CN104395231A - 氢的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种氢的制备方法，该方法不像以往那样使用氨，能够简便地制备作为清洁能源的氢，安全性非常高。氢的制备方法的特征为，通过将钙铝石(Mayenite：Ca12Al14O33)和氢氧化钙[Ca(OH)2]投入到水中，使它们与水反应产生氢。在此，水的温度为50～100℃，钙铝石与氢氧化钙的摩尔比优选为1:9。
Description
技术领域
本发明涉及一种氢的制备方法。
背景技术
近些年，人们提出了许多将清洁能源的氢作为能源使用的办法。例如，人们正在开发通过以氢作为燃料的燃料电池进行驱动的汽车。从以氢作为燃料的燃料电池中排出的气体，由于不含有从内燃机中排出的气体中所包含的氮氧化物、颗粒状物质、二氧化碳等，因此这种燃料电池作为能够抑制环境污染以及地球变暖的清洁动力源而备受瞩目。
但是氢在储存时体积大，例如在汽车用燃料电池中，作为燃料的氢的供给方式成为了课题。
在下述专利文献1中，公开了一种将氨等分解生成氢的方法，记载了一种具有分解器的燃料电池用氢的生成装置，该分解器通过催化反应将由氨和/或肼构成的氢源分解为氮和氢，提供给燃料电池。此外，在下述专利文献2中，公开了一种对专利文献1的发明进行了改良的氢生成装置以及氢生成方法，其从氨中高效地生成氢。
另一方面，人们谋求燃料电池本身的小型化，目的在于将其作为手机、PDA(Personal Digital Assistant，移动数据终端)、数码相机、笔记本电脑等中使用的充电式蓄电池的AC-DC整流器的替代品而使用。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利公开2003-40602号公报
专利文献2：日本专利公开2010-241647号公报
发明内容
本发明要解决的技术问题
但是，在上述专利文献1和2所述的通过氨的催化反应制备氢的现有方法中，根据恶臭防止法，氨为特定的恶臭物质之一，其在有毒有害物质取缔法中也被指定为有害物质，因此存在氨的处理十分麻烦的问题。
本发明的目的在于提供一种氢的制备方法，该方法能够解决上述现有技术中的问题，且不像以往那样使用氨，能够简便地制备作为清洁能源的氢，安全性非常高。
此外，本发明的目的在于提供一种氢的制备方法，该方法能够将使用作为清洁能源的氢的燃料电池自身小型化，可适用于能够作为比如手机、PDA(移动数据终端)、数码相机、笔记本电脑等中使用的充电式蓄电池的AC-DC整流器的替代品而使用的燃料电池。
解决技术问题的技术手段
为了达成上述目的，权利要求1的氢的制备方法的发明，其特征为，通过将钙铝石(Mayenite：Ca12Al14O33)和氢氧化钙[Ca(OH)2]投入到水中，使它们与水反应产生氢。
权利要求2的发明为权利要求1所述的氢的制备方法，其特征为，水的温度为50～100℃，钙铝石与氢氧化钙的摩尔比为1:9。
发明效果
权利要求1的氢的制备方法的发明，其特征为，通过将钙铝石和氢氧化钙投入到水中，使它们与水反应产生氢，因此根据权利要求1的发明，起到了如下效果：不像以往那样来使用氨，能够简便地制备作为清洁能源的氢，安全性非常高。
此外，根据本发明的氢的制备方法，还起到了如下效果：能够将使用了作为清洁能源的氢的燃料电池自身小型化，能够适用于可作为比如手机、PDA(移动数据终端)、数码相机、笔记本电脑等中使用的充电式蓄电池的AC-DC整流器的替代品而使用的燃料电池。
权利要求2的发明为权利要求1所述的氢的制备方法，其特征为，水的温度为50～100℃，钙铝石与氢氧化钙的摩尔比为1:9，因此根据权利要求2的发明，起到了如下效果：能够由钙铝石和氢氧化钙更高效地制备氢。
附图说明
图1为表示实施了本发明的氢的制备方法的氢制备用试验装置的例子的概略流程图；
图2为表示在实施了本发明的氢的制备方法的氢制备用试验装置中氢的生成速度沿时间变化的坐标图。
具体实施方式
接下来对本发明的实施方式进行说明，但本发明并不限定于下述实施方式。
本发明的氢的制备方法，其特征为，通过将钙铝石(Mayenite：Ca12Al14O33)和氢氧化钙[Ca(OH)2]投入到水中，使它们与水反应产生氢。
如上所述，将钙铝石和氢氧化钙投入到水中，使它们与水反应，如下述反应式所述，生成加藤石[Ca3Al2(OH)12]和氢(H2)。
Ca12Al14O33-x+9Ca(OH)2+(33+x)H2O→7Ca3Al2(OH)12+xH2
在本发明的氢的制备方法中，水的温度为50～100℃，钙铝石与氢氧化钙的摩尔比优选为1:9。
