JP2003247088A - 水素化硼素化合物の製造方法および装置 - Google Patents
水素化硼素化合物の製造方法および装置Info
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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- Fuel Cell (AREA)
- Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 アルカリ水溶液に含まれる水素化硼素化合物
から水素放出させた後の反応生成物であるメタボーレー
ト類を当該水溶液から分離することなく、簡便に、低エ
ネルギーかつ低コストで水素化硼素類に再生して、水素
貯蔵に再利用することができるすることができる水素化
硼素化合物の製造方法および装置を提供する。 【解決手段】 イオン交換膜４を介して分離された陰極
室２および陽極室３からなる電解装置１を使用し、陰極
室２にはメタボーレートを含有するアルカリ水溶液、陽
極室３にはアルカリ水溶液を導入し、好ましくは陽極室
３に設けたガス室６に水素ガスを供給しながら、水素過
電圧が０．３Ｖ以上の材料からなる陰極５と陽極７の間
に電圧を印加して、アルカリ水溶液に含まれるメタボー
レートを電解還元する。
から水素放出させた後の反応生成物であるメタボーレー
ト類を当該水溶液から分離することなく、簡便に、低エ
ネルギーかつ低コストで水素化硼素類に再生して、水素
貯蔵に再利用することができるすることができる水素化
硼素化合物の製造方法および装置を提供する。 【解決手段】 イオン交換膜４を介して分離された陰極
室２および陽極室３からなる電解装置１を使用し、陰極
室２にはメタボーレートを含有するアルカリ水溶液、陽
極室３にはアルカリ水溶液を導入し、好ましくは陽極室
３に設けたガス室６に水素ガスを供給しながら、水素過
電圧が０．３Ｖ以上の材料からなる陰極５と陽極７の間
に電圧を印加して、アルカリ水溶液に含まれるメタボー
レートを電解還元する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は水素化硼素化合物の
製造方法と、その製造に用いる装置に係わり、特にメタ
ボーレート（メタ硼酸塩）を還元して水素化硼素化合物
を製造するための技術に関するものである。
製造方法と、その製造に用いる装置に係わり、特にメタ
ボーレート（メタ硼酸塩）を還元して水素化硼素化合物
を製造するための技術に関するものである。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】近年、地球温暖化を始
めとする環境問題の観点から、燃料電池の研究、開発が
盛んに行なわれており、自動車用動力源、家庭用分散電
源などへの適用が検討されている。
めとする環境問題の観点から、燃料電池の研究、開発が
盛んに行なわれており、自動車用動力源、家庭用分散電
源などへの適用が検討されている。
【０００３】これらの燃料電池を作動させるには水素が
必要であるが、その水素源として水素そのものを利用す
るシステム、あるいはメタノール、ガソリンなどの液体
燃料、圧縮天然ガスなどを改質して水素を発生させるシ
ステムなどが検討されており、発電効率、システムの簡
便さなどから、水素を直接利用するシステムが最適とな
るものと考えられている。。
必要であるが、その水素源として水素そのものを利用す
るシステム、あるいはメタノール、ガソリンなどの液体
燃料、圧縮天然ガスなどを改質して水素を発生させるシ
ステムなどが検討されており、発電効率、システムの簡
便さなどから、水素を直接利用するシステムが最適とな
るものと考えられている。。
【０００４】しかし、現時点で水素を安全に、かつ軽量
・コンパクトに貯蔵する方法は十分に確立しているとは
言えない。例えば、水素吸蔵合金を用いて水素を貯蔵す
る方法はコンパクトな貯蔵方法であるが、現在見出され
ている水素吸蔵合金では十分な貯蔵能力を有していな
い。また、高圧タンクに水素を貯蔵する方法は大容積を
必要とするため、やはり十分満足できる方法ではないこ
とから、新たな水素貯蔵技術が各種検討されている。
・コンパクトに貯蔵する方法は十分に確立しているとは
言えない。例えば、水素吸蔵合金を用いて水素を貯蔵す
る方法はコンパクトな貯蔵方法であるが、現在見出され
ている水素吸蔵合金では十分な貯蔵能力を有していな
い。また、高圧タンクに水素を貯蔵する方法は大容積を
必要とするため、やはり十分満足できる方法ではないこ
とから、新たな水素貯蔵技術が各種検討されている。
【０００５】このような観点から、特開２００１−１９
４０１号公報、特開２００１−１９９７０１号公報など
には、水素化硼素化合物のアルカリ水溶液を触媒と接触
