は２つの電極を備え、２つの電極のうちの少なくとも１つは、少なくとも部分的に液体に浸漬された高電圧（ＨＶ）電極であり、電極にまたがり電位差が適用される際に、気泡に封入されたＣＯ２ガスを活性化するために、液体を通して放電を生成するように構成される。
【0011】
一実施形態では、２つの電極はそれぞれ、少なくとも部分的に液体に浸漬されている。
【0012】
一実施形態では、２つの電極はそれぞれ、少なくとも部分的に液体に浸漬されたＨＶ電極である。
【0013】
一実施形態では、２つの電極のうちの他方は、容器の外壁に電気的に接続された接地電極である。
【0014】
好ましくは、ＨＶ電極は、ＨＶ電極の長さに沿って部分的に延びるガス通路を画定する管の中に部分的に囲まれており、ここで、管は、入力フィードと流体連通しており、その下部は１つ以上の出口を有して、気泡に封入された活性化ＣＯ２ガスが、そこから容器内の液体に出ることを可能にするように構成される。
【0015】
好適には、２つの電極は、ＤＣ又はＡＣ電源と電気的に接続されている。
【0016】
一実施形態では、反応器は、管に対して、ＨＶ電極の垂直位置を調整して、ガス通路内により長いプラズマストリーマを生成するための手段を更に備える。
【0017】
好ましくは、ＨＶ電極の垂直位置は、管に対して、約０ｍｍ～約６０ｍｍの範囲内で調整可能である。
【0018】
一実施形態では、ＨＶ電極の管は、活性化ＣＯ２ガスとＨ２Ｏとの間の反応を触媒するための、触媒活性物質を備える。
【0019】
一形態では、触媒活性物質は、複数の酸化アルミニウムビーズを含む。
【0020】
いくつかの実施形態では、１種以上の炭化水素は、ギ酸、酢酸、及びシュウ酸からなる群から選択される。
【0021】
好ましい実施形態では、炭化水素（複数可）はシュウ酸である。
【0022】
本発明の第２の態様に従うと、反応器システムが提供され、反応器システムは、
２つ以上のプラズマバブル反応器であって、各プラズマバブル反応器は、
－ 液体を保持するように構成される容器であって、各容器は、複数のポートを備える、容器と、
－ 二酸化炭素（ＣＯ２）ガスを含む入力フィードを受け、ＣＯ２からプラズマを生成し、液体中で形成された複数の気泡に封入された、活性化ＣＯ２ガスを産生するように構成される、容器と連携した、プラズマ生成手段であって、活性化ＣＯ２ガスは、気泡と周囲の液体との間で形成されるプラズマ液体界面において、水（Ｈ２Ｏ）と反応し、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）、１種以上の炭化水素、及び合成ガスを産生する、プラズマ生成手段と、
－ 複数の流体管であって、各流体管は、隣接するプラズマバブル反応器を、対応するポートを介して操作可能に連結し、ＣＯ２ガス、Ｈ２Ｏ２、１種以上の炭化水素、合成ガス、及び／又はＨ２Ｏのうちの１つ以上を、隣接するプラズマバブル反応器間で流体連通可能にする、流体管と、
を備える、プラズマバブル反応器を備える。
２つ以上のプラズマバブル反応器であって、各プラズマバブル反応器は、
－ 液体を保持するように構成される容器であって、各容器は、複数のポートを備える、容器と、
－ 二酸化炭素（ＣＯ２）ガスを含む入力フィードを受け、ＣＯ２からプラズマを生成し、液体中で形成された複数の気泡に封入された、活性化ＣＯ２ガスを産生するように構成される、容器と連携した、プラズマ生成手段であって、活性化ＣＯ２ガスは、気泡と周囲の液体との間で形成されるプラズマ液体界面において、水（Ｈ２Ｏ）と反応し、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）、１種以上の炭化水素、及び合成ガスを産生する、プラズマ生成手段と、
－ 複数の流体管であって、各流体管は、隣接するプラズマバブル反応器を、対応するポートを介して操作可能に連結し、ＣＯ２ガス、Ｈ２Ｏ２、１種以上の炭化水素、合成ガス、及び／又はＨ２Ｏのうちの１つ以上を、隣接するプラズマバブル反応器間で流体連通可能にする、流体管と、
を備える、プラズマバブル反応器を備える。
【0023】
一実施形態では、プラズマ生成手段は２つの電極を備え、２つの電極のうちの少なくとも１つは、少なくとも部分的に液体に浸漬された高電圧（ＨＶ）電極であり、電極にまたがり電位差が適用される際に、気泡に封入されたＣＯ２ガスを活性化するための液体を通して、放電を生成するように構成される。
【0024】
一実施形態では、２つの電極のうちの他方は、容器の外壁に電気的に接続された接地電極である。
【0025】
好ましくは、反応器システムは、水を、給水源から、２つ以上のプラズマバブル反応器のうちの１つにおける容器に、流体連通させるためのポンプを更に備える。
【0026】
好ましくは、反応器システムは、ＣＯ２ガスの、入力フィードから、２つ以上のプラズマバブル反応器のうちの１つにおける容器への流れを向上させるためのコンプレッサーを更に備える。
【0027】
好ましくは、反応器システムは、コンプレッサーと、一つのプラズマバブル反応器における容器との間に直列に配置される、ＣＯ２ガスの流量を監視するための流量計を更に備える。
【0028】
好ましくは、反応器システムは、２つ以上のプラズマバブル反応器のうちの１つにおける容器からのＨ２Ｏ２を受けるための液体レシーバーを更に備える。
【0029】
いくつかの実施形態では、１種以上の炭化水素は、ギ酸、酢酸、及びシュウ酸からなる群から選択される。
【0030】
好ましい実施形態では、炭化水素（複数可）はシュウ酸である。
【0031】
本発明の第３の態様に従うと、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）、１種以上の炭化水素、及び合成ガスを産生するための方法が提供され、方法は、
－ 二酸化炭素（ＣＯ２）ガスを含む入力フィードからプラズマを生成し、液体中で形成された複数の気泡に封入された活性化ＣＯ２ガスを産生するステップと、
－ 活性化ＣＯ２ガスを、気泡と周囲の液体との間で形成されるプラズマ液体界面において、水（Ｈ２Ｏ）と反応させ、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）、１種以上の炭化水素、及び合成ガスと、を産生するステップと、を含む。
－ 二酸化炭素（ＣＯ２）ガスを含む入力フィードからプラズマを生成し、液体中で形成された複数の気泡に封入された活性化ＣＯ２ガスを産生するステップと、
－ 活性化ＣＯ２ガスを、気泡と周囲の液体との間で形成されるプラズマ液体界面において、水（Ｈ２Ｏ）と反応させ、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）、１種以上の炭化水素、及び合成ガスと、を産生するステップと、を含む。
【0032】
一実施形態では、プラズマは、２つの電極にわたって電位差を適用することにより生成され、２つの電極のうちの少なくとも１つは、少なくとも部分的に液体に浸漬された高電圧（ＨＶ）電極であり、気泡に封入されたＣＯ２ガスを活性化するために、液体を通して放電を生成するように構成される。
【0033】
一実施形態では、放電はパルス放電である。
【0034】
好ましくは、電位差は、約５ｋＶ～約１００ｋＶの範囲である。
【0035】
