JP2006076846A - Hydrogen generator and hydrogen generating method - Google Patents

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寅之輔 川口
Akiichi Maezono
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hydrogen generator and a hydrogen generating method in which the hydrogen continuously generated by bringing the sodium filled in a molten state and solidified and held at the tip of an aluminum pipe into contact with water or an emulsion is usable in wide applications such as electricity generation by a mechanism of a fuel cell, hydrogen combustion or hydrogen storage and usable as an electricity generating source or the like in a disaster or as a portable device in a form suitable to long-term storage. <P>SOLUTION: The sodium 2 is filled in the aluminum pipe 3 in the molten state, and the sodium 2 which is solidified and held at the tip 4a of the aluminum pipe 3 is separated, and the separated sodium 2 is brought into contact with the water 12 or the emulsion 13, and the hydrogen is continuously generated by a chemical reaction of the sodium 2 with the water 12 or the emulsion 13. The hydrogen can be obtained as required in the form suitable for the long-term storage in the disaster or as the portable device. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ナトリウムの加水分解反応により水素を発生させる水素発生具および水素発生方法に関する。 The present invention relates to a hydrogen generator and a hydrogen generation method for generating hydrogen by a hydrolysis reaction of sodium.

従来、例えば、特開２００４−１０７１４６（特許文献１）において、高圧水素製造装置が提案されている。上述の従来例は、水と反応して水素を発生する水素発生物質と水とを、目標とする高圧水素が得られるように秤量して水素発生器であるアルミニウム合金製球形器体内に入れられるというきわめて簡単な手段により低コストで高圧水素を発生させる。 水素発生物質としては、例えば、ＮａＨ、Ｎａ、ＮａＢＨ４、ＭｇＨ２、Ｍｇ、Ｍｇ（ＢＨ）２、Ｍｇ（ＡｌＨ）４、ＬｉＨ、ＬｉＡｌＨ４、ＬｉＢＨ４、Ｌｉ、Ｋ、Ｃａ、ＳｒおよびＢｅから選択される少なくとも一種の粉末または粒状物が用いられる。発生した高圧水素は水素貯臓器に蓄えられた後、水素貯臓器は水素発生器から分離される。用途である燃料電池車に搭載する場合は、水素発生器や反応生成物であるなどの重量が除かれるため車両の重量軽減上有利であるとしている。
特開２００４−１０７１４６号公報 Conventionally, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-107146 (Patent Document 1) has proposed a high-pressure hydrogen production apparatus. In the above-described conventional example, a hydrogen generating material that reacts with water to generate hydrogen and water are weighed so as to obtain a target high-pressure hydrogen, and are placed in a spherical body made of an aluminum alloy that is a hydrogen generator. High pressure hydrogen is generated at a low cost by the extremely simple means. Examples of the hydrogen generating substance include NaH, Na, NaBH 4 , MgH 2 , Mg, Mg (BH) 2 , Mg (AlH) 4, LiH, LiAlH 4 , LiBH 4 , Li, K, Ca, Sr, and Be. At least one selected powder or granule is used. The generated high-pressure hydrogen is stored in the hydrogen storage organ, and then the hydrogen storage organ is separated from the hydrogen generator. When mounted on a fuel cell vehicle, which is an application, the weight of a hydrogen generator or a reaction product is removed, which is advantageous in reducing the weight of the vehicle.
JP 2004-107146 A

そこで、本発明は、ナトリウムが溶融状態で充填され、固化されて保持されるアルミニウム製パイプの先端部のナトリウムが、水又は乳化水に接触されることにより、連続して発生される水素が、燃料電池のメカニズムによって電気を発生させる、又は水素を燃焼させる、或いは、水素を貯蔵する等の広い用途に使用でき、長期保存に適した形態で、災害時における電気発生源等または携帯用として使用可能である水素発生具および水素発生方法を提供することを目的とする。 Therefore, in the present invention, sodium at the tip of an aluminum pipe that is filled in a molten state and solidified and held is brought into contact with water or emulsified water, so that hydrogen generated continuously is obtained. It can be used for a wide range of applications such as generating electricity, burning hydrogen, or storing hydrogen by the mechanism of the fuel cell, and is suitable for long-term storage. It is an object of the present invention to provide a hydrogen generator and a hydrogen generation method that are possible.

請求項１の本発明は、ナトリウムが溶融状態で充填され、前記ナトリウムが固化されて保持されるアルミニウム製パイプから成り、前記ナトリウムが水または乳化水に接触されて水素が発生されることを特徴とする水素発生具である。 The present invention of claim 1 is characterized by comprising an aluminum pipe filled with sodium in a molten state and solidified and held, wherein the sodium is brought into contact with water or emulsified water to generate hydrogen. This is a hydrogen generator.

請求項２記載の本発明は、前記ナトリウムは、１００〜１３０℃の溶融状態で、前記アルミニウム製パイプ内に充填される請求項１記載の水素発生具である。 The present invention according to claim 2 is the hydrogen generator according to claim 1, wherein the sodium is filled in the aluminum pipe in a molten state at 100 to 130 ° C.

請求項３の本発明は、前記アルミニウム製パイプは、１００〜３００℃の範囲に保たれ、前記ナトリウムが溶融状態で充填される請求項１記載の水素発生具である。 The present invention of claim 3 is the hydrogen generator according to claim 1, wherein the aluminum pipe is maintained in a range of 100 to 300 ° C., and the sodium is filled in a molten state.

