JP4636572B2 - アルミニウム溶射装置及び亜鉛アルミニウム溶射装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水素ガス発生方法及び装置並びにこれを用いた燃料電池、アルミニウム溶射装置及び亜鉛アルミニウム溶射装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の水素ガス発生方法及び装置並びにこれを用いた燃料電池、アルミニウム溶射装置及び亜鉛アルミニウム溶射装置での水素ガスの発生方法としては、
（１）水の電気分解により水素ガスを得る方法、
（２）天然ガス等の燃料を改質して水素ガスを作成する方法
等があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の方法では次のような問題点があった。
【０００４】
（１）の方法では、水素ガスを得るのに多量の電力を必要とし、コストの面と環境面で問題がある。
【０００５】
（２）の方法では、改質器が必要であり、改質のためのエネルギーを必要とし、機器の効率を下げ、容積が大きくなる、機器コストがアップする、応答性が悪い等の問題がある。
【０００６】
また（２）の方法では、水素ガスと共にＣＯガスも含まれ、燃料電池に使用すると劣化の原因となり、寿命に悪影響を及ぼす。
【０００７】
本発明の目的は、産業廃棄物である粉塵廃材を利用して低コストで水素ガスを発生させて、この水素ガスを用いて燃料電池で発電を行わせ、この燃料電池から得られる電力を利用することにより、コストを低減してアルミニウム溶射が行えるようにしたアルミニウム溶射装置を得ることにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、産業廃棄物である粉塵廃材を利用して低コストで水素ガスを発生させて、この水素ガスを用いて燃料電池で発電を行わせ、この燃料電池から得られる電力を利用することにより、コストを低減して亜鉛アルミニウム溶射が行なえるようにした亜鉛アルミニウム溶射装置を得ることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るアルミニウム溶射装置は、溶射粉末回収室内で被溶射物に溶射ガンで少なくともアルミニウムの溶射を行なう溶射装置部と、溶射粉末回収室内からアルミニウムを主体とする溶射粉末の集塵を行なう集塵装置と、該集塵装置で集塵されたアルミニウムを主体とする粉塵廃材を水と反応させて水素ガスを発生させる反応装置と、該反応装置から発生した水素ガスを回収する水素ガス回収装置と、燃料電池本体と、水素ガス回収装置内の水素ガスの必要量を前記燃料電池本体に供給する水素ガス供給装置と、水の必要量を燃料電池本体に供給する水供給装置と、空気の必要量を燃料電池本体に供給する空気供給装置と、燃料電池本体から発電された電力を溶射装置部に供給する給電装置とからなることを特徴とする。
【００１０】
このようなアルミニウム溶射装置では、水素ガス発生装置が溶射粉末回収室内から回収したアルミニウムを主体とする溶射粉末を原料として水素ガスを発生し、この水素ガスを原料として燃料電池本体を作動させ、この燃料電池本体から得られた電力を溶射装置部の電源として利用しているので、コストを低減してアルミニウム溶射を行なうことができる。また、このような構成によれば、アルミニウム溶射装置の省エネルギーを図ることができると共に、環境に優しいシステムを構築することができる。また、アルミニウム粉末を水と反応させて得た水素ガスは、ＣＯガスを含まないので燃料電池本体の劣化を防ぐことができる。
【００１１】
また本発明に係るアルミニウム溶射装置は、溶射粉末回収室内で被溶射物に溶射ガンで少なくともアルミニウムの溶射を行なう溶射装置部と、溶射粉末回収室内からアルミニウムを主体とする溶射粉末の集塵を行なう集塵装置と、該集塵装置で集塵されたアルミニウムを主体とする粉塵廃材にブラスト粒廃材としての鉄粉末を混合したものを水と反応させて水素ガスを発生させる反応装置と、該反応装置から発生した水素ガスを回収する水素ガス回収装置と、燃料電池本体と、水素ガス回収装置内の水素ガスの必要量を前記燃料電池本体に供給する水素ガス供給装置と、水の必要量を燃料電池本体に供給する水供給装置と、空気の必要量を燃料電池本体に供給する空気供給装置と、燃料電池本体から発電された電力を溶射装置部に供給する給電装置とからなることを特徴とする。
【００１２】
このようなアルミニウム溶射装置では、水素ガス発生装置が溶射粉末回収室内から回収したアルミニウムを主体とする粉塵廃材にブラスト粒廃材としての鉄粉末を混合したものを原料として水素ガスを発生し、この水素ガスを原料として燃料電池本体を作動させ、この燃料電池本体から得られた電力を溶射装置部の電源として利用しているので、コストを低減してアルミニウム溶射を行なうことができる。また、この装置では、鉄粉末の存在により低コストで活発に水素ガスを発生させることができる。また、廃材の利用により、アルミニウム溶射装置の省エネルギーを図ることができると共に、環境に優しいシステムを構築することができる。また、アルミニウム粉末を水と反応させて得た水素ガスは、ＣＯガスを含まないので燃料電池本体の劣化を防ぐことができる。
【００１３】
また本発明に係るアルミニウム溶射装置では、反応装置内の水はＰＨ７から酸またはアルカリ側にシフトされていることを特徴とする。
【００１４】
