(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二酸化炭素と水素を混合する混合タンク及び反応炉を含む二酸化炭素還元装置において、該混合タンク内に水素吸蔵合金若しくは錯金属水素化物が組み込まれており、後段の反応炉には触媒反応槽が備えられていることを特徴とする二酸化炭素還元装置。
【請求項２】
水素と二酸化炭素を合流させてその合流部若しくはその下流側に触媒の存在下で両者を還元反応させる反応部を設けるとともに、前記水素が水素吸蔵合金若しくは錯金属水素化物を封入した貯蔵槽より生成される水素である二酸化炭素還元装置において、
二酸化炭素と水素の合流部と反応部が個別に形成されており、該合流部内に水素吸蔵合金若しくは錯金属水素化物を含む水素化物貯蔵槽が組み込まれており、
その下流側の反応部には触媒反応槽が備えられていることを特徴とする二酸化炭素還元装置。
【請求項３】
前記水素吸蔵合金若しくは錯金属水素化物を含む水素化物貯蔵槽が加熱若しくは減圧されていることを特徴とする請求項２記載の二酸化炭素還元装置。
【請求項４】
前記二酸化炭素還元装置が、宇宙空間で得られる二酸化炭素に、水素吸蔵合金若しくは錯金属水素化物より得られた水素を還元反応させて水を製造する装置であって、前記触媒の存在下で両者を還元反応させる反応部に加熱ヒータが付与されている請求項２記載の二酸化炭素還元装置。
【請求項５】
前記反応部の下流側に還元反応物より炭化水素を分離して水のみを取り出す冷却分離部が設けられている請求項２記載の二酸化炭素還元装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水素と二酸化炭素を還元反応させて水及び炭化水素を製造させる二酸化炭素還元装置に係り、特に、砂漠等の水を必要とする地球空間のみならず、宇宙ステーション、宇宙探査衛星や有人宇宙推進ロケット等に搭載される、例えば火星に存在する二酸化炭素（ＣＯ２）と地球より運んできた水素を利用して還元反応させて生命維持に必要な水を製造するための装置を提供するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、１０年後程度に火星に有人衛星を打ち上げようという試みが米国、日本等で検討されている。火星で人類が生活するために、酸素と水は生命維持のためにどうしても用意しなければならないが、水は地球から運ぶには極めて重量負担が大であり、火星において比較的高濃度で存在する二酸化炭素（ＣＯ２）に地球から運んでくる水素を還元反応させて水をつくる技術が検討されている。
【０００３】
しかしながら水素は燃料ガスであり、安全性の面で注意を払う必要がある。このため従来の技術では高圧水素ガス（３０ＭＰａ）を地球から運ぶことを検討しているが、この方式では、ガス容器を耐圧構造としなければならず、容器の質量が大きくなる。質量が大きくなると、それに応じたロケットの推進エネルギーが必要になり、必然的にその推進エネルギーを装備するためロケットが大きくなり、実質的に火星にまで到達し得るだけの推進エネルギーを得ることが出来ないという問題が生じる。
【０００４】
次に従来のＣＯ２の還元に必要な水素（Ｈ２）ガスを水素ボンベ等により補給を行っていたＣＯ２還元装置の参考例を簡単に説明する。
ＣＯ２の還元反応は具体的には、図５に示すように供給されるＣＯ２ガスを混合タンク５１において、Ｈ２ボンベ５５よりＨ２タンク５４を経由して供給されるＨ２ガスと混合し、反応炉５２へ導入する。反応炉５２へ導入された混合ガスは、反応炉５２内で還元反応し、メタンと水蒸気（Ｈ２Ｏ（Ｇ））となる。水蒸気（Ｈ２Ｏ（Ｇ））は反応炉５２の下流側に設置されている凝縮器５３で凝縮され、水（Ｈ２Ｏ（Ｌ））となる。ここで気液２相流は気液分離装置２へ送入され、メタン（ＣＨ４）とＨ２Ｏ（Ｌ）に分離され、ＣＨ４はそのまま排気され、Ｈ２Ｏ（Ｌ）は水タンク３へと送入されて保管される。