請求項４の本発明は、前記ナトリウムが充填された前記アルミニウム製パイプは、棒状または渦巻き状の形態に形成される請求項１記載の水素発生具である。 The present invention of claim 4 is the hydrogen generator according to claim 1, wherein the aluminum pipe filled with sodium is formed in a rod-like or spiral shape.

請求項５の本発明は、請求項１記載の前記水素発生具を構成する前記アルミニウム製パイプの先端部が裂かれて前記ナトリウムから剥離され、
露出された前記ナトリウムの先端部が前記ナトリウムの本体部から分離され、
分離された前記ナトリウムは、水又は乳化水に接触され、
前記ナトリウムと前記水又は乳化水は化学的に反応して水素が連続して発生されることを特徴とする水素発生方法である。 According to the present invention of claim 5, the tip of the aluminum pipe constituting the hydrogen generator according to claim 1 is torn and peeled from the sodium,
The exposed tip of the sodium is separated from the sodium body;
The separated sodium is contacted with water or emulsified water,
In the hydrogen generation method, the sodium and the water or emulsified water are chemically reacted to generate hydrogen continuously.

請求項６の本発明は、連続して発生される前記水素は捕集され、上記反応と同時に反応生成物である水酸化ナトリウムが生成され、反応に関与しない過剰の水と共に排出、回収される請求項５記載の水素発生方法である。 According to the sixth aspect of the present invention, the continuously generated hydrogen is collected, and at the same time as the reaction, sodium hydroxide as a reaction product is generated and discharged and recovered together with excess water not involved in the reaction. The method for generating hydrogen according to claim 5.

（１）水とナトリウムとは、次式によって水素を発生することは公知であるが、その化学反応は激しいものとされてきた。
２Ｎａ＋２Ｈ２Ｏ→Ｈ２＋２ＮａＯＨ
基本的には簡単な化学方程式であるが、この反応は激しいため、徐々に所定量の水素を連続して発生させるという制御方法については、難事だとされてきた。このため、この化学的反応を利用した現場利用水素発生装置は現在に至るまで実現されなかった。
水素発生のための化学的反応が激し過ぎるという場合には、反応に必要な水分の供給調整、ナトリウムの供給調整、又は、供給水の乳化（水と油の混合液に適当な界面活性剤を添加）による反応遅延等を計ることができる。
（２）前言したように、ナトリウムは他の多くの金属とは化学的反応を起こすため、ナトリウムと合金を作るうえで必要な２元素状態図は、Ｈａｎｓｅｎによって『２元素状態図集』として集録されている。金属中のナトリウムと反応しないのは、唯一アルミニウムだけである。このことは上述のＡｌ−Ｎａ系２元素状態図によってもこの事実を語っている。（Ｈａｎｓｅｎ：『Ｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎ ｏｆ Ｂｉｎａｒｙ Ａｌｌｏｙｓ』，１１７頁）
即ち、アルミニウム−ナトリウム状態図において、アルミニウム固体（純度９９．７％）中へのナトリウムの溶解度は常温ではゼロであるが、例えば温度がアルミニウムの融点６６０℃に近い５５０〜６５０℃になっても０．００２ｗｔ．％と全くゼロに近く、アルミニウムの融点に当たる６５９℃でも０．００３ｗｔ．％以下である。（Ｗ．Ｆ．Ｗｉｎｋ，Ｌ．Ａ．Ｗｉｌｌｙ，Ｈ．Ｃ．Ｓｔｕｍｐｆ，Ｅ．Ｓｃｈｅｕｅｒ，Ｃ．Ｅ．Ｒａｎｓｌｅｙ，Ｈ．Ｎｅｕｆｅｌｄ等の文献による。）
（３）ナトリウムは融点が９８℃であるため、１００〜１３０℃のナトリウム溶融体にアルミニウム製パイプの先端部を浸漬しておき、他端より真空ポンプまたは他の吸引装置を用いて、細いアルミニウム製パイプにナトリウムを吸引できる。長いパイプの場合には、このパイプを例えば１５０〜２００℃程度に保温することによってナトリウムの充填が容易になる。上記のようにアルミニウムが高温になってもナトリウムと反応しないからである。勿論この場合には、ナトリウムが水に触れないようにする。
（４）水素発生量に応じたアルミニウム製パイプ浸漬用の水タンクの水量を用意するが、燃料電池を長期に亘って発電させる場合等には、アルカリ生成物（水酸化ナトリウム）のみ分離し、それに中和剤としての例えば塩化水素等の酸液を補給して中和させることができる。
ＮａＯＨ＋ＨＣｌ→Ｈ２Ｏ＋ＮａＣｌ (1) Although water and sodium are known to generate hydrogen according to the following formula, the chemical reaction has been considered to be intense.
2Na + 2H 2 O → H 2 + 2NaOH
Basically, it is a simple chemical equation, but this reaction is intense, and it has been considered difficult to control a method that continuously generates a predetermined amount of hydrogen gradually. For this reason, an on-site hydrogen generator using this chemical reaction has not been realized until now.
If the chemical reaction for hydrogen generation is too intense, supply adjustment of water necessary for the reaction, supply adjustment of sodium, or emulsification of supply water (surfactant suitable for a mixture of water and oil) Reaction delay due to the addition of
(2) As mentioned earlier, sodium causes chemical reactions with many other metals, so the two-element phase diagram required to make an alloy with sodium is collected by Hansen as a “two-element phase diagram collection”. Has been. Only aluminum does not react with sodium in the metal. This also tells this fact by the above-described Al—Na two-element phase diagram. (Hansen: “Constitution of Binary Alloys”, page 117)
That is, in the aluminum-sodium phase diagram, the solubility of sodium in an aluminum solid (purity 99.7%) is zero at room temperature, but for example, even when the temperature reaches 550-650 ° C., which is close to the melting point 660 ° C. of aluminum. 0.002 wt. %, Which is almost zero and even at 659 ° C., which is the melting point of aluminum, is 0.003 wt. % Or less. (Based on documents such as WF Wink, LA Willy, HC Stumpf, E. Scheuer, CE Ransley, H. Neufeld, etc.)
(3) Since sodium has a melting point of 98 ° C., the tip of an aluminum pipe is immersed in a 100 to 130 ° C. sodium melt, and a thin aluminum tube is used from the other end using a vacuum pump or other suction device. Sodium can be sucked into the pipe. In the case of a long pipe, sodium filling is facilitated by keeping the pipe at a temperature of about 150 to 200 ° C., for example. This is because the aluminum does not react with sodium even when the temperature becomes high as described above. Of course, in this case, the sodium should not be in contact with water.
(4) Prepare the amount of water in the water tank for immersing the aluminum pipe according to the amount of hydrogen generated, but when generating power over a long period of time, separate only the alkali product (sodium hydroxide), It can be neutralized by supplying an acid solution such as hydrogen chloride as a neutralizing agent.
NaOH + HCl → H 2 O + NaCl

