JP2002080201A - 水素発生方法 - Google Patents
水素発生方法Info
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
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- Catalysts (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 アルカリ土類金属の水素化物を加水分解させ
て水素を発生させるに際して常温であっても十分な水素
発生量を達成することが可能な水素発生方法を提供する
こと。 【解決手段】 アルカリ土類金属水素化物を、酸及び水
からなる溶液の存在下で加水分解せしめて水素を発生さ
せることを特徴とする水素発生方法。
て水素を発生させるに際して常温であっても十分な水素
発生量を達成することが可能な水素発生方法を提供する
こと。 【解決手段】 アルカリ土類金属水素化物を、酸及び水
からなる溶液の存在下で加水分解せしめて水素を発生さ
せることを特徴とする水素発生方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は水素発生方法に関す
るものであり、より詳しくは、アルカリ土類金属水素化
物を加水分解せしめて水素を発生させる水素発生方法に
関するものである。
るものであり、より詳しくは、アルカリ土類金属水素化
物を加水分解せしめて水素を発生させる水素発生方法に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】現代社会において、水素は合成化学工業
や石油精製などに多量に利用されている重要な化学原料
である。一方、将来におけるエネルギー問題と環境問題
を解決するために、クリーンなエネルギーとしての水素
利用技術は重要な位置を占めると考えられ、水素を貯蔵
し、それを燃料として稼働する燃料電池の開発が進めら
れている。
や石油精製などに多量に利用されている重要な化学原料
である。一方、将来におけるエネルギー問題と環境問題
を解決するために、クリーンなエネルギーとしての水素
利用技術は重要な位置を占めると考えられ、水素を貯蔵
し、それを燃料として稼働する燃料電池の開発が進めら
れている。
【０００３】かかる燃料電池はガスで作動する電池であ
り、その際、水素と酸素との反応から得られるエネルギ
ーを直接電気エネルギーに変換する。このような燃料電
池は従来の燃焼エンジンに比べてきわめて高い効率を有
するため、燃料電池を有する自動車はZEV(Zero Emissio
n Vehicle)と称されている。
り、その際、水素と酸素との反応から得られるエネルギ
ーを直接電気エネルギーに変換する。このような燃料電
池は従来の燃焼エンジンに比べてきわめて高い効率を有
するため、燃料電池を有する自動車はZEV(Zero Emissio
n Vehicle)と称されている。
【０００４】一方、水素の貯蔵法としては、圧縮してボ
ンベに貯蔵する方法、冷却して液体水素とする方法、活
性炭に吸着させる方法、水素吸蔵合金を利用する方法が
提案されている。これらの方法の中で燃料電池自動車な
どの移動媒体には水素吸蔵合金が主要な役割を果たすと
考えられている。しかし、水素吸蔵合金に関しても、合
金であるが故の重さ（単位重量当たりの吸蔵量が小さい
こと）、吸蔵放出の繰り返しによる劣化（合金の微粉化
や構造変化）、希少金属を含む場合にはその資源確保
等、克服すべき課題は多い。
ンベに貯蔵する方法、冷却して液体水素とする方法、活
性炭に吸着させる方法、水素吸蔵合金を利用する方法が
提案されている。これらの方法の中で燃料電池自動車な
どの移動媒体には水素吸蔵合金が主要な役割を果たすと
考えられている。しかし、水素吸蔵合金に関しても、合
金であるが故の重さ（単位重量当たりの吸蔵量が小さい
こと）、吸蔵放出の繰り返しによる劣化（合金の微粉化
や構造変化）、希少金属を含む場合にはその資源確保
等、克服すべき課題は多い。
【０００５】そこで近年注目を集めているのが、パワー
ボール社から提案されている岩塩型アルカリ水素化物
（水素化ナトリウム）を加水分解させて水素を発生させ
る方法である。水素化ナトリウムは水と接触すると激し
く反応して水素を発生するため、水素化ナトリウムを樹
脂皮膜でコートしておき、この皮膜を切断することによ
って水素を発生させている。しかしながら、水素化ナト
リウムから発生できる水素量は最大8.8重量％（水素化
ナトリウム1gあたり）であり、燃料電池自動車の燃料と
するにはエネルギー密度が必ずしも十分ではないという
問題を有していた。また、岩塩型アルカリ水素化物は水
と接触すると激しく反応するために、安全性の面からも
問題となっていた。更に、この方法においては、水素化
ナトリウムを加水分解して生成する水酸化ナトリウムを
水素化ナトリウムに再生することが困難であるという点
においても未だ十分なものではなかった。
ボール社から提案されている岩塩型アルカリ水素化物
（水素化ナトリウム）を加水分解させて水素を発生させ
る方法である。水素化ナトリウムは水と接触すると激し
