[发明专利]气体制造系统和气体制造方法

说明书

气体制造系统具备：具有形成被处理气体(8)的流路(9)的反应器(2)、施加有电压的第一电极(3)和第二电极(4)、和配置于流路(9)且包含催化剂的催化剂层(5)的气体制造装置；产生对第一电极(3)和第二电极(4)施加的电压的电压产生单元(12)；和将被处理气体(8)供给至气体制造装置的气体供给单元，电压产生单元(12)具有根据被处理气体(8)设定电压的频率的频率设定单元(13)，将在第一电极(3)与第二电极(4)之间产生的等离子体照射至催化剂层(5)，将被处理气体(8)改性以得到生成气体(11)。

技术领域

本申请涉及气体制造系统和气体制造方法。

背景技术

目前为止，作为制造氢气和氨气等有用的气体的方法，已知使用催化剂的方法。在该制造方法中，将包含成为生成气体的原料的原料气体和将原料气体氧化的氧化剂气体的2种以上的混合气体作为被处理气体引入催化反应场所，使被处理气体在高温环境下反应以制造生成气体。

在被处理气体为包含烃系与水蒸气或分子状含氧气体的混合气体的情况下，作为生成气体，能够制造氢气(例如专利文献1)。另外，在被处理气体为包含氢气与一氧化碳气体的混合气体的情况下，作为生成气体，能够制造甲烷气或醇类等，在被处理气体为包含烃系的气体和空气的混合气体的情况下，作为生成气体，能够制造氨气(例如专利文献2)。

在上述的气体制造方法中，为了提高生成气体的收率(生成量)，需要使催化反应场所的环境成为非常高的温度，由于需要投入的热能大，因此能量效率低，生成气体的制造成本高。因此，希望生成气体制造时的能量效率的提高。

作为提高生成气体制造时的能量效率的方法之一，已知利用了等离子体的气体制造方法，在专利文献1和专利文献2中也利用了等离子体。这些文献中，在催化反应场所中设置与可产生高电压的电源连接的1对电极，对电极施加高电压，从而在催化反应场所中产生等离子体。采用等离子体激发被处理气体中的气体反应物质，提高生成气体的收率，能够期待提高能量效率。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-35852号公报

专利文献2：日本特开2002-241774号公报

发明内容

发明要解决的课题

如果在催化反应场所中产生等离子体，则等离子体中的电子与被处理气体中的气体反应物质碰撞，根据电子具有的能量(电子能量)，气体反应物质成为电离或解离的状态、或者振动激发的状态。为了提高生成气体的收率，提高能量效率，需要不是电离或解离而是促进气体反应物质的振动激发，根据被处理气体的种类，能够促进振动激发的电子能量不同。因此，如果不能供给根据被处理气体的种类的电子能量，反而有可能使能量效率降低。

在利用了催化反应和等离子体的现有的气体制造系统中，如果电源对电极施加的高电压的频率过低，则成为电子能量大的等离子体。这种情况下，被处理气体中的气体反应物质电离或解离的风险升高，有可能不能高效率地促进气体反应物质的振动激发。其结果，生成气体的收率和能量效率降低。另一方面，如果电源的高电压的频率过高，则催化反应场所中的等离子体的产生频率、即电子的密度变得过剩，等离子体产生所需的电力消耗增大，因此能量效率降低。

本申请公开了用于解决上述的课题的技术，目的在于提供一种气体制造系统和气体制造方法，其根据被处理气体适当地设定等离子体的电子能量，从而获得催化反应与等离子体的并用产生的协同效应，在提高生成气体的收率的同时可以以高能量效率制造生成气体。

用于解决课题的手段