元来、ナトリウム系燃料は災害時のときの緊急発電用燃料電池等に用いるのに適しているといわれているが、保管中仮に水に触れたとしても、外被覆物としてアルミニウムが存在するので長期に亘る保存が容易である。
そこで、ナトリウムが充填されたアルミニウム製パイプのような固化金属燃料を用いる利点は、次のようである。
（１）原料として単一金属ナトリウムを採用することにより、物量資源は岩塩、海水等に含まれる塩化ナトリウムから得られ、塩化ナトリウムの溶解塩電解法によって量産化によるコストダウンが期待される。
（２）ナトリウムとアルミニウムとは水や外気に触れない限り化学的反応を生じることがないので、ガソリンとか重油を保存するよりも長期保存には安心である。アメリカ（Ｐｏｗｅｒ−Ｂａｌｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏ．）では特に、家庭用燃料電池として水素化ナトリウム（ＮａＨ）ボールを用いるものが市販されており、必要に応じて水中で順次にこの被覆ボールを破壊するようになっている。ＮａＨを作製するための費用のほか、ナトリウムを芯とするアルミニウム製パイプの方が保存する上で安全であるといえる。このため、例えば災害対策用として設置されている燃料電池用水素発生のための資材としてはきわめて適当であると思われる。
（３）ナトリウムの融点は９８℃であり、それほどの高温度でないため、溶融体容器自体やその冷却装置も特殊の手段を講ずる必要がなく、溶融加熱のための消費エネルギーも少なくて済む。 Originally, sodium-based fuels are said to be suitable for use in fuel cells for emergency power generation in the event of a disaster, but even if they are exposed to water during storage, aluminum is present as an outer coating. It is easy to store for a long time.
Therefore, the advantage of using a solid metal fuel such as an aluminum pipe filled with sodium is as follows.
(1) By adopting single metal sodium as a raw material, physical resources are obtained from sodium chloride contained in rock salt, seawater, etc., and cost reduction by mass production is expected by the dissolved salt electrolysis method of sodium chloride.
(2) Since sodium and aluminum do not cause a chemical reaction unless they are exposed to water or outside air, they are safer for long-term storage than to store gasoline or heavy oil. In particular, in the United States (Power-Ball Engineering Co.), a fuel cell using sodium hydride (NaH) balls is commercially available as a household fuel cell, and the coated balls are sequentially destroyed in water as needed. ing. In addition to the cost of producing NaH, it can be said that aluminum pipes with sodium core are safer to preserve. For this reason, it seems that it is very suitable as a material for hydrogen generation for fuel cells installed for disaster countermeasures, for example.
(3) Since the melting point of sodium is 98 ° C. and is not so high, the melt container itself and its cooling device need not take any special means, and less energy is consumed for melting and heating.

請求項１の本発明の水素発生具によれば、図１に示されるように、ナトリウム２が溶融状態で充填され、ナトリウム２が固化されて保持されるアルミニウム製パイプ３から成り、ナトリウム２が図示されない水または乳化水に接触されて水素が連続して発生される。
このため、長期保存に適した形態で、携帯又は長期保存が可能である。このため、必要に応じて水素を得ることができる。 According to the hydrogen generator of the present invention of claim 1, as shown in FIG. 1, the sodium 2 is filled in a molten state and consists of an aluminum pipe 3 in which the sodium 2 is solidified and held. Hydrogen is continuously generated in contact with water or emulsified water (not shown).
For this reason, it can be carried or stored for a long time in a form suitable for long-term storage. For this reason, hydrogen can be obtained as needed.