く反応して水素を発生するため、水素化ナトリウムを樹
脂皮膜でコートしておき、この皮膜を切断することによ
って水素を発生させている。しかしながら、水素化ナト
リウムから発生できる水素量は最大8.8重量％（水素化
ナトリウム1gあたり）であり、燃料電池自動車の燃料と
するにはエネルギー密度が必ずしも十分ではないという
問題を有していた。また、岩塩型アルカリ水素化物は水
と接触すると激しく反応するために、安全性の面からも
問題となっていた。更に、この方法においては、水素化
ナトリウムを加水分解して生成する水酸化ナトリウムを
水素化ナトリウムに再生することが困難であるという点
においても未だ十分なものではなかった。
【０００６】このような背景の下で、新たな水素発生源
として、アルカリ土類金属の水素化物である水素化マグ
ネシウムが注目されてきた。水素化マグネシウムからは
以下の加水分解反応： MgH2+2H2O→Mg(OH)2+2H2 等にしたがって水素が発生する。そして、水素化マグネ
シウムから発生できる水素量は最大15.3重量％（水素化
マグネシウム1gあたり）であり、上記水素化ナトリウム
を用いた方法に比べて水素発生量が約２倍となるため、
燃料電池自動車に要求されるエネルギー密度を満足する
こととなる。また、このように水素化マグネシウムを用
いた場合は、その加水分解により生成する水酸化マグネ
シウムを水素化マグネシウムに再生することも容易であ
り、この点においても有利である。すなわち、水素化マ
グネシウムの加水分解により生成する水酸化マグネシウ
ムは更に酸化させることによって酸化マグネシウムとな
り、これをコークス還元法等によって還元することによ
りマグネシウムが得られ、そのマグネシウムに高温・高
圧条件下において水素を付加することによって水素化マ
グネシウムを容易に得ることが可能である。
として、アルカリ土類金属の水素化物である水素化マグ
ネシウムが注目されてきた。水素化マグネシウムからは
以下の加水分解反応： MgH2+2H2O→Mg(OH)2+2H2 等にしたがって水素が発生する。そして、水素化マグネ
シウムから発生できる水素量は最大15.3重量％（水素化
マグネシウム1gあたり）であり、上記水素化ナトリウム
を用いた方法に比べて水素発生量が約２倍となるため、
燃料電池自動車に要求されるエネルギー密度を満足する
こととなる。また、このように水素化マグネシウムを用
いた場合は、その加水分解により生成する水酸化マグネ
シウムを水素化マグネシウムに再生することも容易であ
り、この点においても有利である。すなわち、水素化マ
グネシウムの加水分解により生成する水酸化マグネシウ
ムは更に酸化させることによって酸化マグネシウムとな
り、これをコークス還元法等によって還元することによ
りマグネシウムが得られ、そのマグネシウムに高温・高
圧条件下において水素を付加することによって水素化マ
グネシウムを容易に得ることが可能である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際に
水素化マグネシウムに水を添加して水素を発生させよう
としても、室温における水素発生量は上記の理論値より
遥かに少なく、水素発生量が未だ十分なものではないと
いう問題があった。
水素化マグネシウムに水を添加して水素を発生させよう
としても、室温における水素発生量は上記の理論値より
遥かに少なく、水素発生量が未だ十分なものではないと
いう問題があった。
【０００８】本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑
みてなされたものであり、アルカリ土類金属の水素化物
を加水分解させて水素を発生させるに際して常温であっ
ても十分な水素発生量を達成することが可能な水素発生
方法を提供することを目的とする。
みてなされたものであり、アルカリ土類金属の水素化物
を加水分解させて水素を発生させるに際して常温であっ
ても十分な水素発生量を達成することが可能な水素発生
方法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】本発明者らは、上記目的
を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、アルカリ土類金属
の水素化物と水とを反応させて水素を生成させる加水分
解反応において、酸及び水からなる溶液を用いることに
よって常温であっても効率良く十分量の水素を発生させ
ることが可能となることを見出し、本発明を完成するに
至った。
を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、アルカリ土類金属
の水素化物と水とを反応させて水素を生成させる加水分
解反応において、酸及び水からなる溶液を用いることに
よって常温であっても効率良く十分量の水素を発生させ
ることが可能となることを見出し、本発明を完成するに
至った。
【００１０】すなわち、本発明の水素発生方法は、アル
カリ土類金属水素化物を、酸及び水からなる溶液の存在
下で加水分解せしめて水素を発生させることを特徴とす
る方法である。
カリ土類金属水素化物を、酸及び水からなる溶液の存在
