JPH0429744A - メタンガス分解法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はメタンガスを分解する方法に関し、特に閉鎖系
空間（宇宙ステーション、核シェルタ、潜水艦等）で人
の呼吸により排出される炭酸ガスを吸着・濃縮した後、
脱着した炭酸ガスを水素で還元して、生成したメタンガ
スを分解するのに有利に適用しつる同方法に関する。

〔従来の技術〕

従来のメタンガス分解法を第４図及び第５図によって説
明する。

第４図に示したように、電気炉であるメタンガス分解炉
Ｋにセットされた反応管りの内部に、耐熱性繊維（シリ
カ繊維、カーボン繊維性）Ｍを充填し、メタンガスとの
接触面積を大きくして、メタンガスを熱分解する方法及
び、第５図に示すように、上記の耐熱性繊維に加え白金
触媒Ｎを使用して、メタンガスを熱分解する方法がある
。

〔発明が解決しようとする課題〕

熱分解温度１２６０℃で、メタンガスは９０％以上分解
され、炭素及び水素となるが、この条件下では耐熱性の
点でメタンガス分解炉の構成材料が制限され、かつ高温
のため耐熱材料を多量に使用する必要があって、メタン
分解炉そのものを大きくせざるを得ない欠点があった。

上記不具合を解消するために、熱分解温度１０００℃で
メタンガスの分解を実施したところ、メタン分解率は約
３３％であった。そこでメタン分解温度１０００℃で、
メタン分解率をアップさせる触媒を選定する必要がある
。

メタンガス分解に白金触媒を用いた場合、分解温度１０
００℃のとき、その分解率は反応開始直後約５０％と良
好であるが、時間の経過と共に分解率が低下し、最終的
には耐熱性繊維を充填した場合の分解率と同一になる。

従って触媒効果が持続する触媒を使用する必要がある。

本発明は上記技術水準に鑑み、触媒効果が持続する触媒
を使用してメタンガスを長時間にわたって効果的に分解
しうる方法を提供しようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明はメタンガスを担体にルテニウムを担持した触媒
の存在下で熱分解することを特徴とするメタンガス分解
法である。

本発明において使用されるルテニウムを担持する担体と
しては一般的にアルミナ担体が用いられ、アルミナ担体
に担持したルテニウム触媒はメタンガス分解炉の均熱部
に設置し、その両側を耐熱繊維で支持するようにするの
が好ましい。

〔作用〕

ルテニウム触媒を使用することにより、メタンガス分解
率が向上し、またその分解率も長期にわたって安定する
。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図によって説明する。

第１図において、内径３０ｍｏ＋、長さ１０００ｍｍの
反応管Ａの均熱部に直径３．２１１１［０、長さ３　ｍ
ｍのアルミナに０．５％のルテニウムを担持した触媒（
以下、単にルテニウム触媒という）Ｂを４〇−充填し、
その両側に、ルテニウム触媒Ｂを保持するため、シリカ
ウールＣを各々５〇−（計１００−１約３．５　ｇ　）
充填した。

反応系内を窒素ガスでパージ後、１０００℃に予熱され
た反応管Ａ内に、マスフローメータＤで、０．１４１１
　／ｍｉｎに調整されたメタンガスを流入する（Ｓ　Ｖ
　＝　６０　ｈｒ−’）。反応系内をメタンガスに置換
するため、メタンガスを一定量流入後、系内圧力を背圧
弁Ｅで０．５　ｋｇ　／　ｃｍ２Ｇ（ゲージ圧）に設定
する。

一定時間経過後、分解ガスをガスクロマトグラフ分析装
置Ｆで分析し、メタンガス及び水素ガスの濃度からメタ
ンガス分解率を算出した。

その結果メタンガス分解率は４２％であった。

この実施例で使用した０、５％ルテニウム触媒の時間の
経過に対するメタンガス分解率を第２図に示す。また同
条件で試験した０、５％白金触媒の時間の経過に対する
メタンガス分解率を合わせて第２図に示す。この結果、
ルテニウム触媒は長期にわたってメタンガスを安定して
分解することが判る。

メタンガス分解反応は炭酸ガス還元、酸素回収システム
の一部に用いることができる。すなわち、第３図に示す
ように、炭酸ガス還元・酸素回収システムは、人間の呼
吸により排出された炭酸ガスを分離・濃縮Ｇ後、その炭
酸ガスを水素Ｈで還元することによりメタンガスと水が
生成する。水は電解工されて酸素及び水素となり、酸素
は人間の呼吸用として、水素は炭酸ガス還元用として再
利用される。また炭酸ガス還元によって生成したメタン
ガスは分解ゴされて炭素及び水素となり、水素は炭酸ガ
ス還元用として再利用される。

本発明のメタンガス分解反応は、以上の反応中のＪの部
分で行われる。

〔発明の効果〕

（１）　　メタンガス分解にルテニウム触媒を適用する
ことにより、その分解率を向上するため、分解温度を低
く設定することが可能である。

この分解温度を低くできることにより、分解炉の構成材
料の選択性が向上し、また断熱材料の使用量を低減でき
るため、装置の大きさ（寸法）を約２にすることが可能
である。

（２）　　メタンガス分解温度の低下により、分解炉の
消費電力を節減することができ、宇宙ステーションのよ
うな限られた電力量の場所で使用される場合有効である
。

（３）　　白金触媒に比べ、その触媒効果が長時間持続
するため、分解炉内に蓄積した炭素を除去することによ
り再使用が可能となり、コストを低減することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を実施する装置の概略図、第
２図は本発明の効果を立証するメタンガス分解率と時間
の関係を示す図表、第３図は本発明の詳細な説明するた
めの説明図、第４図は従来の耐熱性繊維を用いたメタン
ガス分解装置の概略図、第５図は従来の白金触媒を用い
たメタンガス分解装置の概略図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　メタンガスを担体にルテニウムを担持した触媒の存在
   下で熱分解することを特徴とするメタンガス分解法。