【０００５】
このように、ＣＯ２還元を行う際には、Ｈ２は必要不可欠であるが、そのためのＨ２ボンベ、タンクなどの搭載スペース、質量等が、宇宙ステーションや宇宙探査衛星、若しくは火星有人飛行等の装置では、非常に問題となることは前記したとおりである。
なお、上記反応炉５２には、通常還元反応の触媒に、アルミナ担持体にルテニウム（Ｒｕ）を添着した触媒が用いられており、約３００℃で反応は促進される。この際のＣＯ２還元反応を反応式で示せば、以下のようになる。
【０００６】
Ｒｕ
ＣＯ２＋４Ｈ２    →    ＣＨ４＋２Ｈ２Ｏ  （発熱反応）
約３００℃
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは、上記課題に鑑み、水素ボンベや水素タンク等の搭載スペースおよび搭載質量の負担をなくし、システム全体がコンパクトであるとともに、熱の有効利用による省エネ化が図れ、さらには安全面でも有利な二酸化炭素還元装置を関発すべく、鋭意検討した。
その結果、本発明者らは、装置の各部分に水素吸蔵合金や錯金属水素化物を効果的に用いることによって、上記問題点が解決されることを見い出した。
【０００８】
本発明は、かかる課題に基づいて安全且つ質量負担の軽減を図るとともに、火星等の水を必要とする宇宙空間若しくは砂漠等でも容易に生命維持のための水を得ることが出来るもので、特に現地で得た二酸化炭素（ＣＯ２）と地球より運んできた水素を利用して還元反応させて生命維持に必要な水を製造するための二酸化炭素還元装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の参考例１は、反応炉を含む二酸化炭素還元装置において、該反応炉の内部に水素吸蔵合金若しくは錯金属水素化物が組み込まれており、この水素化物からなる貯蔵槽と触媒反応槽とが１つの反応炉内に備えられていることを特徴とする二酸化炭素還元装置を提案するものである。
本発明参考例１では従来の反応炉の中に、水素吸蔵合金若しくは錯金属水素化物を組み入れたので、システム全体が大幅にコンパクトになる。また、水素吸蔵合金若しくは錯水素吸蔵合金槽と触媒反応槽を１つの反応炉に組み込むことで、熱の有効利用を可能とし、省エネ化を図れる。さらに、該水素吸蔵合金若しくは錯金属水素化物を用いることで、高圧ボンベなどの使用が必要なくなり、安全面でも優位となる。
【００１０】
そして本第１発明は、二酸化炭素と水素を混合する混合タンク及び反応炉を含む二酸化炭素還元装置において、該混合タンク内に水素吸蔵合金若しくは錯金属水素化物が組み込まれており、後段の反応炉には触媒反応槽が備えられていることを特徴とする二酸化炭素還元装置を提供するものである。本発明では、混合タンク内に水素吸蔵合金若しくは錯金属水素化物を組み入れることで、上記同様にシステム全体がコンパクトになる。また、水素吸蔵合金を用いることで、高圧ボンベなどの使用が必要なくなり、安全面でも優位となる。
【００１１】
又本第２発明は、水素と二酸化炭素を合流させてその合流部若しくはその下流側に触媒の存在下で両者を還元反応させる反応部を設けた二酸化炭素還元装置であって、前記水素が水素吸蔵合金若しくは錯金属水素化物（両者を含めて金属水素化物という）を封入した貯蔵槽より生成されることを第１の要旨とする。
【００１２】
錯金属水素化物の化学式例はＮａＢＨ４、ＬｉＢＨ４、ＬｉＡｌＨ４、
水素吸蔵合金の化学式例はＬａＮｉ５Ｈ６、ＴｉＭｎ２Ｈ３、
で、上記の式において、両者は非常に似ているが、水素吸蔵合金は、金属結晶の間に水素が入り込む状態の物理的な反応であるので、その水素貯蔵量は２％程度であるのに対し、錯金属水素化物は化学反応で生成されている物質である為その水素貯蔵量は１０％と格段に大きいが非可逆反応である。
【００１３】
かかる発明によれば、水素をそのまま貯留することなく、水素吸蔵合金や錯金属水素化物を用いて貯蔵するために、容器自体が軽量化でき、然も高圧ボンベなどの使用が必要なくなり、安全面でも優位となる。
