JP2006021961A - 水素の製造方法とその製造装置 - Google Patents

Abstract

【目的】
水素は各方面での利用の拡大が始まっており、今後、水素の消費料は増加の一途を辿るのは必至である。このことから、本発明は水素を簡単且つ容易に製造することができる水素の製造方法とその製造装置を提供することを目的とする
【解決手段】
混合容器１で水２１とニッケル触媒３を混合して混合水２２を作り、その混合水２２に磁石６１から発生する磁気を浴びせ、混合水２２を分離容器８に収容し、分離容器８を高速回転させて混合水２２に重力を加え、混合水２２から水素を分離させて取り出す。

【選択図】 図１

Description

本発明は、水素の製造方法とその製造装置に関し、特に水から水素を分離して取り出すことができる水素の製造方法とその製造装置に関するものである。

従来、水素は化学反応等の公知の方法によって製造されている。近年、その水素も、研究機関等での化学的な利用に加えて、体内の活性酸素を除去するために飲料される還元水素水すなわちイオン水を製造する際の原材料としても利用されている。さらには、大気汚染の防止や環境に優しいクリーンエネルギーとしての利用も始まり、水素エンジン用の燃料として、あるいは、水素を用いて発電する燃料電池にも用いられている。

上述のように、水素は各方面での利用の拡大が始まっており、今後、水素の消費料は増加の一途を辿るのは必至である。
従って、本発明は水素を簡単且つ容易に製造することができる水素の製造方法とその製造装置を提供することを目的とするものである。

本発明の要旨とするところは、水素化用触媒を混合した水に磁気を浴びせた後、水に重力を加えて水から水素を分離して取り出すことを特徴とする水素の製造方法である。
また、少なくとも、水と水素化用触媒を混合するための混合容器と、混合容器から排出された水に磁気を浴びせるための磁気発生手段を備える磁浴部と、磁浴部を通過した水に重力を加えて水から水素を分離して取り出すための任意の重力発生手段とからなることを特徴とする水素の製造装置である。

本発明の水素の製造方法と水素の製造装置をさらに詳しく説明すると、水は普通の水道水を用いてもよい。また、水素化用触媒を混合させる前に、水を任意のフィルターを通過させてろ過してもよい。そのフィルターの具体的な製品としては、東レ製造のトレビーノ（商標）が望ましい。
水素化用触媒としてはニッケル触媒のスポンジメタル触媒（一般にラネー触媒と呼ばれている）を用いるのがよい。特にはスポンジニッケルからなるものがよい。そのスポンジニッケルの具体的な製品としては、日興リカ製造の粉末スポンジニッケルＲ−２０が望ましい。

そして、水素の製造方法において、水に水素化用触媒を混入するのであるが、水と水素化用触媒の混合比は、水１０に対し水素化用触媒１程度がよい。また、その混合方法や混合形態も特に限定するものではなく、任意の容器に水と水素化用触媒を入れ攪拌して混合すればよく、水に水素化用触媒がほぼ混ざり合っていればよい。
その後、水素化用触媒を混合した水に磁気を浴びせるのであるが、少なくとも磁気によって発生した磁界が水の中を通過するようにする。その磁気を発生させる方法や装置等も特に限定するものではないが浴びせる磁気は強い方がよい。
その磁気を浴びせた水に重力を加えて、水から水素を分離して取り出すのであるが、少なくとも４Ｇ以上の重力をか掛けるのがよい。

そして、水素の製造装置の具体的な形態としては、少なくとも、水と水素化用触媒を混合するための混合容器と、混合容器から排出された水に磁気を浴びせるための磁気発生手段を備える磁浴部と、磁浴部を通過した水に重力を加えて水から水素を分離して取り出すための任意の重力発生手段とから構成する。
混合容器とは、原材料の水と水素化用触媒（日興リカ製造の粉末スポンジニッケルＲ−２０）とを混ぜ合わせるための容器である。すなわち、水を触媒処理するための容器である。容器は水素化用触媒と反応しない素材で形成すればよい。容器には任意の攪拌手段を設けてもよく、例えば、容器内に羽根を設けてその羽根をモーター等の駆動手段で回転させてもよい。勿論、市販の攪拌手段を用いてもよい。また、原材料となる水（水道水）を容器に注入する前にその水をフィルター（東レ製造のトレビーノ（商標））に通してから注入するようにしてもよい。

磁浴部とは、水素化用触媒が混合された水に磁気を浴びせる部位で、その形態は、一定量の水を貯留可能な容器、また、水を所定の部位に案内（流す）するための導水路（例えば、磁気に影響が無いホース等）でもよい。そして、磁気発生手段によって発生された磁気が水の中を通過できるように配置する。すなわち、磁界が水の中を通るようにする。
その磁浴部に備えられる磁気発生手段とは、磁気を発生することができる全てのものを含むものであり、例えば、電気的（電磁石）あるいは任意の構成の装置や永久磁石等が上げられる。その磁気を発生させる方法や装置等も特に限定するものではないが浴びせる磁気は強い方がよい。

