JP3407645B2 - 水素ガスの製造方法 - Google Patents
水素ガスの製造方法Info
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/54—Improvements relating to the production of bulk chemicals using solvents, e.g. supercritical solvents or ionic liquids
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- Catalysts (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は亜臨界状態又は超臨
界状態の光反応性半導体粉末が分散した水に光を照射し
て光分解し高圧水素ガスを製造する方法に関するもので
ある。
界状態の光反応性半導体粉末が分散した水に光を照射し
て光分解し高圧水素ガスを製造する方法に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来より、常温常圧の下でＴｉＯ2，Ｚ
ｒＯ2，ＳｒＴｉＯ3，Ｋ4Ｎｂ6Ｏ17等の光反応性半導体
を触媒として含む水に光を照射して水を光分解し、水素
ガスを触媒表面で発生させる方法が知られている（例え
ば、特開平７−８８３８０，同９−７０５３３，同９−
１４２８０４，同１０−１３０１）。
ｒＯ2，ＳｒＴｉＯ3，Ｋ4Ｎｂ6Ｏ17等の光反応性半導体
を触媒として含む水に光を照射して水を光分解し、水素
ガスを触媒表面で発生させる方法が知られている（例え
ば、特開平７−８８３８０，同９−７０５３３，同９−
１４２８０４，同１０−１３０１）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし常温常圧の下で
行われる上記従来方法では、触媒表面に水素ガスが付
着して反応効率が低下し、触媒と水を含む反応液中に
水素ガスの気泡が発生するため、反応液内で光が散乱し
て照射光の透過性が悪くなり、触媒に光が当たること
により触媒が反応液中に溶解する光溶解の現象が生じる
ため、絶えず新しい触媒を補給することが必要となり、
また高圧の水素ガスを製造する場合には、発生した水
素ガスを加圧する必要がある等の問題がある。本発明の
目的は、触媒が反応液に溶解して喪失することがなく、
高い反応効率で容易に高圧の水素ガスを製造できる水素
ガスの製造方法を提供することにある。
行われる上記従来方法では、触媒表面に水素ガスが付
着して反応効率が低下し、触媒と水を含む反応液中に
水素ガスの気泡が発生するため、反応液内で光が散乱し
て照射光の透過性が悪くなり、触媒に光が当たること
により触媒が反応液中に溶解する光溶解の現象が生じる
ため、絶えず新しい触媒を補給することが必要となり、
また高圧の水素ガスを製造する場合には、発生した水
素ガスを加圧する必要がある等の問題がある。本発明の
目的は、触媒が反応液に溶解して喪失することがなく、
高い反応効率で容易に高圧の水素ガスを製造できる水素
ガスの製造方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は図
１に示すように、水１１に光反応性半導体粉末１２を均
一に分散した分散液を作る工程と、上記分散液を亜臨界
状態又は超臨界状態にしかつ上記分散液に光を照射して
水１１を水素ガスと酸素ガスに分解する工程と、上記水
素ガスと酸素ガスに分解した亜臨界状態又は超臨界状態
の半導体粉末１２を含む水１１から酸素ガスを取除く工
程と、上記酸素ガスを取除いた亜臨界状態又は超臨界状
態の残部の圧力又は温度のいずれか一方又は双方を低下
させることにより高圧の水素ガスを取出す工程とを含む
水素ガスの製造方法である。亜臨界状態又は超臨界状態
の水１１は優れた拡散能力を有するため、触媒として作
用する光反応性半導体粉末１２の表面で発生した水素ガ
スは速やかに水と均一相を形成する。この結果、触媒表
面への水素ガスの吸着は少なくなり水素生成効率が増大
する。また亜臨界状態又は超臨界状態の水中では触媒か