させて水素を発生させるという軽量・コンパクトで、安
全な新しい水素貯蔵方法が提案されている。
４０１号公報、特開２００１−１９９７０１号公報など
には、水素化硼素化合物のアルカリ水溶液を触媒と接触
させて水素を発生させるという軽量・コンパクトで、安
全な新しい水素貯蔵方法が提案されている。
【０００６】上記公報に記載の水素貯蔵方法は、アルカ
リ水溶液中で安定なＮａＢＨ４、ＫＢＨ４、ＮａＢＨ
４−ＸＲＸなどをタンクに貯蔵し、水素を必要とすると
きに触媒とこの水溶液を接触させて水素を発生させて発
電に利用するものであって、この反応は次式（１）で示
される。 ＢＨ４ − ＋ ２Ｈ２Ｏ → ＢＯ２ − ＋ ４Ｈ２ ・・・（１） この際に生成されるメタボーレート類は原料タンクに戻
されるか、あるいは生成物用のタンクに貯蔵されて再度
水素化硼素化合物に戻されて再利用される。
リ水溶液中で安定なＮａＢＨ４、ＫＢＨ４、ＮａＢＨ
４−ＸＲＸなどをタンクに貯蔵し、水素を必要とすると
きに触媒とこの水溶液を接触させて水素を発生させて発
電に利用するものであって、この反応は次式（１）で示
される。 ＢＨ４ − ＋ ２Ｈ２Ｏ → ＢＯ２ − ＋ ４Ｈ２ ・・・（１） この際に生成されるメタボーレート類は原料タンクに戻
されるか、あるいは生成物用のタンクに貯蔵されて再度
水素化硼素化合物に戻されて再利用される。
【０００７】しかしながら、このメタボーレート類のア
ルカリ水溶液を水素化硼素化合物のアルカリ水溶液に再
生するためには、一旦メタボーレート類のみを水溶液か
ら単離してさらに高エネルギーをかけて調整したＣａＨ
２等との反応により還元し、その後、再度アルカリ水溶
液に戻すというエネルギーロスの大きな工程が必要であ
るという問題点があり、このような問題点の解消が上記
した水素貯蔵方法における課題となっていた。
ルカリ水溶液を水素化硼素化合物のアルカリ水溶液に再
生するためには、一旦メタボーレート類のみを水溶液か
ら単離してさらに高エネルギーをかけて調整したＣａＨ
２等との反応により還元し、その後、再度アルカリ水溶
液に戻すというエネルギーロスの大きな工程が必要であ
るという問題点があり、このような問題点の解消が上記
した水素貯蔵方法における課題となっていた。
【０００８】
【発明の目的】本発明は、従来の水素貯蔵方法における
上記課題に着目してなされたものであって、アルカリ水
溶液に含まれるメタボーレート類を当該水溶液から分離
することなく、簡便に、低エネルギーかつ低コストで水
素化硼素類に再生することができる方法およびその装置
を提供することを目的としている。
上記課題に着目してなされたものであって、アルカリ水
溶液に含まれるメタボーレート類を当該水溶液から分離
することなく、簡便に、低エネルギーかつ低コストで水
素化硼素類に再生することができる方法およびその装置
を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記
（１）式で示した反応を詳細に検討した結果、触媒金属
上では、電気化学的に次式（２）および（３）に示す反
応が起こっていることに着目した。 酸化反応：ＢＨ４ − ＋８ＯＨ− →ＢＯ２ − ＋６Ｈ２Ｏ＋８ｅ・・・（２） 還元反応：２Ｈ２Ｏ＋２ｅ→Ｈ２＋２ＯＨ− ・・・（３）
（１）式で示した反応を詳細に検討した結果、触媒金属
上では、電気化学的に次式（２）および（３）に示す反
応が起こっていることに着目した。 酸化反応：ＢＨ４ − ＋８ＯＨ− →ＢＯ２ − ＋６Ｈ２Ｏ＋８ｅ・・・（２） 還元反応：２Ｈ２Ｏ＋２ｅ→Ｈ２＋２ＯＨ− ・・・（３）
【００１０】すなわち、上記（２）および（３）式が同
時に同量反応することにより、（１）式の反応が生じて
いることが明らかとなり、この反応機構をもとにメタボ
ーレート類（ＢＯ２ −）をアルカリ水溶液のままで還元
する、すなわち（２）式の逆反応である還元反応を実施
し、特に電気化学的に還元反応を実施することにより、
メタボーレート類を低エネルギーで簡便に水素化硼素化
合物に再生することができることを見出すに到った。
時に同量反応することにより、（１）式の反応が生じて
いることが明らかとなり、この反応機構をもとにメタボ
ーレート類（ＢＯ２ −）をアルカリ水溶液のままで還元
する、すなわち（２）式の逆反応である還元反応を実施
し、特に電気化学的に還元反応を実施することにより、
メタボーレート類を低エネルギーで簡便に水素化硼素化
合物に再生することができることを見出すに到った。
【００１１】本発明は上記知見に基づくものであって、
本発明に係わる水素化硼素化合物の製造方法は、イオン
交換膜を介して分離された陰極室および陽極室の前記陰
極室にメタボーレートを含有するアルカリ水溶液を導入
すると共に、前記陽極室にアルカリ水溶液を導入し、水
素過電圧が０．３Ｖ以上である材料からなり、陰極室に
