JP4413039B2 - 水素ガス製造方法および装置 - Google Patents
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Description
今後、水素燃料や燃料電池が普及するかどうかは、この水素を如何に高純度かつ低コストで製造できるかにかかっている。
また、本発明の第2の構成は、前記水素透過膜は、孔の径が2nm以下の細孔を有するものである。
酸液がH2SO4の場合: H2SO4+Fe→H2↑+FeSO4
酸液がHClの場合: 2HCl+Fe→H2↑+FeCl2
酸液がHNO3の場合: 2HNO3+Fe→H2↑+Fe(NO3)2
このような電解反応により、陰極には水素ガスが生成される。
この第6の構成の製造装置における電気分解槽に、酸液と鉄材を入れ、電気分解することにより、第1の構成に係る方法を実施して水素ガスを得ることができる。
図1は、本発明の実施の形態を示す概略構成図である。図1に示されるように、本実施の形態の水素ガス製造装置は、容器部分1aと蓋部分1bが分離可能な電気分解槽1を備えており、この電気分解槽1には、正電極2と、負電極3が設置されており、それらは直流電源4に接続されている。電気分解槽1の内部には、酸液5と廃鉄(鉄屑)6が収容されており、酸液5は、外部の酸液供給槽7からポンプ8により供給される。また、劣化した酸液は、外部の廃液槽9にポンプ10により排出される。正電極2と負電極3との間には、これらの電極2,3から発生する水素と酸素が混合しないように隔壁1cが設けられている。隔壁1cの下部は、酸液5中でのイオンの流れを妨げないように電気分解槽1の底面よりも上部に位置するように設けられている。廃鉄6は水素生成を促進するため、負電極3と接触するように、また水素気泡が正電極2側に混入しないように、隔壁1cから離して入れる。
酸液としては、温泉の泉質が酸性の硫酸塩泉、塩化物泉、炭酸泉、硝酸塩等の、鉄と化合して鉄塩を作り、水素を放出するものを使用する。
まず、電気分解槽1内に温泉水から採った酸液5を貯留し、その中に鉄材6を浸漬し、密封する。鉄材6の存在により、酸液5のイオン化が活発になる。電気分解層1に設けられた正電極2,負電極3に直流電源4から直流電圧を印加すると、酸液5においては次のような電解反応が起きる。
酸液がHClの場合: 2HCl+Fe→H2↑+FeCl2
酸液がHNO3の場合: 2HNO3+Fe→H2↑+Fe(NO3)2
なお、水溶液中の水の電気分解により、同時に次の電解反応も生じる。
2H2O→2H2↑+O2↑
このようにして、純度の高い水素ガスを水素ガス貯蔵部16に貯めることができる。水素ガス貯蔵部16に貯められた水素ガスは、そのまま燃料電池の原料として供給されるか、図示しないボンベに詰めて貯蔵し、他の場所に輸送して使用することができる。
1a 容器部分
1b 蓋部分
1c 隔壁
2 正電極
3 負電極
4 直流電源
5 酸液
6 廃鉄
7 酸液供給槽
8 ポンプ
9 廃液槽
10 ポンプ
11 水素収集ダクト
12 第1バルブ
13 第2バルブ
14 ガス除去装置
15 多孔質セラミックフィルタ
16 水素ガス貯蔵部
17 酸素収集ダクト
18 第3バルブ
19 多孔質セラミックフィルタ
20 酸素ガス貯蔵部
Claims (7)
- 電気分解槽内に貯留した酸液に鉄材を浸漬させるとともに電気分解により水素ガスを生成し、生成した水素ガスを水素分子が通過する程度の孔を有する高分子膜、多孔質セラミックフィルタ等の水素透過膜を通して高純度の水素ガスを得ることを特徴とする水素ガス製造方法。
- 前記水素透過膜は、孔の径が2nm以下の細孔を有するものである請求項1記載の水素ガス製造方法。
- 前記電気分解槽に貯留する酸液は、硫酸泉、塩酸泉、硝酸泉からの温泉水である請求項1または2に記載の水素ガス製造方法。
- 前記鉄材は、廃鉄である請求項1から3のいずれかの項に記載の水素ガス製造方法。
- 前記電気分解により生成した水素ガスを、一旦ガス除去装置に通して水素ガスの純度を高めた後に、前記水素透過膜を通すことを特徴とする請求項1から4のいずれかの項に記載の水素ガス製造方法。
- 正極および負極の電極を有する電気分解槽と、この電気分解槽に酸液を供給および排出する手段と、前記電気分解槽の上部に設けられた水素分子を透過する高分子膜、多孔質セラミックフィルタ等の水素透過膜と、前記水素透過膜によって精製された水素を収集する水素貯蔵部とを備えた水素ガス製造装置。
- 前記電気分解槽の上部と前記水素透過膜との間に、水素ガス以外の不純物ガスを除去するガス除去装置を備えたことを特徴とする請求項6記載の水素ガス製造装置。
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