好ましくは、液体は水性媒体である。
【0036】
好ましくは、水性媒体は電解質を含む。
【0037】
好ましくは、反応は、実質的に大気圧及び室温下の容器で行われる。
【0038】
一実施形態では、入力フィードは、ＣＯ２ガスと、第２のガスとの混合物を含む。
【0039】
好ましくは、第２のガスは、一酸化炭素（ＣＯ）、水蒸気／蒸気（Ｈ２Ｏ）、メタン（ＣＨ４）、水素（Ｈ２）、窒素（Ｎ２）、及びこれらのいずれかの混合物からなる群から選択される。
【0040】
一実施形態では、ＨＶ電極は、ＨＶ電極の長さに沿って部分的に延びるガス通路を画定する管の中に部分的に囲まれており、方法は、
－ 管の垂直位置に対して、ＨＶ電極の垂直位置を調整して、ガス通路内により長いプラズマストリーマを生成するステップ
を含む。
－ 管の垂直位置に対して、ＨＶ電極の垂直位置を調整して、ガス通路内により長いプラズマストリーマを生成するステップ
を含む。
【0041】
好ましくは、ＨＶ電極の垂直位置は、管の垂直位置に対して、約０ｍｍ～約６０ｍｍの範囲内で調整可能である。
【0042】
一実施形態では、方法は、
－ 活性化ＣＯ２ガスとＨ２Ｏとの間の反応を触媒するステップ
を更に含む。
－ 活性化ＣＯ２ガスとＨ２Ｏとの間の反応を触媒するステップ
を更に含む。
【0043】
いくつかの実施形態では、１種以上の炭化水素は、ギ酸、酢酸、及びシュウ酸からなる群から選択される。
【0044】
好ましい実施形態では、炭化水素（複数可）はシュウ酸である。
【0045】
本発明の他の態様もまた、開示される。
【0046】
本発明の範囲内となり得る任意の他の形態にかかわらず、本発明の好ましい実施形態を、添付図面を、単に例として参照することで、ここで説明する。
【図面の簡単な説明】
【0047】
【図1】本発明の好ましい実施形態に従った、水（Ｈ２Ｏ）との後続反応のために、プラズマを使用して二酸化炭素（ＣＯ２）を活性化して、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）、シュウ酸（Ｃ２Ｈ２Ｏ４）、並びに合成ガス（ＣＯ、Ｈ２、及びＯ２）を産生するように構成される、プラズマバブル反応器の略図を示す。
【図2】（ａ）反応器、（ｂ）調整可能な高電圧（ＨＶ）電極高さ（ｈ）を有する反応器、（ｃ）触媒で修飾されたＨＶ電極を装着した反応器、及び、（ｄ）２つのＨＶ電極を装着した反応器を含む、図１のプラズマバブル反応器の、４つの異なる構成の略図を示す。
【図3】プラズマにより駆動されるプロセスが、ＣＯ２ガスの入力フィードを用いる場合の、図２（ａ）、２（ｂ）、及び２（ｃ）のプラズマバブル反応器が関係する反応からの気相出力における、ガス比率を示すプロットを示す。
【図4】Ａは、ＣＯ２をグリーン燃料に電気還元するための水中マイクロバブルを生成するための、再生可能エネルギーにより駆動されるプラズママイクロバブル反応器を示す。Ｂは、プラズマ放電後の、時間（分）に対する溶液のＨ２Ｏ２濃度（ｍｇ Ｌ－１）のプロットを示す。Ｃは、ＣＯ２の還元流量（ｓｃｃｍ）に対するシュウ酸の産生速度（ｍｇ Ｌ－１）対のプロットを示す。Ｄは、ＣＯ２の還元流量（ｓｃｃｍ）に対するＨ２Ｏ２の産生速度（ｍｇ ｈ－１）のプロットを示す。
【図6】Ａは、ギ酸及び酢酸濃度の産生速度（ｍｇ ｈ－１）に対する、異なる初期ｐＨ値でのＣＯ２プラズマ放電における、ｐＨの効果を示し（ＮＭＲにより定量、ここで、Ｂは、対照群のＮＭＲスペクトルを示す）、Ｃは、シュウ酸濃度の産生速度（ｍｇ ｈ－１）に対する効果を示し（オキサレ－トアッセイにより定量）、Ｄは、Ｈ２Ｏ２濃度の産生速度（ｍｇ ｈ－１）に対する効果を示す（硫酸チタン（ＩＶ）法により測定）。
【図7】４１０ｎｍにおける硫酸チタン（ＩＶ）法による、Ｈ２Ｏ２濃度（ｍｇ Ｌ－１）のＵＶ－Ｖｉｓ標準曲線を示す。
【図8】図４Ａのプラズママイクロバブル反応器を用い、図５に概略を示すのと同じ電気特性（５．８ｋＶ、１５００Ｈｚ、３５．５Ｗ、１０ｓｃｃｍのＣＯ２）で作動する、シュウ酸産生の依存性を示す、時間（分）に対するシュウ酸濃度（ｐｐｍ）のプロットを示す。
【図9】Ａは、プラズマにより駆動されるプロセスが、ＣＯ２ガスの入力フィードを用いる場合の、図４Ａのプラズマバブル反応器が関係する反応からの気相出力における、ガス比率（％）を示すプロットを示す。Ｂは、ＣＯ２流量（ｓｃｃｍ）が増加する、及び、ＣＯエネルギー効率（ｇ ｋＷｈ－１）（円）が増加すると共に、ＣＯ２転換率（％）（菱形）が低下することを示すプロットを示す。
【図10】複数の流体管を介して互いに操作可能に連結し、ＣＯ２ガス、Ｈ２Ｏ２、１種以上の炭化水素、合成ガス、及び／又はＨ２Ｏのうちの１つ以上を、これらの間で流体連通可能にする、３つのプラズマバブル反応器を備える、本発明の別の好ましい実施形態に従ったプラズマバブル反応器システムの略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【0048】
以下の説明では、異なる実施形態における同様の、又は同一の参照番号は、同一又は同様の特徴を表すことに留意されたい。
【0049】
本発明は、二酸化炭素（ＣＯ２）ガスを、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）及び合成ガス（それぞれ、乾燥再形成及びアントラキノンプロセスと、より一般的に関連する生成物）という、重要かつ産業上有用な生成物、並びに、ギ酸（ＣＨ２Ｏ２）、酢酸（ＣＨ３ＣＯＯＨ）、及びシュウ酸（Ｃ２Ｈ２Ｏ４）を含むがこれらに限定されない、１種以上の炭化水素に転換するためのプロセスの発見に基づく。
【0050】
ここで、本発明者らは、非熱プラズマ（ＮＴＰ）の使用を用いることで、非常に安定したＣＯ２のＯ＝Ｃ＝Ｏ結合と関連する活性化エネルギーギャップを克服して、水（Ｈ２Ｏ）分子と反応させるために使用可能な活性種を生成することができることを発見した。ここで、Ｈ２Ｏをグリーンな還元剤及び酸素レシーバーとして用い、Ｈ２Ｏ２を生成物として産生する。
【0051】
本プロセスにおける２つの重要なステップは主に、プラズマの予活性化、及び、Ｈ２Ｏとプラズマ活性化ＣＯ２ガスとの相互作用を含む。エネルギー準位が異なる様々な種（電子、イオン、ラジカル、分子断片を含む）が、プラズマイオン化ガス中に存在する。
【0052】
高バルクガス温度（典型的には、５×１０３Ｋよりも高い）を有する熱プラズマ（平衡プラズマ）とは異なり、ＮＴＰはより周囲温度条件で作用するが、これは、生成物の優れた選択性、及び、高エネルギー効率を有しながら、安定した分子を活性化させ、エネルギーギャップにわたり反応をドライブするのに十分なエネルギーを与える。
【0053】
それ故、本プロセスは、ＣＯ２の還元に典型的には、貴重な水素又はメタンガスを用い、必然的により多くのエネルギーを消費する、従来の産業プロセスとは著しい対照をなす。
【0054】
図１は、本発明の好ましい実施形態に従った、水（Ｈ２Ｏ）を含む液体媒質に浸漬された高電圧（ＨＶ）電極により生成された非熱プラズマ（ＮＴＰ）を用い、二酸化炭素（ＣＯ２）を活性化するように構成され、プラズマ活性化ＣＯ２はＨ２Ｏと反応して、Ｈ２Ｏ２、シュウ酸（Ｃ２Ｈ２Ｏ４）及び合成ガス（ＣＯ、Ｈ２、Ｏ２）を産生する、簡略化したプラズマバブル反応器５の略図を示す。