ら生じる無機イオンの溶解度が極めて低いため、触媒が
反応液中に溶解して喪失する光溶解の現象が極めて起こ
り難く、触媒の有効利用が可能となる。また特別の加圧
手段を設けることなく高圧の水素ガスが得られる。請求
項２に係る発明は請求項１に係る発明であって図１に示
すように、高圧の水素ガスを取出し、冷却した残液をそ
のまま或は濾過して、分散液に加える水素ガスの製造方
法である。高圧の水素ガスを取出した残液は分散液の一
部として再利用される。
１に示すように、水１１に光反応性半導体粉末１２を均
一に分散した分散液を作る工程と、上記分散液を亜臨界
状態又は超臨界状態にしかつ上記分散液に光を照射して
水１１を水素ガスと酸素ガスに分解する工程と、上記水
素ガスと酸素ガスに分解した亜臨界状態又は超臨界状態
の半導体粉末１２を含む水１１から酸素ガスを取除く工
程と、上記酸素ガスを取除いた亜臨界状態又は超臨界状
態の残部の圧力又は温度のいずれか一方又は双方を低下
させることにより高圧の水素ガスを取出す工程とを含む
水素ガスの製造方法である。亜臨界状態又は超臨界状態
の水１１は優れた拡散能力を有するため、触媒として作
用する光反応性半導体粉末１２の表面で発生した水素ガ
スは速やかに水と均一相を形成する。この結果、触媒表
面への水素ガスの吸着は少なくなり水素生成効率が増大
する。また亜臨界状態又は超臨界状態の水中では触媒か
ら生じる無機イオンの溶解度が極めて低いため、触媒が
反応液中に溶解して喪失する光溶解の現象が極めて起こ
り難く、触媒の有効利用が可能となる。また特別の加圧
手段を設けることなく高圧の水素ガスが得られる。請求
項２に係る発明は請求項１に係る発明であって図１に示
すように、高圧の水素ガスを取出し、冷却した残液をそ
のまま或は濾過して、分散液に加える水素ガスの製造方
法である。高圧の水素ガスを取出した残液は分散液の一
部として再利用される。
【０００５】請求項３に係る発明は図４に示すように、
光反応性半導体金属板４９とこれを担持する金属板５１
が貼り合わされた隔離板５２で仕切られ半導体金属板４
９に面する第１室５３と担持金属板５１に面する第２室
５４にそれぞれ水４１を供給する工程と、第１室５３及
び第２室５４の水４１をそれぞれ亜臨界状態又は超臨界
状態にしかつ半導体金属板４９に光を照射することによ
り第１室５３の水４１を酸素ガスに第２室５４の水４１
を水素ガスにそれぞれ分解する工程と、第２室５４で生
じた亜臨界状態又は超臨界状態の水素ガスとを含む水４
１の圧力又は温度のいずれか一方又は双方を低下させる
ことにより高圧の水素ガスを取出す工程とを含む水素ガ
スの製造方法である。光反応性半導体金属板４９に光を
照射すると、半導体金属板４９上で水が分解して、 Ｈ2Ｏ ＋ ２ｐ+ → １／２Ｏ2 ↑ ＋ ２Ｈ+ となり、第１室５３に酸素ガスが発生する。また半導体
金属板４９に光を照射すると、担持金属板５１上で水が
分解して、 ２Ｈ+ ＋ ２ｅ- → Ｈ2 ↑ となり、第２室５４に水素ガスが発生する。亜臨界状態
又は超臨界状態の水は圧力が高いため、水の分子と担持
金属板５１との衝突頻度が増大し、水素生成効率が増大
する。また特別の加圧手段を設けることなく高圧の水素
ガスが得られる。請求項４に係る発明は請求項３に係る
発明であって図４に示すように、高圧の水素ガスを取出
した残液を冷却した後、この残液を第１室５３及び第２
室５４に供給する水４１に加える水素ガスの製造方法で
ある。高圧の水素ガスを取出した残液は電解液の一部と
して再利用される。
光反応性半導体金属板４９とこれを担持する金属板５１
が貼り合わされた隔離板５２で仕切られ半導体金属板４
９に面する第１室５３と担持金属板５１に面する第２室
５４にそれぞれ水４１を供給する工程と、第１室５３及
び第２室５４の水４１をそれぞれ亜臨界状態又は超臨界
状態にしかつ半導体金属板４９に光を照射することによ
り第１室５３の水４１を酸素ガスに第２室５４の水４１
を水素ガスにそれぞれ分解する工程と、第２室５４で生
じた亜臨界状態又は超臨界状態の水素ガスとを含む水４
１の圧力又は温度のいずれか一方又は双方を低下させる
ことにより高圧の水素ガスを取出す工程とを含む水素ガ
スの製造方法である。光反応性半導体金属板４９に光を