下で加水分解せしめて水素を発生させることを特徴とす
る方法である。
【００１１】本発明の水素発生方法においては、酸及び
水からなる溶液によりアルカリ土類金属水素化物の加水
分解反応が著しく促進され、十分な水素発生量が達成さ
れる。なお、酸及び水からなる溶液によりアルカリ土類
金属水素化物の加水分解反応が著しく促進される理由は
定かではないが、水のみの場合はアルカリ土類金属水素
化物の表面が水に対する溶解度が低い水酸化マグネシウ
ムの被膜によって覆われてしまうためにその加水分解反
応が経時的に抑制されるのに対して、酸及び水からなる
溶液を使用すると水酸化マグネシウムがその溶液に溶解
するためアルカリ土類金属水素化物の加水分解が被膜の
発生によって抑制されず、結果として十分な水素発生量
が達成されていると本発明者らは考えている。
水からなる溶液によりアルカリ土類金属水素化物の加水
分解反応が著しく促進され、十分な水素発生量が達成さ
れる。なお、酸及び水からなる溶液によりアルカリ土類
金属水素化物の加水分解反応が著しく促進される理由は
定かではないが、水のみの場合はアルカリ土類金属水素
化物の表面が水に対する溶解度が低い水酸化マグネシウ
ムの被膜によって覆われてしまうためにその加水分解反
応が経時的に抑制されるのに対して、酸及び水からなる
溶液を使用すると水酸化マグネシウムがその溶液に溶解
するためアルカリ土類金属水素化物の加水分解が被膜の
発生によって抑制されず、結果として十分な水素発生量
が達成されていると本発明者らは考えている。
【００１２】また、本発明の水素発生方法においては、
前記アルカリ土類金属水素化物を、前記溶液に加えて更
に触媒の存在下で加水分解せしめて水素を発生させるこ
とが好ましい。このように酸及び水に加えて更に触媒が
存在すれば、アルカリ土類金属水素化物の加水分解がよ
り効率良く進行して水素発生量及び水素発生速度がより
向上する傾向にある。
前記アルカリ土類金属水素化物を、前記溶液に加えて更
に触媒の存在下で加水分解せしめて水素を発生させるこ
とが好ましい。このように酸及び水に加えて更に触媒が
存在すれば、アルカリ土類金属水素化物の加水分解がよ
り効率良く進行して水素発生量及び水素発生速度がより
向上する傾向にある。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の水素発生方法の好
適な実施形態について詳細に説明する。
適な実施形態について詳細に説明する。
【００１４】本発明の水素発生方法においては、アルカ
リ土類金属水素化物を、酸及び水からなる溶液の存在下
で加水分解せしめて水素を発生させる。それによってア
ルカリ土類金属水素化物の加水分解反応が著しく促進さ
れ、十分な水素発生量で水素が高収率で生成される。
リ土類金属水素化物を、酸及び水からなる溶液の存在下
で加水分解せしめて水素を発生させる。それによってア
ルカリ土類金属水素化物の加水分解反応が著しく促進さ
れ、十分な水素発生量で水素が高収率で生成される。
【００１５】このようなアルカリ土類金属水素化物とし
ては、水素の含有率が高く、酸及び水からなる溶液中に
おいて水素が効率良く生成されることから、MgH2、Ca
H2、BeH2、BaH2、SrH2が好ましい。かかるアルカリ土類
金属水素化物は単一種類で用いられてもよく、複数種類
を組合せて用いてもよい。
ては、水素の含有率が高く、酸及び水からなる溶液中に
おいて水素が効率良く生成されることから、MgH2、Ca
H2、BeH2、BaH2、SrH2が好ましい。かかるアルカリ土類
金属水素化物は単一種類で用いられてもよく、複数種類
を組合せて用いてもよい。
【００１６】なお、MgH2（水素化マグネシウム）は低コ
ストで水素発生の理論容量が15.3重量％と高いことか
ら、アルカリ土類金属水素化物としては水素化マグネシ
ウムがより好ましい。
ストで水素発生の理論容量が15.3重量％と高いことか
ら、アルカリ土類金属水素化物としては水素化マグネシ
ウムがより好ましい。
【００１７】本発明の水素発生方法においては、原料で
あるアルカリ土類金属水素化物と共に酸及び水を使用す
る。本発明にかかる酸としては、酢酸、しゅう酸、炭
酸、乳酸等の有機酸や、塩酸、硫酸、硝酸、亜硫酸、硫
化水素、燐酸等の無機酸が好適に使用され、中でも安全
性の面から有機酸がより好ましい。なお、このような酸
は、単一種類のみで用いてもよく、複数種類を組合せて
用いてもよい。
あるアルカリ土類金属水素化物と共に酸及び水を使用す
る。本発明にかかる酸としては、酢酸、しゅう酸、炭
酸、乳酸等の有機酸や、塩酸、硫酸、硝酸、亜硫酸、硫
化水素、燐酸等の無機酸が好適に使用され、中でも安全
性の面から有機酸がより好ましい。なお、このような酸
は、単一種類のみで用いてもよく、複数種類を組合せて
用いてもよい。
【００１８】また、酸及び水からなる溶液における酸の
含有割合としては、２〜９８重量％が好ましく、１０〜
９５重量％がより好ましい。酸の含有割合が上記下限未
満では酸の添加効果が十分には得られない傾向にあり、
他方、上記上限を超えると加水分解に寄与する水が少な
く、高い水素発生量が得られない傾向にある。なお、使
用する酸の水に対する溶解度が上記上限より低い場合