【００１４】
又本発明の参考例２の具体例は、前記合流部位置に前記水素吸蔵合金若しくは錯金属水素化物を含む水素化物貯蔵槽が設けられ、該貯蔵槽と触媒反応槽とが１つの反応炉内に備えられていることを特徴とする。
【００１５】
かかる発明の参考例２によれば１つの反応炉の中に、前記水素吸蔵合金若しくは錯金属水素化物を含む水素化物貯蔵槽が組み込まれているために、システム全体が大幅にコンパクトになる。また、前記水素吸蔵合金若しくは錯金属水素化物を含む水素化物貯蔵槽と触媒反応槽を１つの反応炉に組み込むことで、熱の有効利用を可能とし、省エネ化が図れる。
【００１６】
更に本第２発明は、二酸化炭素と水素の合流部と反応部が個別に形成されている前記第１の要旨に加えて、前記合流部内に前記水素吸蔵合金若しくは錯金属水素化物を含む水素化物貯蔵槽が組み込まれており、その下流側の反応部には触媒反応槽が備えられていることを第２の要旨とする。
【００１７】
かかる発明によれば、触媒反応槽の上流側に貯蔵槽が設けられているために、水素の発生量の調整が還元反応部と無関係に行われる。例えば二酸化炭素の供給が変動する場合に、独立して調整できることは極めて有利である。
【００１８】
更に本発明は、前記二酸化炭素還元装置が、宇宙空間で得られる二酸化炭素に、水素吸蔵合金若しくは錯金属水素化物より得られた水素を還元反応させて水を製造する装置であって、前記触媒の存在下で両者を還元反応させる反応部に加熱ヒータが付与されていることを特徴とする。
【００１９】
即ち、還元反応には適正な温度が必要であり、常温で供給される二酸化炭素はもとより、−６０℃前後で、その大気圧も０．５ｋＰａ程度と地球より大幅に低い火星の大気（二酸化炭素）が反応部に直接導入されると、前記還元反応が円滑に行われないことに配慮してヒータを用いている。
【００２０】
又本発明は、前記反応部の下流側に還元反応物より炭化水素を分離して水のみを取り出す冷却分離部が設けられていることを特徴とする。
【００２１】
即ち、還元反応部において大気（二酸化炭素）は加熱されているため、そのままではメタンと水蒸気を円滑に分離できないので、前記還元反応物を水の蒸発点以下に冷却して炭化水素を分離して水のみを取り出す冷却分離部を設けるのがよい。この冷却には冷却水を用いても、又火星の大気（二酸化炭素）は−６０℃前後であるために、これを用いても良い。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載される構成部品の種類、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
先ず水素吸蔵合金と錯金属水素化物の違いについて説明する。
水素吸蔵合金は特開平５−２２８８７８や特開平８−２３３２００に示されるように、水素の吸蔵、放出の可逆サイクルを伴いながら、安定的に水素の貯蔵を行うもので、水素吸蔵合金に使われる材料は特に限定されるものではなく、通常用いられる材料を広く利用することができる。具体的には、例えばランタン（Ｌａ）とニッケル（Ｎｉ）の合金などが好適に用いられ、他にはチタン（Ｔｉ）と鉄（Ｆｅ）の合金などが好ましく用いられる。この際の反応を反応式で示せば、以下のようになる。
【００２３】
ＬａＮｉ５Ｈ６＋  熱エネルギー  →ＬａＮｉ５＋３Ｈ２（吸熱反応）
ＬａＮｉ５＋３Ｈ２（加圧）  →ＬａＮｉ５Ｈ６（発熱反応）
ここで、水素放出時にあたっては熱が必要であるが、上記反応の場合は約４０℃以上あれば十分に反応は促進する。
【００２４】
しかしながら、水素吸蔵合金は、金属結晶の間に水素が入り込む状態の物理的な反応であるので、その水素貯蔵量は２％程度と小さいのが難点である。
一方、錯金属水酸化物はＮａＢＨ４のように化学反応で生成されている物質である為その水素貯蔵量は１０％と格段に大きいが、非可逆反応である点が難点である。