このように反応装置内の水をＰＨ７から酸またはアルカリ側にシフトさせると、水素ガスの発生速度が早くなり、水素ガスの発生効率を上げることができる。
【００１５】
また本発明に係るアルミニウム溶射装置では、燃料電池本体から得られる温水が、反応装置の水の温度を上げる加熱手段となっていることを特徴とする。
【００１６】
このように反応装置に水の温度を上げる加熱手段を設けると、水素ガスの発生速度がより早くなり、水素ガスの発生効率をより一層上げることができる。この加熱手段は、燃料電池本体から得られる温水を利用するので、コストをかけずに温水を得ることができる。
【００１７】
また本発明に係る亜鉛アルミニウム溶射装置は、溶射粉末回収室内で被溶射物に溶射ガンで亜鉛アルミニウムの溶射を行なう溶射装置部と、溶射粉末回収室内から亜鉛アルミニウムを主体とする溶射粉末の集塵を行なう集塵装置と、該集塵装置で集塵された亜鉛アルミニウムを主体とする粉塵廃材を水と反応させて水素ガスを発生させる反応装置と、該反応装置から発生した水素ガスを回収する水素ガス回収装置と、燃料電池本体と、水素ガス回収装置内の水素ガスの必要量を燃料電池本体に供給する水素ガス供給装置と、水の必要量を燃料電池本体に供給する水供給装置と、空気の必要量を燃料電池本体に供給する空気供給装置と、燃料電池本体から発電された電力を溶射装置部に供給する給電装置とからなることを特徴とする。
【００１８】
このような亜鉛アルミニウム溶射装置では、水素ガス発生装置が溶射粉末回収室内から回収した亜鉛アルミニウムの溶射粉末を原料として水素ガスを発生し、この水素ガスを原料として燃料電池本体を作動させ、この燃料電池本体から得られた電力を溶射装置部の電源として利用しているので、コストを低減して亜鉛アルミニウム溶射を行なうことができる。特に、アルミニウムと亜鉛との混合粉末によれば、より活発に水素ガスを発生させることができる。また、このような構成によれば、亜鉛アルミニウム溶射装置の省エネルギーを図ることができると共に、環境に優しいシステムを構築することができる。また、亜鉛アルミニウム粉末を水と反応させて得た水素ガスは、ＣＯガスを含まないので燃料電池本体の劣化を防ぐことができる。
【００１９】
また本発明に係る亜鉛アルミニウム溶射装置は、溶射粉末回収室内で被溶射物に溶射ガンで少なくとも亜鉛アルミニウムの溶射を行なう溶射装置部と、溶射粉末回収室内から亜鉛アルミニウムを主体とする溶射粉末の集塵を行なう集塵装置と、該集塵装置で集塵された亜鉛アルミニウムを主体とする粉塵廃材にブラスト粒廃材としての鉄粉末を混合したものを水と反応させて水素ガスを発生させる反応装置と、該反応装置から発生した水素ガスを回収する水素ガス回収装置と、燃料電池本体と、水素ガス回収装置内の水素ガスの必要量を前記燃料電池本体に供給する水素ガス供給装置と、水の必要量を燃料電池本体に供給する水供給装置と、空気の必要量を燃料電池本体に供給する空気供給装置と、燃料電池本体から発電された電力を溶射装置部に供給する給電装置とからなることを特徴とする。
【００２０】
このような亜鉛アルミニウム溶射装置では、水素ガス発生装置が溶射粉末回収室内から回収した亜鉛アルミニウムを主体とする粉塵廃材にブラスト粒廃材としての鉄粉末を混合したものを原料として水素ガスを発生し、この水素ガスを原料として燃料電池本体を作動させ、この燃料電池本体から得られた電力を溶射装置部の電源として利用しているので、コストを低減して亜鉛アルミニウム溶射を行なうことができる。また、この装置では、鉄粉末の存在により低コストで活発に水素ガスを発生させることができる。また、廃材の利用により、亜鉛アルミニウム溶射装置の省エネルギーを図ることができると共に、環境に優しいシステムを構築することができる。また、亜鉛アルミニウム粉末を水と反応させて得た水素ガスは、ＣＯガスを含まないので燃料電池本体の劣化を防ぐことができる。
【００２１】
また本発明に係る亜鉛アルミニウム溶射装置では、反応装置内の水はＰＨ７から酸またはアルカリ側にシフトされていることを特徴とする。
【００２２】
このように反応装置内の水をＰＨ７から酸またはアルカリ側にシフトさせると、水素ガスの発生速度が早くなり、水素ガスの発生効率を上げることができる。
【００２３】
また本発明に係る亜鉛アルミニウム溶射装置では、燃料電池本体から得られる温水が、反応装置の水の温度を上げる加熱手段となっていることを特徴とする。
【００２４】
このように反応装置に水の温度を上げる加熱手段を設けると、水素ガスの発生速度がより早くなり、水素ガスの発生効率をより一層上げることができる。この加熱手段は、燃料電池本体から得られる温水を利用するので、コストをかけずに温水を得ることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る水素ガス発生方法及び装置並びにこれを用いた燃料電池、亜鉛アルミニウム溶射装置を含む本発明に係るアルミニウム溶射装置における実施の形態の一例を示す概略構成の系統図である。
【００２６】
本例のアルミニウム溶射装置は、溶射粉末回収室１内に配置した被溶射物２に対して、溶射電源３から給電しつつ溶射ガン４でアルミニウムを主体とする溶射を行なう溶射装置部５を備えている。この溶射装置部５は、溶射粉末回収室１内からアルミニウムを主体とする溶射粉末の集塵を行なう集塵装置６を備えている。
【００２７】
集塵装置６で集塵されたアルミニウムを主体とする粉塵廃材７は、容器８内で該粉塵廃材７を水９と反応させて水素ガスを発生させる反応装置１０と、該反応装置１０から発生した水素ガスを回収する水素ガス回収装置１１とを備えた水素ガス発生装置１２の原料として使われるようになっている。