照射すると、半導体金属板４９上で水が分解して、 Ｈ2Ｏ ＋ ２ｐ+ → １／２Ｏ2 ↑ ＋ ２Ｈ+ となり、第１室５３に酸素ガスが発生する。また半導体
金属板４９に光を照射すると、担持金属板５１上で水が
分解して、 ２Ｈ+ ＋ ２ｅ- → Ｈ2 ↑ となり、第２室５４に水素ガスが発生する。亜臨界状態
又は超臨界状態の水は圧力が高いため、水の分子と担持
金属板５１との衝突頻度が増大し、水素生成効率が増大
する。また特別の加圧手段を設けることなく高圧の水素
ガスが得られる。請求項４に係る発明は請求項３に係る
発明であって図４に示すように、高圧の水素ガスを取出
した残液を冷却した後、この残液を第１室５３及び第２
室５４に供給する水４１に加える水素ガスの製造方法で
ある。高圧の水素ガスを取出した残液は電解液の一部と
して再利用される。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明において、水の亜臨界状態
とは２００〜３７４℃の温度でかつ１６０〜２１５ｋｇ
／ｃｍ2の圧力にある水の状態を意味する。また水の超
臨界状態とは３７４〜４００℃の温度でかつ２１５〜３
００ｋｇ／ｃｍ2の圧力にある水の状態を意味する。亜
臨界状態における温度及び圧力の下限値未満では、反応
が遅く、水の分解効率が良くない。また超臨界状態にお
ける温度及び圧力の上限値を超えると反応容器に負荷が
かかり過ぎ、これも効率的でない。
とは２００〜３７４℃の温度でかつ１６０〜２１５ｋｇ
／ｃｍ2の圧力にある水の状態を意味する。また水の超
臨界状態とは３７４〜４００℃の温度でかつ２１５〜３
００ｋｇ／ｃｍ2の圧力にある水の状態を意味する。亜
臨界状態における温度及び圧力の下限値未満では、反応
が遅く、水の分解効率が良くない。また超臨界状態にお
ける温度及び圧力の上限値を超えると反応容器に負荷が
かかり過ぎ、これも効率的でない。
【０００７】本発明の請求項１及び２に係る水素ガスの
製造方法を図１〜図３に基づいて説明する。図１に示す
ように、水（Ｈ2Ｏ）１１と光触媒の光反応性半導体粉
末１２を撹拌容器１３に入れ撹拌して、水１１に光反応
性半導体粉末１２を均一に分散した分散液（反応液）を
調製する。光反応性半導体粉末１２は酸化チタン、酸化
亜鉛、酸化タングステン、酸化セリウム等の金属酸化物
やＲｂ−Ｎｂ，Ｐｂ−Ｎｂ系の複合金属酸化物等がジル
コニウム、白金、ニッケル等の金属上に担持された構造
の粒径が１０〜５００μｍの微粒子である。上記分散液
はバルブ１４を介して水槽１６に供給される。この水槽
１６に貯えられた分散液はバルブ１７を介してポンプ１
８で加圧され、かつプレヒータ１９で加熱されて亜臨界
状態又は超臨界状態となって反応容器２１に圧送され
る。反応容器２１には図１の矢印で示す照射光を透過さ
せるサファイア、ダイアモンド等の材料からなる窓２２
が形成されている。照射光としては波長３００ｎｍ以下
の紫外線が好ましいが、これ以上の波長を有する光でも
使用することができる。こうした光照射源としては水銀
ランプ、ハロゲンランプ等が使用される。反応容器２１
の上下両面には反応容器２１を加熱するヒータ２３が設
けられ、これにより反応容器２１内において分散液は亜
臨界状態又は超臨界状態を維持する。
製造方法を図１〜図３に基づいて説明する。図１に示す
ように、水（Ｈ2Ｏ）１１と光触媒の光反応性半導体粉
末１２を撹拌容器１３に入れ撹拌して、水１１に光反応
性半導体粉末１２を均一に分散した分散液（反応液）を
調製する。光反応性半導体粉末１２は酸化チタン、酸化
亜鉛、酸化タングステン、酸化セリウム等の金属酸化物
やＲｂ−Ｎｂ，Ｐｂ−Ｎｂ系の複合金属酸化物等がジル
コニウム、白金、ニッケル等の金属上に担持された構造
の粒径が１０〜５００μｍの微粒子である。上記分散液
はバルブ１４を介して水槽１６に供給される。この水槽
１６に貯えられた分散液はバルブ１７を介してポンプ１
８で加圧され、かつプレヒータ１９で加熱されて亜臨界
状態又は超臨界状態となって反応容器２１に圧送され
る。反応容器２１には図１の矢印で示す照射光を透過さ
せるサファイア、ダイアモンド等の材料からなる窓２２
が形成されている。照射光としては波長３００ｎｍ以下