は、酸及び水からなる溶液における酸の含有割合はその
溶解度より低いことが好ましい。
含有割合としては、２〜９８重量％が好ましく、１０〜
９５重量％がより好ましい。酸の含有割合が上記下限未
満では酸の添加効果が十分には得られない傾向にあり、
他方、上記上限を超えると加水分解に寄与する水が少な
く、高い水素発生量が得られない傾向にある。なお、使
用する酸の水に対する溶解度が上記上限より低い場合
は、酸及び水からなる溶液における酸の含有割合はその
溶解度より低いことが好ましい。
【００１９】更に、水の量は原料であるアルカリ土類金
属水素化物に対して化学量論以上であることが好まし
く、アルカリ土類金属水素化物１モルに対して０．１〜
１００モル倍であることがより好ましい。水の量が０．
１モル倍より少ないと高い水素発生量が得られない傾向
にあり、他方、１００モル倍より多くても添加効果が向
上せず経済的でない傾向にある。
属水素化物に対して化学量論以上であることが好まし
く、アルカリ土類金属水素化物１モルに対して０．１〜
１００モル倍であることがより好ましい。水の量が０．
１モル倍より少ないと高い水素発生量が得られない傾向
にあり、他方、１００モル倍より多くても添加効果が向
上せず経済的でない傾向にある。
【００２０】本発明の水素発生方法においては、上記ア
ルカリ土類金属水素化物を酸及び水からなる溶液の存在
下で加水分解せしめることによって十分な量の水素を発
生させることができるが、前記溶液に加えて更に触媒の
存在下で加水分解せしめることによって水素発生量及び
水素発生速度をより向上させることが可能となる。
ルカリ土類金属水素化物を酸及び水からなる溶液の存在
下で加水分解せしめることによって十分な量の水素を発
生させることができるが、前記溶液に加えて更に触媒の
存在下で加水分解せしめることによって水素発生量及び
水素発生速度をより向上させることが可能となる。
【００２１】このような触媒としては、（i）金属ハロ
ゲン化物からなる水素発生触媒や（ii）貴金属と金属酸
化物又は炭素質材料とからなる水素発生触媒が好ましく
使用され、（i）の触媒にかかる金属ハロゲン化物とし
ては塩化コバルト、塩化ニッケル、塩化ルテニウム等の
金属塩化物がより好ましい。
ゲン化物からなる水素発生触媒や（ii）貴金属と金属酸
化物又は炭素質材料とからなる水素発生触媒が好ましく
使用され、（i）の触媒にかかる金属ハロゲン化物とし
ては塩化コバルト、塩化ニッケル、塩化ルテニウム等の
金属塩化物がより好ましい。
【００２２】また、（ii）の触媒にかかる金属酸化物と
しては貴金族元素（Pt, Pd, Rh, Ru, Au等）、卑金属元
素（Y, La, Ce, Pr, Nd, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm,
Yb,Lu, Ca, Mg, Al, K, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu,
Ga, Rb, Sr, Zr, Nb, Mo,In, Sn, Cs, Ba, Ta, W
等）、メタロイド元素（Si, Ge, As, Sb等）の単独酸化
物又は複合酸化物が挙げられ、中でも酸化チタン、酸化
ニッケル、酸化セリウム、ゼオライト、アルミナ、ジル
コニア、酸化ケイ素、酸化鉄、酸化マンガン、酸化コバ
ルト、酸化亜鉛、酸化銅が好ましい。更に、このような
金属酸化物としてはリチウムを含有する複合金属酸化物
であることがより好ましく、コバルト酸リチウム（LiCo
O2）、ニッケル酸リチウム（LiNiO2）、マンガン酸リチ
ウム（LiMnO2、LiMn2O4）、バナジン酸リチウム（LiV
O2、LiV2O4）、クロム酸リチウム（LiCrO2）等のリチウ
ム含有複合金属酸化物が特に好ましい。
しては貴金族元素（Pt, Pd, Rh, Ru, Au等）、卑金属元
素（Y, La, Ce, Pr, Nd, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm,
Yb,Lu, Ca, Mg, Al, K, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu,
Ga, Rb, Sr, Zr, Nb, Mo,In, Sn, Cs, Ba, Ta, W
等）、メタロイド元素（Si, Ge, As, Sb等）の単独酸化
物又は複合酸化物が挙げられ、中でも酸化チタン、酸化
ニッケル、酸化セリウム、ゼオライト、アルミナ、ジル
コニア、酸化ケイ素、酸化鉄、酸化マンガン、酸化コバ
ルト、酸化亜鉛、酸化銅が好ましい。更に、このような
金属酸化物としてはリチウムを含有する複合金属酸化物
であることがより好ましく、コバルト酸リチウム（LiCo
O2）、ニッケル酸リチウム（LiNiO2）、マンガン酸リチ
ウム（LiMnO2、LiMn2O4）、バナジン酸リチウム（LiV
O2、LiV2O4）、クロム酸リチウム（LiCrO2）等のリチウ
ム含有複合金属酸化物が特に好ましい。
【００２３】また、（ii）の触媒にかかる炭素質材料と
しては、活性炭、黒鉛、活性チャー、コークス、ハード