【００２８】
水素ガス回収装置１１の近くには燃料電池本体１３が配置されている。この燃料電池本体１３には、水素ガス回収装置１１内の水素ガスの必要量を供給する水素ガス供給装置１４と、水の必要量を供給する水供給装置１５と、空気の必要量を供給する空気供給装置１６とが接続されて燃料電池１７が構成されている。この燃料電池１７は、その出力側に燃料電池本体１３から出力される直流を交流に変換する直・交変換器１８が設けられている。
【００２９】
直・交変換器１８から出力される交流電力は、線路を含む給電装置１９で溶射電源３に給電されたり、或いは他の電気負荷２０に給電されたりできるようになっている。
【００３０】
また、燃料電池本体１３か得られる温水は、反応装置１０の水９の温度を上げる加熱手段と利用されたり、熱負荷２１に供給されるようになっている。
【００３１】
次に、このような構成のアルミニウム溶射装置の動作と、水素ガス発生方法及び装置と燃料電池の動作について説明する。
【００３２】
溶射装置部５の溶射ガン４でアルミニウムを主体とする溶射を被溶射物２に行なって、被溶射物２の表面を溶射被膜２２で被覆し防錆処理をする。
【００３３】
この際に、被溶射物２の表面に付着されなかったアルミニウムを主体とする溶射粉末を集塵装置６で集塵して、アルミニウムを主体とする粉塵廃材７を回収する。
【００３４】
回収されたアルミニウムを主体とする粉塵廃材７を、水素ガス発生装置１２が備えている反応装置１０の容器８内に入れ、水９と反応させて水素ガスを発生させる。得られた水素ガスを水素ガス回収装置１１で回収する。
【００３５】
燃料電池１７の運転に応じて、燃料電池本体１３に対して、水素ガス供給装置１４から水素ガスの必要量を、水供給装置１５から水の必要量を、空気供給装置１６から空気の必要量を供給して発電を行なう。燃料電池１７は、反応により直流電力と温水を発生する。発生した直流電力は、直・交変換器１８で交流電力に変換して、給電装置１９で溶射電源３に給電したり、或いは他の電気負荷２０に給電する。また、発生した温水は、反応装置１０の水９の温度を上げる加熱手段と利用したり、熱負荷２１に供給したりした活用する。発生する電力と温水は、他の用途に使用することもできる。
【００３６】
反応ガスの分析結果と、水９との反応前後の粉末のＸ線回折を用いて分析した結果から、水素ガスの発生は、粉塵廃材７中のアルミニウムが水９と反応して、水酸化アルミニウムになる過程で水素ガスを発生させると考えている。その反応式は、
２Ａｌ＋６Ｈ２ Ｏ→２Ａｌ（ＯＨ）３ ＋３Ｈ２ ↑
となる。
【００３７】
溶射後の粉塵は、比較的微粒（数μｍ〜数十μｍ）であり、非常に反応性が高くなっている。
【００３８】
また、実験によると、アルミニウム粉末だけでも水素ガスは発生するが、亜鉛アルミウム粉末、例えば亜鉛アルミウムを主体とする溶射粉末の粉塵廃材を用いると、より活発に水素ガスを発生することが明らかになった。その理由は、アルミニウムの方が亜鉛と比べるとイオン化傾向が大きく、アルミニウム単独で存在するよりも反応を効率的に起こすためと考えられる。
【００３９】
同様の理由で、溶射前の被溶射物２のブラスト処理で使用されて消耗した鉄粉末からなるブラスト廃材を回収し、このブラスト廃材をブラスト廃材供給装置２３で集塵装置６に供給して粉塵廃材７と混合し、この混合廃材を容器８内の水９に入れて、水素ガスの発生効率を上げることもできる。
【００４０】
また、水９は、地下水や水道水等でもよいが、ＰＨ７から酸またはアルカリ側にシフトさせ水９を使うと、水素ガスの発生速度が早くなり、水素ガスの発生効率をよくすることができる。
【００４１】
このようにして水素ガスを発生させた後の粉塵廃材７は、水中に沈殿するため後処理が容易になる。
【００４２】
また、アルミニウム粉末又はアルミニウム粉末とアルミニウムよりイオン化傾向の小さい金属粉末の少なくとも一種類以上とを混合した粉末を水と反応させて得た水素ガスは、ＣＯガスを含まないので燃料電池本体１３の劣化を防ぐことができる。
【００４３】
また、アルミニウム粉末又はアルミニウム粉末とアルミニウムよりイオン化傾向の小さい金属粉末の少なくとも一種類以上とを混合した粉末を水と反応させて水素ガスを発生させると、エネルギー的にも効率がよくなる。
【００４４】
また、ケーシングの防錆工場等で、廃材の再資源化と、燃料電池による発電電力と温水とを利用すると、防錆作業に要するエネルギーの省エネルギーを図ることができ、環境に優しいシステムを構築することができる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明に係るアルミニウム溶射装置では、水素ガス発生装置が溶射粉末回収室内から回収したアルミニウムを主体とする溶射粉末を原料として水素ガスを発生し、この水素ガスを原料として燃料電池本体を作動させ、この燃料電池本体から得られた電力を溶射装置部の電源として利用しているので、コストを低減してアルミニウム溶射を行なうことができる。また、このような構成によれば、アルミニウム溶射装置の省エネルギーを図ることができると共に、環境に優しいシステムを構築することができる。また、アルミニウム粉末を水と反応させて得た水素ガスは、ＣＯガスを含まないので燃料電池本体の劣化を防ぐことができる。
【００４６】