【0055】
いかなる特定の理論にも拘束されるものではないが、基底状態の二酸化炭素分子（ＣＯ２）を、プラズマと関連する電界を強力に変化させながら活性化することで、励起状態の分子（ＣＯ２
＊、ＣＯ＊）を形成し、原子状酸素原子（Ｏ）を放出することができると、本発明者らは考えている。これらの反応種を、液体媒質中で水分子と更に反応させ、Ｈ２Ｏ２、ＣＯ、Ｏ２、Ｈ２、並びに、ギ酸（ＣＨ２Ｏ２）、酢酸（ＣＨ３ＣＯＯＨ）、及びシュウ酸（Ｃ２Ｈ２Ｏ４）を含むがこれらに限定されない、１種以上の炭化水素を形成することができる。
【0056】
反応器のデザイン、及びプラズマの状態を制御し、触媒とカップリングすることで、３つの貴重な化学物質／燃料：液相にＨ２Ｏ２及び上記炭化水素（複数可）、並びに、気相に合成ガス（Ｈ２＋ＣＯ＋Ｏ２）として、化学的出力を有することができる。
【0057】
この後に、図１のプラズマバブル反応器５、Ｈ２Ｏ２、上記炭化水素（複数可）、及び合成ガスを連続産生するために構成される反応器システム４００、並びに、これらの産生方法の、４つの異なる構成の詳細の説明が続く。
【0058】
プラズマバブル反応器
図２は、（ａ）単一の反応器１０、（ｂ）調整可能な高電圧（ＨＶ）電極高さ（ｈ）を有する単一の反応器１１０、（ｃ）触媒で修飾されたＨＶ電極を装着した単一の反応器２１０、並びに、（ｄ）ＨＶ電極及び低電圧（ＬＶ）電極を装着した２つの反応器３１０を含む、図１のプラズマバブル反応器５の、４つの異なる構成の略図を示す。
図２は、（ａ）単一の反応器１０、（ｂ）調整可能な高電圧（ＨＶ）電極高さ（ｈ）を有する単一の反応器１１０、（ｃ）触媒で修飾されたＨＶ電極を装着した単一の反応器２１０、並びに、（ｄ）ＨＶ電極及び低電圧（ＬＶ）電極を装着した２つの反応器３１０を含む、図１のプラズマバブル反応器５の、４つの異なる構成の略図を示す。
【0059】
以下の説明は、４つの異なる構成のそれぞれの、構造上の詳細を概略する。
【0060】
図２（ａ）に表す最も簡単な構成では、プラズマバブル反応器１０は、基底部１５ａと、基底部１５ｂから直立し、液体媒質２５を保持するように構成されるキャビティ２０を画定する壁１５ｂと、容器１５の上部にある開口部１５ｃと、を備える、容器１５を備える。
【0061】
プラズマバブル反応器１０は、開口部１５ｃを通り、液体媒質２５に部分的に浸漬された、容器１５のキャビティ２０内に位置する、２つの電極３０、４０の形態の、プラズマ生成手段を更に備える。
【0062】
２つの電極３０、４０は、ＡＣ電源５０と電気的に接続されている。しかしながら代替的実施形態では、２つの電極３０、４０がＤＣ電源（図示せず）に電気的に接続され得ることが、当業者には明らかであろう。
【0063】
第１の電極３０は高電圧（ＨＶ）電極（又はカソード）であり、第２の電極４０は対極（又はアノード）である。
【0064】
ＨＶ電極３０は、ＨＶ電極３０の長さに沿って部分的に延びるガス通路を画定する石英管３５に、部分的に囲まれている。管３５は、その上部に、ＣＯ２ガス供給部（図示せず）からの二酸化炭素（ＣＯ２）ガスを含む入力フィードを受けるように構成される、ガス入口（図示せず）と、その下部に、１つ以上のガス出口３５ａ、３５ｂと、を備え、ここで、ＨＶ電極３０の下部は、液体媒質２５の中に完全に浸漬されている。
【0065】
代替の構成
図２（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の、３つの他のプラズマバブル反応器の構成１１０、２１０、３１０の構成要素を、図２（ａ）におけるものと同様の方法で標識し、ここで、「１」、「２」、又は「３」の接頭辞は、各構成要素の参照数字の前に使用し、構成要素が、それぞれ、図２（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の対応するプラズマバブル反応器１１０、２１０、３１０に関係することを表す。
図２（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の、３つの他のプラズマバブル反応器の構成１１０、２１０、３１０の構成要素を、図２（ａ）におけるものと同様の方法で標識し、ここで、「１」、「２」、又は「３」の接頭辞は、各構成要素の参照数字の前に使用し、構成要素が、それぞれ、図２（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の対応するプラズマバブル反応器１１０、２１０、３１０に関係することを表す。
【0066】
図２（ｂ）においては、プラズマバブル反応器１１０は、ＨＶ電極１３０の、それが部分的に囲まれている管１３５に対する垂直位置「ｈ」を調整するための手段（図示せず）を更に備える。一実施形態では、管１３５に対するＨＶ電極１３０の高さを、約０ｍｍ～約６０ｍｍの範囲内で調整することができる。本構成により、管１３５のガス通路内で、プラズマストリーマの長さを増加又は減少させ、これにより、ガスイオン化／励起の程度を増加又は低下させる手段をもたらすことが可能となる。
【0067】
図２（ｃ）では、ＨＶ電極２３０の管２３５は、活性化ＣＯ２ガスとＨ２Ｏとの間の反応を触媒するための、触媒活性物質を更に備える。
【0068】
一実施形態では、触媒活性物質は、管２３５内で支持される、複数の粒子、ビーズ、ペレット、又はフレークの形態をとる。この構成において、粒子、ビーズ、ペレット、又はフレークは支持触媒として作用し、典型的には、ポリマー、セラミック、ガラス、又は金属酸化物から製造される。
【0069】
特に好ましい一実施形態では、触媒活性物質は、複数のＡｌ２Ｏ３ビーズを含む。
【0070】
図２（ｄ）では、容器３１５内の液体媒質２５に部分的に浸漬される２つの電極は、第１の反応器に電気を送るＨＶ電極３３０と、第２の反応器に電気を送る低電圧（ＬＶ）電極３４０と、で構成される。低電圧電極３４０により駆動される第２の反応器を用いることで、Ｈ２Ｏ２及び合成ガス生成速度が増加し、かつ、エネルギー効率が改善されると、本発明者らは考える。
【0071】
方法
一般ガイドとして図２（ａ）の単一反応器を用いる、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）、１種以上の炭化水素、及び合成ガスの産生方法をここで記載する。
一般ガイドとして図２（ａ）の単一反応器を用いる、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）、１種以上の炭化水素、及び合成ガスの産生方法をここで記載する。
【0072】
方法の第１のステップに従い、電位差を２つの電極３０、４０にまたがり適用し、ＨＶ電極３０に、管３５内で放電を生成させる。放電により、入力フィードを通して管３５に供給されているＣＯ２ガスからプラズマが生成され、活性化ＣＯ２ガスが産生される。活性化ＣＯ２ガスは、ガス出口３５ａ、３５ｂを通って管３５から出て、液体媒質２５中で複数の気泡を形成し、液体媒質２５は、本実施形態の目的のためには、電解質を含む水性液体媒質である。
【0073】
一実施形態では、放電は、約５０Ｈｚ～約１０ＭＨｚの範囲に収まる周波数で繰り返し適用されるパルス放電である。このような条件下では、２つの電極３０、４０にわたり適用される電位差は、典型的には、約１ｋＶ～約１００ｋＶの範囲である。