カーボン（難黒鉛化炭素）、ソフトカーボン（易黒鉛化
炭素）が好ましい。
しては、活性炭、黒鉛、活性チャー、コークス、ハード
カーボン（難黒鉛化炭素）、ソフトカーボン（易黒鉛化
炭素）が好ましい。
【００２４】更に、（ii）の触媒にかかる貴金属として
はPt,Pd,Rh,Ru,Ir,Os,Au,Agが挙げられ、中でも白金族
元素（Pt,Pd,Rh,Ru,Ir,Os）が好ましい。このような貴
金属を前記金属酸化物又は炭素質材料と共存させて触媒
として使用することにより、貴金属の触媒作用と前記金
属酸化物又は炭素質材料の触媒作用との相乗効果によっ
てアルカリ土類金属水素化物の加水分解がより効率良く
進行し、水素発生量がより向上する傾向にある。
はPt,Pd,Rh,Ru,Ir,Os,Au,Agが挙げられ、中でも白金族
元素（Pt,Pd,Rh,Ru,Ir,Os）が好ましい。このような貴
金属を前記金属酸化物又は炭素質材料と共存させて触媒
として使用することにより、貴金属の触媒作用と前記金
属酸化物又は炭素質材料の触媒作用との相乗効果によっ
てアルカリ土類金属水素化物の加水分解がより効率良く
進行し、水素発生量がより向上する傾向にある。
【００２５】なお、前記の貴金属と金属酸化物又は炭素
質材料との共存の形態は、金属酸化物又は炭素質材料を
担体としてその担体に貴金属を担持せしめたものでも、
両者が混合したもの等でもよいが、前者の方が触媒活性
がより高くなる傾向にあるため好ましく、中でもリチウ
ム含有複合金属酸化物からなる担体に貴金属を担持せし
めたものが特に好ましい。また、上記の担体が平均粒径
１０００μｍ以下の粒子で貴金属が平均粒径１００ｎｍ
以下の微粒子であると、触媒活性がより高くなる傾向に
あるため好ましい。更に、本発明にかかる触媒中の貴金
属の含有率は、触媒の全重量を基準にして０．０１〜２
０重量％であることが好ましく、０．５〜５重量％であ
ることがより好ましい。貴金属の含有率が０．０１重量
％未満では貴金属による触媒作用が十分に得られない傾
向にある。なお、本発明にかかる触媒の形状は特に制限
はなく、粉末状、ペレット状、モノリス状、板状、繊維
状等の形状を使用条件に応じて選択することができる。
質材料との共存の形態は、金属酸化物又は炭素質材料を
担体としてその担体に貴金属を担持せしめたものでも、
両者が混合したもの等でもよいが、前者の方が触媒活性
がより高くなる傾向にあるため好ましく、中でもリチウ
ム含有複合金属酸化物からなる担体に貴金属を担持せし
めたものが特に好ましい。また、上記の担体が平均粒径
１０００μｍ以下の粒子で貴金属が平均粒径１００ｎｍ
以下の微粒子であると、触媒活性がより高くなる傾向に
あるため好ましい。更に、本発明にかかる触媒中の貴金
属の含有率は、触媒の全重量を基準にして０．０１〜２
０重量％であることが好ましく、０．５〜５重量％であ
ることがより好ましい。貴金属の含有率が０．０１重量
％未満では貴金属による触媒作用が十分に得られない傾
向にある。なお、本発明にかかる触媒の形状は特に制限
はなく、粉末状、ペレット状、モノリス状、板状、繊維
状等の形状を使用条件に応じて選択することができる。
【００２６】また、上記金属酸化物又は炭素質材料に貴
金属を共存せしめる方法は特に制限されず、例えば、貴
金属及び／又は貴金属前駆体（貴金属のハロゲン化物、
硝酸塩、炭酸塩、アセチルアセトナート、テトラアンミ
ン塩、アルコキシド等）を用いていわゆる含浸法、沈澱
法、混練法、イオン交換法等の技法によって上記金属酸
化物又は炭素質材料からなる担体に貴金属を担持せしめ
て本発明にかかる触媒を得ることが可能であるが、国際
公開番号ＷＯ９９／１０１６７号公報に記載の超臨界流
体を用いた超臨界法によって本発明にかかる触媒を得る
ことが好ましい。二酸化炭素等の超臨界流体を用いるこ
とによって貴金属が１０ｎｍ以下（特に好ましくは１ｎ
ｍ以下）という微細な粒子サイズでかつ貴金属単体とし
て担体に分散担持されるため、触媒活性がより向上し、
それによって水素発生速度及び水素発生量がより顕著に
向上する傾向にある。
金属を共存せしめる方法は特に制限されず、例えば、貴
金属及び／又は貴金属前駆体（貴金属のハロゲン化物、
硝酸塩、炭酸塩、アセチルアセトナート、テトラアンミ
ン塩、アルコキシド等）を用いていわゆる含浸法、沈澱
法、混練法、イオン交換法等の技法によって上記金属酸
化物又は炭素質材料からなる担体に貴金属を担持せしめ
て本発明にかかる触媒を得ることが可能であるが、国際
公開番号ＷＯ９９／１０１６７号公報に記載の超臨界流
体を用いた超臨界法によって本発明にかかる触媒を得る
ことが好ましい。二酸化炭素等の超臨界流体を用いるこ
とによって貴金属が１０ｎｍ以下（特に好ましくは１ｎ
ｍ以下）という微細な粒子サイズでかつ貴金属単体とし
て担体に分散担持されるため、触媒活性がより向上し、
それによって水素発生速度及び水素発生量がより顕著に
向上する傾向にある。
【００２７】更に、上記のようにして貴金属及び／又は
貴金属前駆体を担体に担持せしめた後、必要に応じて窒
素もしくは空気中での焼成処理、及び／又は、水素もし
くは一酸化炭素もしくは炭化水素（メタン、アセトアル
デヒド等）含有雰囲気中での還元処理を施すことが好ま