また本発明に係るアルミニウム溶射装置では、水素ガス発生装置が溶射粉末回収室内から回収したアルミニウムを主体とする粉塵廃材にブラスト粒廃材としての鉄粉末を混合したものを原料として水素ガスを発生し、この水素ガスを原料として燃料電池本体を作動させ、この燃料電池本体から得られた電力を溶射装置部の電源として利用しているので、コストを低減してアルミニウム溶射を行なうことができる。また、この装置では、鉄粉末の存在により低コストで活発に水素ガスを発生させることができる。また、廃材の利用により、アルミニウム溶射装置の省エネルギーを図ることができると共に、環境に優しいシステムを構築することができる。また、アルミニウム粉末を水と反応させて得た水素ガスは、ＣＯガスを含まないので燃料電池本体の劣化を防ぐことができる。
【００４７】
また本発明に係るアルミニウム溶射装置で、反応装置内の水をＰＨ７から酸またはアルカリ側にシフトさせると、水素ガスの発生速度が早くなり、水素ガスの発生効率を上げることができる。
【００４８】
また本発明に係るアルミニウム溶射装置で、燃料電池本体から得られる温水を、反応装置の水の温度を上げる加熱手段として用いるので、水素ガスの発生速度がより早くなり、水素ガスの発生効率をより一層上げることができる。この加熱手段は、燃料電池本体から得られる温水を利用するので、コストをかけずに温水を得ることができる。
【００４９】
また本発明に係る亜鉛アルミニウム溶射装置では、水素ガス発生装置が溶射粉末回収室内から回収した亜鉛アルミニウムの溶射粉末を原料として水素ガスを発生し、この水素ガスを原料として燃料電池本体を作動させ、この燃料電池本体から得られた電力を溶射装置部の電源として利用しているので、コストを低減して亜鉛アルミニウム溶射を行なうことができる。特に、アルミニウムと亜鉛との混合粉末によれば、より活発に水素ガスを発生させることができる。また、このような構成によれば、亜鉛アルミニウム溶射装置の省エネルギーを図ることができると共に、環境に優しいシステムを構築することができる。また、亜鉛アルミニウム粉末を水と反応させて得た水素ガスは、ＣＯガスを含まないので燃料電池本体の劣化を防ぐことができる。
【００５０】
また本発明に係る亜鉛アルミニウム溶射装置では、水素ガス発生装置が溶射粉末回収室内から回収した亜鉛アルミニウムを主体とする粉塵廃材にブラスト粒廃材としての鉄粉末を混合したものを原料として水素ガスを発生し、この水素ガスを原料として燃料電池本体を作動させ、この燃料電池本体から得られた電力を溶射装置部の電源として利用しているので、コストを低減して亜鉛アルミニウム溶射を行なうことができる。また、この装置では、鉄粉末の存在により低コストで活発に水素ガスを発生させることができる。また、廃材の利用により、亜鉛アルミニウム溶射装置の省エネルギーを図ることができると共に、環境に優しいシステムを構築することができる。また、亜鉛アルミニウム粉末を水と反応させて得た水素ガスは、ＣＯガスを含まないので燃料電池本体の劣化を防ぐことができる。
【００５１】
また本発明に係る亜鉛アルミニウム溶射装置で、反応装置内の水をＰＨ７から酸またはアルカリ側にシフトさせると、水素ガスの発生速度が早くなり、水素ガスの発生効率を上げることができる。
【００５２】
また本発明に係る亜鉛アルミニウム溶射装置で、燃料電池本体から得られる温水を、反応装置の水の温度を上げる加熱手段として用いると、水素ガスの発生速度がより早くなり、水素ガスの発生効率をより一層上げることができる。この加熱手段は、燃料電池本体から得られる温水を利用するので、コストをかけずに温水を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る水素ガス発生方法及び装置並びにこれを用いた燃料電池、アルミニウム溶射装置を含む本発明に係る亜鉛アルミニウム溶射装置における実施の形態の一例を示す概略構成の系統図である。
【符号の説明】
１ 溶射粉末回収室
２ 被溶射物
３ 溶射電源
４ 溶射ガン
５ 溶射装置部
６ 集塵装置
７ 粉塵廃材
８ 容器
９ 水
１０ 反応装置
１１ 水素ガス回収装置
１２ 水素ガス発生装置
１３ 燃料電池本体
１４ 水素ガス供給装置
１５ 水供給装置
１６ 空気供給装置
１７ 燃料電池
１８ 直・交変換器
１９ 給電装置
２０ 電気負荷
２１ 熱負荷
２２ 溶射被膜
２３ ブラスト廃材供給装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、水素ガス発生方法及び装置並びにこれを用いた燃料電池、アルミニウム溶射装置及び亜鉛アルミニウム溶射装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の水素ガス発生方法及び装置並びにこれを用いた燃料電池、アルミニウム溶射装置及び亜鉛アルミニウム溶射装置での水素ガスの発生方法としては、
（１）水の電気分解により水素ガスを得る方法、
（２）天然ガス等の燃料を改質して水素ガスを作成する方法
等があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の方法では次のような問題点があった。
【０００４】
（１）の方法では、水素ガスを得るのに多量の電力を必要とし、コストの面と環境面で問題がある。
【０００５】
（２）の方法では、改質器が必要であり、改質のためのエネルギーを必要とし、機器の効率を下げ、容積が大きくなる、機器コストがアップする、応答性が悪い等の問題がある。
【０００６】