【0074】
方法の第２のステップに従うと、気泡に封入された活性化ＣＯ２ガスは、ＣＯ２
＊、ＣＯ＊、及び酸素原子（Ｏ）からなる群から選択される、複数の励起分子を産生する。これらの励起分子を、続いて、気泡と、周囲の液体媒質２５との間に形成されるプラズマ－液体界面において、水性液体媒質２５中で水（Ｈ２Ｏ）と反応させ、少なくとも過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）、並びにギ酸（ＣＨ２Ｏ２）、酢酸（ＣＨ３ＣＯＯＨ）、及びシュウ酸（Ｃ２Ｈ２Ｏ４）を含むがこれらに限定されない１種以上の炭化水素とを含む液相と、合成ガスを含む気相とを産生する。
【0075】
一実施形態では、反応は、実質的に大気圧及び室温下で行われるが、これらのパラメーターの一方又は両方を変化させることを、ＣＯ２ガスが、Ｈ２Ｏ２、上記１種以上の炭化水素、及び合成ガスに転換する速度を増加又は減少させる手段として用いることができることが、当業者により理解されよう。
【0076】
結果
プラズマ入力電圧（振幅及びパルス幅）、周波数（放電及び共鳴）、ＣＯ２ガスの入力フィードでのガス流量、並びに／又は、Ｈ２Ｏの液体流量のうちの１つ以上を変化させることにより、ＣＯ２ガスが、Ｈ２Ｏ２、上記１種以上の炭化水素、及び合成ガスに転換する速度を変化させることが可能となることを、本発明者らは発見した。
プラズマ入力電圧（振幅及びパルス幅）、周波数（放電及び共鳴）、ＣＯ２ガスの入力フィードでのガス流量、並びに／又は、Ｈ２Ｏの液体流量のうちの１つ以上を変化させることにより、ＣＯ２ガスが、Ｈ２Ｏ２、上記１種以上の炭化水素、及び合成ガスに転換する速度を変化させることが可能となることを、本発明者らは発見した。
【0077】
例えば、本発明者らは、入力電圧が、プラズマ種の比率を変化させ、差異化された反応選択性及び電力効率をもたらすことを発見した。一方周波数は、電力効率を変化させずに、総電力入力及びプラズマ密度は変化させる。
【0078】
いかなるいずれの特定の理論にも拘束されることを望むものではないが、プラズマ－液体界面における反応は、２つの主要経路に寄与する可能性があると、本発明者らは考えている。一つの経路は、電子衝撃による水のスパッタリング及び分裂、続いて、電子衝撃により産生される２つのＯＨラジカルの組み合わせを伴い、これは、比較的小さな画分のＨ２Ｏ２形成に寄与する。Ｈ２Ｏ２の大部分はＨ２Ｏ分子と、ＣＯ２ガスから産生された原子状酸素との反応に由来する。第２の経路は、電子衝撃により生成される２つのＨラジカルの組み合わせによる、液体水性媒体中での少量のＨ２の産生に寄与する。
【0079】
図３は、プラズマにより駆動されるプロセスが、ＣＯ２ガスの入力フィードを用いる場合の、図２（ａ）、２（ｂ）、及び２（ｃ）のプラズマバブル反応器１０、１１０、２１０からの気相出力流における、ガス比率を示すプロットを示す。
【0080】
ＣＯ２ガスの流量
例えば、図２（ａ）に示す、入力フィードから、プラズマバブル反応器１０の容器１５へのＣＯ２ガスの流量が、２００ｓｃｃｍから５ｓｃｃｍに減少した場合、出力流に存在するＣＯ２ガスの総体積が、９１％から５３％まで減少していることにより示されるように、より多くの割合の入力フィードＣＯ２ガスが、プラズマ活性化（及び、その後の、Ｈ２Ｏとの反応）を受けることを、図３（Ａ）の対応する結果は示す。
例えば、図２（ａ）に示す、入力フィードから、プラズマバブル反応器１０の容器１５へのＣＯ２ガスの流量が、２００ｓｃｃｍから５ｓｃｃｍに減少した場合、出力流に存在するＣＯ２ガスの総体積が、９１％から５３％まで減少していることにより示されるように、より多くの割合の入力フィードＣＯ２ガスが、プラズマ活性化（及び、その後の、Ｈ２Ｏとの反応）を受けることを、図３（Ａ）の対応する結果は示す。
【0081】
図３（Ａ）の結果は、出力流での、ＣＯガスの体積の３倍の増加、加えて、Ｈ２及びＯ２の両方の体積の、著しい増加もまた示す。
【0082】
観察される結果に基づくと、入力ＣＯ２ガスの流量を減少させることにより、産生可能な個別の合成ガス構成成分の体積を増加させることが可能となることが明らかである。
【0083】
ギャップサイズ（「ｈ」）
図２（ｂ）に示すプラズマバブル反応器１１０の場合、ＨＶ電極１３０が、固定流量のＣＯ２ガス（５ｓｃｃｍ）で５ｍｍ～２０ｍｍまで、管１３５内で上昇するときに、プラズマ活性化（及び、その後の、Ｈ２Ｏとの反応）を受ける入力フィードＣＯ２ガスの割合は、ギャップのサイズ（「ｈ」）に関係なく、ほぼ同じままであることを、図３（Ｂ）の対応する結果は示す。しかし、ギャップサイズ（「ｈ」）が５ｍｍから２０ｍｍまで増加すると、産生されるＣＯの体積は、およそ１．５倍増加する。対照的に、出力流でのＨ２ガスの体積は、ギャップサイズ（「ｈ」）の同じ変化に対して、１７％から４％までの著しい減少を示す一方で、Ｏ２の体積は、１７％から１１％までの、わずかな減少しか示さない。
図２（ｂ）に示すプラズマバブル反応器１１０の場合、ＨＶ電極１３０が、固定流量のＣＯ２ガス（５ｓｃｃｍ）で５ｍｍ～２０ｍｍまで、管１３５内で上昇するときに、プラズマ活性化（及び、その後の、Ｈ２Ｏとの反応）を受ける入力フィードＣＯ２ガスの割合は、ギャップのサイズ（「ｈ」）に関係なく、ほぼ同じままであることを、図３（Ｂ）の対応する結果は示す。しかし、ギャップサイズ（「ｈ」）が５ｍｍから２０ｍｍまで増加すると、産生されるＣＯの体積は、およそ１．５倍増加する。対照的に、出力流でのＨ２ガスの体積は、ギャップサイズ（「ｈ」）の同じ変化に対して、１７％から４％までの著しい減少を示す一方で、Ｏ２の体積は、１７％から１１％までの、わずかな減少しか示さない。
【0084】
ギャップサイズ（「ｈ」）が、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）の産生にどのような影響を及ぼすかを測定する、対応する試験では、ＣＯ２ガスの流れを、同じ５ｓｃｃｍの流量で維持して、ギャップのサイズ（「ｈ」）を０ｍｍから３０ｍｍまで増加させる場合、産生されるＨ２Ｏ２の体積は減少することが明らかとなる（表１を参照されたい）。
【表1】
【0085】
観察される結果に基づくと、ギャップサイズ（「ｈ」）を変化させることで、Ｈ２Ｏ２、シュウ酸（Ｃ２Ｈ２Ｏ４）、及び、産生可能な個別の合成ガス構成成分の体積を選択的に制御することが可能となることが明らかである。
【0086】
触媒
図２（ｃ）に示すプラズマバブル反応器２１０の場合、ＨＶ電極２３０の管２３５が、メッシュプレート及びグラスウールにより、管２３５内で支持されている複数のＡｌ２Ｏ３ビーズ（「ｘ」と標識）により修飾されている場合、ＣＯ２ガスの流量及びギャップサイズ（「ｈ」）が、それぞれ５ｓｃｃｍ及び２０ｍｍで維持される場合に、ＣＯの体積の３％増加、及び、Ｈ２の体積の７％の増加と共に、（ビーズなしのみでのプラズマ活性化を伴う対照実験と比較した際に）出力流に存在するＣＯ２ガスの体積の、約７％の顕著な減少があることを、図３（Ｃ）の対応する結果は示す。