【００２５】
しかしながら火星では、地球上のように貴重な水を再度水素に分解する必要もなく、非可逆反応である点の欠点は何等問題にならない。逆に水素貯蔵量は１０％と格段に大きい点が省スペース化の点で有利である。
【００２６】
以下水素吸蔵合金若しくは錯金属水素化物を用いた各実施形態を説明する。
実施の形態１（参考例１）
図１は、本実施の参考形態に係る水素吸蔵合金を用いた二酸化炭素還元装置の説明図である。本装置の基本構成としては、還元反応炉１、気液分離装置２および水タンク３より構成される。上記還元反応炉１の中には、水素吸蔵合金を組み入れられている。この１つの還元反応炉１には、水素吸蔵合金からなる水素吸蔵合金槽４および触媒反応槽５が含まれている。そして通常、触媒反応槽５の近傍には加熱ヒータ６が備えられている。
【００２７】
本実施の形態では、供給されるＣＯ２ガスはそのまま還元反応炉１に送入される。
還元反応炉１は、水素吸蔵合金槽４、触媒反応槽５及び加熱ヒータ６から構成されている。水素吸蔵合金は熱を加えることにより、金属と結合しているＨ２を容易に放出する。また、放出後、Ｈ２存在下のもと加圧することにより、再度水素を取り込む特性を持つものである。この特性を利用し、本実施の形態では還元反応炉１の中に、水素吸蔵合金槽４を設けたものである。
【００２８】
まず、還元反応炉１全体を約３００℃程度まで加熱する。すると、水素吸蔵合金槽４からは水素Ｈ２を放出し始める。この状態で、ＣＯ２を還元反応炉１へ供給する。供給されたＣＯ２は、水素吸蔵合金槽４でＨ２ガスと混合された後、両側を囲む形で配置される触媒反応槽５へ送入される。触媒反応槽５では、還元されてＣＨ４と水蒸気（Ｈ２Ｏ（Ｇ））になる。これらの流体は、下流側に設置されている気液分離装置２へ送入される。気液分離装置２全体は冷却水で冷却されており、供給されるガスはこの部分で凝縮され、液体（Ｈ２Ｏ（Ｌ））と気体（ＣＨ４）とに分離される。一方のＨ２Ｏ（Ｌ）は水タンク３へ送られ、他方のメタン（ＣＨ４）は排気される。
【００２９】
ここで、水素吸蔵合金槽４に使われる材料は特に限定されるものではなく、通常用いられる材料を広く利用することができるが、具体的には、前記したように、ランタン（Ｌａ）とニッケル（Ｎｉ）の合金などが好適に用いられ、他にはチタン（Ｔｉ）と鉄（Ｆｅ）の合金などが好ましく用いられる。この際の反応を反応式で示せば、段落〔００２３〕のようになるが、水素放出時にあたっては熱が必要であるが、上記反応の場合は約４０℃以上あれば十分に反応は促進する。
また、触媒反応槽５での反応を反応式で示せば、以下のようになる。
【００３０】
ＣＯ２＋４Ｈ２→ＣＨ４＋２Ｈ２Ｏ（発熱反応）
【００３１】
以上のように本実施の形態によれば、水素吸蔵合金を用いることにより、図５に示す従来の装置で必要であった混合タンク５１、水素タンク５４及び水素ボンベ５５などが必要なくなった。この為、システムの大幅なコンパクト化が図れる利点がある。
また、図１に示すように水素吸蔵合金槽４を還元反応炉１の中心部に設置し、その周囲に触媒反応槽５を設置する態様にすれば、反応時に相互の熱エネルギーを有効利用できるので効率がよい。すなわち、水素吸蔵合金は熱エネルギーが必要なのに対し、触媒反応は熱を放出する為、お互いの熱の吸収・放出をうまく利用して熱交換することで、装置の省エネ化を図ることができる。
さらに、従来では水素ボンベなどの高圧ボンベ（１００ｋＧ／ｃｍ２）等を用いていたが、水素吸蔵合金を用いることで、ほぼ常圧レベルで取扱うことができようになり、安全面でも優位なシステムである。
【００３２】
実施の形態２（実施例１）
