JP2014193801A - 水素製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】水蒸気改質プロセスを利用して水素を製造する水素製造方法において、炭素を含む物質と湿り水蒸気との反応で炭酸カリウムを触媒として機能させ、さらに、この反応で生成する二酸化炭素に対して二酸化炭素吸収材として機能させるとともに、炭酸カリウム水溶液が二酸化炭素を吸収して生成される炭酸水素カリウム水溶液から、二酸化炭素ガス及び炭酸カリウム水溶液を生成し、得られた炭酸カリウム水溶液に対して反応で消費する量の水を加えてその炭酸カリウム水溶液を加熱し、乾き度を所定の範囲内に制御して炭酸カリウムを含む湿り水蒸気として反応器に投入し、さらに蒸気化した炭素を含む物質を反応器に投入することで、再び炭酸カリウムを触媒及び二酸化炭素吸収剤として機能させて炭酸カリウムを循環利用する。
【選択図】図2
Description
実施例1では、炭素を含む物質(CnHmOl:l=0)の例である炭化水素類として、都市ガス(13A)(C1.2H4.4)を原料とした場合の水素製造の構成を説明する。なお、都市ガス(13A)は、メタン87.8mol%、エタン4.6mol%、プロパン7.6mol%で構成されている。
実施例2では、炭素を含む物質(CnHmOl:l=1)の例であるアルコール類として、メタノール(CH4O)を原料とした場合の水素製造の構成を説明する。なお、炭素を含む物質(CnHmOl:l=1)の例であるエーテル類等であっても、本発明に係る水素製造方法の原料とすることができる。
実施例3では、炭素を含む物質(CnHmOl:l=2)の例であるカルボン酸として、リノール酸(C18H32O2)を原料とした場合の水素製造の構成を説明する。なお、炭素を含む物質(CnHmOl:l=2)の例である他のカルボン酸等であっても、また、ヒマワリ油(C17.88H32.6O2)等の食用油、廃食用油及びその他の廃油等であっても、本発明に係る水素製造方法の原料とすることができる。ヒマワリ油(C17.88H32.6O2)は、リノール酸69mol%、オレイン酸20mol%、ステアリン酸5mol%、パルミチン酸6mol%で構成されている。
実施例4では、炭素を含む物質(CnHmOl:l≧3)の例である糖類として、糖蜜(C12H22O11)を原料とした場合の水素製造の構成を説明する。なお、炭素を含む物質(CnHmOl:l≧3)の例である他の糖類、糖液、廃糖蜜、廃糖等であっても、本発明に係る水素製造方法の原料とすることができる。
実施例5では、炭素を含む物質(CnHmOl:l≧3)の他の例として等モルの糖蜜(C12H22O11)と木炭(C)からなる糖炭素混合体(C13H22O11)の水溶液を原料とした場合の水素製造の構成を説明する。なお、炭素を含む物質(CnHmOl:l≧3)の例として炭化水素類、アルコール類、エーテル類、ケトン類、エステル類、カルボン酸類、炭素(C)、コークス(C)、木炭(C)、炭化物、芳香族、糖類、糖液、糖蜜、廃糖蜜、廃糖、廃食用油、その他の廃油、天然樹脂(樹液等)、植物油、タール、木酢液、魚油、動物油、油脂、ワックス及びデンプンからなる群から選ばれる2以上の混合体を、本発明に係る水素製造方法の原料とすることができる。
実施例6では、実施例4と同様に糖蜜(C12H22O11)を原料とした場合であって、実施例4とは別の水素製造の構成を説明する。
実施例7では、実施例5と同様に等モルの糖蜜(C12H22O11)と木炭(C)からなる糖炭素混合体(C13H22O11)の水溶液を原料とした場合であって、実施例5とは別の水素製造の構成を説明する。
ここで、本発明に係る水素製造方法における原料の投入から水素ガス及び炭酸水素カリウム水溶液を生成するまでの工程に関し、実施例8として、炭素を含む物質としてのコークス(C)を用いて実験的に水素を製造したので、その結果を以下に説明する。図10は、本実験に用いた実験装置の模式図である。
(1)十分な水蒸気量を供給することで高純度(99%以上)の水素を製造することができる。
(2)水素製造のための温度は100℃以上あれば十分である。
(3)反応時間は約10分、反応圧力は約0.4MPa以下が最適である。
参考例では、炭素を含む物質(CnHmOl:l=1)の例であるアルコール類として、メタノール(CH4O)を原料とした場合の水素製造の構成を説明する。なお、炭素を含む物質(CnHmOl:l=1)の例であるエーテル類等であれば、本発明に係る水素製造方法の原料とすることができる。
実施例5では、炭素を含む物質(CnHmOl:l≧3)の他の例として等モルの糖蜜(C12H22O11)と木炭(C)からなる糖炭素混合体(C13H22O11)の水溶液を原料とした場合の水素製造の構成を説明する。なお、炭素を含む物質(CnHmOl:l≧3)の例として、蒸気化した炭化水素類、エーテル類、ケトン類、エステル類、カルボン酸類、芳香族、廃食用油、その他の廃油、天然樹脂(樹液等)、植物油、タール、木酢液、魚油、動物油、油脂及びワックスからなる群から選ばれる1の物質又は2以上の混合体を、固体の炭素を含む物質として炭素(C)、コークス(C)、木炭(C)、炭化物、糖類、糖液、糖蜜、廃糖蜜、廃糖、及びデンプンからなる群から選ばれる1の物質又は2以上の混合体を、それぞれ本発明に係る水素製造方法の原料とすることができる。
Claims (4)
- 水素を製造する水素製造方法において、
蒸気化した炭素を含む物質と、乾き度を0.01〜0.2の値となるように制御した飽和液及び飽和蒸気からなる湿り水蒸気と、炭酸カリウムとを反応器に投入し、S/Cが1〜4となる条件下で反応させて、水素ガス及び炭酸水素カリウム水溶液を生成する、
ことを特徴とする水素製造方法。 - 請求項1に記載の水素製造方法で製造した水素ガスを除き、この水素ガスを除いた後の炭酸水素カリウム水溶液を第2反応器に投入し、前記反応器での反応に比べて減圧した条件下で二酸化炭素ガス及び炭酸カリウム水溶液を生成し、かつ、生成した二酸化炭素ガスを除いて前記第2反応器での反応を生成側へ促進させ、炭酸カリウム水溶液を得る、
ことを特徴とする水素製造方法。 - 請求項2に記載の水素製造方法で得られた炭酸カリウム水溶液に、反応で消費する量の水を加え、その上で加熱して乾き度を0.01〜0.2の値となるように制御した炭酸カリウムを含む湿り水蒸気を前記反応器に投入するとともに、蒸気化した炭素を含む物質を前記反応器に投入し、S/Cが1〜4となる条件下で反応させて、水素ガス及び炭酸水素カリウム水溶液を生成し、炭酸カリウムの循環使用を可能とした、
ことを特徴とする水素製造方法。 - 前記炭素を含む物質は、
炭化水素類、アルコール類、エーテル類、ケトン類、エステル類、カルボン酸類、炭素(C)、コークス(C)、木炭(C)、炭化物、芳香族、糖類、糖液、糖蜜、廃糖蜜、廃糖、廃食用油、その他の廃油、天然樹脂、植物油、タール、木酢液、魚油、動物油、油脂、ワックス及びデンプンからなる群から選ばれる1の物質又は2以上の混合体である、
ことを特徴とする請求項1〜請求項3の何れか1項に記載の水素製造方法。
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