の紫外線が好ましいが、これ以上の波長を有する光でも
使用することができる。こうした光照射源としては水銀
ランプ、ハロゲンランプ等が使用される。反応容器２１
の上下両面には反応容器２１を加熱するヒータ２３が設
けられ、これにより反応容器２１内において分散液は亜
臨界状態又は超臨界状態を維持する。
【０００８】この状態において光を窓２２から反応容器
２１内の分散液に照射すると、光は光触媒の光反応性半
導体粉末１２の表面において水分子を分解し、次式で示
すように水素ガス及び酸素ガスを生じる。 ２Ｈ2Ｏ → ２Ｈ2 ＋ Ｏ2 反応容器２１で発生した水素ガス及び酸素ガスを含む分
散液は反応容器２１から取出され、ヒータ２４で所定温
度に加熱された後、脱酸素槽２６に送られる。図２に示
すように、脱酸素槽２６の内壁には酸素と反応するチタ
ン等の金属の板２７が分散液と十分な接触面積を確保で
きるように数多く所定間隔を保って配置されており、そ
の結果、分散液が脱酸素槽２６内を通過する間に金属板
２７と酸素が反応して分散液中の酸素が除去される。酸
素を除去されて水素ガスを含む分散液は脱酸素槽２６か
ら取出され、バルブ２８を介して水素と水の分離槽２９
へ送られて圧力を降下することにより水と高圧の水素ガ
スに分離される。
２１内の分散液に照射すると、光は光触媒の光反応性半
導体粉末１２の表面において水分子を分解し、次式で示
すように水素ガス及び酸素ガスを生じる。 ２Ｈ2Ｏ → ２Ｈ2 ＋ Ｏ2 反応容器２１で発生した水素ガス及び酸素ガスを含む分
散液は反応容器２１から取出され、ヒータ２４で所定温
度に加熱された後、脱酸素槽２６に送られる。図２に示
すように、脱酸素槽２６の内壁には酸素と反応するチタ
ン等の金属の板２７が分散液と十分な接触面積を確保で
きるように数多く所定間隔を保って配置されており、そ
の結果、分散液が脱酸素槽２６内を通過する間に金属板
２７と酸素が反応して分散液中の酸素が除去される。酸
素を除去されて水素ガスを含む分散液は脱酸素槽２６か
ら取出され、バルブ２８を介して水素と水の分離槽２９
へ送られて圧力を降下することにより水と高圧の水素ガ
スに分離される。
【０００９】分離された高圧の水素ガスはバルブ３１を
介して高圧水素貯蔵槽３２に送られて保存される。水素
と水の分離槽２９で高圧の水素ガスを分散液から取出し
た残液は冷却器３３で冷却された後、フィルタ３４に送
られる。残液中に含まれる光反応性半導体粉末１２は上
述のように酸化チタン等の金属酸化物をジルコニウム、
白金等の金属上に担持させた構造の微粒子であるため、
反応容器２１内で光触媒として使用された後において
は、例えば担持金属の白金と金属酸化物の酸化チタンと
が分離して光触媒としての機能を喪失する場合がある。
このような場合には、分離した担持金属と金属酸化物を
上記フィルタ３４で濾過して取り除く。フィルタ３４を
通過した残液はポンプ３６で加圧されて水槽１６に回収
され、反応容器２１へ送られる分散液の一部として再利
用される。光反応性半導体粉末１２が光触媒としての機
能を喪失していない場合には、水素と水の分離槽２９で
高圧の水素ガスを分散液から取出した残液は冷却器３３
で冷却された後、フィルタ３４に送らないで直接にポン
プ３６に送られ加圧されて水槽１６に回収され、反応容
器２１へ送られる分散液の一部として再利用される。
介して高圧水素貯蔵槽３２に送られて保存される。水素
と水の分離槽２９で高圧の水素ガスを分散液から取出し
た残液は冷却器３３で冷却された後、フィルタ３４に送
られる。残液中に含まれる光反応性半導体粉末１２は上
述のように酸化チタン等の金属酸化物をジルコニウム、
白金等の金属上に担持させた構造の微粒子であるため、
反応容器２１内で光触媒として使用された後において
は、例えば担持金属の白金と金属酸化物の酸化チタンと
が分離して光触媒としての機能を喪失する場合がある。
このような場合には、分離した担持金属と金属酸化物を
上記フィルタ３４で濾過して取り除く。フィルタ３４を
通過した残液はポンプ３６で加圧されて水槽１６に回収
され、反応容器２１へ送られる分散液の一部として再利
用される。光反応性半導体粉末１２が光触媒としての機
能を喪失していない場合には、水素と水の分離槽２９で