しい。このような焼成処理、還元処理の条件は特に制限
されないが、例えば３５０〜１０００℃の温度で１〜１
０時間加熱するといった条件が採用される。
貴金属前駆体を担体に担持せしめた後、必要に応じて窒
素もしくは空気中での焼成処理、及び／又は、水素もし
くは一酸化炭素もしくは炭化水素（メタン、アセトアル
デヒド等）含有雰囲気中での還元処理を施すことが好ま
しい。このような焼成処理、還元処理の条件は特に制限
されないが、例えば３５０〜１０００℃の温度で１〜１
０時間加熱するといった条件が採用される。
【００２８】本発明の水素発生方法における反応系に
は、上記のアルカリ土類金属水素化物と酸と水と触媒以
外の成分が含有されていてもよい。その他の成分として
は、反応に不活性なガス（窒素、CO2、Ar等）が挙げら
れる。一方、酸素が存在すると発生した水素が燃焼し易
くなる傾向にあるのでなるべく排除したほうがよい。
は、上記のアルカリ土類金属水素化物と酸と水と触媒以
外の成分が含有されていてもよい。その他の成分として
は、反応に不活性なガス（窒素、CO2、Ar等）が挙げら
れる。一方、酸素が存在すると発生した水素が燃焼し易
くなる傾向にあるのでなるべく排除したほうがよい。
【００２９】本発明の水素発生方法における反応条件は
特に制限されないが、温度は０〜２００℃が好ましく、
１０〜８０℃がより好ましい。反応温度が０℃より低い
と水が凍結して水素発生速度が低下する傾向にあり、他
方、２００℃より高いと加圧条件下であっても水が水蒸
気になり易く水素の発生速度が低下する傾向にある。
特に制限されないが、温度は０〜２００℃が好ましく、
１０〜８０℃がより好ましい。反応温度が０℃より低い
と水が凍結して水素発生速度が低下する傾向にあり、他
方、２００℃より高いと加圧条件下であっても水が水蒸
気になり易く水素の発生速度が低下する傾向にある。
【００３０】
【実施例】以下、実施例及び比較例に基づいて本発明を
より具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定
されるものではない。
より具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定
されるものではない。
【００３１】実施例１〜９及び比較例１〜２ 水素化マグネシウム５０ｍｇを容量１００ｍｌの三角フ
ラスコに詰めた後、室温（約２２℃）にて注射器を用い
て表１に示す濃度の酢酸水溶液（比較例１では水のみ、
比較例２では酢酸のみ）を５ｍｌ滴下し、柴田科学製ガ
ス分析装置（商品コード：6071-4）におけるメスビュー
レットの水面変化より水素発生量を求めた。なお、試験
開始から３分（実施例１及び比較例１〜２では１分、３
分、６０分）の間に発生した水素の量を測定し、水素発
生量の測定値とした。また、酢酸としては和光純薬社製
酢酸（純度９９．７％）を使用した。
ラスコに詰めた後、室温（約２２℃）にて注射器を用い
て表１に示す濃度の酢酸水溶液（比較例１では水のみ、
比較例２では酢酸のみ）を５ｍｌ滴下し、柴田科学製ガ
ス分析装置（商品コード：6071-4）におけるメスビュー
レットの水面変化より水素発生量を求めた。なお、試験
開始から３分（実施例１及び比較例１〜２では１分、３
分、６０分）の間に発生した水素の量を測定し、水素発
生量の測定値とした。また、酢酸としては和光純薬社製
酢酸（純度９９．７％）を使用した。
【００３２】測定により得られた水素発生量を表１に示
す。また、溶液中の酸の含有割合と３分後の水素発生量
との関係を図１に示す。
す。また、溶液中の酸の含有割合と３分後の水素発生量
との関係を図１に示す。
【００３３】
【表１】
【００３４】表１及び図１に示した結果から明らかなよ
うに、酢酸濃度が２〜９８重量％の酢酸水溶液を用いれ
ば、水のみあるいは酢酸のみを用いた場合に比べて水素
発生量が著しく向上することが確認された。
うに、酢酸濃度が２〜９８重量％の酢酸水溶液を用いれ
ば、水のみあるいは酢酸のみを用いた場合に比べて水素
発生量が著しく向上することが確認された。
【００３５】実施例１０〜１２ 酢酸水溶液に代えて表２に示す濃度のしゅう酸水溶液を
使用した以外は実施例１と同様にして水素発生量を求め
た。なお、しゅう酸としては和光純薬社製しゅう酸を使
用した。測定により得られた水素発生量を表２に示す。
使用した以外は実施例１と同様にして水素発生量を求め
た。なお、しゅう酸としては和光純薬社製しゅう酸を使
用した。測定により得られた水素発生量を表２に示す。
【００３６】比較例３ 水素化マグネシウム５０ｍｇと和光純薬社製しゅう酸５
ｇとを容量１００ｍｌの三角フラスコに詰めた後、室温
（約２２℃）にて水素発生量を求めた。測定により得ら
れた水素発生量を表２に示す。
ｇとを容量１００ｍｌの三角フラスコに詰めた後、室温
（約２２℃）にて水素発生量を求めた。測定により得ら
れた水素発生量を表２に示す。
【００３７】
【表２】
【００３８】表２に示した結果から明らかなように、し
ゅう酸水溶液を用いれば、水のみあるいはしゅう酸のみ
を用いた場合に比べて水素発生量が著しく向上すること
が確認された。
ゅう酸水溶液を用いれば、水のみあるいはしゅう酸のみ