図２（ｃ）に示すプラズマバブル反応器２１０の場合、ＨＶ電極２３０の管２３５が、メッシュプレート及びグラスウールにより、管２３５内で支持されている複数のＡｌ２Ｏ３ビーズ（「ｘ」と標識）により修飾されている場合、ＣＯ２ガスの流量及びギャップサイズ（「ｈ」）が、それぞれ５ｓｃｃｍ及び２０ｍｍで維持される場合に、ＣＯの体積の３％増加、及び、Ｈ２の体積の７％の増加と共に、（ビーズなしのみでのプラズマ活性化を伴う対照実験と比較した際に）出力流に存在するＣＯ２ガスの体積の、約７％の顕著な減少があることを、図３（Ｃ）の対応する結果は示す。
【実施例】
【0087】
図４Ａに示すように、二酸化炭素を電気還元してグリーン燃料にするための、水中マイクロバブルを生成するための、再生可能エネルギーにより駆動されるプラズママイクロバブル反応器が開発されている。カラムに分布しているマイクロサイズの穴は、マイクロプラズマ生成用の溝として機能するだけでなく、反応性プラズマ種を移動させる小型マイクロバブルもまた生成する。
【0088】
プラズママイクロバブル反応器の電気特性（５．８ｋＶ、１５００Ｈｚ、３５．５Ｗ、１０ｓｃｃｍのＣＯ２）を、図５に示す。
【0089】
ＣＯ２は、１～１０００ｓｃｃｍの範囲の異なる流量のフィードガスとして用いられる。
【0090】
ＣＯ２をプラズマカラムに通して供給し、放電が生成されたら、プラズマが生成した種は気泡により送達された後、水性媒体に移動される、及び／又は、水性媒体中の水分子と反応する。これらの気泡は、大きな気体－液体界面を有する固有のマイクロ反応器として機能すると予想され、これにより、プラズマ－液体界面でのＣＯ２転換が促進される。
【0091】
ＣＯ２プラズマ－水系で生成されたＨ２Ｏ２水溶液を、ＮａＮ３を添加しながら、硫酸チタン（ＩＶ）を用いて定量分析した。
【0092】
図４Ｂは、プラズマ放電に対する、溶液中でのＨ２Ｏ２の時間依存性濃度を示す。この図に示すように、Ｈ２Ｏ２濃度は、プラズマバブルカラムを駆動させるためのより高い電位振幅と共に線形に向上し、２００Ｖでのプラズマ処理の３０分後のＨ２Ｏ２濃度は、１９０．８ｍｇＬ－１であった。
【0093】
【0094】
例えば、図４Ｄに示すように、Ｈ２Ｏ２の産生量（ｍｇ ｈ－１）は最初、ＣＯ２の流量（ｓｃｃｍ）が低下すると共に増加し、その後ガス流が更に減少するときに減少した。ＣＯ２プラズマ放電の放電電力は、ガス流がどれだけ多く変化しても、ほぼ不変のままであることに留意すべきである。
【0095】
【0096】
Ｈ２Ｏ２の最大産生量は、１０ｓｃｃｍの流量で達成され、約３．６ｇ ｋＷｈ－１の、比較的高いエネルギー効率であった。
【0097】
ＣＯ２プラズマ－水系で生成された液体炭化水素燃料を、低温ＮＭＲ分光法、及び、比色分析アッセイと連結したＵＶ－ｖｉｓ分光法を用いて定量する。
【0098】
ＣＯ２プラズマ放電後の処理済溶液のＮＭＲスペクトルは、図６Ａに示すように、ギ酸（ＣＨ２Ｏ２）及び酢酸（ＣＨ３ＣＯＯＨ）の存在をはっきりと示す。
【0099】
別のＣ２炭化水素種（シュウ酸）を、酵素化学アッセイを用いて定量し、ＣＯ２流量（ｓｃｃｍ）の関数としての、その産生量（ｍｇ ｈ－１）及びＨ２Ｏ２とのエネルギー効率の、同様の傾向を図４Ｄに示す。数百ｐｐｍオーダーのシュウ酸含有量と比較して、ＣＯ２プラズマ－水系で産生されたギ酸及び酢酸の収率は、わずか数ｐｐｍで、極めて低いことに留意すべきである。
【0100】
いかなる特定の理論にも拘束されるものではないが、このような液体炭化水素燃料を産生するための、可能性のある一反応経路は、誘電体バリア放電（ＤＢＤ）セクションで生成し、その後、プラズマ－液体界面で、Ｈ２Ｏから分離したＨラジカルと反応する、振動励起ＣＯ２
＊種の組み合わせにより生じると、本発明者らは考えている。
【0101】
上述のとおり、ＣＯ２プラズマ－水系でガス流として産生される合成ガスは主に、一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ２）、及び水素（Ｈ２）を含み、例えば、水素（Ｈ２）、アンモニア（ＮＨ３）、メタノール（ＣＨ３ＯＨ）、及び他の合成炭化水素燃料を産生するための中間体源として広範に用いることができる。
【0102】
図９は、出力気相での生成物の比率が、ガス流量によりどのように調節できるかを示す。ＣＯ２ガスの転換は、総ガス流量（ｓｃｃｍ）の増加に伴い下向き傾向をはっきりと示し、ＣＯ２の最大転換は、５ｓｃｃｍのガス流量にて得られた。これは、放電エリアでのガス状分子の長い滞留時間が、エネルギー性電子とＣＯ２分子との力強い衝突に寄与し、ＣＯ２の転換に有利となるという事実に起因し得る。これはまた、他のＤＢＤ放電における、ＣＯ２の分離及びＣＯ２の水素化における結果と一致する。
【0103】
材料及び方法
【0104】
プラズマのパラメーター及び特性決定
【0105】
デジタルオシロスコープ（ＲＩＧＯＬ ＤＳ６１０４）を用いて、高電圧プローブ（Ｔｅｋｔｒｏｎｉｃｓ Ｐ６０１５Ａ）及び電流プローブ（Ｐｅａｒｓｏｎ ４１００）をそれぞれ用い、印加電圧及び電流を記録した。放電電力を、以前に報告された研究に基づき計算した。
【0106】
Ｈ２Ｏ２の定量
【0107】
Ｈ２Ｏ２濃度を、硫酸チタン法を用いて測定した。チタン（ＩＶ）イオンＴｉ４＋が過酸化水素と反応すると、４１０ｎｍにおけるＵＶ－可視吸光の、黄色の錯体が形成される（Ｔｉ４＋ ＋ Ｈ２Ｏ２ ＋ ２Ｈ２Ｏ → Ｈ２ＴｉＯ４ ＋ ４Ｈ＋）。Ｓｈｉｍａｄｚｕ（Ｊａｐａｎ）のＵＶ－２６００ｉ ＵＶ－可視光分析装置を、比色分析に用いた。
【0108】
ガスクロマトグラフィー（ＧＣ）定量
Ｃ１８及び５Åカラムを用いるＦＩＤ、ＴＣＤ、及びＥＣＤ検出器を装着したＳｈｉｍａｄｚｕ（Ａｕｓｔｒａｌｉａ）のＮｅｘｉｓ ＧＣ－２０３０により、ガス状生成物化合物を定量した。水素（Ｈ２）及び酸素（Ｏ２）を、ＴＣＤ検出器により定量した。一酸化炭素（ＣＯ）及び二酸化炭素（ＣＯ２）を、メタナイザーを備えたＦＩＤ検出器により定量した。ＣＯ２（７％）、ＣＯ（１５％）、Ｏ２（４％）、及びＣＨ４（４．５％）のガス組成の、標準ガス（Ｓｕｐｅｌｃｏ（登録商標）５０１７４３）を、Ｓｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈ（Ａｕｓｔｒａｌｉａ）から購入した。
Ｃ１８及び５Åカラムを用いるＦＩＤ、ＴＣＤ、及びＥＣＤ検出器を装着したＳｈｉｍａｄｚｕ（Ａｕｓｔｒａｌｉａ）のＮｅｘｉｓ ＧＣ－２０３０により、ガス状生成物化合物を定量した。水素（Ｈ２）及び酸素（Ｏ２）を、ＴＣＤ検出器により定量した。一酸化炭素（ＣＯ）及び二酸化炭素（ＣＯ２）を、メタナイザーを備えたＦＩＤ検出器により定量した。ＣＯ２（７％）、ＣＯ（１５％）、Ｏ２（４％）、及びＣＨ４（４．５％）のガス組成の、標準ガス（Ｓｕｐｅｌｃｏ（登録商標）５０１７４３）を、Ｓｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈ（Ａｕｓｔｒａｌｉａ）から購入した。
【0109】
シュウ酸の定量
Ｓｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈ（Ａｕｓｔｒａｌｉａ）製のオキサレ－トアッセイキット（ＭＡＫ３１５）を用いて、ＣＯ２プラズマ放電により生成したシュウ酸を定量した。アッセイキットの使用は、製品情報に従った。
Ｓｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈ（Ａｕｓｔｒａｌｉａ）製のオキサレ－トアッセイキット（ＭＡＫ３１５）を用いて、ＣＯ２プラズマ放電により生成したシュウ酸を定量した。アッセイキットの使用は、製品情報に従った。
【0110】
計算は、以下の式に基づき行った。
式中、Ｄは希釈率を表し、ＯＤは、５９５ｎｍの波長でＵＶ－可視分光法によって収集した光学密度値を表す。
【数1】
【0111】
ＮＭＲの定量
低温トリプル核プローブヘッドを装着した、Ｂｒｕｋｅｒ（Ｇｅｒｍａｎｙ）のＡＶＩＩＩ ６００ＭＨｚ ＮＭＲ分光計を用いて、核磁気共鳴（ＮＭＲ）分光法により、ギ酸及び酢酸を定量した。
低温トリプル核プローブヘッドを装着した、Ｂｒｕｋｅｒ（Ｇｅｒｍａｎｙ）のＡＶＩＩＩ ６００ＭＨｚ ＮＭＲ分光計を用いて、核磁気共鳴（ＮＭＲ）分光法により、ギ酸及び酢酸を定量した。
【0112】
Ｄ２Ｏ及びジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ、内部標準）溶液と混合し、最終１０％のＤ２Ｏ、及び１０ｐｐｍのＤＭＳＯ濃度とすることで、ＮＭＲサンプル全てを調製した。
【0113】
６００ＭＨｚでの１Ｄ－１ Ｈ－ＮＭＲスペクトルを、ｚｇｅｓｇｐｐｅパルス系列を用いて水のシグナルを抑制し、記録した。１４ｐｐｍのスペクトル幅、６７ｋの時間ドメインデータサイズ、８回のダミースキャン、及び３２回のスキャンを用いて、２９８Ｋにて取得を維持した。
【0114】
化学物質
硫酸（Ｈ２ＳＯ４、ＡＣＳ試薬、９５．０％～９８．０％）、塩化チタン（ＩＶ）（ＴｉＣｌ４、ＲｅａｇｅｎｔＰｌｕｓ（登録商標）、９９．９％微量金属ベース）、過酸化水素溶液（Ｈ２Ｏ中に３０％ ｗ／ｗ、安定剤を含有）、同位体二酸化炭素（Ｃ１８Ｏ２、９５％原子１８Ｏ）、重水（Ｄ２Ｏ、９９．９ａｔｏｍ％のＤ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ、ＡＣＳ試薬、≧９９．９％）、アジ化ナトリウム（ＮａＮ３、９９．０％以上）、オキサレ－トアッセイキット（ＭＡＫ３１５）を、更に精製することなく、Ｓｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈ（Ａｕｓｔｒａｌｉａ）から購入した。二酸化炭素（ＣＯ２、高純度グレード、９９．９９％）ガスシリンダーを、ＢＯＣ Ｇａｓ（Ａｕｓｔｒａｌｉａ）から購入した。
硫酸（Ｈ２ＳＯ４、ＡＣＳ試薬、９５．０％～９８．０％）、塩化チタン（ＩＶ）（ＴｉＣｌ４、ＲｅａｇｅｎｔＰｌｕｓ（登録商標）、９９．９％微量金属ベース）、過酸化水素溶液（Ｈ２Ｏ中に３０％ ｗ／ｗ、安定剤を含有）、同位体二酸化炭素（Ｃ１８Ｏ２、９５％原子１８Ｏ）、重水（Ｄ２Ｏ、９９．９ａｔｏｍ％のＤ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ、ＡＣＳ試薬、≧９９．９％）、アジ化ナトリウム（ＮａＮ３、９９．０％以上）、オキサレ－トアッセイキット（ＭＡＫ３１５）を、更に精製することなく、Ｓｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈ（Ａｕｓｔｒａｌｉａ）から購入した。二酸化炭素（ＣＯ２、高純度グレード、９９．９９％）ガスシリンダーを、ＢＯＣ Ｇａｓ（Ａｕｓｔｒａｌｉａ）から購入した。
【0115】
反応器システム
２つ以上のプラズマバブル反応器を互いに操作可能に連結することで、二酸化炭素（ＣＯ２）及び水（Ｈ２Ｏ）の連続フィードがシステムに供給されるときに、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）；ギ酸（ＣＨ２Ｏ２）、酢酸（ＣＨ３ＣＯＯＨ）、及びシュウ酸（Ｃ２Ｈ２Ｏ４）を含むがこれらに限定されない１種以上の炭化水素；並びに合成ガスの連続産生を可能にする反応器システムを実現することが可能となることを、本発明者らは発見した。
２つ以上のプラズマバブル反応器を互いに操作可能に連結することで、二酸化炭素（ＣＯ２）及び水（Ｈ２Ｏ）の連続フィードがシステムに供給されるときに、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）；ギ酸（ＣＨ２Ｏ２）、酢酸（ＣＨ３ＣＯＯＨ）、及びシュウ酸（Ｃ２Ｈ２Ｏ４）を含むがこれらに限定されない１種以上の炭化水素；並びに合成ガスの連続産生を可能にする反応器システムを実現することが可能となることを、本発明者らは発見した。
【0116】
例えば、図１０は、一連の流体管を介して互いに操作可能に連結され、ＣＯ２ガス、Ｈ２Ｏ２、上記１種以上の炭化水素、合成ガス、及び／又はＨ２Ｏのうちの１つ以上を、これらの間で流体連通可能にする、３つのプラズマバブル反応器４１０、５１０、６１０を備える反応器システム４００の略図を示す。
【0117】
図１０に示すように、３つのプラズマバブル反応器４１０、５１０、６１０は、図２に示すものとは僅かに異なる。例えば、第１のプラズマバブル反応器４１０を参照すると、プラズマ生成手段は、容器４１５内の液体に部分的に浸漬される単一のＨＶ電極４３０と、容器４１５の外壁に電気的に接続された接地電極４４０と、を備える。
【0118】
プラズマバブル反応器４１０、５１０、６１０間での操作可能な連結を容易にするために、対応する容器４１５、５１５、６１５はそれぞれ、ＣＯ２ガス、Ｈ２Ｏ２、合成ガス、及び／又はＨ２Ｏの、一つの容器から次の容器への流体連通を可能にする、対応する流体管に接続されることができる、複数のポートを備える。
【0119】
３つのプラズマバブル反応器４１０、５１０、６１０に加えて、反応器システム４００は、水（Ｈ２Ｏ）を、給水源（図示せず）から、最も近い（第３の）プラズマバブル反応器６１０の容器６１５まで流体連通するためのポンプ８００と、ＣＯ２ガスの入力フィード（図示せず）と、最も近い（第１の）プラズマバブル反応器４１０の容器４１５との間に直列に配置され、それぞれ、ＣＯ２ガスの、入力フィードから容器４１５への流れを向上させ、及び、流量を監視する、コンプレッサー７００及び流量計７１０と、最後に、３つのプラズマバブル反応器４１０、５１０、６１０全てにより産生されるＨ２Ｏ２を受けるための液体レシーバー９００と、を備える。
【0120】
使用の際、給水源からのＨ２Ｏは、導管７６０に沿って、第３のプラズマバブル反応器６１０の容器６１５のポート６１５ｆまで、ポンプ８００により加えられる圧力によって補助されながら、流体連通される。容器６１５が満たされると、Ｈ２Ｏの水位は、ポート６１５ｅのレベルに達するまで上昇する。この時点で、ポンプ８００により加えられる圧力は、Ｈ２Ｏの流れを、導管７７０に沿って、中央の（第２の）プラズマバブル反応器５１０の容器５１５のポート５１５ｆまで駆動する。同様に、Ｈ２Ｏの水位が、この容器５１５のポート５１５ｅのレベルまで達したら、Ｈ２Ｏは次に、導管７８０に沿って、第１のプラズマバブル反応器４１０の血容器４１５のポート４１５ｆに流体連通される。
【0121】
３つの容器４１５、５１５、６１５のそれぞれが、十分な体積のＨ２Ｏを含むと、ＣＯ２ガスの流れは次に、導管７２０に沿って、入力フィードから、第１のプラズマバブル反応器４１０の容器４１５中のＨ２Ｏに部分的に浸漬されるＨＶ電極４３０の管４３５まで直接、流体連通する。
