【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は水素ガスの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来，水素ガスの製造方法としては，超臨界水と有機物とを化学反応させて水素ガスを製造する方法が知られている（例えば，特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１４３２０２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来法においては，超臨界水の製造に当り，反応容器を外部加熱しなければならないので，その外部加熱に伴うコストが嵩み，経済的ではない，という問題がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は，低コストで効率良く水素ガスを得ることが可能な前記製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
前記目的を達成するため本発明によれば，水と接触して水素ガスを生成しつつ熱を発生する化学反応を行う物質と，水と，有機物とを，前記水および前記有機物に含まれる水の合計量が前記物質との前記化学反応に必要な量を上回るように設定して反応容器内に投入し，次いで，前記反応容器を密閉して，その反応容器内において，前記物質と水との化学反応により超臨界水および亜臨界水の一方を生成させて，その一方と前記有機物との化学反応により水素ガスを生成させる，水素ガスの製造方法が提供される。
【０００７】
また本発明によれば，水と接触して水素ガスを生成しつつ熱を発生する化学反応を行う物質と，前記物質との前記化学反応に必要な量を上回る量の水を含む有機物とを反応容器内に投入し，次いで，前記反応容器を密閉して，その反応容器内において，前記物質と水との化学反応により超臨界水および亜臨界水の一方を生成させて，その一方と前記有機物との化学反応により水素ガスを生成させる，水素ガスの製造方法が提供される。
【０００８】
さらに本発明によれば，水と接触して水素ガスを生成しつつ熱を発生する化学反応を行う物質と水と乾燥状態の有機物とよりなる原料および前記物質と含水状態の有機物とよりなる原料の一方を反応容器内に投入し，次いで，前記反応容器を密閉して，その反応容器内において，前記物質と水との化学反応により超臨界水および亜臨界水の一方を生成させて，その一方と前記有機物との化学反応により水素ガスを生成させる，水素ガスの製造方法が提供される。
【０００９】
前記方法によれば，前記物質，水および有機物または前記物質および有機物の反応容器内への投入ならびにその反応容器の密閉を行うだけで水素ガスを得ることが可能であるから，水素ガスの製造コストを低減することができる。また製造される水素ガス量は，有機物に因る水素ガスに，超臨界水の生成に用いられた水素ガスが加えられることから水素ガスの生産を効率良く行うことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
超臨界水および亜臨界水の一方を生成されるための原料において，水と接触して水素ガスを生成しつつ熱を発生する化学反応を行う物質としては，Ｍｇ，Ａｌ，ＭｇＨ２ ，Ｍｇ（ＢＨ４ ）２ ，Ｍｇ（ＡｌＨ４ ）２ ，ＮａＡｌＨ４ ，ＮａＢＨ４ ，ＬｉＨ，ＬｉＡｌＨ４ ，ＬｉＢＨ４ ，ＮａＨ，Ｃａ（ＢＨ４ ）２ およびＣａ（ＡｌＨ４ ）２ から選択される少なくとも一種の粉末が用いられ，この実施例では粒径１０〜５００μｍのＭｇＨ２ 粉末を用意した。また水としては，この実施例ではイオン交換水を用意した。これはＭｇＨ２ ＋２Ｈ２ Ｏ→Ｍｇ（ＯＨ）２ ＋２Ｈ２ ＋２７８ｋＪ／ｍｏｌ−Ｈ２ （発熱），といった化学反応を狙ったもので，この化学反応式を成立させるための水の量は約１８ｃｃ／ｍｏｌ−Ｈ２ （理論値）である。
【００１１】
有機物には，石炭，石油，プラスチック，バイオマス等の粉砕物が該当し，この実施例ではバイオマスであるキャベツを粉砕したものを用意した。
【００１２】
前記水の量には，有機物に含まれる水も算入され，水素ガスの製造に当っては，イオン交換水等の水および有機物に含まれる水の合計量が前記化学反応に必要な水の量を上回ることが必要である。したがって，有機物が乾燥状態にあるときには水が加えられ，一方，有機物が，前記化学反応に必要な量を上回る量の水を含んでいる場合，つまり含水状態にあるときには，イオン交換水等の水は加えられない。
【００１３】
水素ガスの製造に当っては，図１に示す水素製造装置において，０．６６ｇのＭｇＨ２ 粉末と，１．８ｃｃの分散媒としてのヘキサンとが第１混合器１１ に投入されてＭｇＨ２ スラリが調製され，そのＭｇＨ２ スラリは第１予熱器２１ を経た後，内容積６０ｃｍ３ の反応容器３に投入された。一方，含水率１０％のキャベツ３．７ｇを粉砕したものと５．９ｃｃのイオン交換水とが第２混合器１２ に投入されてキャベツスラリが調製され，そのキャベツスラリは第２予熱器２２ を経た後反応容器３に投入され，次いで反応容器３は密閉された。
【００１４】
反応容器３内においては，ＭｇＨ２ と水とが前記化学反応式に則り反応して水素ガスが発生し，それと同時に熱も発生する。その熱により水および反応容器３内の温度が上昇し，また水素ガスが発生しているため反応容器３内の圧力も上昇する。その結果，水および反応容器３内の温度は１００℃を超え，また反応容器３内の圧力は容易に数ＭＰａに達する。ＭｇＨ２ は１００℃以上の熱水と急激に反応するので大量の熱と水素ガスが発生し始める。これにより反応容器１内には温度が３５０℃で，圧力が１６．５ＭＰａの雰囲気が現出して水は亜臨界水となり，瞬間的にＭｇＨ２ と水との反応が終了する。そして，亜臨界水とキャベツを粉砕したものとが化学反応して反応容器３内には水素ガス，気体炭化水素および液体炭化水素が生成される。このときの反応率は５０％である。
【００１５】
反応容器３を密閉してから１０分間が経過した後反応容器３が開放されて，内容物は，冷却器４を経た後気体分離器５に投入され，その気体分離器５にて気体と，固体および液体よりなる固液混合物とに分離された。気体は水素精製器６に投入されて，水素ガスと気体炭化水素（主として，メタンガス）とに分離され，それらは別々に貯蔵された。
【００１６】
一方，固液混合物は圧搾機７に投入されて固体残渣と液体とに分離され，その固体残渣は廃棄され，一方，液体は液体分離器８に投入された。液体分離器８では，未反応水および水に可溶の炭化水素と，水に不溶の炭化水素とに分離された。未反応水および水に可溶の炭化水素はイオン交換水の代用として再利用され，一方，水に不溶の炭化水素は主として貯蔵され，一部は装置運転中においては，除湿器９にて除湿された後，ヘキサンに代え，ＭｇＨ２ スラリ調製用分散媒として利用される。
【００１７】