配設された陰極と、陽極室に配設された陽極の間に電圧
を印加して陰極室内のアルカリ水溶液に含まれるメタボ
ーレートを電解還元する構成とし、当該製造方法の好適
形態としては、前記陽極室に水素を導入しながら電圧を
印加する構成としたことを特徴としており、水素化硼素
化合物の製造方法におけるこのような構成を前述した従
来の課題を解決するための手段としている。
本発明に係わる水素化硼素化合物の製造方法は、イオン
交換膜を介して分離された陰極室および陽極室の前記陰
極室にメタボーレートを含有するアルカリ水溶液を導入
すると共に、前記陽極室にアルカリ水溶液を導入し、水
素過電圧が０．３Ｖ以上である材料からなり、陰極室に
配設された陰極と、陽極室に配設された陽極の間に電圧
を印加して陰極室内のアルカリ水溶液に含まれるメタボ
ーレートを電解還元する構成とし、当該製造方法の好適
形態としては、前記陽極室に水素を導入しながら電圧を
印加する構成としたことを特徴としており、水素化硼素
化合物の製造方法におけるこのような構成を前述した従
来の課題を解決するための手段としている。
【００１２】本発明に係わる水素化硼素化合物の製造装
置は、上記製造方法に好適に用いることができ、水素過
電圧が０．３Ｖ以上である材料からなる陰極を備え、メ
タボーレートを含有するアルカリ水溶液からなる陰極液
を導入する陰極室と、陽極を備え、アルカリ水溶液から
なる陽極液を導入する陽極室と、前記陰極室と陽極室の
間に配設され、陰極液と陽極液とを分離するイオン交換
膜を備えた構成としたことを特徴としており、当該製造
装置の好適形態としては、前記陽極室が陽極を挟んで陽
極液と対峙する側にガス室を備えている構成、前記陽極
がガス拡散性を備えた多孔質材料からなる構成、前記イ
オン交換膜が陰イオン導電性隔膜である構成、前記陰極
がタンタル、インジウム、亜鉛、鉛、炭素から選ばれる
少なくとも１種を含む構成としたことを特徴としてい
る。
置は、上記製造方法に好適に用いることができ、水素過
電圧が０．３Ｖ以上である材料からなる陰極を備え、メ
タボーレートを含有するアルカリ水溶液からなる陰極液
を導入する陰極室と、陽極を備え、アルカリ水溶液から
なる陽極液を導入する陽極室と、前記陰極室と陽極室の
間に配設され、陰極液と陽極液とを分離するイオン交換
膜を備えた構成としたことを特徴としており、当該製造
装置の好適形態としては、前記陽極室が陽極を挟んで陽
極液と対峙する側にガス室を備えている構成、前記陽極
がガス拡散性を備えた多孔質材料からなる構成、前記イ
オン交換膜が陰イオン導電性隔膜である構成、前記陰極
がタンタル、インジウム、亜鉛、鉛、炭素から選ばれる
少なくとも１種を含む構成としたことを特徴としてい
る。
【００１３】さらに他の好適形態としては、前記陽極が
水素過電圧０．３Ｖ以下である電極材料を含む構成、具
体的にはパラジウム、白金、ルテニウム、オスミウム、
イリジウム、ロジウム、金、コバルト、銀、ニッケル、
タングステン、鉄、銅、チタン、炭素あるいはこれらの
酸化物から選ばれる少なくとも１種を含む構成、さらに
望ましくは、ニッケル、コバルト、白金、銅、鉄、二酸
化鉛、銀から選ばれる少なくとも１種を含む構成とした
ことを特徴としている。
水素過電圧０．３Ｖ以下である電極材料を含む構成、具
体的にはパラジウム、白金、ルテニウム、オスミウム、
イリジウム、ロジウム、金、コバルト、銀、ニッケル、
タングステン、鉄、銅、チタン、炭素あるいはこれらの
酸化物から選ばれる少なくとも１種を含む構成、さらに
望ましくは、ニッケル、コバルト、白金、銅、鉄、二酸
化鉛、銀から選ばれる少なくとも１種を含む構成とした
ことを特徴としている。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１は、本発明に係わる水素化硼
素化合物の製造装置の一実施形態を示す概略図である。
素化合物の製造装置の一実施形態を示す概略図である。
【００１５】すなわち、図に示す製造装置１は、特に陽
極反応に水素還元反応を利用する場合のものであって、
メタボーレートを含有するアルカリ水溶液からなる陰極
液を導入する陰極室２と、アルカリ水溶液からなる陽極
液を導入する陽極室３と、これらの間を分離するイオン
交換膜４から主に構成され、陰極室２にはその中央部に
陰極５が配設されている。一方、陽極室３のイオン交換
膜４から離れた図中右側には、水素を供給するためのガ
ス室６が設けてあると共に、このガス室６とイオン交換
膜４側に位置する陽極液とを隔てる位置に、ガス拡散電
極が陽極７として配設されている。
極反応に水素還元反応を利用する場合のものであって、
メタボーレートを含有するアルカリ水溶液からなる陰極
液を導入する陰極室２と、アルカリ水溶液からなる陽極