高圧の水素ガスを分散液から取出した残液は冷却器３３
で冷却された後、フィルタ３４に送らないで直接にポン
プ３６に送られ加圧されて水槽１６に回収され、反応容
器２１へ送られる分散液の一部として再利用される。
【００１０】図１及び図２に基づく実施態様では脱酸素
槽２６は反応容器２１の外側に独立して設けられる。し
かしこれ以外にも脱酸素槽２６を反応容器２１の内側に
反応容器２１と一体に設けることも可能である。例えば
図３に示すように、反応容器２１内の出口部分に脱酸素
装置３７を設けて、反応容器２１内で生じた酸素を除去
してもよい。即ち、脱酸素装置３７の内壁には酸素と反
応する金属板３８が分散液と十分な接触面積を確保でき
るように数多く所定間隔を保って配置されており、反応
容器２１で発生した水素ガス及び酸素ガスを含む分散液
が矢印で示すように脱酸素装置３７内を通過する間に金
属板３８と酸素が反応して分散液中の酸素が除去され
る。この金属板３８の材質としてはチタン等が挙げられ
る。酸素を除去されて水素ガスを含む分散液は脱酸素装
置３７の出口から矢印で示すように取出され、バルブ２
８を介して水素と水の分離槽２９へ送られる。
槽２６は反応容器２１の外側に独立して設けられる。し
かしこれ以外にも脱酸素槽２６を反応容器２１の内側に
反応容器２１と一体に設けることも可能である。例えば
図３に示すように、反応容器２１内の出口部分に脱酸素
装置３７を設けて、反応容器２１内で生じた酸素を除去
してもよい。即ち、脱酸素装置３７の内壁には酸素と反
応する金属板３８が分散液と十分な接触面積を確保でき
るように数多く所定間隔を保って配置されており、反応
容器２１で発生した水素ガス及び酸素ガスを含む分散液
が矢印で示すように脱酸素装置３７内を通過する間に金
属板３８と酸素が反応して分散液中の酸素が除去され
る。この金属板３８の材質としてはチタン等が挙げられ
る。酸素を除去されて水素ガスを含む分散液は脱酸素装
置３７の出口から矢印で示すように取出され、バルブ２
８を介して水素と水の分離槽２９へ送られる。
【００１１】本発明の請求項３及び４に係る水素ガスの
製造方法を図４に基づいて説明する。図４に示すよう
に、水（Ｈ2Ｏ）４１をバルブ４２を介して水槽４３に
供給する。水槽４３に貯えられた水４１はバルブ４４を
介してポンプ４６で加圧され、かつプレヒータ４７で加
熱されて亜臨界状態又は超臨界状態となって反応容器４
８に圧送される。反応容器４８は光反応性半導体金属板
４９とこれを担持する金属板５１が貼り合わされた隔離
板５２で仕切られる。その結果、光反応性半導体金属板
４９に面する第１室５３と上記担持金属板５１に面する
第２室５４が形成される。光反応性半導体金属板４９の
材料としてはチタン、ＳｒＴｉＯ2，ＢａＴｉＯ4Ｏ9な
どのＴｉ化合物やＮｂ系の化合物等の半導体金属が挙げ
られる。また担持金属板５１の材料としては白金、ジル
コニウム、ニッケル、ロジウム等の金属が挙げられる。
亜臨界状態又は超臨界状態となって反応容器４８に圧送
された水４１は反応容器４８の第１室５３と第２室５４
にそれぞれ供給される。反応容器４８の上下両面には反
応容器４８を加熱するヒータ５６が設けられ、これによ
り反応容器４８の第１室５３及び第２室５４内において
水は亜臨界状態又は超臨界状態を維持する。反応容器４
８にはサファイア、ダイアモンド等の材料からなる窓５
７が形成されている。
製造方法を図４に基づいて説明する。図４に示すよう
に、水（Ｈ2Ｏ）４１をバルブ４２を介して水槽４３に
供給する。水槽４３に貯えられた水４１はバルブ４４を
介してポンプ４６で加圧され、かつプレヒータ４７で加
熱されて亜臨界状態又は超臨界状態となって反応容器４
８に圧送される。反応容器４８は光反応性半導体金属板
４９とこれを担持する金属板５１が貼り合わされた隔離
板５２で仕切られる。その結果、光反応性半導体金属板
４９に面する第１室５３と上記担持金属板５１に面する
第２室５４が形成される。光反応性半導体金属板４９の
材料としてはチタン、ＳｒＴｉＯ2，ＢａＴｉＯ4Ｏ9な
どのＴｉ化合物やＮｂ系の化合物等の半導体金属が挙げ
られる。また担持金属板５１の材料としては白金、ジル
コニウム、ニッケル、ロジウム等の金属が挙げられる。