また（２）の方法では、水素ガスと共にＣＯガスも含まれ、燃料電池に使用すると劣化の原因となり、寿命に悪影響を及ぼす。
【０００７】
本発明の目的は、産業廃棄物である粉塵廃材を利用して低コストで水素ガスを発生させて、この水素ガスを用いて燃料電池で発電を行わせ、この燃料電池から得られる電力を利用することにより、コストを低減してアルミニウム溶射が行えるようにしたアルミニウム溶射装置を得ることにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、産業廃棄物である粉塵廃材を利用して低コストで水素ガスを発生させて、この水素ガスを用いて燃料電池で発電を行わせ、この燃料電池から得られる電力を利用することにより、コストを低減して亜鉛アルミニウム溶射が行なえるようにした亜鉛アルミニウム溶射装置を得ることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るアルミニウム溶射装置は、溶射粉末回収室内で被溶射物に溶射ガンで少なくともアルミニウムの溶射を行なう溶射装置部と、溶射粉末回収室内からアルミニウムを主体とする溶射粉末の集塵を行なう集塵装置と、該集塵装置で集塵されたアルミニウムを主体とする粉塵廃材を水と反応させて水素ガスを発生させる反応装置と、該反応装置から発生した水素ガスを回収する水素ガス回収装置と、燃料電池本体と、水素ガス回収装置内の水素ガスの必要量を前記燃料電池本体に供給する水素ガス供給装置と、水の必要量を燃料電池本体に供給する水供給装置と、空気の必要量を燃料電池本体に供給する空気供給装置と、燃料電池本体から発電された電力を溶射装置部に供給する給電装置とからなることを特徴とする。
【００１０】
このようなアルミニウム溶射装置では、水素ガス発生装置が溶射粉末回収室内から回収したアルミニウムを主体とする溶射粉末を原料として水素ガスを発生し、この水素ガスを原料として燃料電池本体を作動させ、この燃料電池本体から得られた電力を溶射装置部の電源として利用しているので、コストを低減してアルミニウム溶射を行なうことができる。また、このような構成によれば、アルミニウム溶射装置の省エネルギーを図ることができると共に、環境に優しいシステムを構築することができる。また、アルミニウム粉末を水と反応させて得た水素ガスは、ＣＯガスを含まないので燃料電池本体の劣化を防ぐことができる。
【００１１】
また本発明に係るアルミニウム溶射装置は、溶射粉末回収室内で被溶射物に溶射ガンで少なくともアルミニウムの溶射を行なう溶射装置部と、溶射粉末回収室内からアルミニウムを主体とする溶射粉末の集塵を行なう集塵装置と、該集塵装置で集塵されたアルミニウムを主体とする粉塵廃材にブラスト粒廃材としての鉄粉末を混合したものを水と反応させて水素ガスを発生させる反応装置と、該反応装置から発生した水素ガスを回収する水素ガス回収装置と、燃料電池本体と、水素ガス回収装置内の水素ガスの必要量を前記燃料電池本体に供給する水素ガス供給装置と、水の必要量を燃料電池本体に供給する水供給装置と、空気の必要量を燃料電池本体に供給する空気供給装置と、燃料電池本体から発電された電力を溶射装置部に供給する給電装置とからなることを特徴とする。
【００１２】
このようなアルミニウム溶射装置では、水素ガス発生装置が溶射粉末回収室内から回収したアルミニウムを主体とする粉塵廃材にブラスト粒廃材としての鉄粉末を混合したものを原料として水素ガスを発生し、この水素ガスを原料として燃料電池本体を作動させ、この燃料電池本体から得られた電力を溶射装置部の電源として利用しているので、コストを低減してアルミニウム溶射を行なうことができる。また、この装置では、鉄粉末の存在により低コストで活発に水素ガスを発生させることができる。また、廃材の利用により、アルミニウム溶射装置の省エネルギーを図ることができると共に、環境に優しいシステムを構築することができる。また、アルミニウム粉末を水と反応させて得た水素ガスは、ＣＯガスを含まないので燃料電池本体の劣化を防ぐことができる。
【００１３】
また本発明に係るアルミニウム溶射装置では、反応装置内の水はＰＨ７から酸またはアルカリ側にシフトされていることを特徴とする。
【００１４】
このように反応装置内の水をＰＨ７から酸またはアルカリ側にシフトさせると、水素ガスの発生速度が早くなり、水素ガスの発生効率を上げることができる。
【００１５】
また本発明に係るアルミニウム溶射装置では、燃料電池本体から得られる温水が、反応装置の水の温度を上げる加熱手段となっていることを特徴とする。
【００１６】
このように反応装置に水の温度を上げる加熱手段を設けると、水素ガスの発生速度がより早くなり、水素ガスの発生効率をより一層上げることができる。この加熱手段は、燃料電池本体から得られる温水を利用するので、コストをかけずに温水を得ることができる。
【００１７】
また本発明に係る亜鉛アルミニウム溶射装置は、溶射粉末回収室内で被溶射物に溶射ガンで亜鉛アルミニウムの溶射を行なう溶射装置部と、溶射粉末回収室内から亜鉛アルミニウムを主体とする溶射粉末の集塵を行なう集塵装置と、該集塵装置で集塵された亜鉛アルミニウムを主体とする粉塵廃材を水と反応させて水素ガスを発生させる反応装置と、該反応装置から発生した水素ガスを回収する水素ガス回収装置と、燃料電池本体と、水素ガス回収装置内の水素ガスの必要量を燃料電池本体に供給する水素ガス供給装置と、水の必要量を燃料電池本体に供給する水供給装置と、空気の必要量を燃料電池本体に供給する空気供給装置と、燃料電池本体から発電された電力を溶射装置部に供給する給電装置とからなることを特徴とする。