請求項２の本発明の水素発生具によれば、図２に示されるように、ナトリウム２は、１００〜１３０℃の溶融状態で、アルミニウム製パイプ３内に充填される。
このため、アルミニウム製パイプ３内にはナトリウム２のみが効率的に充填される。 According to the hydrogen generator of the present invention of claim 2, as shown in FIG. 2, the sodium 2 is filled in the aluminum pipe 3 in a molten state at 100 to 130 ° C.
For this reason, only the sodium 2 is efficiently filled in the aluminum pipe 3.

請求項３の本発明の水素発生具によれば、図２に示されるように、アルミニウム製パイプ３は、水との接触が遮断され、さらに１００〜３００℃の範囲に保たれ、ナトリウム２が溶融状態で充填される。
このため、アルミニウム製パイプ３内に水が混入する余地なく、ナトリウム２の充填が完了するまでナトリウム２の溶融状態が保持される。 According to the hydrogen generator of the present invention of claim 3, as shown in FIG. 2, the aluminum pipe 3 is blocked from contact with water and further maintained in the range of 100 to 300 ° C. Filled in the molten state.
For this reason, there is no room for water to mix in the aluminum pipe 3, and the molten state of the sodium 2 is maintained until the filling of the sodium 2 is completed.

請求項４の本発明の水素発生具によれば、図１および図３ａに示されるように、ナトリウムが充填されたアルミニウム製パイプは、棒状または渦巻き状の形態に形成される。
このため、長期保存に適した形態で、携帯又は長期保存が可能である。このため、必要に応じて水素を得ることができる。 According to the hydrogen generator of the present invention of claim 4, as shown in FIGS. 1 and 3a, the aluminum pipe filled with sodium is formed in a rod-like or spiral shape.
For this reason, it can be carried or stored for a long time in a form suitable for long-term storage. For this reason, hydrogen can be obtained as needed.

請求項５の本発明の水素発生方法によれば、図３ｂに示されるように、請求項１記載の水素発生具１を構成するアルミニウム製パイプ３の先端部４ａが裂かれてナトリウム２から剥離され、露出されたナトリウム２の先端部７がナトリウム２の本体部２ａから分離され、
分離されたナトリウム２は、水１２又は乳化水１３中に落下され、ナトリウム２と水１２又は乳化水１３は化学的に反応して水素が連続して発生される。
このため、長期保存に適した形態で、保存又は携帯が可能である。さらに必要に応じて水素を得ることができる。 According to the hydrogen generation method of the present invention of claim 5, as shown in FIG. 3 b, the tip 4 a of the aluminum pipe 3 constituting the hydrogen generator 1 of claim 1 is torn and peeled off from the sodium 2. The exposed tip 2 of the sodium 2 is separated from the main body 2a of the sodium 2,
The separated sodium 2 is dropped into water 12 or emulsified water 13, and sodium 2 and water 12 or emulsified water 13 react chemically to generate hydrogen continuously.
For this reason, it can be stored or carried in a form suitable for long-term storage. Furthermore, hydrogen can be obtained as needed.

請求項６の本発明の水素発生方法によれば、図３ｂに示されるように、連続して発生される水素は捕集され、上記反応と同時に反応生成物１４である水酸化ナトリウムが生成され、反応に関与しない外側パイプのアルミニウム切断小片１１と過剰水は共に排出、回収される。
このため、捕集された水素は、電気を発生させる、又は水素を燃焼させる、或いは、水素を貯蔵する等の広い用途に使用することができる。即ち、災害時における電気発生源等または携帯用として使用可能である。また、回収された反応生成物１４である水酸化ナトリウムとアルミニウム切断小片１１と、および反応に関与しない水は再利用することができる。 According to the hydrogen generation method of the present invention of claim 6, as shown in FIG. 3 b, continuously generated hydrogen is collected, and sodium hydroxide as a reaction product 14 is generated simultaneously with the above reaction. Both the aluminum cut pieces 11 and the excess water of the outer pipe not involved in the reaction are discharged and collected.
For this reason, the collected hydrogen can be used for a wide range of uses such as generating electricity, burning hydrogen, or storing hydrogen. That is, it can be used as an electricity generation source in the event of a disaster or for portable use. Further, the recovered reaction product 14 such as sodium hydroxide and the aluminum cut pieces 11 and water not involved in the reaction can be reused.