液を導入する陽極室３と、これらの間を分離するイオン
交換膜４から主に構成され、陰極室２にはその中央部に
陰極５が配設されている。一方、陽極室３のイオン交換
膜４から離れた図中右側には、水素を供給するためのガ
ス室６が設けてあると共に、このガス室６とイオン交換
膜４側に位置する陽極液とを隔てる位置に、ガス拡散電
極が陽極７として配設されている。
【００１６】上記メタボーレート類（ＢＯ２ −）をアル
カリ水溶液のままで還元するに際して、陽極７において
は、水の電気分解による酸素発生反応を利用することが
できるが、水素ガスを導入して、（３）式の逆反応であ
る水素還元反応を用いることによって、より低エネルギ
ーにてメタボレートを水素化硼素化合物に再生すること
が可能となる。
カリ水溶液のままで還元するに際して、陽極７において
は、水の電気分解による酸素発生反応を利用することが
できるが、水素ガスを導入して、（３）式の逆反応であ
る水素還元反応を用いることによって、より低エネルギ
ーにてメタボレートを水素化硼素化合物に再生すること
が可能となる。
【００１７】したがって、このような水素還元反応を利
用するために水素ガスを拡散供給する上で、また水の電
気分解による酸素発生反応を生じさせるために酸素を拡
散除去する上で、陽極７として、上記のようにガス拡散
電極を用いることが望ましい。なお、ガス拡散電極と
は、反応物がガス成分であって、そのガス成分を効率良
く電気化学的に酸化還元する場合に用いられる電極であ
って、ガスと電解質と電極の３者が３相界面形成するよ
うに、電極として多孔質材料等を用い、その両面にガス
層と電解質層を形成して構成された電極を言う。
用するために水素ガスを拡散供給する上で、また水の電
気分解による酸素発生反応を生じさせるために酸素を拡
散除去する上で、陽極７として、上記のようにガス拡散
電極を用いることが望ましい。なお、ガス拡散電極と
は、反応物がガス成分であって、そのガス成分を効率良
く電気化学的に酸化還元する場合に用いられる電極であ
って、ガスと電解質と電極の３者が３相界面形成するよ
うに、電極として多孔質材料等を用い、その両面にガス
層と電解質層を形成して構成された電極を言う。
【００１８】一方、陰極５においては、メタボーレート
の還元反応に競争して水の電気分解による水素発生反応
も生じるため、陰極５の材料としては、水素過電圧の大
きい材料が好ましい。特にメタボーレートの還元反応と
水の電気分解による水素発生反応との電位差が約０．３
〜０．４Ｖであるため、水素過電圧が０．３Ｖ以上、好
ましくは０．４Ｖ以上の材料が好ましく、具体的にはタ
ンタル、インジウム、亜鉛、鉛、炭素を用いることがで
きる。ここで水素過電圧とは、水素の平衡電位と実際に
電流を流した場合に水素電極反応が生じる電位の差であ
り、電流密度、圧力、温度など反応条件のほか、電極の
材質の影響が大きい。なお、この水の電気分解による水
素発生反応により生じた水素ガスは、陽極室３において
酸素発生反応に利用することができる。
の還元反応に競争して水の電気分解による水素発生反応
も生じるため、陰極５の材料としては、水素過電圧の大
きい材料が好ましい。特にメタボーレートの還元反応と
水の電気分解による水素発生反応との電位差が約０．３
〜０．４Ｖであるため、水素過電圧が０．３Ｖ以上、好
ましくは０．４Ｖ以上の材料が好ましく、具体的にはタ
ンタル、インジウム、亜鉛、鉛、炭素を用いることがで
きる。ここで水素過電圧とは、水素の平衡電位と実際に
電流を流した場合に水素電極反応が生じる電位の差であ
り、電流密度、圧力、温度など反応条件のほか、電極の
材質の影響が大きい。なお、この水の電気分解による水
素発生反応により生じた水素ガスは、陽極室３において
酸素発生反応に利用することができる。
【００１９】他方、陽極７においては陰極５とは逆に、
水素酸化反応が生じるため、水素過電圧の小さい材料が
好ましい。上記したように、特にメタボーレートの還元
反応と水の電気分解による水素発生反応との電位差が約
０．３〜０．４Ｖであるため、陽極７の材料としては、
水素過電圧が０．３Ｖ以下の材料が好ましく、具体的に
はパラジウム、白金、ルテニウム、オスミウム、イリジ
ウム、ロジウム、金、コバルト、銀、ニッケル、タング
ステン、鉄、銅、チタン、炭素あるいはこれらの酸化物
を用いることができる。なお、この際、陽極７で酸素が
発生し、水素と酸素の混合の危険を避けるためには、酸
素過電圧の大きい電極が特に好ましく、このためには、
パラジウム、金、銀を用いることが好ましい。ここで、
酸素過電圧とは、酸素の平衡電位と実際に電流を流した
場合に酸素電極反応が生じる電位の差であり、水素過電
圧の場合と同様、電流密度、圧力、温度など反応条件の
ほか、電極の材質の影響が大きい。
水素酸化反応が生じるため、水素過電圧の小さい材料が