亜臨界状態又は超臨界状態となって反応容器４８に圧送
された水４１は反応容器４８の第１室５３と第２室５４
にそれぞれ供給される。反応容器４８の上下両面には反
応容器４８を加熱するヒータ５６が設けられ、これによ
り反応容器４８の第１室５３及び第２室５４内において
水は亜臨界状態又は超臨界状態を維持する。反応容器４
８にはサファイア、ダイアモンド等の材料からなる窓５
７が形成されている。
【００１２】この状態において、照射光として例えば、
波長３００ｎｍ以下の紫外線を窓５７から光反応性半導
体金属板４９の表面に照射すると、光は半導体金属板４
９の表面において水分子を分解して第１室５３に酸素ガ
スが発生し、第２室５４に水素ガスが発生する。第１室
５３と第２室５４は隔離板５２で仕切られているため、
発生した酸素ガスと水素ガスが混じり合うことはない。
第２室５４で発生した水素ガスを含む水は第２室５４か
ら取出され、減圧弁５８を介して水素と水の分離槽５９
へ送られて圧力を降下することにより水と高圧の水素ガ
スに分離される。分離された高圧の水素ガスはバルブ６
１を介して高圧水素貯蔵槽６２に送られて保存される。
水素と水の分離槽５９で水素ガスから分離された水は冷
却器６３で冷却された後、ポンプ６４で加圧されて水槽
４３に回収され、反応容器４８へ送られる水の一部とし
て再利用される。第１室５３で発生した酸素ガスを含む
水は第１室５３から取出され、酸素と水の分離槽６６へ
送られて圧力を降下することにより水と酸素ガスに分離
される。分離された酸素ガスはバルブ６７を介して高圧
酸素貯蔵槽６８に送られて保存される。酸素と水の分離
槽６６で酸素ガスから分離された水は冷却器６９で冷却
された後、水槽４３に回収され、反応容器４８へ送られ
る水の一部として再利用される。
波長３００ｎｍ以下の紫外線を窓５７から光反応性半導
体金属板４９の表面に照射すると、光は半導体金属板４
９の表面において水分子を分解して第１室５３に酸素ガ
スが発生し、第２室５４に水素ガスが発生する。第１室
５３と第２室５４は隔離板５２で仕切られているため、
発生した酸素ガスと水素ガスが混じり合うことはない。
第２室５４で発生した水素ガスを含む水は第２室５４か
ら取出され、減圧弁５８を介して水素と水の分離槽５９
へ送られて圧力を降下することにより水と高圧の水素ガ
スに分離される。分離された高圧の水素ガスはバルブ６
１を介して高圧水素貯蔵槽６２に送られて保存される。
水素と水の分離槽５９で水素ガスから分離された水は冷
却器６３で冷却された後、ポンプ６４で加圧されて水槽
４３に回収され、反応容器４８へ送られる水の一部とし
て再利用される。第１室５３で発生した酸素ガスを含む
水は第１室５３から取出され、酸素と水の分離槽６６へ
送られて圧力を降下することにより水と酸素ガスに分離
される。分離された酸素ガスはバルブ６７を介して高圧
酸素貯蔵槽６８に送られて保存される。酸素と水の分離
槽６６で酸素ガスから分離された水は冷却器６９で冷却
された後、水槽４３に回収され、反応容器４８へ送られ
る水の一部として再利用される。
【００１３】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、水
に光反応性半導体粉末を均一に分散した分散液を作り、
この分散液を亜臨界状態又は超臨界状態にし光を照射し
て水を水素ガスと酸素ガスに分解し、水素ガスと酸素ガ
スに分解した亜臨界状態又は超臨界状態の光反応性半導
体粉末を含む水から酸素ガスを取除き、酸素ガスを取除
いた亜臨界状態又は超臨界状態の残部の圧力又は温度の
いずれか一方又は双方を低下させることにより高圧の水
素ガスを取出すようにしたので、触媒として作用する光
反応性半導体粉末の表面で発生した水素ガスは速やかに
水と均一相を形成し、触媒表面への水素ガスの吸着は少
なくなり水素生成効率が増大する。また触媒が反応液中
に溶解して喪失する光溶解の現象が極めて起こり難く、
触媒の有効利用が可能となる。
に光反応性半導体粉末を均一に分散した分散液を作り、
この分散液を亜臨界状態又は超臨界状態にし光を照射し
て水を水素ガスと酸素ガスに分解し、水素ガスと酸素ガ
スに分解した亜臨界状態又は超臨界状態の光反応性半導
