[发明专利]二氧化碳回收装置以及二氧化碳回收系统

说明书

技术领域

本发明是关于一种将从汽车、船舶等的排放气体中含有的二氧化碳(CO2)中的碳素(C)固定化，在减少对自然环境排放的同时，还可制备出被称为碳纳米结构体(碳纳米管(CNT))、碳洋葱、碳纳米号角等)的具有高附加值的先进炭素材料的相关技术。

背景技术

一般情况下，二氧化碳(CO₂)与一氧化碳(CO)和碳氢化合物(HC)比起，从分离这些炭的结合所需耗费的庞大的能源来看，可见二氧化碳的处理是十分困难的。

鉴于以上情况，本发明的发明人大前先生，掌握了将碳氧化物气体中的二氧化碳(CO₂气体)作为碳源，采用微波等离子体CVD法，可以制备出多壁碳纳米管、碳洋葱和碳纳米中的任意一种的方法，并已经发表过关于CO₂回收装置的技术(日本专利文献1)。

已经公开的CO₂回收装置，是由具备表面是铁等催化剂层形成的基板和、对基板进行加热的加热装置和、往基板表面导入CO₂气体的气体导入装置和、让基板表面发生微波等离子的微波等离子发生装置和、对微波等离子发生装置进行电源供应的电源供应装置构成的装置。

【专利文献1】国际公开WO2011/004609

发明内容

发明所要解决的技术问题

以上所公开的CO₂回收装置，是在长度为800mm的石英管的周围设置微波振荡器和马弗炉，使用氢气(H₂)作为载气，石英管中的CO₂气体等离子体化并发生分解，设置在马弗炉中的基板上生成纳米碳颗粒。由此，所公开的CO₂回收装置，微波振荡器和马弗炉的总的耗电量会很大，虽然实现了将CO₂气体中的碳素(C)固定化，但是存在着由此产生的庞大耗电量问题。

此外，由于是长度为800mm的石英管构成的装置，还存在着装置尺寸太大的问题。

鉴于上述问题，本发明以提供一种装置尺寸紧凑，并可以降低耗电量的CO₂回收装置为目的。

解决问题的方法

为了解决上述问题，本申请的发明人经过不断的反复研究和试验，完成了本发明的CO₂回收装置。

本发明的CO₂回收装置，将碳氧化物气体中的CO₂气体作为碳源，采用微波等离子体CVD法，是制造多壁碳纳米管、碳洋葱和碳纳米中的任意一种的制造装置，由以下的要素构成。

1)微波振荡器

微波最好是使用的是市场上销售的微波炉所附属的振荡频率2.45GHz，最大输出功率为500W的磁控管。

2)微波波导管

微波在波导管内来回共振。

3)设置在微波波导管内部的反应管，即气体导入管和排气管在微波波导管内折返的反应管，体导入管和排气管在微波波导管内折返，可以让石英管的尺寸控制在原来的一半，实现装置的紧凑化。

关于反应管，因为只要延长气体流动的路径即可，例如螺旋形或蜿蜒形状都是很有用的。

4)设置在气体导入管内壁的陶瓷加热器

采用陶瓷加热器可以通过微波照射实现自然升温。在此，陶瓷加热器对从CO₂气体中制出纳米碳类是有效且必要的。但是，有没有陶瓷加热器，并不影响到CO₂气体的减少率。

CO₂回收装置，根据上述构成，在反应管的折返部位产生微等离子体，使生成的多壁碳纳米管、碳洋葱和碳纳米中的任意一种沉积在排气管的内壁上。在排气管的内部设置基板，让生成的多壁碳纳米管等沉积在所设置的基板上也是可以得。

此外，等离子体CVD法，对分解或减少氯氟烃气体或有毒气体有效果，加上CO₂气体，将包括少氯氟烃气体或有毒气体在内的碳氧化物气体供应在本发明的CO₂回收装置上也是可以的。

此外，关于上述结构的CO₂回收装置，将微波波导管换成微波导波用同轴电缆，在设置在邻近于微波导波用同轴电缆的反应管内进行微波等离子体也是可以的。