好ましい。上記したように、特にメタボーレートの還元
反応と水の電気分解による水素発生反応との電位差が約
０．３〜０．４Ｖであるため、陽極７の材料としては、
水素過電圧が０．３Ｖ以下の材料が好ましく、具体的に
はパラジウム、白金、ルテニウム、オスミウム、イリジ
ウム、ロジウム、金、コバルト、銀、ニッケル、タング
ステン、鉄、銅、チタン、炭素あるいはこれらの酸化物
を用いることができる。なお、この際、陽極７で酸素が
発生し、水素と酸素の混合の危険を避けるためには、酸
素過電圧の大きい電極が特に好ましく、このためには、
パラジウム、金、銀を用いることが好ましい。ここで、
酸素過電圧とは、酸素の平衡電位と実際に電流を流した
場合に酸素電極反応が生じる電位の差であり、水素過電
圧の場合と同様、電流密度、圧力、温度など反応条件の
ほか、電極の材質の影響が大きい。
【００２０】図２は、陽極反応に水の電気分解による酸
素発生反応を利用する場合の製造装置の構成を示すもの
であって、図１の場合とは、副次的に発生する酸素と水
素の取り回しが異なるものである。
素発生反応を利用する場合の製造装置の構成を示すもの
であって、図１の場合とは、副次的に発生する酸素と水
素の取り回しが異なるものである。
【００２１】この場合でも、陰極材料としては水素過電
圧の大きい材料が好ましく、具体的にはタンタル、イン
ジウム、亜鉛、鉛、炭素を用いることができる。
圧の大きい材料が好ましく、具体的にはタンタル、イン
ジウム、亜鉛、鉛、炭素を用いることができる。
【００２２】また、陽極材料としては、電解に必要とさ
れるエネルギーロスを低減するため、酸素過電圧の小さ
い材料が好ましい。具体的には、ニッケル、コバルト、
白金、鉄、銅、二酸化鉛、炭素あるいはこれらの酸化物
を用いることができるが、特にニッケル、コバルト、白
金、鉄を用いることが好ましい。
れるエネルギーロスを低減するため、酸素過電圧の小さ
い材料が好ましい。具体的には、ニッケル、コバルト、
白金、鉄、銅、二酸化鉛、炭素あるいはこれらの酸化物
を用いることができるが、特にニッケル、コバルト、白
金、鉄を用いることが好ましい。
【００２３】さらに、陰極室２と陽極室３を分離するの
には、イオン交換膜４の隔膜を用いているが、上記各種
反応が水酸化物イオンを含んでいることから陰イオン交
換膜が好ましい。
には、イオン交換膜４の隔膜を用いているが、上記各種
反応が水酸化物イオンを含んでいることから陰イオン交
換膜が好ましい。
【００２４】
【実施例】以下に、本発明を実施例に基づいて、さらに
具体的に説明する。
具体的に説明する。
【００２５】（実施例１）質量比で銀を２０％担持した
炭素１０部に、ＰＴＦＥディスパージョン１部、界面活
性剤１部、水１０部を加えて攪拌、混合し、さらにエタ
ノール２部を加えて濾過することによってスラリーを得
た。このスラリーを多孔質炭素に塗り込んで乾燥させ、
ついでエタノールにて界面活性剤を除去してガス拡散電
極を得た。
炭素１０部に、ＰＴＦＥディスパージョン１部、界面活
性剤１部、水１０部を加えて攪拌、混合し、さらにエタ
ノール２部を加えて濾過することによってスラリーを得
た。このスラリーを多孔質炭素に塗り込んで乾燥させ、
ついでエタノールにて界面活性剤を除去してガス拡散電
極を得た。
【００２６】このようにして得られたガス拡散電極を図
１に示した製造装置１の陽極７として用いると共に、ガ
ス室６中には、ガス拡散層としてカーボンペーパーを充
填し、陰極５にはタンタル金属を用い、これら両電極室
２および３を陰イオン交換膜４によって分離した。な
お、このときの陽極材の水素過電圧値は０．６Ｖであ
り、陰極材の水素過電圧値は０．１５Ｖである。
１に示した製造装置１の陽極７として用いると共に、ガ
ス室６中には、ガス拡散層としてカーボンペーパーを充
填し、陰極５にはタンタル金属を用い、これら両電極室
２および３を陰イオン交換膜４によって分離した。な
お、このときの陽極材の水素過電圧値は０．６Ｖであ
り、陰極材の水素過電圧値は０．１５Ｖである。
【００２７】次いで、陽極ガス室６に０．２ＭＰａの水
素を供給すると共に、陽極液としては６Ｎ‐ＮａＯＨ水
溶液を陽極室３に導入する一方、陰極室２には、ＮａＢ
Ｏ２／６Ｎ‐ＮａＯＨ水溶液を導入し、両電極５，７間
に１Ｖの電圧を印加したところ、８０％の電流効率でＢ
Ｏ２ − をＢＨ４ − に還元することができた。ここ
で、電流効率とは流した電気量に対して、生成したＢＨ
４ − 量から計算した値である。
素を供給すると共に、陽極液としては６Ｎ‐ＮａＯＨ水
溶液を陽極室３に導入する一方、陰極室２には、ＮａＢ
Ｏ２／６Ｎ‐ＮａＯＨ水溶液を導入し、両電極５，７間
に１Ｖの電圧を印加したところ、８０％の電流効率でＢ
Ｏ２ − をＢＨ４ − に還元することができた。ここ
で、電流効率とは流した電気量に対して、生成したＢＨ