【0122】
次に、電位差が、第１のプラズマバブル反応器４１０の２つの電極４３０、４４０にまたがり適用され、管４３５内のＣＯ２ガスからプラズマを生成する。結果として産生された活性化ＣＯ２ガスは次に、出口４３５ａ、４３５ｂを通って、管４３５から、活性化ＣＯ２ガスを封入する複数の気泡の形態で、容器４１５内の液体媒質に出る。
【0123】
気泡に封入された活性化ＣＯ２ガスと関連する、励起分子（ＣＯ２
＊、ＣＯ＊、Ｏ）は次に、気泡と、周囲の水（Ｈ２Ｏ）との間で形成されるプラズマ－液体界面にて、容器４１５中のＨ２Ｏと反応し、少なくとも過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）及び上記炭化水素のうちの１種以上を含む液相と、合成ガスを含む気相とを産生する。
【0124】
産生したＨ２Ｏ２は、ポンプ８００により加えられる圧力により駆動し、容器４１５のポート４１５ｅを出て、ここでその後、導管７９０に沿って、液体レシーバー９００と流体連通する。同時に、合成ガス、及び、反応で残ったあらゆる非活性化ＣＯ２ガスは、コンプレッサー７００により支えられる入力フィードから、容器４１５の出口ポート４１５ｄへのＣＯ２ガスの流れにより駆動され、導管７３０に沿って、第２のプラズマバブル反応器５１０の容器５１５中のＨ２Ｏに部分的に浸漬されるＨＶ電極５３０の管５３５のポート５３５ｃに流体連通する。
【0125】
次に、電位差が、第２のプラズマバブル反応器５１０の２つの電極５３０、５４０にまたがり適用され、管５３５内の非活性化ＣＯ２ガスからプラズマを生成する。結果として産生された活性化ＣＯ２ガスは次に、複数の気泡に封入されて管５３５の出口５３５ａ、５３５ｂを出て、気泡と、Ｈ２Ｏとの間で形成されるプラズマ－液体界面にて、容器５１５内のＨ２Ｏと反応し、より多くのＨ２Ｏ２、及び、より多くの合成ガスを産生する。
【0126】
容器５１５中の任意のＨ２Ｏと組み合わさったＨ２Ｏ２は、次に、ポンプ８００により加えられた圧力により駆動し、ポート５１５ｅを出て、導管７８０に沿って、第１のプラズマバブル反応器４１０の容器４１５と流体連通し、この場所でその後、容器４１５中の任意のＨ２Ｏと共に、第１のプラズマバブル反応器４１０により産生される任意のＨ２Ｏ２と組み合わさり、続いて、導管７９０に沿って、液体レシーバー９００と流体連通する。合成ガス、及び、反応で残ったあらゆる非活性化ＣＯ２ガスは、入力フィードから出口ポート５１５ｄへのＣＯ２ガスの流れにより駆動され、導管７４０に沿って、第３のプラズマバブル反応器６１０の容器６１５中のＨ２Ｏに部分的に浸漬されるＨＶ電極６３０の管６３５のポート６３５ｃに流体連通する。
【0127】
ここで、非活性化ＣＯ２ガスは、電位差が、２つの電極６３０、６４０に適用されたときに管６３５で生成されたプラズマにより活性化される。結果として産生された活性化ＣＯ２ガスは、次に、以前の反応でのあらゆる合成ガスと共に、気泡の形態で、管６３５の出口６３５ａ、６３５ｂを出る。気泡に封入される活性化ＣＯ２ガスと関連する、励起分子（ＣＯ２
＊、ＣＯ＊、Ｏ）は次に、気泡と、周囲のＨ２Ｏとの間で形成されるプラズマ－液体界面にて、管６１５中の水（Ｈ２Ｏ）と反応し、より多くのＨ２Ｏ２、及びより多くの合成ガスを産生する。
【0128】
容器６１５で産生された合成ガスは、容器６１５にまた存在する、第１及び第２のプラズマバブル反応器４１０、５１０により産生された任意の合成ガスと共に、コンプレッサー７００により加えられる正圧により出口ポート６１５ｄまで駆動され、その後、ここで導管７５０に沿って、ガス収集容器（図示せず）と流体連通する。
【0129】
容器６１５中の任意のＨ２Ｏと組み合わさったＨ２Ｏ２は、ポンプ８００により加えられる圧力により、出口ポート６１５ｅまで駆動され、導管７７０に沿って、第２のプラズマバブル反応器５１０の容器５１５のポート５１５ｆと流体連通される一方で、これは、次いで、第２のプラズマバブル反応器５１０により産生される任意のＨ２Ｏ２と共に、導管７８０に沿って、第１のプラズマバブル反応器４１０の容器４１５のポート４１５ｆと流体連通し、その後最終的に、第１のプラズマバブル生成器４１０により産生された任意のＨ２Ｏ２と共に、導管７９０に沿って、液体レシーバー９００と、最終的に流体連通する。
【0130】
上記構成によって、本発明者らは、二酸化炭素（ＣＯ２）及び水（Ｈ２Ｏ）の入力フィードが、システム４００に連続して供給されるときに、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）及び合成ガスの連続産生を可能にする反応器システム４００を特定した。
【0131】
利点：
本発明は、以下を含むが、これらに限定されない、いくつかの利点を提供する。
本発明は、以下を含むが、これらに限定されない、いくつかの利点を提供する。
【0132】
産業的に重要な生成物（Ｈ２Ｏ２及び合成ガス）を生成する、拡張性のある「グリーンな」技術を実現すること。
【0133】
二酸化炭素（ＣＯ２）ガスを利用する、つまり、環境に存在する（ＣＯ２）ガスの量を減らすのに役立つ可能性がある手段の実現。
【0134】
実施形態：
本明細書を通しての、「一実施形態」、又は「実施形態」への言及は、当該実施形態に関連して記載される特定の特徴、構造、又は特性が、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書にわたる様々な箇所における、「一実施形態では、」又は「実施形態では」という語句の出現は、必ずしも全てが、同一実施形態を言及しているわけではないが、言及している場合がある。更に、特定の特徴、構造、又は特性は、本開示の当業者には明らかとなるであろうように、１つ以上の実施形態において、任意の好適な方法で組み合わせることができる。
本明細書を通しての、「一実施形態」、又は「実施形態」への言及は、当該実施形態に関連して記載される特定の特徴、構造、又は特性が、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書にわたる様々な箇所における、「一実施形態では、」又は「実施形態では」という語句の出現は、必ずしも全てが、同一実施形態を言及しているわけではないが、言及している場合がある。更に、特定の特徴、構造、又は特性は、本開示の当業者には明らかとなるであろうように、１つ以上の実施形態において、任意の好適な方法で組み合わせることができる。
【0135】
同様に、本発明の実施形態の上記説明においては、本発明の様々な特徴が、場合によっては、本開示を合理化し、また、様々な本発明の態様の１つ以上の理解を助けるために、その単一の実施形態、図、又は記載においてまとめてグルーピングされることが理解されなければならない。しかし、本開示の本方法は、各特許請求の範囲に明示的に列挙されているもの以外の、より多くの特徴を、特許請求された発明が必要とする意図を反映しているものと解釈してはならない。むしろ、以下の特許請求の範囲に反映されるように、本発明の態様は、前述の、開示した単独の実施形態における全ての特徴よりも少ない。したがって、発明を実施するための形態に続く特許請求の範囲はここで、発明を実施するための形態に明示的に組み込まれ、各特許請求の範囲は、それらが本発明の個別の実施形態として、それ自体で存在する。
