JP2004076102A - 水素の製造方法 - Google Patents

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安藤　祐司
Tadayoshi Tanaka
田中　忠良
Yasukazu Saito
齋藤　泰和
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Abstract

【課題】一酸化炭素等の不純物を含まない、燃料電池用の原料水素として好適な水素の製造方法を提供する。
【解決手段】太陽光を集光して高温の熱エネルギーを得る工程、該熱エネルギーを用いてスターリングエンジンを駆動させるとともに、該エンジンの駆動により発電機を駆動させて電気を得る工程及び該電気を用いて水を分解して水素を生成させる工程からなることを特徴とする水素の製造方法。
【選択図】　　　なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽エネルギーを利用して水素を製造する方法及び燃料電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
水素を製造する方法としては、各種の方法が知られているが、工業的方法としては、メタンの水蒸気改質法が実施されている。しかし、この方法の場合、その水蒸気改質反応温度が７００℃以上と非常に高い温度である上、得られる水素ガスには、ＣＯ２、ＣＯ、ＣＨ４、Ｈ２Ｏ等の不純物が混入するという問題がある。それらの不純物を除去した後の精製水素ガスでも少量のＣＯガスを含む。一方、水素ガスを燃料電池用の原料水素として用いるためには、これらの不純物、特にＣＯを１０ｐｐｍ以下にまで除去することが必要とされる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、一酸化炭素等の不純物を含まない、燃料電池用の原料水素として好適な水素の製造方法及び燃料電池を提供することをその課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、前記課題を解決すべく種々検討した結果、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明によれば、太陽光を集光して高温の熱エネルギーを得る工程、該熱エネルギーを用いてスターリングエンジンを駆動させるとともに、該エンジンの駆動により発電機を駆動させて電気を得る工程及び該電気を用いて水を分解して水素を生成させる工程からなることを特徴とする水素の製造方法が提供される。
また、本発明によれば、水素と酸素との反応工程を含む燃料電池において、該水素として前記に記載の方法により得られた水素を用いることを特徴とする燃料電池が提供される。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明の方法は、太陽光を集光して高温の熱エネルギーを得る工程を含む。この工程は、フレネルレンズやディッシュ型反射鏡等の集光部材を用いて実施することができる。その太陽光を集光して得られる熱エネルギーは、熱量換算で、３０〜５０ｃａｌ／ｈ・ｃｍ２である。また、その熱エネルギーの温度は、スターリングエンジン駆動用の高温熱源としたときの温度で、６００〜７００℃である。
【０００６】
本発明の方法は、前記集光工程で得た熱エネルギーを用いてスターリングエンジンを駆動させるとともに、このエンジンの駆動により、発電機を駆動させて電気を得る工程を含む。
スターリングエンジンは、等温圧縮、等容積加熱、等温膨張、等容積冷却のサイクルを持つ熱機関であり、高温熱源と低温熱源を動力源として駆動させることができる。本発明の場合、その高温熱源として、前記集光工程で得られた高温の熱エネルギーを用いる。一方、低温熱源としては、周囲の空気が用いられる。このスターリングエンジンでは、スターリングエンジン内に収容された作動ガス（例えば、水素、ヘリウム等）を加熱、冷却させることにより駆動させることができる。本発明では、このスターリングエンジンに、発電機を連結させてその発電機を駆動させ、電気を得る。
【０００７】
本発明の方法は、前記スターリングエンジン発電により得られた電気を用いて、水を電気分解し、水素を生成させる工程を含む。
この工程は、通常の水電解装置を用いて実施することができる。水の電解に必要な電圧は２ボルト程度であることから、その実施は容易である。
【０００８】
前記のようにして得られた水素は、そのまま使用するか又は水素貯蔵材料を用いて貯蔵する。水素貯蔵材料としては、水素貯蔵合金や、フラーレン水素等が用いられる。また、水素は、これをナフタレンやメチルナフタレン、ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン等の芳香族炭化水素を水素化して、水素化芳香族炭化水素として貯蔵することができ、必要に応じて、それを脱水素することにより、水素を再生することができる。
【０００９】
本発明の方法により得られる水素は、ＣＯ等の不純物を実質的に含まない極めてクリーンな水素である。この水素は、水素と酸素との反応工程を含む燃料電池用の水素として有利に用いることができる。この場合の燃料電池には、従来公知の各種のものが包含され、特に制約されない。
【００１０】
【発明の効果】
本発明によれば、太陽光をエネルギー源として水素を容易に得ることができる。本発明では、集光した太陽エネルギー１ｋｃａｌから、少なくとも水素４ミリモルを得ることができる。
本発明で得られる水素は、水の電解により得られたものであることから、一酸化炭素等の不純物を全く含まない極めてクリーンな水素である。この水素は、燃料電池用原料水素として好適なものである。

Claims (2)

  1. 太陽光を集光して高温の熱エネルギーを得る工程、該熱エネルギーを用いてスターリングエンジンを駆動させるとともに、該エンジンの駆動により発電機を駆動させて電気を得る工程及び該電気を用いて水を分解して水素を生成させる工程からなることを特徴とする水素の製造方法。
  2. 水素と酸素との反応工程を含む燃料電池において、該水素として請求項１に記載の方法により得られた水素を用いることを特徴とする燃料電池。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008056072A (ja) * 2006-08-31 2008-03-13 Hitachi Ltd 燃料タンク
JP2011529531A (ja) * 2008-07-29 2011-12-08 イエダ・リサーチ・アンド・デベロツプメント・カンパニー・リミテツド 化学ポテンシャルエネルギー生成のためのシステム及び方法

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