４ − 量から計算した値である。
【００２８】（実施例２）陰極５の材料として、インジ
ウムを担持した炭素（水素過電圧値：０．５６Ｖ） を
用いて、実施例１と同様の要領により、メタボーレート
水溶液の電気分解を行なったところ、電流効率７６％に
てＢＨ４ − を生成することができた。
ウムを担持した炭素（水素過電圧値：０．５６Ｖ） を
用いて、実施例１と同様の要領により、メタボーレート
水溶液の電気分解を行なったところ、電流効率７６％に
てＢＨ４ − を生成することができた。
【００２９】（実施例３）陰極５の材料として、亜鉛を
担持した炭素（水素過電圧値：０.５２Ｖ）を用いて、
実施例１と同様の要領によって、メタボーレート水溶液
の電気分解を行なった結果、電流効率６４％にてＢＨ４
− を生成することができた。
担持した炭素（水素過電圧値：０.５２Ｖ）を用いて、
実施例１と同様の要領によって、メタボーレート水溶液
の電気分解を行なった結果、電流効率６４％にてＢＨ４
− を生成することができた。
【００３０】（実施例４）陰極５の材料として、パラジ
ウムを担持した炭素（水素過電圧値：０.４５Ｖ）を用
いて、実施例１と同様の要領により、メタボーレート水
溶液の電気分解を行なったところ、電流効率４０％にて
ＢＨ４ − を生成することができた。
ウムを担持した炭素（水素過電圧値：０.４５Ｖ）を用
いて、実施例１と同様の要領により、メタボーレート水
溶液の電気分解を行なったところ、電流効率４０％にて
ＢＨ４ − を生成することができた。
【００３１】（実施例５）陰極５の材料として、黒鉛
（水素過電圧値：０．３４Ｖ）を用いて、実施例１と同
様の要領によって、メタボーレート水溶液の電気分解を
行なったところ、電流効率２０％にてＢＨ４ − を生成
することができた。
（水素過電圧値：０．３４Ｖ）を用いて、実施例１と同
様の要領によって、メタボーレート水溶液の電気分解を
行なったところ、電流効率２０％にてＢＨ４ − を生成
することができた。
【００３２】（実施例６）陽極７の材料としてニッケル
（酸素過電圧値：０．１Ｖ）を用い、陽極ガス室６に水
素を導入することなく電解を行ったところ、実施例１と
同様な結果が得られた。ただし、この場合の電解には、
実施例１の場合に比較して、１．５Ｖ高い電圧が必要で
あった。
（酸素過電圧値：０．１Ｖ）を用い、陽極ガス室６に水
素を導入することなく電解を行ったところ、実施例１と
同様な結果が得られた。ただし、この場合の電解には、
実施例１の場合に比較して、１．５Ｖ高い電圧が必要で
あった。
【００３３】（比較例１）陰極５の材料として白金を担
持した炭素（水素過電圧値：０．１２Ｖ）を用いて、実
施例１と同様の要領によって、メタボーレート水溶液の
電気分解を行なったところ、陰極５では水素発生反応が
多量に生じた結果、ＢＨ４ − の生成反応効率は１％以
下であった。
持した炭素（水素過電圧値：０．１２Ｖ）を用いて、実
施例１と同様の要領によって、メタボーレート水溶液の
電気分解を行なったところ、陰極５では水素発生反応が
多量に生じた結果、ＢＨ４ − の生成反応効率は１％以
下であった。
【００３４】
【発明の効果】以上、説明してきたように、本発明に係
わる水素化硼素化合物の製造方法においては、イオン交
換膜を介して分離された陰極室および陽極室からなる電
解槽を使用して、陰極室にはメタボーレートを含有する
アルカリ水溶液からなる陰極液、陽極室にはアルカリ水
溶液からなる陽極液を導入し、好ましくは水素ガスを供
給しながら、陽極室に配設され、水素過電圧が０．３Ｖ
以上の材料からなる陰極と陽極室に配設された陽極の間
に電圧を印加して、アルカリ水溶液に含まれるメタボー
レートを電解還元するようにしているので、陽極反応に
水素還元反応、あるいは水の電気分解による酸素発生反
応により、例えば燃料電池用の水素貯蔵に適用した水素
化硼素化合物の反応生成物であるメタボーレートを低エ
ネルギー、低コストのもとに、高効率で簡便に燃料電池
用水素貯蔵に適した水素化硼素化合物に再生することが
できるという極めて優れた効果がもたらされる。
わる水素化硼素化合物の製造方法においては、イオン交
換膜を介して分離された陰極室および陽極室からなる電
解槽を使用して、陰極室にはメタボーレートを含有する
アルカリ水溶液からなる陰極液、陽極室にはアルカリ水
溶液からなる陽極液を導入し、好ましくは水素ガスを供
給しながら、陽極室に配設され、水素過電圧が０．３Ｖ
以上の材料からなる陰極と陽極室に配設された陽極の間
に電圧を印加して、アルカリ水溶液に含まれるメタボー
レートを電解還元するようにしているので、陽極反応に
水素還元反応、あるいは水の電気分解による酸素発生反
応により、例えば燃料電池用の水素貯蔵に適用した水素
化硼素化合物の反応生成物であるメタボーレートを低エ