図２は、本発明の実施の形態２（実施例１）に係る水素吸蔵合金を用いた二酸化炭素還元装置の説明図である。本装置の基本構成としては、水素吸蔵合金タンク（加圧混合タンク）２１、反応炉１２、凝縮器１３、気液分離装置２、および水タンク３よりなる。本実施の形態では、混合タンク内に水素吸蔵合金を組み入れて水素吸蔵合金タンク２１とし、後段には触媒反応槽を有する反応炉１２が設置される。従来の混合タンク内に水素吸蔵合金を組み入れたことで、システム全体がコンパクトになるとともに、水素吸蔵合金を用いることで、高圧ボンベなどの使用が必要なくなり、安全面で有利となる。
【００３３】
本実施の形態では、供給されるＣＯ２ガスを水素吸蔵合金を含んだタンク２１に送入する。このタンク１１は約４０℃程度に加熱されており、内部に吸蔵されたＨ２が加熱されたことにより脱着されている。よって、タンク２１内に送り込まれたＣＯ２ガスは、Ｈ２ガスと混合され、還元反応炉１２に送入される。
還元反応炉１２は、図１に示したような触媒反応槽５及び加熱ヒータ６により構成されている。この還元反応炉１２にて、混合ガスは還元され、ＣＨ４と水蒸気（Ｈ２Ｏ（Ｇ））になる。これらの流体は、下流側に設置されている凝縮器１３へ送入され、水蒸気は凝縮され、更に下流の気液分離装置２に導入される。この分離装置２で、液体（Ｈ２Ｏ（Ｌ））と気体（ＣＨ４）とに分離される。そして、Ｈ２Ｏ（Ｌ）は水タンク３へ送られ、ＣＨ４は排気される。
【００３４】
ここで、タンク２１内の水素吸蔵合金に使われる材料としては特に限定されるものではなく、通常用いられる材料を広く利用することができるが、具体的には、例えばランタン（Ｌａ）とニッケル（Ｎｉ）の合金などが好適に用いられ、他にはチタン（Ｔｉ）と鉄（Ｆｅ）の合金などが好ましく用いられる。この際の反応は、上記実施の形態１（参考例１）に示す反応式と同じであり、水素放出時にあたっては熱が必要であるが、上記反応の場合は水素吸蔵合金の場合約４０℃以上あれば十分に反応は促進する。
【００３５】
本実施の形態では、水素吸蔵合金槽とタンクとを一体化し、還元反応炉１２をその下流側に設けた。このことにより、従来の装置に比べ、システム全体のコンパクト化が図れる。また、実施の形態１（参考例１）に比べ、コンパクト化あるいは省エネ化の効果は若干劣るものの、機能をそれぞれ分けたことにより、故障時などのメンテナンスが容易に行えるなどの利点があり、このような本実施の形態によれば、水素吸蔵合金をタンク２１内に併設することにより、図３に示すような従来の装置で必要であった水素タンク５４及び水素ボンベ５５などが必要なくなった。
【００３６】
実施の形態３（参考例２）
図３は、火星上で得られる−５０℃前後で、その気圧も１Ｐａ程度と地球より大幅に薄い二酸化炭素を取り込んで、錯金属水素化物より得られた水素と還元反応させて水を製造する装置に関する本発明の実施の形態３の変形例に係る二酸化炭素還元装置の説明図である。
本装置の基本構成としては、図１と同様に、前記火星上の二酸化炭素に、錯金属水素化物槽０４より得られた水素を還元反応させて水とメタンを製造する還元反応炉１、該反応炉１より得た水蒸気とメタン（還元反応物）を冷却によりメタン（炭化水素）を分離して冷却により凝縮した水のみを取り出す気液冷却分離装置２および前記分離した水を貯留する水タンク３より構成されるとともに、上記還元反応炉１の中には錯金属水素化物が組み入れられている。
【００３７】
この還元反応炉１は１〜５ＫＰａに加圧状態に維持されるとともに、中心側に錯金属水素化物が充填された槽０４および該錯金属水素化物槽０４を囲撓する如くその外周側にリング状に触媒反応槽５が設けられているとともに、更に、触媒反応槽５の外周側には加熱ヒータ６がスパイラル状に巻回されている。
【００３８】
錯金属水素化物槽０４内に、錯金属水素化物のＮａＢＨ４とともに、平均粒子径が４５μｍ以下のチタン（Ｔｉ）粉末を添加して充填させて形成される。
そして中心側の錯金属水素化物槽０４の一端には前記二酸化炭素導入口４ａが、その他端側には錯金属水素化物槽０４で発生した水素と二酸化炭素を触媒反応槽５に導く連結通路４ｂが設けられている。