体粉末を含む水から酸素ガスを取除き、酸素ガスを取除
いた亜臨界状態又は超臨界状態の残部の圧力又は温度の
いずれか一方又は双方を低下させることにより高圧の水
素ガスを取出すようにしたので、触媒として作用する光
反応性半導体粉末の表面で発生した水素ガスは速やかに
水と均一相を形成し、触媒表面への水素ガスの吸着は少
なくなり水素生成効率が増大する。また触媒が反応液中
に溶解して喪失する光溶解の現象が極めて起こり難く、
触媒の有効利用が可能となる。
【００１４】また本発明によれば、光反応性半導体金属
板とこれを担持する金属板が貼り合わされた隔離板で仕
切られ、半導体金属板に面する第１室と担持金属板に面
する第２室にそれぞれ水を供給し、第１室及び第２室の
水をそれぞれ亜臨界状態又は超臨界状態にしかつ光反応
性半導体金属板に光を照射することにより第１室の水を
酸素ガスに第２室の水を水素ガスにそれぞれ分解し、第
２室で生じた亜臨界状態又は超臨界状態の水素ガスを含
む水の圧力又は温度のいずれか一方又は双方を低下させ
ることにより高圧の水素ガスを取出すようにしたので、
水の分子と担持金属板との衝突頻度が増大し、水素生成
効率が増大する。更に特別の加圧手段を設けることなく
高圧の水素ガスが得られる。
板とこれを担持する金属板が貼り合わされた隔離板で仕
切られ、半導体金属板に面する第１室と担持金属板に面
する第２室にそれぞれ水を供給し、第１室及び第２室の
水をそれぞれ亜臨界状態又は超臨界状態にしかつ光反応
性半導体金属板に光を照射することにより第１室の水を
酸素ガスに第２室の水を水素ガスにそれぞれ分解し、第
２室で生じた亜臨界状態又は超臨界状態の水素ガスを含
む水の圧力又は温度のいずれか一方又は双方を低下させ
ることにより高圧の水素ガスを取出すようにしたので、
水の分子と担持金属板との衝突頻度が増大し、水素生成
効率が増大する。更に特別の加圧手段を設けることなく
高圧の水素ガスが得られる。
【図１】本発明の水素ガスの製造装置の構成図。
【図２】図１の装置で脱酸素槽の構造を説明する構成
図。
図。
【図３】脱酸素装置を反応容器の内部に設けた実施態様
を示す構成図。
を示す構成図。
【図４】本発明の水素ガスの製造装置の別の実施態様を
示す構成図。
示す構成図。
１１，４１ 水
１２ 光反応性半導体粉末
１６，４３ 水槽
２１，４８ 反応容器
２６ 脱酸素槽
２９，５９ 水素と水の分離槽
３２，６２ 高圧水素貯蔵槽
４９ 光反応性半導体金属板
５１ 金属板
６６ 酸素と水の分離槽
６８ 高圧酸素貯蔵槽
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 傳 建順
茨城県那珂郡那珂町大字向山字六人頭
1002番地の14 三菱マテリアル株式会社
那珂エネルギー研究所内
(72)発明者 西村 建二
茨城県那珂郡那珂町大字向山字六人頭
1002番地の14 三菱マテリアル株式会社
那珂エネルギー研究所内
(56)参考文献 特開 平７−88380（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−70533（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−142804（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−1301（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C01B 3/06
C01B 3/04
Claims (4)
- 【請求項１】 水(11)に光反応性半導体粉末(12)を均一
に分散した分散液を作る工程と、 前記分散液を亜臨界状態又は超臨界状態にしかつ前記分
散液に光を照射して前記水(11)を水素ガスと酸素ガスに
分解する工程と、 前記水素ガスと酸素ガスに分解した亜臨界状態又は超臨
界状態の前記粉末(12)を含む水(11)から酸素ガスを取除
く工程と、 前記酸素ガスを取除いた亜臨界状態又は超臨界状態の残
部の圧力又は温度のいずれか一方又は双方を低下させる
ことにより高圧の水素ガスを取出す工程とを含む水素ガ