以下、本発明を、図面を参照して、その実施の形態に基づいて説明する。
本発明の水素発生具の一実施の形態は、図１および図２に示されるように、ナトリウム２は融点が９８℃であるため、１００〜１３０℃のナトリウム２の溶融体５にアルミニウム製パイプ３の先端部４ａを浸漬しておき、他端部４ｂより図示されない真空ポンプ又は他の吸引装置を用いて、細いアルミニウム製パイプ３内にナトリウム２を充填できる。 長いパイプの場合には、図示されない保温手段によりこの外側のアルミニウムパイプ３を１００〜３００℃に保温する。勿論この場合には、水に触れないようにする。
充填の手段は、上記の図示されない吸引装置に必ずしも限定されず、図示されない圧入装置により溶融状態のナトリウム２をアルミニウム製パイプ３内に圧入しても良い。
このため、アルミニウム製パイプ３内にはナトリウム２のみが効率的に充填される。また、アルミニウム製パイプ３内に水が混入する余地なく、ナトリウム２の充填が完了するまでナトリウム２の溶融状態が保持される。さらに、アルミニウム製パイプ３に充填されたナトリウム２は室温で固化されて保持される。
尚、アルミニウム製パイプ３の直径、長さ、肉厚等の外形寸法は用途に応じて選択することができるが、肉厚はアルミニウム製パイプ３を使用する際にアルミニウム製パイプ３が充填されたナトリウム２から容易に剥離する程度であることが望ましい。また、図１、図３ａに示されるように、水素発生具１は、用途に応じて任意長さの棒状または渦巻き状などの形態に形成することができるが、必ずしもこれらに限定されない。
このため、長期保存に適した形態で、アルミニウムパイプの直径、長さ、肉厚などは使用条件に合致するように適宜に決めることができる。 Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments thereof with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, one embodiment of the hydrogen generator according to the present invention has a melting point of 98 ° C., so an aluminum pipe is added to a melt 2 of sodium 2 at 100 to 130 ° C. 3 is immersed, and the thin aluminum pipe 3 can be filled with sodium 2 using a vacuum pump or other suction device (not shown) from the other end 4b. In the case of a long pipe, the outer aluminum pipe 3 is kept at 100 to 300 ° C. by a heat insulating means (not shown). Of course, in this case, do not touch the water.
The filling means is not necessarily limited to the suction device (not shown), and the molten sodium 2 may be pressed into the aluminum pipe 3 by a press-fitting device (not shown).
For this reason, only the sodium 2 is efficiently filled in the aluminum pipe 3. Further, there is no room for water to mix in the aluminum pipe 3, and the molten state of the sodium 2 is maintained until the filling of the sodium 2 is completed. Further, the sodium 2 filled in the aluminum pipe 3 is solidified and held at room temperature.
The outer dimensions such as the diameter, length, and thickness of the aluminum pipe 3 can be selected according to the application, but the thickness is filled with the aluminum pipe 3 when the aluminum pipe 3 is used. It is desirable that it is easily peeled off from the sodium 2. Moreover, as FIG. 1 and FIG. 3 a show, although the hydrogen generator 1 can be formed in forms, such as a rod shape of arbitrary length, or a spiral shape according to a use, it is not necessarily limited to these.
For this reason, in a form suitable for long-term storage, the diameter, length, thickness, etc. of the aluminum pipe can be appropriately determined so as to match the use conditions.

次に、本発明の水素発生方法の一実施の形態は、図３ｂに示されるように、ナトリウム２が充填された渦巻き状のアルミニウムコイル１５の先端部１５ａがアルミニウムコイル送出装置１６ａ、１６ｂにより巻きほぐされ、スリッター８によりアルミニウム製パイプ３の長手方向に沿って裂かれて、剥離され、ナトリウム２が露出され、アルミニウム製パイプ３の先端部４ａおよびナトリウム２の先端部７は、分離手段例えばカッター９によって順次切断され、水素発生に適した大きさにアルミニウム製パイプ３から分離される。
スリッター８によるアルミニウム製パイプ３からの剥離を容易にするために、スリッター８後さらにカッター９による切断方法を併用することもできる。
分離されたアルミニウムパイプ３の切断小片１１とナトリウム２は、水素発生器６内に充填された水１２または乳化水１３に浸漬され、ナトリウム２と水１２または乳化水１３は化学的に反応して水素が連続して発生される。また、アルミニウムコイル１５の先端部１５ａを直接、水１２または乳化水１３に浸漬して水素を連続して発生させることも可能である。乳化水１３は、ナトリウム２と水１２との化学的反応が激しい場合に、これを緩和する目的で用いることができる。 Next, in one embodiment of the hydrogen generation method of the present invention, as shown in FIG. 3b, the tip 15a of the spiral aluminum coil 15 filled with sodium 2 is wound by the aluminum coil feeding devices 16a and 16b. It is unraveled, split along the longitudinal direction of the aluminum pipe 3 by the slitter 8, peeled off, and the sodium 2 is exposed. The tip 4a of the aluminum pipe 3 and the tip 7 of the sodium 2 are separated by a separating means such as a cutter. 9 are sequentially cut and separated from the aluminum pipe 3 into a size suitable for hydrogen generation.
In order to facilitate the peeling of the slitter 8 from the aluminum pipe 3, a cutting method using a cutter 9 can be used in combination after the slitter 8.
The cut pieces 11 and the sodium 2 of the separated aluminum pipe 3 are immersed in water 12 or emulsified water 13 filled in the hydrogen generator 6, and the sodium 2 and water 12 or emulsified water 13 react chemically. Hydrogen is continuously generated. It is also possible to continuously generate hydrogen by immersing the tip 15a of the aluminum coil 15 directly in the water 12 or the emulsified water 13. The emulsified water 13 can be used for the purpose of alleviating the chemical reaction between the sodium 2 and the water 12 when the chemical reaction is intense.