【００１８】
このような亜鉛アルミニウム溶射装置では、水素ガス発生装置が溶射粉末回収室内から回収した亜鉛アルミニウムの溶射粉末を原料として水素ガスを発生し、この水素ガスを原料として燃料電池本体を作動させ、この燃料電池本体から得られた電力を溶射装置部の電源として利用しているので、コストを低減して亜鉛アルミニウム溶射を行なうことができる。特に、アルミニウムと亜鉛との混合粉末によれば、より活発に水素ガスを発生させることができる。また、このような構成によれば、亜鉛アルミニウム溶射装置の省エネルギーを図ることができると共に、環境に優しいシステムを構築することができる。また、亜鉛アルミニウム粉末を水と反応させて得た水素ガスは、ＣＯガスを含まないので燃料電池本体の劣化を防ぐことができる。
【００１９】
また本発明に係る亜鉛アルミニウム溶射装置は、溶射粉末回収室内で被溶射物に溶射ガンで少なくとも亜鉛アルミニウムの溶射を行なう溶射装置部と、溶射粉末回収室内から亜鉛アルミニウムを主体とする溶射粉末の集塵を行なう集塵装置と、該集塵装置で集塵された亜鉛アルミニウムを主体とする粉塵廃材にブラスト粒廃材としての鉄粉末を混合したものを水と反応させて水素ガスを発生させる反応装置と、該反応装置から発生した水素ガスを回収する水素ガス回収装置と、燃料電池本体と、水素ガス回収装置内の水素ガスの必要量を前記燃料電池本体に供給する水素ガス供給装置と、水の必要量を燃料電池本体に供給する水供給装置と、空気の必要量を燃料電池本体に供給する空気供給装置と、燃料電池本体から発電された電力を溶射装置部に供給する給電装置とからなることを特徴とする。
【００２０】
このような亜鉛アルミニウム溶射装置では、水素ガス発生装置が溶射粉末回収室内から回収した亜鉛アルミニウムを主体とする粉塵廃材にブラスト粒廃材としての鉄粉末を混合したものを原料として水素ガスを発生し、この水素ガスを原料として燃料電池本体を作動させ、この燃料電池本体から得られた電力を溶射装置部の電源として利用しているので、コストを低減して亜鉛アルミニウム溶射を行なうことができる。また、この装置では、鉄粉末の存在により低コストで活発に水素ガスを発生させることができる。また、廃材の利用により、亜鉛アルミニウム溶射装置の省エネルギーを図ることができると共に、環境に優しいシステムを構築することができる。また、亜鉛アルミニウム粉末を水と反応させて得た水素ガスは、ＣＯガスを含まないので燃料電池本体の劣化を防ぐことができる。
【００２１】
また本発明に係る亜鉛アルミニウム溶射装置では、反応装置内の水はＰＨ７から酸またはアルカリ側にシフトされていることを特徴とする。
【００２２】
このように反応装置内の水をＰＨ７から酸またはアルカリ側にシフトさせると、水素ガスの発生速度が早くなり、水素ガスの発生効率を上げることができる。
【００２３】
また本発明に係る亜鉛アルミニウム溶射装置では、燃料電池本体から得られる温水が、反応装置の水の温度を上げる加熱手段となっていることを特徴とする。
【００２４】
このように反応装置に水の温度を上げる加熱手段を設けると、水素ガスの発生速度がより早くなり、水素ガスの発生効率をより一層上げることができる。この加熱手段は、燃料電池本体から得られる温水を利用するので、コストをかけずに温水を得ることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る水素ガス発生方法及び装置並びにこれを用いた燃料電池、亜鉛アルミニウム溶射装置を含む本発明に係るアルミニウム溶射装置における実施の形態の一例を示す概略構成の系統図である。
【００２６】
本例のアルミニウム溶射装置は、溶射粉末回収室１内に配置した被溶射物２に対して、溶射電源３から給電しつつ溶射ガン４でアルミニウムを主体とする溶射を行なう溶射装置部５を備えている。この溶射装置部５は、溶射粉末回収室１内からアルミニウムを主体とする溶射粉末の集塵を行なう集塵装置６を備えている。
【００２７】
集塵装置６で集塵されたアルミニウムを主体とする粉塵廃材７は、容器８内で該粉塵廃材７を水９と反応させて水素ガスを発生させる反応装置１０と、該反応装置１０から発生した水素ガスを回収する水素ガス回収装置１１とを備えた水素ガス発生装置１２の原料として使われるようになっている。
【００２８】
水素ガス回収装置１１の近くには燃料電池本体１３が配置されている。この燃料電池本体１３には、水素ガス回収装置１１内の水素ガスの必要量を供給する水素ガス供給装置１４と、水の必要量を供給する水供給装置１５と、空気の必要量を供給する空気供給装置１６とが接続されて燃料電池１７が構成されている。この燃料電池１７は、その出力側に燃料電池本体１３から出力される直流を交流に変換する直・交変換器１８が設けられている。
【００２９】
直・交変換器１８から出力される交流電力は、線路を含む給電装置１９で溶射電源３に給電されたり、或いは他の電気負荷２０に給電されたりできるようになっている。
【００３０】
また、燃料電池本体１３か得られる温水は、反応装置１０の水９の温度を上げる加熱手段と利用されたり、熱負荷２１に供給されるようになっている。
【００３１】
次に、このような構成のアルミニウム溶射装置の動作と、水素ガス発生方法及び装置と燃料電池の動作について説明する。
【００３２】
溶射装置部５の溶射ガン４でアルミニウムを主体とする溶射を被溶射物２に行なって、被溶射物２の表面を溶射被膜２２で被覆し防錆処理をする。
