JP2000254487A - 天然ガス貯蔵用吸着材 - Google Patents
天然ガス貯蔵用吸着材Info
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- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/32—Hydrogen storage
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- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
- Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
吸着された天然ガスの脱離も容易である天然ガス貯蔵用
吸着材を提供する。 【解決手段】 天然ガスを細孔内に吸着させて貯蔵する
ための天然ガス貯蔵用吸着材として、細孔直径が10Å
以下の細孔の含有量を0.1cc/g以下とし、細孔直
径の分布のピークが12〜20Åとなるような活性炭を
使用した。これにより、天然ガスの吸着時には、高い圧
力まで吸着特性の飽和が起こらず、また天然ガスを脱離
させる場合にも、高い脱離率を達成することができる。
Description
を吸着し貯蔵するための天然ガス貯蔵用吸着材の改良に
関する。
れに天然ガスを吸着貯蔵させる天然ガス貯蔵方法が知ら
れている。このような吸着材としては、たとえば活性炭
等が使用される。特開平6−55067号公報にも、こ
のような天然ガスの吸着貯蔵用の活性炭の改良技術が開
示されている。
される天然ガスのポテンシャルを低下させ、安定的に吸
着貯蔵を行わせるためには、細孔直径を小さくすること
が有効であることが知られている。このため、従来の活
性炭では、なるべく細孔直径の小さいものが使用されて
いた。上記先行技術においても、細孔直径として5〜2
5Å程度の活性炭の開示があり、またメタン2分子程度
すなわち約11.6Å程度の細孔直径が好ましいことに
ついて、さらに従来技術を引用して言及している。
うに、細孔直径を小さくした場合には、たしかに数気圧
程度までの低い圧力において単に天然ガスを圧縮する場
合に比べて大きな貯蔵量を確保することができる。しか
し、細孔直径が小さいと、貯蔵量を増加させるために貯
蔵圧力を高くしていっても吸着量の増加がさほど見込め
ないという問題があった。これは、活性炭の細孔直径を
5〜10Å程度のきわめて小さな値とすると、比較的低
い圧力で吸着現象が飽和するためである。このような飽
和圧力は、活性炭の細孔直径が小さいほど低くなる傾向
にある。
には、活性炭の細孔内に吸着した天然ガスを脱離させる
ことが困難となり、脱離時に活性炭を加熱する等の方法
が必要となる。このため、細孔直径の小さな活性炭を使
用した場合には、吸着貯蔵した天然ガスを使用しにくい
という問題もあった。
ものであり、その目的は、高い圧力で大量の天然ガスを
吸着貯蔵でき、吸着された天然ガスの脱離も容易である
天然ガス貯蔵用吸着材を提供することにある。
に、本発明は、天然ガス貯蔵用吸着材であって、細孔直
径が10Å以下の細孔の含有量が0.1cc/g以下で
あることを特徴とする。
て、細孔直径の分布のピークが12〜35Åであること
を特徴とする。
て、細孔の表面にCu、Fe、Ag、Au、Ir、Wの
何れかの金属を担持させたことを特徴とする。
て、細孔の表面の金属担持量は5〜50wt%であるこ
とを特徴とする。
実施形態という)について説明する。
では、低い圧力で天然ガスの吸着現象が飽和してしま
い、吸着量をあまり多くできないとともに、吸着材から
の天然ガスの脱離も困難である。そこで本発明者らは、
天然ガスの吸着量を多くでき、しかも脱離させやすい吸
着材を研究した結果、従来検討されていた活性炭に比
べ、細孔直径の大きなものを使用すると、高い圧力まで
天然ガスの吸着現象が飽和せず、しかも天然ガスの脱離
も容易であることを見いだした。
性との関係が示される。
た、細孔直径が5Å以上で、細孔直径の分布のピークす
なわち最も多く含まれている細孔直径が7〜9Åのもの
では、天然ガスの吸着量であるV/V0(V0:活性炭が
充填された貯蔵容器の容積、V:吸着貯蔵された天然ガ
スの容量)が100〜180の値となっている。圧縮天
然ガス(CNG)では、このV/V0が240〜280
程度であるので、従来品の吸着貯蔵量は必ずしも十分な
ものとは言えなかった。また、吸着貯蔵させるときの飽
和圧力も1〜3.5MPaであり、これ以上圧力を上げ
ても吸着量は増加しなかった。
率は、大気圧まで放出した場合では50〜80%であ
り、0.5MPaまでの放出では20〜50%に留まっ
た。
炭を3種類用意し、これらについて同様に吸着特性を測
定した。まず改良品Aでは、細孔直径が10Å以上であ
り、細孔直径の分布のピークが15Åのものであるが、