また、図３ｂに示されるように、連続して発生される水素は、水素発生器６に接続される捕集管１７を介して用途に応じた図示されない次工程へ送出される。即ち、水素と酸素の化学的反応による電気エネルギーを利用する燃料電池、電気変換装置、或いは水素の貯蔵装置等の広範な用途に適用することができる。 具体的にはキャンプ用の発電ランプ、バーベキュー用電源電池、或いは遭難信号用の水素ガス入り風船等であり、また燃料電池による車椅子への適用も可能である。従って、水素発生具１と水１２さえあればどのような状況下でも重量のある水素ボンベを準備することなく、容易に水素を作ることができる。
さらに、ナトリウム２と水１２または乳化水１３との化学的反応と同時に生成される反応生成物１４である水酸化ナトリウムとアルミニウムパイプ３の切断小片１１は、水素発生器６内に沈殿され、反応に関与しない水と共に適宜回収される。このとき、スリッター８又はカッター９又は両者併用によるアルミニウムの小切断片１１は、幾分かの付着ナトリウム２を持っているかとも思われるので、スタラー１０による水１２または乳化水１３の攪拌によってナトリウム２の完全水素化を行うことができる。
水素発生具１の使用により発生する廃物としては、アルミニウムの切断小片１１はスクラップとして回収し、生成される反応生成物１４である水酸化ナトリウムは家庭で石鹸にするなど再利用することができる。 Further, as shown in FIG. 3 b, continuously generated hydrogen is sent to the next process (not shown) according to the application through a collecting pipe 17 connected to the hydrogen generator 6. That is, the present invention can be applied to a wide range of uses such as a fuel cell, an electric conversion device, or a hydrogen storage device that uses electric energy generated by a chemical reaction between hydrogen and oxygen. Specifically, it is a power generation lamp for camping, a power supply battery for barbecue, a balloon containing hydrogen gas for a distress signal, etc., and can also be applied to a wheelchair using a fuel cell. Therefore, as long as the hydrogen generator 1 and the water 12 are present, hydrogen can be easily produced without preparing a heavy hydrogen cylinder under any circumstances.
Further, sodium hydroxide, which is a reaction product 14 generated simultaneously with the chemical reaction between sodium 2 and water 12 or emulsified water 13, and the cut pieces 11 of the aluminum pipe 3 are precipitated in the hydrogen generator 6 and reacted. It is appropriately recovered together with water not involved in the water. At this time, the small piece 11 of aluminum by the slitter 8 or the cutter 9 or a combination of both seems to have some attached sodium 2, so that the sodium 2 is agitated by stirring the water 12 or the emulsified water 13 with the stirrer 10. Can be completely hydrogenated.
As the waste generated by using the hydrogen generator 1, the aluminum cut pieces 11 can be recovered as scrap, and the generated reaction product sodium hydroxide can be reused as soap at home.

次に、本発明の水素発生方法の他の実施の形態は、図４ａおよび図４ｃに示されるように、棒状の水素発生具１が水素発生器３０の上部挿入口３１から挿入され、ナトリウム２が充填されたアルミニウム製パイプ３の先端部４ａが，水素発生器３０内に設けられたセパレータ３２の先端刃部３３と、先端刃部３３の円周方向に設けられた複数個の図示されないスリッターの先端刃部に当接し、さらに水素発生具１を押し込むことにより、セパレータ３２の先端刃部３３および図示されないスリッターの先端刃部によってアルミニウム製パイプ３の先端部４ａが複数条に切り裂かれて、アルミニウム製パイプ３の壁３４はナトリウム２から剥離され、ナトリウム本体部２ａが露出する。同時に、剥離された複数条のアルミニウム製パイプ３の壁３４は、ガイド面３６に沿って水素発生器３０の外へ順次押し出される。
アルミニウム製パイプ３が挿入される上部挿入口３１、セパレータ３２の先端刃部３３、および図示されないスリッターの先端刃部は、図示されないアダプターを水素発生器３０の所定の位置に嵌め込むことにより、異なる直径や肉厚のアルミニウム製パイプ３に適合させることができる。 Next, in another embodiment of the hydrogen generation method of the present invention, as shown in FIGS. 4 a and 4 c, the rod-shaped hydrogen generator 1 is inserted from the upper insertion port 31 of the hydrogen generator 30, and the sodium 2 The tip portion 4a of the aluminum pipe 3 filled with is the tip blade portion 33 of the separator 32 provided in the hydrogen generator 30, and a plurality of slitters (not shown) provided in the circumferential direction of the tip blade portion 33. By pressing the hydrogen generator 1 further, the tip blade portion 33 of the separator 32 and the tip blade portion of a slitter (not shown) are used to sever the tip portion 4a of the aluminum pipe 3 into a plurality of strips. The wall 34 of the aluminum pipe 3 is peeled off from the sodium 2, and the sodium main body 2a is exposed. At the same time, the separated walls 34 of the strips of aluminum pipe 3 are sequentially pushed out of the hydrogen generator 30 along the guide surface 36.
The upper insertion port 31 into which the aluminum pipe 3 is inserted, the tip blade portion 33 of the separator 32, and the tip blade portion of a slitter (not shown) are different by fitting an adapter (not shown) into a predetermined position of the hydrogen generator 30. It can be adapted to an aluminum pipe 3 having a diameter or thickness.