ネルギー、低コストのもとに、高効率で簡便に燃料電池
用水素貯蔵に適した水素化硼素化合物に再生することが
できるという極めて優れた効果がもたらされる。
【００３５】また、本発明に係わる水素化硼素化合物の
製造装置は、水素過電圧が０．３Ｖ以上である材料から
なる陰極を備え、上記陰極液を導入する陰極室と、好ま
しくはガス拡散性を備えた多孔質材料からなる陽極と、
好ましくは水素ガスを供給するガス室を備え、上記陽極
液を導入する陽極室と、前記陰極室と陽極室の間で陰極
液と陽極液とを分離するイオン交換膜を備えたものであ
るから、本発明に係わるの上記製造方法に好適に用いる
ことができるという極めて優れた効果をもたらすもので
ある。
製造装置は、水素過電圧が０．３Ｖ以上である材料から
なる陰極を備え、上記陰極液を導入する陰極室と、好ま
しくはガス拡散性を備えた多孔質材料からなる陽極と、
好ましくは水素ガスを供給するガス室を備え、上記陽極
液を導入する陽極室と、前記陰極室と陽極室の間で陰極
液と陽極液とを分離するイオン交換膜を備えたものであ
るから、本発明に係わるの上記製造方法に好適に用いる
ことができるという極めて優れた効果をもたらすもので
ある。
【図１】本発明に係わる水素化硼素化合物の製造装置の
一実施形態として、水素還元反応を利用する場合の概略
説明図である。
一実施形態として、水素還元反応を利用する場合の概略
説明図である。
【図２】本発明に係わる水素化硼素化合物の製造装置の
他の実施形態として、陽極反応に水の電気分解による酸
素発生反応を利用する場合の概略説明図である。
他の実施形態として、陽極反応に水の電気分解による酸
素発生反応を利用する場合の概略説明図である。
１ 水素化硼素化合物の製造装置
２ 陰極室
３ 陽極室
４ イオン交換膜
５ 陰極
６ ガス室
７ 陽極
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 4K011 AA12 AA17 AA23 AA30 AA48
AA65 AA68 AA69 CA13
4K021 AB25 BA04 BA17 BB02 BB03
BC07 DB01 DB06 DB10 DB16
DB36
5H027 BA13
Claims (10)
- 【請求項１】 イオン交換膜を介して分離された陰極室
および陽極室の前記陰極室にメタボーレートを含有する
アルカリ水溶液を導入すると共に、前記陽極室にアルカ
リ水溶液を導入し、 水素過電圧が０．３Ｖ以上である材料からなり、陰極室
に配設された陰極と、陽極室に配設された陽極の間に電
圧を印加して陰極室内のアルカリ水溶液に含まれるメタ
ボーレートを電解還元することを特徴とする水素化硼素
化合物の製造方法。 - 【請求項２】 陽極室に水素を導入しながら電圧を印加
することを特徴とする請求項１記載の水素化硼素化合物
の製造方法。 - 【請求項３】 水素過電圧が０．３Ｖ以上である材料か
らなる陰極を備え、メタボーレートを含有するアルカリ
水溶液からなる陰極液を導入する陰極室と、 陽極を備え、アルカリ水溶液からなる陽極液を導入する
陽極室と、 前記陰極室と陽極室の間に配設され、陰極液と陽極液と
を分離するイオン交換膜を備えたことを特徴とする水素
化硼素化合物の製造装置。 - 【請求項４】 前記陽極室が陽極を挟んで陽極液と対峙
する側にガス室を備えていることを特徴とする請求項３
記載の水素化硼素化合物の製造装置。 - 【請求項５】 前記陽極がガス拡散性を備えた多孔質材
料からなることを特徴とする請求項３または４記載の水
素化硼素化合物の製造装置。 - 【請求項６】 前記イオン交換膜が陰イオン導電性隔膜
であることを特徴とする請求項３ないし５のいずれかに
記載の水素化硼素化合物の製造装置。 - 【請求項７】 前記陰極がタンタル、インジウム、亜
鉛、鉛、炭素から選ばれる少なくとも１種を含むことを
特徴とする請求項３ないし６のいずれかに記載の水素化
硼素化合物の製造装置。 - 【請求項８】 前記陽極が水素過電圧０．３Ｖ以下であ
る電極材料を含むことを特徴とする請求項３ないし７の
いずれかに記載の水素化硼素化合物の製造装置。 - 【請求項９】 前記陽極がパラジウム、白金、ルテニウ
ム、オスミウム、イリジウム、ロジウム、金、コバル
ト、銀、ニッケル、タングステン、鉄、銅、チタン、炭
素あるいはこれらの酸化物から選ばれる少なくとも１種
を含むことを特徴とする請求項８記載の記載の水素化硼
素化合物の製造装置。 - 【請求項１０】 前記陽極がニッケル、コバルト、白
金、銅、鉄、二酸化鉛、銀から選ばれる少なくとも１種
を含むことを特徴とする請求項８記載の水素化硼素化合