磁浴部が導水路である場合、磁気発生手段は磁石としてもよく、その磁石をホース等の導水路に近接して配置するのがよい。近接とは、磁石が導水路に接触状態での設置、また、任意の隙間を開けての設置の両方を含むものである。
磁石の配置形態も特に限定するものではないが、具体的には、導水路を挟んで一対に、且つそれぞれの異なる磁極を対向させて設けるのがよい。また、その一対の磁石は、導水路の延設方向に対して複数対を並べて設けてもよく、その並んでいるそれぞれの磁極が互い違いになるように設けるのがよい。

磁石も特に限定するものではなく好適なものを用いればよいが、望ましくは、高性能磁石すなわち高ＢＨＭＡＸの永久磁石がよい。とりわけ本発明者が考案したＹＴマグネット（商標）が適している。また、ＢＨＭＡＸ置が４８ＭＧＯｅ以上あるものがよい。このＹＴマグネットは、内層にＣｏ−Ｆｅ−Ｙを用い、外層にＦｅ−Ｎｄ−Ｂを用いた２重構造の磁石である。
しかし、上述の条件を満たす限り如何なる磁石でもよく、例えば、磁化後の減衰が少ないガラスボンド磁石等の磁石を用いてもよい。

重力発生手段とは、磁浴部によって磁気処理がされた水に重力を加えるように構成さたものであり、水に重力を加えることができればよい。例えば、水路を通過する水に重力を加えるように構成したり、また、容器に収容する水に重力を加えるようにしてもよい。後者の容器に収容する水に重力を加えるものは、容器を高速で回転させて水に遠心力を掛けるようにしてもよい。そして、重力発生手段を遠心分離機によって代用してもよい。水にかける重力は、少なくとも４Ｇ程度の重力が掛かるようにするのがよい。

そして、重力発生手段の具体的なものとしては、水を収容する容器と、容器を回転させる駆動手段から構成してもよい。また、容器への水の導水形態も特に限定するものではなく、任意の導水形態によって容器へ導けばよい。例えば、水を容器の上方に設けられた注入口から容器内に注入するようにしたり、あるいは、駆動手段の回転軸内を水の導水路としてそこから容器内に注入してもよい。
駆動手段は、内周面に磁極が複数連設され且つその磁極を任意の極に変化させるリニア駆動制御ができる筒状のリニア駆動本体内に、その中心に位置し且つ周回面に磁石が複数連設された前記容器と接続する回転軸と、回転軸とリニア駆動本体の内周面との空間に位置し且つ周回面に磁石が複数連設された複数の円盤から構成するようにしてもよい。

リニア駆動とは、Ｎ極またはＳ極に変化する磁極が連設された固定部材に、その固定部材の磁極に対向して磁石が配置された非拘束部材を固定部材の磁極上に設けているもので、固定部材の磁極を任意の制御によってＮ極またはＳ極に変化させることによって非拘束部材の磁石のＮ極またはＳ極が固定部材の変化する磁極の極（Ｎ極／Ｓ極）との作用すなわち吸引または反発を利用して、非拘束部材が固定部材上を非接触で移動させるように構成したものである。すなわち、対向する磁石の極の磁気性質（吸引／反発）を利用して物体を動かすようにした駆動方法である。リニア制御の方法や構成等も公知の技術によって任意に構成すればよい。

リニア駆動本体は、筒状の本体の内周面に磁極を複数連設して、その磁極を任意のリニア制御によって任意の極（Ｎ極／Ｓ極）に変化できるようにする。
回転軸は、筒体の中心に位置しており、その回転軸の周回面には磁石が複数連設されている。この回転軸は、水を収容する容器に直接的にまたは間接的に接続される。そして、回転軸がリニア駆動本体の中心に位置するように、回転軸の軸受けを任意の部材に設置する。
円盤は、回転軸とリニア駆動本体の内周面との空間に位置しており、その円盤の周回面には磁石が複数連設されている。円盤が回転軸とリニア駆動本体の内周面との空間に位置する時、円盤の周回面はリニア駆動本体の内周面と回転軸の周回面に近接状態で位置する寸法（大きさ）とする。