スの製造方法。 - 【請求項２】 高圧の水素ガスを取出し、冷却した残液
をそのまま或は濾過して、分散液に加える請求項１記載
の水素ガスの製造方法。 - 【請求項３】 光反応性半導体金属板(49)とこれを担持
する金属板(51)が貼り合わされた隔離板(52)で仕切られ
前記半導体金属板(49)に面する第１室(53)と前記担持金
属板に面する第２室(54)にそれぞれ水(41)を供給する工
程と、 前記第１室(53)及び第２室(54)の水をそれぞれ亜臨界状
態又は超臨界状態にしかつ前記半導体金属板(49)に光を
照射することにより前記第１室(53)の水を酸素ガスに前
記第２室(54)の水を水素ガスにそれぞれ分解する工程
と、 前記第２室(54)で生じた亜臨界状態又は超臨界状態の水
素ガスとを含む水の圧力又は温度のいずれか一方又は双
方を低下させることにより高圧の水素ガスを取出す工程
とを含む水素ガスの製造方法。 - 【請求項４】 高圧の水素ガスを取出した残液を冷却し
た後、この残液を第１室(53)及び第２室(54)に供給する
水(41)に加える請求項３記載の水素ガスの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08349498A JP3407645B2 (ja) | 1998-03-30 | 1998-03-30 | 水素ガスの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08349498A JP3407645B2 (ja) | 1998-03-30 | 1998-03-30 | 水素ガスの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11278801A JPH11278801A (ja) | 1999-10-12 |
| JP3407645B2 true JP3407645B2 (ja) | 2003-05-19 |
Family
ID=13804046
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08349498A Expired - Fee Related JP3407645B2 (ja) | 1998-03-30 | 1998-03-30 | 水素ガスの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3407645B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2003086963A1 (fr) | 2002-04-12 | 2003-10-23 | Suntory Limited | Procede de fabrication de composes a base d'hydrogene et de carbonyle par la reaction d'eau sous- ou supercritique avec des alcools |
| JP2007054742A (ja) * | 2005-08-25 | 2007-03-08 | Niigata Univ | 水素発生触媒、水素発生電極及びこれらの製造方法 |
| JP2007099535A (ja) * | 2005-09-30 | 2007-04-19 | Itec Co Ltd | 水素製造装置 |
| CN105214656B (zh) * | 2015-11-03 | 2017-07-04 | 福州大学 | 金纳米团簇‑金纳米粒子‑二氧化钛复合光催化剂及应用 |
| JP7219077B2 (ja) * | 2018-12-12 | 2023-02-07 | 東洋エンジニアリング株式会社 | 水素製造装置および水素製造方法 |
-
1998
- 1998-03-30 JP JP08349498A patent/JP3407645B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11278801A (ja) | 1999-10-12 |
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