従来品に比べ吸着貯蔵量及び脱離率とも向上している。
さらに、改良品Aよりも細孔直径及び細孔直径の分布の
ピークが大きい改良品B(細孔直径が10Å以上、分布
のピークが20Å)、改良品C(細孔直径が15Å以
上、分布のピークが25Å)では、細孔直径の増加にと
もない、吸着貯蔵量及び脱離率とも向上していることが
わかる。特に、改良品Cでは、吸着量V/V0=300
となり、上述した圧縮天然ガスの値よりも大きくなって
いる。この改良品Cの飽和圧力は18MPaまで高くな
っていた。また、改良品Cの脱離率も、0.5MPaま
での放出であっても95%脱離できており、従来品に比
べてきわめて高い脱離率となっていた。したがって、吸
着貯蔵した天然ガスの使用が著しく容易であることがわ
かる。なお、この脱離率の値は、活性炭を加熱等しない
状態のものである。
最も良好な吸着特性を示しているが、この改良品Cの場
合、細孔直径が10Å以下の細孔は、その含有量を0.
1cc/g以下とすることが好ましい。この細孔直径1
0Å以下の細孔の量が増えていくと、そのぶん低い圧力
で飽和してしまう細孔の量が増えるので、吸着量を増加
できず、さらに脱離率の低下も無視できなくなるからで
ある。
大きくしていくと天然ガスの吸着量及び脱離率とも向上
することが判明したが、さらに、吸着量であるV/V0
を最大化するための最適細孔径を検討した。天然ガスの
吸着量であるV/V0は、活性炭の細孔内における天然
ガスの吸着量であるV/VR(VRは活性炭の細孔容
積)と吸着容器内における細孔の占める容積率であるV
R/V0との積であらわすことができる。V/V0を増加
させるためには、V/VRとVR/V0とをなるべく大
きくする必要がある。
/V0との関係が示される。図1に示されるように、活
性炭の細孔内だけをみた場合には、細孔内における天然
ガスの吸着量であるV/VRの値は細孔直径が小さい方
が大きくなっている。なお、これらの値は、各細孔直径
における飽和圧力での測定結果である。しかしながら、
細孔容積率であるVR/V0の値は、細孔直径の増加と
ともに大きくなっている。したがって、これらの積であ
るV/V0の値は、細孔直径の一定範囲において最大値
をとることとなる。図1に示されるように、V/V0の
値として圧縮天然ガスの値を超える300以上の領域と
しては、細孔直径が12Å〜35Å程度の範囲となって
いる。
2〜35Åの範囲がよいと考えられるが、細孔直径を大
きくしていくと、その飽和圧力も高くなるので、実用上
の都合を考慮すると、20Å程度を最大値とすることが
好適であると考えられる。これは、日本国内では貯蔵で
きるガスの圧力の上限が20MPaであり、米国の場合
に25MPaであり、これ以上の圧力での吸着貯蔵がで
きないので、これら制限圧力で飽和する細孔直径とすれ
ばよいからである。
性炭中での骨格の占める割合が増加し、細孔の容積率が
小さくなるので、VR/V0が70%を下回り、その結
果天然ガスの吸着量V/V0も低下してしまう。このた
め、活性炭の細孔直径の下限値としては12Åが好適と
考えられる。
しては12〜20Åがよいと考えられる。これにより、
天然ガスの吸着貯蔵量として、圧縮天然ガスの吸着量で
あるV/V0=240〜280を上回るV/V0=300
〜350程度の実現が可能となる。
としての活性炭の細孔表面に所定の金属を担持させる
と、さらに細孔内の天然ガス吸着量であるV/VRの値
を向上できることがわかった。これらの金属としては、
たとえばCu、Fe、Ag、Au、Ir、W等が考えら
れる。
て上述した金属イオンを担持させた場合の吸着特性が示
される。
u、Ag、Wをそれぞれ10%担持させたものは、担持
させないものに比べて5MPaの貯蔵圧力ではほぼ同
等、15MPaの貯蔵圧力では吸着量の増加が認められ
る。したがって、活性炭の細孔表面に上記金属を担持さ
せることは、特に高圧での吸着貯蔵における貯蔵量を増
加させる効果があると考えられる。
方法としては、たとえば金属塩化物等を溶かした水溶液
中に吸着材を浸漬し、80〜100℃にて水を飛ばし、
これを乾燥した後、600℃程度で3時間ほど焼成を行
うことによって実施される。なお、これらの金属の担持
量としては、5wt%を下回ると効果がなくなり、また
50wt%を超えると活性炭の細孔容積を減少させるこ
ととなり、いずれも吸着量の増加が認められなくなる。
したがって、金属の担持量としては5〜50wt%の範
囲が好適であると考えられる。
性炭を使用していたが、活性炭のほかゼオライトやFS
M等のシリカ系吸着材を使用することも可能である。
天然ガス貯蔵用吸着材の細孔直径を所定の値に制御する
ことにより、天然ガスの高い吸着特性とともに、良好な
脱離特性も確保することができる。
る。
Claims (4)
- 【請求項1】 細孔直径が10Å以下の細孔の含有量が
0.1cc/g以下であることを特徴とする天然ガス貯