そして、円盤が位置する回転軸とリニア駆動本体の内周面との空間に、任意に調製された磁気を有した磁気液体を充填してもよい。
磁気液体とは、磁気を帯びた部材が混合された液体であり、その混合する部材 は極めて微細な針状結晶の磁紛を用いるのがよい。また、液体はシリコンオイルを用いるのがよい。シリコンオイルへの磁紛の混入割合は、磁分を５０〜９５パーセントの範囲で混合すればよい。磁紛は、高ＢＨＭＡＸの磁力を有する永久磁石から形成してもよい。また、ＢＨＭＡＸ置は４０ＭＧＯｅ以上が望ましい。そのマグネットは、前述した磁浴部の磁気発生手段に用いる磁石と同様に本発明者が考案したＹＴマグネット（商標）が適しているが、ガラスボンド磁石等のマグネットを用いてもよい。また、磁紛の大きさは、縦１ミクロン横０．１ミクロン程度がよい。

そして、上述のリニア駆動機構を複数設けてもよい。具体的には、リニア駆動機構の構成部材である回転軸を複数のリニア駆動機構の回転軸として共用し、且つ前述のリニア駆動機構の本体となる筒体および円盤をその回転軸の周囲に配置して、複数のリニア駆動機構によって容器を回転させてもよい。
また、回転軸および円盤を備えるリニア駆動機構を複数並列的に配置し、それぞれのリニア駆動機構の回転軸からの回転力をギヤあるいは磁気による非接触で容器に接続する回転駆動軸に伝達して、複数のリニア駆動機構によって容器を回転させてもよい。

また、重力発生手段の水の収容部から分離された水素を排出するための排出口は重力発生手段に有する水の収容器の上方に設けるのがよい。また、水素の排出経路には水素と水蒸気とを分離するための任意のフィルターを設けてもよい。
さらには、水からは水素と共に酸素が分離されるが、その酸素の排出口は水の収容器の下方に設けるのがよい。

従って、本発明の水素の製造方法は以上のようなものであるので、水にニッケル触媒を混合することにより、ニッケル触媒の作用によって水の分子がバラケやすくなって水素（Ｈ２）と酸素（Ｏ２）とに分離し易くなる。そして、水に重力が加わることにより水から水素が分離する。また、水に磁気を浴びせることによってイオン化が増進され、分離された水素は酸化還元電位が還元側（マイナス側）に大きい値の水素となる。すなわち、マイナスイオンを持った水素となる。

本発明の水素の製造方法とその製造装置は以上のように、水に水素化用触媒を混合し、その水に重力を加えることによって水から水素を分離して取り出すことができるので、水素を簡単且つ容易に製造することができる。
従って、水素の消費料増加に十分対応できるものである。また、水素を製造するための装置も小型にできるので、水素を供給する水素ステーションの敷地内において水素を製造することも可能となる。

本発明の水素の製造方法とその製造装置を以下図面に従って説明すると、図１は、本発明に係る水素の製造方法の工程図である。
（ａ）図は、混合容器１に原材料の水２１にニッケル触媒３を混合しているところ（触媒処理）であり、ニッケル触媒３の作用によって水２１を水素（Ｈ２）と酸素（Ｏ２）に分離し易くしている。
（ｂ）図は、触媒処理された処理水２２に磁石６１から発生する磁気を浴びせているところである。また、磁石６１の磁気によってイオン化が増進する。
（ｃ）図は、処理水２２に重力を加えるため、分離容器８を高速で回転させるところである。
（ｄ）図は、分離容器８を高速で回転させて処理水２２に遠心力による重力が加わっているところである。これにより、処理水２２から分離された水素が分離容器８の上方の水素排出口９から排出される。また、フィルター９１によって除去された水蒸気は水蒸気排出口１０から排出される。さらには、処理水２２から分離された酸素が分離容器８の下方の酸素排出口１２から排出される。

図２は、水素の製造装置の一例を示す概略図であり、１は水２１とニッケル触３を混合するための混合容器、２は水２１の水注入口である。３は水２１内に混合するニッケル触媒、４は攪拌モーター、４１は水２１とニッケル触３を混合するための攪拌羽根である。５はニッケル触媒３で触媒処理された処理水２２の導水路、６は処理水２２に磁気を照射するための磁浴部、６１は磁気を発生させるための磁石である。７は分離容器８を高速で回転させるためのリニア駆動機構部である。８は処理水２２が収容される分離容器、９は処理水２２から分離された水素を排出するための水素排出口、９１は水蒸気を除去するためのフィルター、１０は水蒸気排出口、１１は処理水２２から分離された酸素を排出するための酸素排出口である。１２は装置のコントロールボックスである。