【0136】
更に、本明細書に記載するいくつかの実施形態は、他の実施形態に含まれるいくつかの、ただし、他のものではない特徴を含むものの、異なる実施形態の特徴の組み合わせは、本発明の範囲内であることが意図され、当業者により理解されるであろうように、異なる実施形態を形成する。例えば、以下の特許請求の範囲において、特許請求された実施形態のいずれをも、任意の組み合わせで用いることができる。
【0137】
他の実施形態：
上述の本発明の好ましい実施形態は、純粋な二酸化炭素（ＣＯ２）を入力フィードガスとして使用することに関するが、プラズマにより駆動されるプロセスは、第２のガスと組み合わせてＣＯ２ガスを用いることもまたできることが、当業者により理解されよう。
上述の本発明の好ましい実施形態は、純粋な二酸化炭素（ＣＯ２）を入力フィードガスとして使用することに関するが、プラズマにより駆動されるプロセスは、第２のガスと組み合わせてＣＯ２ガスを用いることもまたできることが、当業者により理解されよう。
【0138】
例えば、入力フィードは、ＣＯ２／ＣＯ、ＣＯ２／Ｈ２Ｏ（気体）、ＣＯ２／ＣＨ４、及び、ＣＯ２／Ｈ２の混合物を、入口ガスとして用いることを含み得る。
【0139】
異なる対象物の例
本明細書で使用する場合、別様に明記しない限り、共通の対象物を説明するための順序形容詞「第１」、「第２」、「第３」などの使用は、同様の対象物の異なる例が参照されていることを示すに過ぎず、このように記載された対象物が、時間的、空間的、順位、又は任意の他の様式のいずれかで所与の順序となる必要があることを暗示することを意図するものではない。
本明細書で使用する場合、別様に明記しない限り、共通の対象物を説明するための順序形容詞「第１」、「第２」、「第３」などの使用は、同様の対象物の異なる例が参照されていることを示すに過ぎず、このように記載された対象物が、時間的、空間的、順位、又は任意の他の様式のいずれかで所与の順序となる必要があることを暗示することを意図するものではない。
【0140】
具体的な詳細
【0141】
本明細書で提供する記載において、多数の具体的な詳細が説明される。しかし、本発明の実施形態は、これらの具体的な詳細なくても実践され得ることが理解される。他の具体例では、周知の方法、構造、及び技術は、この説明の理解を曖昧にしないために、詳細に示されていない。
【0142】
用語
図に示される本発明の実施形態を説明するために、特定の用語を、明確性のために用いる。しかし、本発明は、そのように選択される具体的な用語に限定されることを意図するものではなく、それぞれの具体的な用語は、同様の技術目的を達成するために、同様の方法で作用する、あらゆる技術的等価物を含むことと理解されるべきである。「前に」、「後ろに」、「放射状に」、「周辺に」、「上向きに」、「下向きに」などの用語は、基準点を示すために便利な語として用いられ、用語を限定するものと解釈されてはならない。
図に示される本発明の実施形態を説明するために、特定の用語を、明確性のために用いる。しかし、本発明は、そのように選択される具体的な用語に限定されることを意図するものではなく、それぞれの具体的な用語は、同様の技術目的を達成するために、同様の方法で作用する、あらゆる技術的等価物を含むことと理解されるべきである。「前に」、「後ろに」、「放射状に」、「周辺に」、「上向きに」、「下向きに」などの用語は、基準点を示すために便利な語として用いられ、用語を限定するものと解釈されてはならない。
【0143】
「備える」、及び「含む」
後に続く特許請求の範囲、及び、先行する本発明の説明においては、表現言語又は必要な示唆によって別様に文脈が必要とする場合を除いて、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」という語、又は、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」若しくは「備えること」などの変形は、包括的な意味で用いられる、即ち、本発明の様々な実施形態において、述べられた特徴の存在を明示しながら、更なる特徴の存在又は追加を除外するものではない。
後に続く特許請求の範囲、及び、先行する本発明の説明においては、表現言語又は必要な示唆によって別様に文脈が必要とする場合を除いて、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」という語、又は、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」若しくは「備えること」などの変形は、包括的な意味で用いられる、即ち、本発明の様々な実施形態において、述べられた特徴の存在を明示しながら、更なる特徴の存在又は追加を除外するものではない。
【0144】
本明細書で使用する場合、「含むこと」、又は「含む（ｗｈｉｃｈ ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、又は「含む（ｔｈａｔ ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」の用語のいずれもまた、当該用語に続く要素／特徴を少なくとも含み、他のものを除外しないこともまた意味する、オープンな用語である。したがって、「含むこと」は、「備えること」と同義であり、「備えること」もまた意味する。
【0145】
発明の範囲
したがって、本発明の好ましい実施形態と考えられるものが説明されているが、他の、及び更なる修正を、本発明の精神から逸脱することなくこれらに加えることが可能であり、そのような変化及び修正は全て、本発明の範囲内に収まるものとして特許請求されることが意図されることを、当業者は認識するであろう。例えば、上記のいずれかの式は単に、使用可能な手順を表すものである。ブロック図に機能性を追加、又はそこから削除することができ、操作はブロック図の間で交換することができる。本発明の範囲内で、記載した方法にステップを追加、又は削除することができる。
したがって、本発明の好ましい実施形態と考えられるものが説明されているが、他の、及び更なる修正を、本発明の精神から逸脱することなくこれらに加えることが可能であり、そのような変化及び修正は全て、本発明の範囲内に収まるものとして特許請求されることが意図されることを、当業者は認識するであろう。例えば、上記のいずれかの式は単に、使用可能な手順を表すものである。ブロック図に機能性を追加、又はそこから削除することができ、操作はブロック図の間で交換することができる。本発明の範囲内で、記載した方法にステップを追加、又は削除することができる。
【0146】
本発明は、具体例を参照して説明されているものの、本発明は、多くの他の形態で具現化可能であることが、当業者によって理解されるであろう。
【0147】
産業上の利用可能性
記載した構成を化学業界に適用可能であることが、上記から明らかである。
記載した構成を化学業界に適用可能であることが、上記から明らかである。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【国際調査報告】