を用いた場合に比べて水素発生量が著しく向上すること
が確認された。
【００３９】実施例１３〜１４及び比較例４ 三角フラスコに詰める水素化マグネシウムの量を３ｇと
し、そこに滴下する酢酸水溶液の酢酸濃度を実施例１３
では２重量％、実施例１４では１０重量％、比較例４で
は１００重量％（酢酸のみ）とした以外は実施例１と同
様にして水素発生量を経時的に求めた。なお、水素発生
量は水上置換法により経時的に測定した。測定により得
られた時間と水素発生量との関係を図２に示す。
し、そこに滴下する酢酸水溶液の酢酸濃度を実施例１３
では２重量％、実施例１４では１０重量％、比較例４で
は１００重量％（酢酸のみ）とした以外は実施例１と同
様にして水素発生量を経時的に求めた。なお、水素発生
量は水上置換法により経時的に測定した。測定により得
られた時間と水素発生量との関係を図２に示す。
【００４０】図２に示した結果から明らかなように、酢
酸水溶液を用いれば、酢酸のみを用いた場合に比べて最
終的に水素発生量が約２倍を超えることが確認された。
酸水溶液を用いれば、酢酸のみを用いた場合に比べて最
終的に水素発生量が約２倍を超えることが確認された。
【００４１】実施例１５〜１６ コバルト酸リチウム粉末（LiCoO2、日本化学工業社製、
商品名：セルシード５、平均粒径：5.9μm）１００ｇを
白金Ｐソルト溶液（白金の硝酸塩溶液、白金含有量５０
ｇ／ｌ、田中貴金属社製）３３ｍｌ中に浸漬し、コバル
ト酸リチウム粉末に白金の硝酸塩を担持せしめた。次い
で、このコバルト酸リチウム粉末を、２５０℃にて５時
間保持して乾燥した後、空気中４５０℃にて２時間焼成
し、コバルト酸リチウム上に白金を担持した触媒（白金
量：1.5wt%）を得た。
商品名：セルシード５、平均粒径：5.9μm）１００ｇを
白金Ｐソルト溶液（白金の硝酸塩溶液、白金含有量５０
ｇ／ｌ、田中貴金属社製）３３ｍｌ中に浸漬し、コバル
ト酸リチウム粉末に白金の硝酸塩を担持せしめた。次い
で、このコバルト酸リチウム粉末を、２５０℃にて５時
間保持して乾燥した後、空気中４５０℃にて２時間焼成
し、コバルト酸リチウム上に白金を担持した触媒（白金
量：1.5wt%）を得た。
【００４２】そして、このようにして得られた触媒を用
いて以下のようにして水素発生量を求めた。すなわち、
表１に示す量の触媒と水素化マグネシウム５０ｍｇとを
容量１００ｍｌの三角フラスコに詰めた後、室温（約２
０℃）にて注射器を用いて表１に示す濃度の酢酸水溶液
を５ｍｌ滴下し、実施例１と同様にして水素発生量を求
めた。測定により得られた水素発生量を表３に示す。
いて以下のようにして水素発生量を求めた。すなわち、
表１に示す量の触媒と水素化マグネシウム５０ｍｇとを
容量１００ｍｌの三角フラスコに詰めた後、室温（約２
０℃）にて注射器を用いて表１に示す濃度の酢酸水溶液
を５ｍｌ滴下し、実施例１と同様にして水素発生量を求
めた。測定により得られた水素発生量を表３に示す。
【００４３】実施例１７ 触媒として塩化コバルト（和光純薬社製）５０ｍｇを用
いた以外は実施例１５と同様にして水素発生量を求め
た。測定により得られた水素発生量を表３に示す。
いた以外は実施例１５と同様にして水素発生量を求め
た。測定により得られた水素発生量を表３に示す。
【００４４】
【表３】
【００４５】表３に示した結果から明らかなように、酢
酸水溶液と触媒とを組み合わせて用いれば、酢酸水溶液
のみを用いた場合に比べて更に水素発生量が向上するこ
とが確認された。
酸水溶液と触媒とを組み合わせて用いれば、酢酸水溶液
のみを用いた場合に比べて更に水素発生量が向上するこ
とが確認された。
【００４６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の水素発生
方法によれば、アルカリ土類金属の水素化物を加水分解
させて水素を発生させるに際して常温であっても十分な
水素発生量を達成することが可能となる。従って、本発
明の水素発生方法は、アルカリ土類金属水素化物を燃料
電池の水素供給源として利用可能とする上で非常に有用
である。
方法によれば、アルカリ土類金属の水素化物を加水分解
させて水素を発生させるに際して常温であっても十分な
水素発生量を達成することが可能となる。従って、本発
明の水素発生方法は、アルカリ土類金属水素化物を燃料
電池の水素供給源として利用可能とする上で非常に有用
である。
【図１】溶液中の酸の含有割合と水素発生量との関係を
示すグラフである。
示すグラフである。
【図２】水素発生量の経時的変化を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福本 和広 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 佐々木 慈 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 山本 敏生 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 河合 泰明 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 林 宏明 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内