図３は、リニア駆動機構の概略構造を示す平面図であり、７１はリニア駆動本体、７２はリニア駆動本体７１の内周面に連設された磁極で、リニア駆動本体７１の制御によってＮ極またはＳ極に変化する。７３は分離容器８に接続する回転軸で、その周面には磁石７５が連設されている。７４はリニア駆動本体７１と回転軸７３の間に非接触で位置する円盤で，その周面には磁石７５が連設されている。７６は円盤７４が位置するリニア駆動本体７１内の空間に充填されている任意の磁紛が混入された磁気液体である。
分離容器８の回転は、リニア駆動本体７１の制御によって磁極７２がＮ極またはＳ極に変化すると、円盤７４の磁石７５がリニア駆動本体７１の変化した磁極に吸引または反発されてリニア駆動本体７１内の空間を一定方向に回転する。そして、円盤７４がリニア駆動本体７１内の空間を一定方向に回転すると、回転軸７３の磁石７５のＮ極またはＳ極が円盤７４の磁石のＮ極またはＳ極の変化によって吸引または反発されて回転軸７３が一定方向に回転する。この回転軸７３の
回転によって分離容器８が回転する。

図４は、磁浴部の磁石の配置形態を示す図であり、５はニッケル触媒３で触媒処理された処理水２２の導水路、６は磁浴部、６１は磁石である。
本図の磁石の配置形態は、導水路５を挟んで一対に設け、また、それぞれの異なる磁極を対向させて複数対を並べて設けている形態である。

本発明に係る水素の製造方法の工程図 水素の製造装置の一例を示す概略図 リニア駆動機構の概略構造を示す平面図 磁浴部の磁石の配置形態を示す図

符号の説明

１−混合容器，２−水注入口，２１−水，２２−処理水，３−ニッケル触媒，４−攪拌モーター，４１−攪拌羽根，５−導水路，６−磁浴部，６１−磁石，７−リニア駆動機構部，７１−リニア駆動本体，７２−磁極，７３−回転軸，７４−円盤，７５−磁石，７６−磁気液体，８−分離容器，９−水素排出口，９１−フィルター，１０−水蒸気排出口，１１−酸素排出口，１２−コントロールボックス

Claims (16)

1. 水素化用触媒を混合した水に磁気を浴びせた後、水に重力を加えて水から水素を分離して取り出すことを特徴とする水素の製造方法
2. 前記水と水素化用触媒との混合比が、水１０に対し水素化用触媒が１であることを特徴とする請求項１の水素の製造方法
3. 前記水素化用触媒がニッケル触媒であることを特徴とする請求項１の水素の製造方法
4. 前記ニッケル触媒がスポンジニッケルであることを特徴とする請求項３の水素の製造方法
5. 少なくとも、水と水素化用触媒を混合するための混合容器と、混合容器から排出された水に磁気を浴びせるための磁気発生手段を備える磁浴部と、磁浴部を通過した水に重力を加えて水から水素を分離して取り出すための任意の重力発生手段とからなることを特徴とする水素の製造装置
6. 前記混合容器に攪拌手段が設けられていることを特徴とする請求項５の水素の製造装置
7. 前記磁浴部が混合容器から重力発生手段に接続される水の導水路に設けられており、且つ磁気発生手段はその導水路に近接して配置された磁石であることを特徴とする請求項５の水素の製造装置
8. 前記磁石が導水路を挟んで一対に、且つ異なる磁極を対向させて設けられていることを特徴とする請求項７の水素の製造装置
9. 前記一対の磁石が導水路の延設方向に対して複数設けられ、且つ磁極がそれぞれ互い違いになるように設けられていることを特徴とする請求項８の水素の製造装置
10. 前記重力発生手段は、水を収容する容器と、容器を回転させる駆動手段からなっており、その駆動手段は、内周面に磁極が複数連設され且つその磁極を任意の極に変化できるリニア駆動制御ができる筒状のリニア駆動本体内に、その中心に位置し且つ周回面に磁石が複数連設された前記容器と接続する回転軸と、回転軸とリニア駆動本体の内周面との空間に位置し且つ周回面に磁石が複数連設された複数の円盤から構成したリニア駆動機構からなることを特徴とする請求項５の水素の製造装置
11. 前記空間に任意に調製された磁気を有した磁気液体が充填されていることを特徴とする請求項１０の水素の製造装置
12. 前記磁気液体が針状結晶の磁紛が混入されたシリコンオイルであることを特徴とする請求項１１の水素の製造装置
13. 前記磁石は高ＢＨＭＡＸの磁力を有する永久磁石であることを特徴とする請求項７および請求項１０の水素の製造装置
14. 前記高ＢＨＭＡＸの永久磁石のＢＨＭＡＸ置が４０ＭＧＯｅ以上であることを特徴とする請求項１３の水素の製造装置
15. 前記リニア駆動機構が複数設けられていることを特徴とする請求項１０の水素の製造装置
16. 前記分離された水素の排出経路に、水素と水蒸気を分離するためのフィルターが設けられていることを特徴とする請求項５の水素の製造装置