【００３３】
この際に、被溶射物２の表面に付着されなかったアルミニウムを主体とする溶射粉末を集塵装置６で集塵して、アルミニウムを主体とする粉塵廃材７を回収する。
【００３４】
回収されたアルミニウムを主体とする粉塵廃材７を、水素ガス発生装置１２が備えている反応装置１０の容器８内に入れ、水９と反応させて水素ガスを発生させる。得られた水素ガスを水素ガス回収装置１１で回収する。
【００３５】
燃料電池１７の運転に応じて、燃料電池本体１３に対して、水素ガス供給装置１４から水素ガスの必要量を、水供給装置１５から水の必要量を、空気供給装置１６から空気の必要量を供給して発電を行なう。燃料電池１７は、反応により直流電力と温水を発生する。発生した直流電力は、直・交変換器１８で交流電力に変換して、給電装置１９で溶射電源３に給電したり、或いは他の電気負荷２０に給電する。また、発生した温水は、反応装置１０の水９の温度を上げる加熱手段と利用したり、熱負荷２１に供給したりした活用する。発生する電力と温水は、他の用途に使用することもできる。
【００３６】
反応ガスの分析結果と、水９との反応前後の粉末のＸ線回折を用いて分析した結果から、水素ガスの発生は、粉塵廃材７中のアルミニウムが水９と反応して、水酸化アルミニウムになる過程で水素ガスを発生させると考えている。その反応式は、
２Ａｌ＋６Ｈ２ Ｏ→２Ａｌ（ＯＨ）３ ＋３Ｈ２ ↑
となる。
【００３７】
溶射後の粉塵は、比較的微粒（数μｍ〜数十μｍ）であり、非常に反応性が高くなっている。
【００３８】
また、実験によると、アルミニウム粉末だけでも水素ガスは発生するが、亜鉛アルミウム粉末、例えば亜鉛アルミウムを主体とする溶射粉末の粉塵廃材を用いると、より活発に水素ガスを発生することが明らかになった。その理由は、アルミニウムの方が亜鉛と比べるとイオン化傾向が大きく、アルミニウム単独で存在するよりも反応を効率的に起こすためと考えられる。
【００３９】
同様の理由で、溶射前の被溶射物２のブラスト処理で使用されて消耗した鉄粉末からなるブラスト廃材を回収し、このブラスト廃材をブラスト廃材供給装置２３で集塵装置６に供給して粉塵廃材７と混合し、この混合廃材を容器８内の水９に入れて、水素ガスの発生効率を上げることもできる。
【００４０】
また、水９は、地下水や水道水等でもよいが、ＰＨ７から酸またはアルカリ側にシフトさせ水９を使うと、水素ガスの発生速度が早くなり、水素ガスの発生効率をよくすることができる。
【００４１】
このようにして水素ガスを発生させた後の粉塵廃材７は、水中に沈殿するため後処理が容易になる。
【００４２】
また、アルミニウム粉末又はアルミニウム粉末とアルミニウムよりイオン化傾向の小さい金属粉末の少なくとも一種類以上とを混合した粉末を水と反応させて得た水素ガスは、ＣＯガスを含まないので燃料電池本体１３の劣化を防ぐことができる。
【００４３】
また、アルミニウム粉末又はアルミニウム粉末とアルミニウムよりイオン化傾向の小さい金属粉末の少なくとも一種類以上とを混合した粉末を水と反応させて水素ガスを発生させると、エネルギー的にも効率がよくなる。
【００４４】
また、ケーシングの防錆工場等で、廃材の再資源化と、燃料電池による発電電力と温水とを利用すると、防錆作業に要するエネルギーの省エネルギーを図ることができ、環境に優しいシステムを構築することができる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明に係るアルミニウム溶射装置では、水素ガス発生装置が溶射粉末回収室内から回収したアルミニウムを主体とする溶射粉末を原料として水素ガスを発生し、この水素ガスを原料として燃料電池本体を作動させ、この燃料電池本体から得られた電力を溶射装置部の電源として利用しているので、コストを低減してアルミニウム溶射を行なうことができる。また、このような構成によれば、アルミニウム溶射装置の省エネルギーを図ることができると共に、環境に優しいシステムを構築することができる。また、アルミニウム粉末を水と反応させて得た水素ガスは、ＣＯガスを含まないので燃料電池本体の劣化を防ぐことができる。
【００４６】
また本発明に係るアルミニウム溶射装置では、水素ガス発生装置が溶射粉末回収室内から回収したアルミニウムを主体とする粉塵廃材にブラスト粒廃材としての鉄粉末を混合したものを原料として水素ガスを発生し、この水素ガスを原料として燃料電池本体を作動させ、この燃料電池本体から得られた電力を溶射装置部の電源として利用しているので、コストを低減してアルミニウム溶射を行なうことができる。また、この装置では、鉄粉末の存在により低コストで活発に水素ガスを発生させることができる。また、廃材の利用により、アルミニウム溶射装置の省エネルギーを図ることができると共に、環境に優しいシステムを構築することができる。また、アルミニウム粉末を水と反応させて得た水素ガスは、ＣＯガスを含まないので燃料電池本体の劣化を防ぐことができる。
【００４７】
また本発明に係るアルミニウム溶射装置で、反応装置内の水をＰＨ７から酸またはアルカリ側にシフトさせると、水素ガスの発生速度が早くなり、水素ガスの発生効率を上げることができる。
【００４８】
また本発明に係るアルミニウム溶射装置で、燃料電池本体から得られる温水を、反応装置の水の温度を上げる加熱手段として用いるので、水素ガスの発生速度がより早くなり、水素ガスの発生効率をより一層上げることができる。この加熱手段は、燃料電池本体から得られる温水を利用するので、コストをかけずに温水を得ることができる。