また冷却器４→第２予熱器２２ →第１予熱器２１ →冷却器４の経路で水が循環するようになっており，第２予熱器２２ には冷却器４からの昇温水が優先的に導入され，また冷却器４には第１予熱器２１ から降温水が導入される。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば，前記のような手段を採用することによって，低コストで効率良く水素ガスを得ることが可能な製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】水素製造装置のブロック図である。
【符号の説明】
３………反応容器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing hydrogen gas.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a method for producing hydrogen gas, a method for producing hydrogen gas by chemically reacting supercritical water with an organic substance is known (for example, see Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-143202
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional method, since the reaction vessel has to be externally heated in the production of supercritical water, there is a problem that the cost associated with the external heating increases and is not economical.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
An object of the present invention is to provide the production method capable of obtaining hydrogen gas efficiently at low cost.
[0006]
In order to achieve the above-described object, according to the present invention, a substance that performs a chemical reaction that generates heat while generating hydrogen gas in contact with water, water, and an organic substance are mixed with the water and the water contained in the organic substance. Is set so that the total amount exceeds the amount necessary for the chemical reaction with the substance, put into the reaction vessel, and then the reaction vessel is sealed, and the substance, water, and water are sealed in the reaction vessel. There is provided a method for producing hydrogen gas, in which one of supercritical water and subcritical water is generated by the chemical reaction, and hydrogen gas is generated by a chemical reaction between the one and the organic substance.
[0007]
According to the present invention, there is provided a substance that performs a chemical reaction that generates heat while generating hydrogen gas in contact with water, and an organic substance that contains water in an amount exceeding the amount necessary for the chemical reaction with the substance. Then, the reaction vessel is sealed, and in the reaction vessel, one of supercritical water and subcritical water is generated by a chemical reaction between the substance and water. Provided is a method for producing hydrogen gas, in which hydrogen gas is generated by a chemical reaction with an organic substance.
[0008]
Furthermore, according to the present invention, a raw material comprising a substance that performs a chemical reaction that generates heat while generating hydrogen gas in contact with water, water and a dry organic substance, and a raw material comprising the substance and a water-containing organic substance Then, the reaction vessel is sealed, and in the reaction vessel, one of supercritical water and subcritical water is generated by a chemical reaction between the substance and water. Provided is a method for producing hydrogen gas, in which hydrogen gas is generated by a chemical reaction between one of the organic substances.