在此，若氢的制备方法中水的温度低于50℃，则氢的生成反应速度变慢且收率变差，因此不优选。另外，在氢的生成反应时，水的温度不超过100℃。
根据本发明的氢的制备方法，能够不像以往那样使用氨，简便地制备作为清洁能源的氢。且钙铝石和氢氧化钙均为无毒的粉粒状体，易于使用操作，安全性非常高。
此外，根据本发明的氢的制备方法，能够将使用了作为清洁能源的氢的燃料电池自身小型化，可适用于能够作为比如手机、PDA(移动数据终端)、数码相机、笔记本电脑等中使用的充电式蓄电池的AC-DC整流器的替代品而使用的燃料电池。
实施例
接下来将对本发明的实施例与比较例一同进行说明，但本发明并不限定于下述实施例。
实施例1
使用了图1所示的氢制备用试验装置，实施了本发明的氢的制备方法。
首先，将200ml离子交换水装入1升容量的反应器(可分离式烧瓶)中。接着，将9g的铝粉(商品名#150，minalco公司制)和12g的氢氧化钙[Ca(OH)2](和光纯药工业公司制)投入到反应器中搅拌。在氢气生成结束后，过滤离子交换水，以70℃的温度，在空气下将滤过的固体成分干燥。
所得到的固体成分为加藤石,以300℃的温度，在空气下对其进行2小时的焙烧，生成钙铝石(Mayenite：Ca12Al14O33)和氢氧化钙。
将200ml离子交换水装入1升容量的反应器(可分离式烧瓶)中。接着，将前述所得的钙铝石(Ca12Al14O33)和氢氧化钙[Ca(OH)2]的混合物9g(摩尔比为1:9)投入到反应器中搅拌。加热，将离子交换水的温度设定为55℃。通过使钙铝石和氢氧化钙与水反应，生成氢。将氢气通过填充有作为除湿剂的硅胶的除湿机，除去水分之后，用皂膜流量计测定生成量。通过热传导检测器(Thermal Conductivity Detecter，TCD)型气相色谱仪(商品名GC-8A,岛津制作所公司制)的分析，确认所产生气体的成分为氢。能够确认离子交换水在达到规定温度后经过60分钟产生氢气。此时氢的产生速度沿时间的变化如下述图2所述。在大约60分钟内的氢气的产生量约为300ml。
在此，将钙铝石和氢氧化钙投入到水中，使它们与水反应，如下述反应式所述，生成加藤石[Ca3Al2(OH)12]和氢(H2)。
Ca12Al14O33-x+9Ca(OH)2+(33+x)H2O→7Ca3Al2(OH)12+xH2
由此，根据本发明的氢的制备方法，能够不像以往那样使用氨，简便地制备作为清洁能源的氢，安全性非常高。此外还明确了下述内容：根据本发明的氢的制备方法，能够将使用了作为清洁能源的氢的燃料电池自身小型化，可适用于能够作为比如手机、PDA(移动数据终端)、数码相机、笔记本电脑等中使用的充电式蓄电池的AC-DC整流器的替代品而使用的燃料电池。
比较例1和2
为了进行比较，进行了下述实验。在比较例1中，将200ml离子交换水装入与实施例1的情况相同的反应器(可分离式烧瓶)中，接着只将钙铝石投入到反应器中。加热，将离子交换水的温度设定为55℃，未发生反应，未确认到氢气的产生。此外，在比较例2中，将200ml离子交换水装入与实施例1的情况相同的反应器中，接着只将氢氧化钙投入到反应器中。加热，将离子交换水的温度设定为55℃，未发生反应，未确认到氢气的产生。
Claims (2)
1.一种氢的制备方法，其特征在于，通过将钙铝石(Mayenite：Ca12Al14O33)和氢氧化钙[Ca(OH)2]投入到水中，使它们与水反应产生氢。
2.根据权利要求1所述的氢的制备方法，其特征在于，水的温度为50～100℃，钙铝石与氢氧化钙的摩尔比为1:9。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20201010 Address after: Kyoto Japan Patentee after: KYOTO University Address before: Osaka Japan Patentee before: HITACHI ZOSEN Corp. Patentee before: KYOTO University |
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Effective date of registration: 20210303 Address after: Kyoto Japan Patentee after: Hi Tech Co.,Ltd. Address before: Kyoto Japan Patentee before: KYOTO University |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20160824 |