また、図４ａおよび図４ｃに示されるように、棒状の水素発生具１をさらに押し込むことにより、露出されたナトリウム本体部２ａの先端部７が水素発生器３０内に設けられた分離用刃部３７に当接し、水素発生具１に加えられる軸方向或いは円周方向の適宜の外力により、ナトリウム本体部２ａの先端部７は小片に破砕され、分離され、分離されたナトリウム２は落下して、図示されない貯蔵タンクから水素発生器３０の注入口３７を介して充填された水１２または乳化水１３中に直ぐに浸漬される。ナトリウム２と水１２または乳化水１３は化学的に反応して水素が連続して発生される。特に、このような分離用刃部３７を適用するのには、ナトリウムの入ったアルミニウム製パイプの直径が大きい場合には効果的にナトリウムの破砕ができるという利点がある。
図４ｂに示されるように、分離用刃部３７は、好適には複数個の鋭利な突起部を有し、支持バー３９により支持される。
このため、一旦、上部挿入口より挿入された棒状の水素発生具１は、ナトリウム２を使い切るまで連続的に水素発生作業を続けることが可能である。また、水素発生具１の押込み量を調節することにより、必要に応じて水素の発生量を調整することも可能である。 Further, as shown in FIGS. 4 a and 4 c, a separating blade portion in which the tip 7 of the exposed sodium body 2 a is provided in the hydrogen generator 30 by further pushing the rod-shaped hydrogen generator 1. 37, the distal end portion 7 of the sodium body 2a is crushed into small pieces and separated by an appropriate external force in the axial direction or circumferential direction applied to the hydrogen generator 1, and the separated sodium 2 falls. Then, it is immediately immersed in the water 12 or the emulsified water 13 filled from the storage tank (not shown) through the inlet 37 of the hydrogen generator 30. Sodium 2 and water 12 or emulsified water 13 react chemically to generate hydrogen continuously. In particular, the application of such a separating blade 37 has the advantage that sodium can be effectively crushed when the diameter of the aluminum pipe containing sodium is large.
As shown in FIG. 4 b, the separating blade portion 37 preferably has a plurality of sharp protrusions and is supported by a support bar 39.
For this reason, the rod-shaped hydrogen generator 1 once inserted from the upper insertion port can continue the hydrogen generation operation continuously until the sodium 2 is used up. Moreover, it is also possible to adjust the generation amount of hydrogen as needed by adjusting the pushing amount of the hydrogen generator 1.

さらに、図４ａに示されるように、連続して発生される水素は、水素発生器３０に接続される捕集管１７を介して用途に応じて図示されない次工程へ送出される。 即ち、水素と酸素の化学的反応による反応エネルギーを利用する燃料電池、電気変換装置、或いは水素の貯蔵装置等の広範な用途に適用することができる。 具体的にはキャンプ用の発電ランプ、バーベキュー用電源電池、或いは遭難信号用の水素ガス入り風船等であり、また燃料電池による車椅子への適用も可能である。従って、水素発生具１と水１２さえあればどのような状況下でも重量のある水素ボンベを準備することなく、容易に水素を作ることができる。
さらに、ナトリウム２と水１２または乳化水１３との化学的反応と同時に生成される反応生成物１４である水酸化ナトリウムは、水素発生器３０内に沈殿され、反応に関与しない水と共に適宜回収される。このとき、スタラー３８による水１２または乳化水１３の攪拌によって、上記の化学的反応をより円滑に行うことができる。
水素発生具１の使用により発生する廃物としては、生成される反応生成物１４である水酸化ナトリウムは化学工業用などとして再利用することができる。 Further, as shown in FIG. 4 a, continuously generated hydrogen is sent to the next process (not shown) depending on the application through the collection pipe 17 connected to the hydrogen generator 30. That is, the present invention can be applied to a wide range of applications such as a fuel cell, an electric conversion device, or a hydrogen storage device that uses reaction energy generated by a chemical reaction between hydrogen and oxygen. Specifically, it is a power generation lamp for camping, a power supply battery for barbecue, a balloon containing hydrogen gas for a distress signal, etc., and can also be applied to a wheelchair using a fuel cell. Therefore, as long as the hydrogen generator 1 and the water 12 are present, hydrogen can be easily produced without preparing a heavy hydrogen cylinder under any circumstances.
Further, sodium hydroxide, which is a reaction product 14 generated simultaneously with the chemical reaction between sodium 2 and water 12 or emulsified water 13, is precipitated in the hydrogen generator 30 and is appropriately recovered together with water not involved in the reaction. The At this time, the chemical reaction can be performed more smoothly by stirring the water 12 or the emulsified water 13 with the stirrer 38.
As waste generated by the use of the hydrogen generator 1, sodium hydroxide, which is the reaction product 14 produced, can be reused for the chemical industry.

水素発生具から得られる水素と、酸素との化学的反応を利用する燃料電池から得られる電気エネルギーを利用するキャンプ用の発電ランプやバーベキュー用電源、或いは遭難信号用の水素ガス入り風船等があり、また燃料電池による車椅子への適用も可能である。 There are power lamps for camping, barbecue power supplies, balloons with hydrogen gas for distress signals, etc. that use electrical energy obtained from fuel cells that use a chemical reaction between hydrogen obtained from a hydrogen generator and oxygen Also, it can be applied to a wheelchair using a fuel cell.