[0009]
According to the method, it is possible to obtain hydrogen gas simply by putting the substance, water and organic substance or the substance and organic substance into a reaction vessel and sealing the reaction vessel. Can be reduced. In addition, the amount of hydrogen gas produced can be efficiently produced because the hydrogen gas used for the production of supercritical water is added to the hydrogen gas derived from organic matter.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the raw material for producing one of supercritical water and subcritical water, substances that undergo chemical reactions that generate heat while generating hydrogen gas in contact with water include Mg, Al, MgH 2 , Mg ( At least one powder selected from BH 4 ) 2 , Mg (AlH 4 ) 2 , NaAlH 4 , NaBH 4 , LiH, LiAlH 4 , LiBH 4 , NaH, Ca (BH 4 ) 2 and Ca (AlH 4 ) 2 In this example, MgH 2 powder having a particle size of 10 to 500 μm was prepared. As water, ion-exchanged water was prepared in this example. This is aimed at a chemical reaction such as MgH 2 + 2H 2 O → Mg (OH) 2 + 2H 2 +278 kJ / mol-H 2 (exotherm), and the amount of water to establish this chemical reaction formula is about 18 cc / a mol-H 2 (theoretical value).
[0011]
The organic matter includes pulverized products such as coal, petroleum, plastic, and biomass. In this embodiment, pulverized cabbage as biomass was prepared.
[0012]
The amount of water includes water contained in organic matter. In the production of hydrogen gas, the total amount of water such as ion exchange water and water contained in organic matter is the amount of water required for the chemical reaction. It is necessary to exceed this. Therefore, water is added when the organic matter is in a dry state, while water such as ion-exchanged water is contained when the organic matter contains an amount of water that exceeds the amount necessary for the chemical reaction, that is, when it is in a wet state. Is not added.
[0013]
It is hitting the production of hydrogen gas, the hydrogen production apparatus shown in FIG. 1, and MgH 2 powder 0.66 g, and the hexane as a dispersing medium of 1.8cc is introduced into the first mixer 1 1 MgH 2 slurry is prepared, the MgH 2 slurry after a 2 1 first preheater, was charged to the reaction vessel 3 having an inner volume of 60cm 3. On the other hand, cabbage slurry is prepared and the ion-exchanged water and what the 5.9cc which was triturated with water content of 10% cabbage 3.7g been introduced into the second mixer 1 2, the cabbage slurry second preheater 2 After passing through 2 , the reaction vessel 3 was charged, and then the reaction vessel 3 was sealed.
[0014]
In the reaction vessel 3, MgH 2 and water react according to the chemical reaction formula to generate hydrogen gas, and at the same time, heat is also generated. The heat causes the temperature of water and the reaction vessel 3 to rise, and since hydrogen gas is generated, the pressure in the reaction vessel 3 also rises. As a result, water and the temperature in the reaction vessel 3 exceed 100 ° C., and the pressure in the reaction vessel 3 easily reaches several MPa. Since MgH 2 reacts rapidly with hot water of 100 ° C. or higher, a large amount of heat and hydrogen gas begin to be generated. As a result, an atmosphere having a temperature of 350 ° C. and a pressure of 16.5 MPa appears in the reaction vessel 1, and the water becomes subcritical water, and the reaction between MgH 2 and water is instantaneously completed. Then, the subcritical water and the cabbage pulverized chemically react to generate hydrogen gas, gaseous hydrocarbons, and liquid hydrocarbons in the reaction vessel 3. The reaction rate at this time is 50%.
[0015]
After 10 minutes have passed since the reaction vessel 3 was sealed, the reaction vessel 3 was opened, and the contents were passed through the cooler 4 and then introduced into the gas separator 5 where the gas was separated into the gas, Separated into a solid-liquid mixture consisting of solid and liquid. The gas was put into the hydrogen purifier 6 and separated into hydrogen gas and gaseous hydrocarbon (mainly methane gas), which were stored separately.
[0016]
On the other hand, the solid-liquid mixture was put into the press 7 and separated into a solid residue and a liquid, and the solid residue was discarded, while the liquid was put into the liquid separator 8. The liquid separator 8 was separated into unreacted water and water-soluble hydrocarbons and water-insoluble hydrocarbons. Unreacted water and water-soluble hydrocarbons are reused as a substitute for ion-exchanged water, while water-insoluble hydrocarbons are mainly stored, and some of them are dehumidified by the dehumidifier 9 during operation. Then, it is used as a dispersion medium for preparing MgH 2 slurry instead of hexane.
[0017]
The water path of the cooler 4 → second preheater 2 2 → first preheater 2 1 → cooler 4 is controlled so as to circulate, the second preheater 2 2 temperature hot water from the cooler 4 There are introduced preferentially, also in the cooler 4 is cooled water is introduced from the first preheater 2 1.
[0018]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to provide a production method capable of obtaining hydrogen gas efficiently at low cost by employing the above-described means.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a hydrogen production apparatus.
[Explanation of symbols]
3 ... Reaction vessel
