JP2009155195A - 水素発生方法、水素発生装置及び触媒 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】金属酸化物(例えばCr2O3)と金属水酸化物(例えばKOH)を金属水酸化物の融点以上、沸点以下の温度に加熱して固化せしめた触媒を触媒収納室21内に設置し、この収納室21に蒸発室20内で蒸発した750℃前後の水蒸気を供給して中間活性物質を伴う3つの反応を行い水から水素を採集する。
【選択図】図1
Description
ここで、M、Nは金属元素でa、b、c、d、eは整数を示し、各成分のモル比は考慮していない。この第1反応によりNdMOeからなる第1の中間活性物質が発生するとともに金属水酸化物の水酸基内の水素が取出される。
ここで、生成した金属酸化物MaObは第1反応で使用され、金属水酸化物(N(OH)c)の一部は第1反応に使用される。ここでのNfMOe(eとfの数が異なる)は第2の中間活性物質として機能し、この中間活性物質が金属水酸化物と以下のように反応して第1反応式と同一の第1の中間活性物質と水蒸気と酸素が発生する。
ここでの酸素は金属水酸化物の水酸基から取出される。
H2O→H2+O2
となり、供給した水蒸気が水素と酸素を発生することとなり、前述の触媒は第1、第2の中間活性物質を介してこの反応に寄与することとなる。
Cr2O3+6KOH→2K3CrO4+H2O+2H2↑ …(1A)
の反応をし、この(1A)の反応は吸熱反応で温度は下降し、ここで、水酸化カリウムの水酸基の水素が分離され水素ガスとして排出管25から回収される。ここで、生成された第1の中間活性物質であるクロム酸カリウム(K3CrO4:Crの原子価5)は、蒸発室20から送られた過熱蒸気(H2O)と反応し、
6K3CrO4+5H2O→Cr2O3+4K3CrO4+10KOH …(2A)
の反応をして酸化クロムと、クロム酸カリウム(Crの原子価6)と水酸化カリウムが発生する。ここの酸化クロムと水酸化カリウムの一部は反応式(1A)の反応に使用される。この反応式(2A)の反応も吸熱反応である。更に、ここのクロム酸カリウム(Crの原子価6)は第2の中間活性物質として機能し、このクロム酸カリウムと水酸化カリウムの一部が反応して
4K2CrO4+4KOH→4K3CrO4+2H2O+O2↑ …(3A)
の反応をし、第1の中間活性物質であるクロム酸カリウム(K3CrO4)と水蒸気と酸素とを発生する。ここでの酸素も水酸化カリウムの水酸基(OH)から分離される。ここで、発生した第1の中間活性物質であるクロム酸カリウム(K3CrO4)は反応式(2A)の反応の一部として使用され、酸素は排出管25から水素とともに取出され、水蒸気(H2O)は反応式(2A)の反応の一部として使用される。これら3つの反応式(1A)、(2A)、(3A)を総合すると、
2H2O→2H2+O2 …(4)
のように、反応式(4)の結果となり、2モルの水から2モルの水素と1モルの酸素が生成されることになり、これらの3つの反応式の反応が繰り返されて水素と酸素が回収される。
2…ヒータ
3…拡販羽根
7…密閉室
8…型
20…蒸発室
21…触媒収納室
26…水蒸気流路
70…蒸発装置
71…触媒収納装置
72…蒸発部
73…補助加熱部
96…分離フィルタ
97…水素タンク
Claims (5)
- 金属酸化物と金属水酸化物を金属水酸化物の融点以上で沸点以下の温度に加熱して生成した触媒を高温雰囲気内に設置し、この触媒に水蒸気を接触せしめて前記金属酸化物内の水酸基の水素を取出すようにした水から水素を取出すようにした水素発生方法。
- 前記触媒を所定温度以上に加熱せしめて第1中間活性物質と水蒸気と水素を発生せしめる第1反応と、前記第1中間活性物質と外部から供給される水と前記第1反応の水蒸気とを反応せしめて、前記金属酸化物と第2中間活性物質と前記金属水酸化物を発生せしめる第2反応と、前記第2中間活性物質と前記金属水酸化物とを反応せしめて前記第1中間活性物質と水蒸気と酸素を発生せしめる第3反応とからなり、これら第1、2、3反応が繰返されることにより水から水素を取出すようにした請求項1記載の水素発生方法。
- 前記金属酸化物は酸化クロム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化マンガン、酸化鉄、酸化銅、酸化モリブデンのいずれか1つであり、前記金属水酸化物は、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化ナトリウム、水酸化マグネシウムのいずれか1つであり、前記第1、第2中間活性物質は、金属水酸物内の金属と前記金属酸化物との結合からなり、第1、第2中間活性物質内の金属酸化物の金属の原子価が互いに異なる請求項1又は2記載の水素発生方法。
- 金属酸化物と金属水酸化物とを1:1.5〜3の重量比で混合して金属水酸化物の融点以上の温度で加熱溶融し、この溶融物を型内に注入し、次いで型内の溶融物を金属水酸化物の融点以上の温度で加熱し、次いで、800℃以下の温度を維持しつつ、0.1〜0.4Mpaの圧力を加えた後に固化せしめるようにした水を分解するための触媒。
- 水を供給して水蒸気を発生せしめる蒸発装置と、金属酸化物と金属酸化物からなる触媒を収納し、前記水蒸気を触媒に接触せしめる触媒収納装置とからなり、前記蒸発装置内で発生する水蒸気は前記触媒収納装置内の触媒の反応温度よりも高い温度を有している水から水素を取出すための水素発生装置。
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