本発明の水素発生具の斜視図である。It is a perspective view of the hydrogen generator of this invention. 本発明の水素発生具におけるナトリウムの充填手段の概念図である。It is a conceptual diagram of the filling means of sodium in the hydrogen generator of this invention. 図３ａは、本発明の水素発生方法の一実施の形態における水素発生具の斜視図である。図３ｂは、本発明の水素発生方法の一実施の形態における水素発生具の使用状況を示した概念図である。FIG. 3 a is a perspective view of a hydrogen generator in one embodiment of the hydrogen generation method of the present invention. FIG. 3b is a conceptual diagram showing a usage state of the hydrogen generator in one embodiment of the hydrogen generation method of the present invention. 図４ａは、本発明の水素発生方法の他の実施の形態における水素発生器の断面図である。図４ｂは、本発明の水素発生方法の他の実施の形態における水素発生器を構成する分離用刃部の略平面図である。図４ｃは、本発明の水素発生方法の他の実施の形態における水素発生具におけるナトリウム先端部分の斜視図である。FIG. 4a is a cross-sectional view of a hydrogen generator according to another embodiment of the hydrogen generation method of the present invention. FIG. 4b is a schematic plan view of a separation blade portion constituting a hydrogen generator in another embodiment of the hydrogen generation method of the present invention. FIG. 4c is a perspective view of a sodium tip portion in a hydrogen generator according to another embodiment of the hydrogen generation method of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

１ 水素発生具 ２ ナトリウム
２ａ ナトリウムの本体部 ３ アルミニウム製パイプ
４ａ アルミニウム製パイプの先端部 ４ｂ アルミニウム製パイプの他端部
５ 溶融体 ６ 水素発生器
７ ナトリウムの先端部 ８ スリッター
９ カッター １０ スタラー
１１ アルミニウムの切断小片 １２ 水
１３ 乳化水 １４ 反応生成物
１５ 渦巻き状のアルミニウムコイル
１６ａ，１６ｂ アルミニウムコイル送出装置
１７ 捕集管 ３０ 水素発生器
３１ 上部挿入口 ３２ セパレータ
３３ セパレータ先端刃部 ３４ アルミニウム製パイプの壁
３６ ガイド面 ３７ 分離用刃部
３８ スタラー ３９ 支持バー DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hydrogen generator 2 Sodium 2a Sodium main part 3 Aluminum pipe 4a Aluminum pipe tip 4b Aluminum pipe other end 5 Melt 6 Hydrogen generator 7 Sodium tip 8 Slitter 9 Cutter 10 Staller 11 Aluminum 12 Water 13 Emulsified water 14 Reaction product 15 Spiral aluminum coils 16a and 16b Aluminum coil delivery device 17 Collection tube 30 Hydrogen generator 31 Upper insertion port 32 Separator 33 Separator tip blade 34 Wall of aluminum pipe 36 Guide surface 37 Separation blade
38 Stirrer 39 Support bar

Claims (6)

ナトリウムが溶融状態で充填され、前記ナトリウムが固化されて保持されるアルミニウム製パイプから成り、前記ナトリウムが水または乳化水に接触されて水素が発生されることを特徴とする水素発生具。 A hydrogen generator comprising: an aluminum pipe filled with sodium in a molten state and solidified and held, wherein the sodium is brought into contact with water or emulsified water to generate hydrogen. 前記ナトリウムは、１００〜１３０℃の溶融状態で、前記アルミニウム製パイプ内に充填される請求項１記載の水素発生具。 The hydrogen generator according to claim 1, wherein the sodium is filled in the aluminum pipe in a molten state at 100 to 130 ° C. 前記アルミニウム製パイプは、水との接触が遮断され、さらに１００〜３００℃の範囲に保たれ、前記ナトリウムが溶融状態で充填される請求項１記載の水素発生具。 2. The hydrogen generator according to claim 1, wherein the aluminum pipe is blocked from contact with water, and is maintained in a range of 100 to 300 ° C., and the sodium is filled in a molten state. 前記ナトリウムが充填された前記アルミニウム製パイプは、棒状または渦巻き状の形態に形成される請求項１記載の水素発生具。   The hydrogen generator according to claim 1, wherein the aluminum pipe filled with sodium is formed in a rod shape or a spiral shape. 請求項１記載の前記水素発生具を構成する前記アルミニウム製パイプの先端部が裂かれて前記アルミニウム製パイプから剥離され、
剥離によって露出された前記ナトリウムの先端部が前記ナトリウムの本体部から分離され、
分離された前記ナトリウムは、水又は乳化水に接触され、
前記ナトリウムと前記水又は乳化水は化学的に反応して水素が連続して発生されることを特徴とする水素発生方法。 The tip of the aluminum pipe constituting the hydrogen generator according to claim 1 is torn and peeled from the aluminum pipe,
The sodium tip exposed by peeling is separated from the sodium body,
The separated sodium is contacted with water or emulsified water,
A method for generating hydrogen, wherein the sodium and the water or emulsified water react chemically to generate hydrogen continuously. 連続して発生される前記水素は捕集され、
上記反応と同時に反応生成物である水酸化ナトリウムが生成され、反応に関与しない過剰の水と共に排出、回収される請求項５記載の水素発生方法。
The hydrogen generated continuously is collected,
6. The method for generating hydrogen according to claim 5, wherein sodium hydroxide as a reaction product is produced simultaneously with the reaction and is discharged and recovered together with an excess of water not involved in the reaction.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011184223A (en) * 2010-03-05 2011-09-22 Masahide Ichikawa Apparatus for generating hydrogen gas by reaction of metal sodium with water and method for producing the hydrogen gas

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