JP2017149598A - バイオマスを原料とする水素製造装置 - Google Patents
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Abstract
Description
(C6H10O5)+6Ca(OH)2+0.5Ni(OH)2 → 11.5H2+6CaCO3+0.5Ni
なお、この反応は大気圧下で進行するので、密封容器に耐圧性は要求されない。すなわち特許文献2に記載の方法は、低コストでセルロース系バイオマスから水素を製造することができると言える。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の水素製造装置において、前記回転軸は、内部に管路が形成されて冷却流体が供給されるようになっていることを特徴とする水素製造装置として構成される。
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の水素製造装置は、前記処理容器内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給口が設けられていることを特徴とする水素製造装置として構成される。
請求項4に記載の発明は、請求項1〜3のいずれかの項に記載の水素製造装置において、前記処理容器はその軸が水平な横向きの円筒状を呈していると共に前記回転軸は水平に設けられ、前記攪拌羽根によって前記被処理物が攪拌されるとき前記処理容器内で底部から上方へ掻き上げられるようになっていることを特徴とする水素製造装置として構成される。
請求項5に記載の発明は請求項1〜3のいずれかの項に記載の水素製造装置において、前記処理容器はその軸が垂直な円筒状を呈していると共に前記回転軸は垂直に設けられていることを特徴とする水素製造装置として構成される。
(C6H10O5)+6Ca(OH)2+0.5Ni(OH)2 → 11.5H2+6CaCO3+0.5Ni
水酸化ニッケル(Ni(OH)2)に換えて硫酸ニッケル(NiSO4)を使用すると次式のように反応する。
(C6H10O5)+6Ca(OH)2+0.5NiSO4+H2O → 11.5H2+6CaCO3+0.5H2SO4+0.5Ni
なお、アルカリ水酸化物として水酸化リチウムを使用する場合には、次式によって水素が発生する。(ただし、次式は水酸化ニッケル(Ni(OH)2)を使用したときの反応式)
(C6H10O5)+12LiOH+0.5Ni(OH)2 → 11.5H2+6Li2CO3+0.5Ni
発生した水素は排気口7から排出される。これを外部において回収する。
実験内容:
(1)本実施の形態に係る水素製造装置1を使用した。水素製造装置1の排出口5に排気管を接続し、排気管を所定の水槽に導いて排出口5から排出される気体を水槽中で発生させるようにした。
(2)処理容器2に次のa〜cの材料からなる被処理物を水素製造装置1に投入し、投入口4を閉鎖した。
a:セルロース系バイオマス
含水率49%の脱水汚泥を使用した。投入量は30kgとした。
b:水酸化カルシウム
投入量は42kgとした。
c:水酸化ニッケル
投入量は9kgとした。
(3)ヒータ16により処理容器2を加熱し、水平回転軸9を回転して攪拌羽根11、11、…を回転させ、チョッパー羽根13、13を高速で回転させた。処理開始後、しばらくは処理容器2内の温度は100〜200℃程度であり、排出口5から排気される気体、つまり水槽中で発生する気体は大部分が水蒸気であった。処理を継続したところ、処理容器2内の温度が上昇を始めた。処理容器2内の温度が350℃に達したところで、水槽中に所定の気体採取用容器を沈めてこの容器内に水槽中で発生する気体を導くようにした。すなわち気体採取用容器による気体の採取を開始した。所定時間処理を継続して、気体採取用容器に700Lの気体が採取されたところで実験を終了した。すなわちヒータ16の加熱と攪拌羽根11、11、…とチョッパー羽根13、13の回転とを停止した。
(4)気体採取用容器に採取された気体を分析したところ、気体は水素と二酸化炭素と一酸化炭素の混合物であり、水素濃度は97%であった。
考察:
気体採取用容器において採取された気体は、酸素が検出されなかったので爆発の危険は実質的にないことが確認できた。仮に気体採取用容器に酸素が若干存在していても爆発の危険はない。水素の爆発限界濃度は、その下限が3.3ml/L、上限が66ml/Lであり、上限の濃度は約75%であるからである。そうすると97%の水素濃度は、爆発限界をはるかに超えた高濃度であるので、この点でも爆発の危険は全く無いと言える。つまり本実施の形態に係る水素製造装置1を使用すると、安全に水素が得られることが確認できた。
4 投入口 5 排出口
7 排気口 9 水平回転軸
11 攪拌羽根 13 チョッパー羽根
15 管路 16 ヒータ
17 不活性ガス供給口
Claims (5)
- 金属製の処理容器からなり、所定の水分を含んだセルロース系バイオマスと、アルカリ水酸化物または酸化カルシウムと、水酸化ニッケルまたは硫酸ニッケルとの混合物である被処理物を処理して水素を製造する水素製造装置であって、
前記処理容器内には、回転駆動可能に設けられている回転軸と、該回転軸に取り付けられている複数枚の攪拌羽根と、前記処理容器の壁部から内部へ臨むようにして設けられているチョッパー羽根とが設けられ、
前記被処理物は前記攪拌羽根によって前記処理容器内で攪拌されると共に、前記チョッパー羽根によって微粉末状に粉砕されるようになっており、
前記処理容器の外周面には加熱手段が設けられ、前記処理容器を350〜450℃に加熱するようになっており、
前記処理容器には、気体の排気口が形成されていることを特徴とする水素製造装置。 - 請求項1に記載の水素製造装置において、前記回転軸は、内部に管路が形成されて冷却流体が供給されるようになっていることを特徴とする水素製造装置。
- 請求項1または2に記載の水素製造装置は、前記処理容器内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給口が設けられていることを特徴とする水素製造装置。
- 請求項1〜3のいずれかの項に記載の水素製造装置において、前記処理容器はその軸が水平な横向きの円筒状を呈していると共に前記回転軸は水平に設けられ、前記攪拌羽根によって前記被処理物が攪拌されるとき前記処理容器内で底部から上方へ掻き上げられるようになっていることを特徴とする水素製造装置。
- 請求項1〜3のいずれかの項に記載の水素製造装置において、前記処理容器はその軸が垂直な円筒状を呈していると共に前記回転軸は垂直に設けられていることを特徴とする水素製造装置。
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