又錯金属水素化物槽０４では水素を発生するために、熱若しくは水等の水素発生促進媒体が必要なために、二酸化炭素導入口４ａ上流側の二酸化炭素通路３２上に加熱器４０若しくは水蒸気導入部３１が設けられ、後記する加熱ヒータ６とともに両者の熱により３００〜５００℃に加熱されるように構成している。
【００３９】
又前記還元反応炉の下流側に設けられた気液分離装置２は、冷却媒体として水タンクよりの水を用いても良いが、せっかく火星上で得られる二酸化炭素が−６０℃前後と冷却されているために、分離装置２で先ず３００〜５００℃前後の還元反応物を冷却する一方、二酸化炭素を加熱した後、錯金属水素化物槽０４に導入するようにすれば、二酸化炭素通路３２上に加熱器４０を設ける必要がなくなる。
【００４０】
従って本実施形態では、供給されるＣＯ２ガスは加熱器４０により加熱されるか気液分離装置２により熱を付与されて高温で還元反応炉１に送入されることとなる。
【００４１】
還元反応炉１は１〜５ＫＰａの加圧下で、前記したように錯金属水素化物槽０４、触媒反応槽５に加熱ヒータ６から熱が付与される構成となっているので、例えば錯金属水素化物は二酸化炭素よりの熱とともにヒータ６よりの熱を１００〜４５０℃程度加えることにより、金属と結合しているＨ２を容易に放出する。
尚、前記ヒータ６よりの加える加熱温度は、ＮａＢＨ４で４００〜４５０℃、ＬｉＢＨで２７０〜３００℃、ＬｉＡｌＨ４で１２０〜１５０℃が適当である。
【００４２】
又、二酸化炭素を加熱しなくても還元反応炉１全体が１〜５ＫＰａに加圧された状態で約１００〜４５０℃程度までヒータ６より加熱すれば同様な結果が得られる。
【００４３】
従って還元反応炉１全体を、錯金属水素化物が封入されている場合は１００〜４５０℃程度加熱した後、ＣＯ２ガスを導入孔４ａより還元反応炉１へ供給すると、供給されたＣＯ２は、錯金属水素化物槽０４でＨ２ガスと混合された後、連結通路４ｂを介してその外周側を囲撓する形で配置された触媒反応槽５へ送入される。触媒反応槽５では、加熱ヒータ６より１００〜４５０℃程度の加熱により還元反応によりＣＨ４と水蒸気（Ｈ２Ｏ（Ｇ））が生成される。
【００４４】
これらの還元反応流体は、下流側に設置されている気液分離装置２へ送入される。気液分離装置２全体は冷却水や冷却ＣＯ２ガス等の冷却媒体で冷却されており、供給されるガスの水蒸気はこの部分で凝縮され、液体（Ｈ２Ｏ（Ｌ））と気体（ＣＨ４）とに分離される。一方のＨ２Ｏ（Ｌ）は水タンク３へ送られ、他方の気体であるメタン（ＣＨ４）は火星空間上で使用される燃料に利用される。
尚、触媒反応槽５での反応式は実施の形態１と同様である。
【００４５】
本実施例によれば、図１の実施形態の効果とともに、錯金属水素化物槽０４を用いることにより、水素発生量が更に増加し、システムの大幅なコンパクト化が図れる。
【００４６】
実施の形態４（実施例２）
図４は、本発明の実施の形態４（実施例２）に係る二酸化炭素還元装置の説明図である。本装置の基本構成としては、経路上に錯金属水素化物が充填されたＣＯ２ガス合流部（加圧混合タンク）４１、還元反応炉１２、凝縮器１３、気液分離装置２、および水タンク３を夫々独立して設けたシステムである。
本実施の形態では、加圧混合タンク４１内に錯金属水素化物を封入して且つ１〜５ＫＰａに減圧し、更に加熱器４０により少なくとも４０℃（水素吸蔵合金のみの場合）、好ましくは錯金属水素化物を含む場合は３００から５００℃に加熱可能に構成するとともに、後段には触媒反応槽を有する還元反応炉１２を設置する。
【００４７】
本実施形態では、供給されるＣＯ２ガスを加熱器４０により加熱（錯金属水素化物の場合）した後１〜５ＫＰａに加圧された加圧混合タンク４１に送入する。該加圧混合タンク４１内の加熱と加圧により内部に吸蔵されたＨ２が放出されるとともに、加圧混合タンク内４１に送り込まれた加熱ＣＯ２ガスとともに混合され、還元反応炉１２に送入される。