蔵用吸着材。 - 【請求項2】 請求項1記載の天然ガス貯蔵用吸着材に
おいて、細孔直径の分布のピークが12〜35Åである
ことを特徴とする天然ガス貯蔵用吸着材。 - 【請求項3】 請求項1または請求項2記載の天然ガス
貯蔵用吸着材において、細孔の表面にCu、Fe、A
g、Au、Ir、Wの何れかの金属を担持させたことを
特徴とする天然ガス貯蔵用吸着材。 - 【請求項4】 請求項3記載の天然ガス貯蔵用吸着材に
おいて、前記細孔の表面の金属担持量は5〜50wt%
であることを特徴とする天然ガス貯蔵用吸着材。
Priority Applications (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11058085A JP2000254487A (ja) | 1999-03-05 | 1999-03-05 | 天然ガス貯蔵用吸着材 |
| ARP000100944A AR018473A1 (es) | 1999-03-05 | 2000-03-03 | Un metodo de almacenamiento por adsorcion de gas natural y adsorbente para utilizar en el mismo |
| RU2001126937/06A RU2230251C2 (ru) | 1999-03-05 | 2000-03-03 | Способ хранения природного газа при помощи адсорбции и адсорбирующее вещество для использования в способе |
| EP00906677A EP1167861A4 (en) | 1999-03-05 | 2000-03-03 | METHOD FOR STORING NATURAL GAS BY ADSORPTION AND ASSOCIATED ADSORBENT AGENT |
| CN00806232A CN1111665C (zh) | 1999-03-05 | 2000-03-03 | 通过吸附储藏天然气的方法和用于其中的吸附剂 |
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| EP06124222A EP1759760A3 (en) | 1999-03-05 | 2000-03-03 | Adsorbent for the adsorption and storage of natural gas and use thereof |
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|---|---|---|---|
| JP11058085A JP2000254487A (ja) | 1999-03-05 | 1999-03-05 | 天然ガス貯蔵用吸着材 |
Publications (2)
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Family Applications (1)
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| Country | Link |
|---|---|
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114562678A (zh) * | 2016-07-01 | 2022-05-31 | 英格维蒂南卡罗来纳有限责任公司 | 用于增强气体存储和释放系统中的体积容量的方法 |
-
1999
- 1999-03-05 JP JP11058085A patent/JP2000254487A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114562678A (zh) * | 2016-07-01 | 2022-05-31 | 英格维蒂南卡罗来纳有限责任公司 | 用于增强气体存储和释放系统中的体积容量的方法 |
| US11986796B2 (en) | 2016-07-01 | 2024-05-21 | Ingevity South Carolina, Llc | Method for enhancing volumetric capacity in gas storage and release systems |
| US12528069B2 (en) | 2016-07-01 | 2026-01-20 | Ingevity South Carolina, Llc | Method for enhancing volumetric capacity in gas storage and release systems |
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