Claims (3)
- 【請求項１】 アルカリ土類金属水素化物を、酸及び水
からなる溶液の存在下で加水分解せしめて水素を発生さ
せることを特徴とする水素発生方法。 - 【請求項２】 前記酸が有機酸であり、前記溶液中の前
記酸の含有割合が２〜９８重量％であることを特徴とす
る請求項１に記載の水素発生方法。 - 【請求項３】 前記アルカリ土類金属水素化物を、前記
溶液に加えて更に触媒の存在下で加水分解せしめて水素
を発生させることを特徴とする請求項１又は２に記載の
水素発生方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000271977A JP2002080201A (ja) | 2000-09-07 | 2000-09-07 | 水素発生方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000271977A JP2002080201A (ja) | 2000-09-07 | 2000-09-07 | 水素発生方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002080201A true JP2002080201A (ja) | 2002-03-19 |
Family
ID=18758186
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000271977A Pending JP2002080201A (ja) | 2000-09-07 | 2000-09-07 | 水素発生方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002080201A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008532893A (ja) * | 2004-11-12 | 2008-08-21 | トルライト，インク． | 水素生成カートリッジ |
| JP2008546621A (ja) * | 2005-06-13 | 2008-12-25 | ソシエテ ビック | 水素発生カートリッジ用の燃料 |
| JP2009184886A (ja) * | 2008-02-07 | 2009-08-20 | Seiko Instruments Inc | 組成物、水素発生器、及び、燃料電池システム |
| US8318366B2 (en) | 2007-10-31 | 2012-11-27 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Hydrogen generator and fuel cell using the same |
| WO2018025958A3 (ja) * | 2016-08-03 | 2018-03-29 | 幸信 森 | パイプ型水素吸引用具 |
| CN111232919A (zh) * | 2020-01-21 | 2020-06-05 | 西安医学院 | 一种增效抗氧化性的储氢珊瑚钙的制备方法 |
-
2000
- 2000-09-07 JP JP2000271977A patent/JP2002080201A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008532893A (ja) * | 2004-11-12 | 2008-08-21 | トルライト，インク． | 水素生成カートリッジ |
| JP2008546621A (ja) * | 2005-06-13 | 2008-12-25 | ソシエテ ビック | 水素発生カートリッジ用の燃料 |
| US8636961B2 (en) | 2005-06-13 | 2014-01-28 | Societe Bic | Fuels for hydrogen generating cartridges |
| US8318366B2 (en) | 2007-10-31 | 2012-11-27 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Hydrogen generator and fuel cell using the same |
| JP2009184886A (ja) * | 2008-02-07 | 2009-08-20 | Seiko Instruments Inc | 組成物、水素発生器、及び、燃料電池システム |
| WO2018025958A3 (ja) * | 2016-08-03 | 2018-03-29 | 幸信 森 | パイプ型水素吸引用具 |
| CN111232919A (zh) * | 2020-01-21 | 2020-06-05 | 西安医学院 | 一种增效抗氧化性的储氢珊瑚钙的制备方法 |
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