還元反応炉１２は、図１や図３に示したような触媒反応槽５に加熱ヒータ６を巻回させた構成にしてもよいが、加熱ＣＯ２ガスにより３００〜４５０℃に加熱されるために、加熱ヒータ６は用いなくても良い。
【００４８】
この還元反応炉１２にて、混合ガスは還元され、ＣＨ４と水蒸気（Ｈ２Ｏ（Ｇ））になる。これらの流体は、下流側に設置されている凝縮器１３へ送入され、冷却水や冷却ＣＯ２ガス等の冷却媒体で冷却さて水蒸気は凝縮され、更に下流の気液分離装置２に導入される。この分離装置２で、液体（Ｈ２Ｏ（Ｌ））と気体（ＣＨ４）とに分離される。そして、Ｈ２Ｏ（Ｌ）は水タンク３へ送られ、ＣＨ４は火星空間上で使用される燃料に利用され、排気される。
【００４９】
ここで、加圧混合タンク４１に封入する錯金属水素化物は、例えばＮａＢＨ４やＬｉＢＨ４、ＬｉＡｌＨ４等が挙げられる。
これらの水素化物の反応は、水素放出時にあたっては熱や加圧が必要である。
【００５０】
本実施例においても前記実施例と同様な効果とともに、触媒反応槽を有する還元反応炉１２の上流側に構成された加圧混合タンク４１が設けられているために、加圧混合タンク４１の加熱温度等により、水素の発生量の調整が反応炉１２と無関係に行われる。例えば二酸化炭素の供給が変動する場合に、独立して調整できることは極めて有利であるとともに、還元反応炉１２に加熱ヒータを設けなくても、加熱された加圧混合タンク４１よりの熱を混合ガスが移相するために前記温度下で還元反応が行われて、システム全体がコンパクトになるとともに安全面で有利となる。
【００５１】
又本実施形態では、錯金属物等の水素貯蔵槽とタンクとをー体化し、還元反応炉１２をその下流側に設けたことにより、実施の形態３に比べ、機能をそれぞれ分ける事が出来、故障時などのメンテナンスが容易に行えるなどの利点がある。
【００５２】
【発明の効果】
以上記載した如く本発明によれば、反応炉内あるいは混合タンク内に、水素吸蔵合金若しくは錯金属水素化物を組み入れたので、システム全体が大幅にコンパクトになる。また、参考例の場合、水素吸蔵合金若しくは錯金属物を組み入れた水素貯蔵槽と触媒反応槽を１つの反応炉に組み込むことで、熱の有効利用を可能とし省エネ化を図れる。
さらに、該水素吸蔵合金若しくは錯金属物を組み入れたタンクを用いることで、高圧ボンベなどの使用が必要なくなり、安全面でも有利となる。
又本発明によれば、安全且つ負担の軽減を図るとともに、火星等の水を必要とする宇宙空間若しくは砂漠等でも容易に生命維持のための水を得ることが出来るもので、特に現地で得た二酸化炭素（ＣＯ２）と地球より運んできた水素を利用して還元反応させて生命維持に必要な水を製造するための二酸化炭素還元装置を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態１（参考例１）に係る二酸化炭素還元装置の一例を示す榎式図である。
【図２】  本発明の実施の形態２（実施例１）に係る二酸化炭素還元装置の他の一例を示す模式図である。
【図３】  本発明の実施の形態３（参考例２）に係る二酸化炭素還元装置の一例を示す榎式図である。
【図４】  本発明の実施の形態４（実施例２）に係る二酸化炭素還元装置の他の一例を示す模式図である。
【図５】  従来の二酸化炭素還元装置を概略的に示す模式図である。
【符号の説明】
１、１２    還元反応炉
２          気液分離装置
３          水タンク
４          水素吸蔵合金槽
０４          錯金属水素化物槽
５          触媒反応槽
６          加熱ヒータ
１３        凝縮器
２１        加圧混合タンク（水素吸蔵合金）
４１        加圧混合タンク（錯金属水素化物）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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