物の製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002046020A JP2003247088A (ja) | 2002-02-22 | 2002-02-22 | 水素化硼素化合物の製造方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002046020A JP2003247088A (ja) | 2002-02-22 | 2002-02-22 | 水素化硼素化合物の製造方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003247088A true JP2003247088A (ja) | 2003-09-05 |
Family
ID=28659594
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002046020A Pending JP2003247088A (ja) | 2002-02-22 | 2002-02-22 | 水素化硼素化合物の製造方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003247088A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1586678A1 (en) * | 2004-04-13 | 2005-10-19 | Rohm And Haas Company | Electrosynthesis of borohydride |
| CN1308489C (zh) * | 2004-06-15 | 2007-04-04 | 武汉大学 | 一种用于电解制备硼氢化物的装置 |
| KR100729987B1 (ko) * | 2004-04-13 | 2007-06-20 | 롬 앤드 하스 캄파니 | 보로하이드라이드 제조를 위한 전기분해 방법 |
| JP2015010253A (ja) * | 2013-06-27 | 2015-01-19 | アタカ大機株式会社 | 酸素発生用合金電極およびその製造方法 |
| WO2023167589A1 (en) * | 2022-03-03 | 2023-09-07 | H2Fuel Works B.V. | Method of producing a metal borohydride or boric acid from metal metaborate |
-
2002
- 2002-02-22 JP JP2002046020A patent/JP2003247088A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1586678A1 (en) * | 2004-04-13 | 2005-10-19 | Rohm And Haas Company | Electrosynthesis of borohydride |
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| KR100740940B1 (ko) | 2004-04-13 | 2007-07-19 | 롬 앤드 하스 캄파니 | 보로하이드라이드의 일-단계 전기합성 |
| JP2009019278A (ja) * | 2004-04-13 | 2009-01-29 | Rohm & Haas Co | 水素化ホウ素の一段電気合成法 |
| US7638029B2 (en) | 2004-04-13 | 2009-12-29 | Rohm And Haas Company | Electrolytic method for producing borohydride |
| CN1308489C (zh) * | 2004-06-15 | 2007-04-04 | 武汉大学 | 一种用于电解制备硼氢化物的装置 |
| JP2015010253A (ja) * | 2013-06-27 | 2015-01-19 | アタカ大機株式会社 | 酸素発生用合金電極およびその製造方法 |
| WO2023167589A1 (en) * | 2022-03-03 | 2023-09-07 | H2Fuel Works B.V. | Method of producing a metal borohydride or boric acid from metal metaborate |
| NL2031153B1 (en) * | 2022-03-03 | 2023-09-11 | H2Fuel Works B V | Method of Producing a Metal Borohydride or Boric Acid from Metal Metaborate |
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