【００４９】
また本発明に係る亜鉛アルミニウム溶射装置では、水素ガス発生装置が溶射粉末回収室内から回収した亜鉛アルミニウムの溶射粉末を原料として水素ガスを発生し、この水素ガスを原料として燃料電池本体を作動させ、この燃料電池本体から得られた電力を溶射装置部の電源として利用しているので、コストを低減して亜鉛アルミニウム溶射を行なうことができる。特に、アルミニウムと亜鉛との混合粉末によれば、より活発に水素ガスを発生させることができる。また、このような構成によれば、亜鉛アルミニウム溶射装置の省エネルギーを図ることができると共に、環境に優しいシステムを構築することができる。また、亜鉛アルミニウム粉末を水と反応させて得た水素ガスは、ＣＯガスを含まないので燃料電池本体の劣化を防ぐことができる。
【００５０】
また本発明に係る亜鉛アルミニウム溶射装置では、水素ガス発生装置が溶射粉末回収室内から回収した亜鉛アルミニウムを主体とする粉塵廃材にブラスト粒廃材としての鉄粉末を混合したものを原料として水素ガスを発生し、この水素ガスを原料として燃料電池本体を作動させ、この燃料電池本体から得られた電力を溶射装置部の電源として利用しているので、コストを低減して亜鉛アルミニウム溶射を行なうことができる。また、この装置では、鉄粉末の存在により低コストで活発に水素ガスを発生させることができる。また、廃材の利用により、亜鉛アルミニウム溶射装置の省エネルギーを図ることができると共に、環境に優しいシステムを構築することができる。また、亜鉛アルミニウム粉末を水と反応させて得た水素ガスは、ＣＯガスを含まないので燃料電池本体の劣化を防ぐことができる。
【００５１】
また本発明に係る亜鉛アルミニウム溶射装置で、反応装置内の水をＰＨ７から酸またはアルカリ側にシフトさせると、水素ガスの発生速度が早くなり、水素ガスの発生効率を上げることができる。
【００５２】
また本発明に係る亜鉛アルミニウム溶射装置で、燃料電池本体から得られる温水を、反応装置の水の温度を上げる加熱手段として用いると、水素ガスの発生速度がより早くなり、水素ガスの発生効率をより一層上げることができる。この加熱手段は、燃料電池本体から得られる温水を利用するので、コストをかけずに温水を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る水素ガス発生方法及び装置並びにこれを用いた燃料電池、アルミニウム溶射装置を含む本発明に係る亜鉛アルミニウム溶射装置における実施の形態の一例を示す概略構成の系統図である。
【符号の説明】
１ 溶射粉末回収室
２ 被溶射物
３ 溶射電源
４ 溶射ガン
５ 溶射装置部
６ 集塵装置
７ 粉塵廃材
８ 容器
９ 水
１０ 反応装置
１１ 水素ガス回収装置
１２ 水素ガス発生装置
１３ 燃料電池本体
１４ 水素ガス供給装置
１５ 水供給装置
１６ 空気供給装置
１７ 燃料電池
１８ 直・交変換器
１９ 給電装置
２０ 電気負荷
２１ 熱負荷
２２ 溶射被膜
２３ ブラスト廃材供給装置
Claims (8)
- 溶射粉末回収室内で被溶射物に溶射ガンで少なくともアルミニウムの溶射を行なう溶射装置部と、前記溶射粉末回収室内から前記アルミニウムを主体とする溶射粉末の集塵を行なう集塵装置と、該集塵装置で集塵された前記アルミニウムを主体とする粉塵廃材を水と反応させて水素ガスを発生させる反応装置と、該反応装置から発生した前記水素ガスを回収する水素ガス回収装置と、燃料電池本体と、前記水素ガス回収装置内の前記水素ガスの必要量を前記燃料電池本体に供給する水素ガス供給装置と、水の必要量を前記燃料電池本体に供給する水供給装置と、空気の必要量を前記燃料電池本体に供給する空気供給装置と、前記燃料電池本体から発電された電力を前記溶射装置部に供給する給電装置とからなることを特徴とするアルミニウム溶射装置。
- 溶射粉末回収室内で被溶射物に溶射ガンで少なくともアルミニウムの溶射を行なう溶射装置部と、前記溶射粉末回収室内から前記アルミニウムを主体とする溶射粉末の集塵を行なう集塵装置と、該集塵装置で集塵された前記アルミニウムを主体とする粉塵廃材にブラスト粒廃材としての鉄粉末を混合したものを水と反応させて水素ガスを発生させる反応装置と、該反応装置から発生した前記水素ガスを回収する水素ガス回収装置と、燃料電池本体と、前記水素ガス回収装置内の前記水素ガスの必要量を前記燃料電池本体に供給する水素ガス供給装置と、水の必要量を前記燃料電池本体に供給する水供給装置と、空気の必要量を前記燃料電池本体に供給する空気供給装置と、前記燃料電池本体から発電された電力を前記溶射装置部に供給する給電装置とからなることを特徴とするアルミニウム溶射装置。
- 前記水はＰＨ７から酸またはアルカリ側にシフトされていることを特徴とする請求項１または２に記載のアルミニウム溶射装置。
- 前記燃料電池本体から得られる温水が、前記反応装置の前記水の温度を上げる加熱手段となっていることを特徴とする請求項１，２または３に記載のアルミニウム溶射装置。
- 溶射粉末回収室内で被溶射物に溶射ガンで亜鉛アルミニウムの溶射を行なう溶射装置部と、前記溶射粉末回収室内から前記亜鉛アルミニウムを主体とする溶射粉末の集塵を行なう集塵装置と、該集塵装置で集塵された前記亜鉛アルミニウムを主体とする粉塵廃材を水と反応させて水素ガスを発生させる反応装置と、該反応装置から発生した前記水素ガスを回収する水素ガス回収装置と、燃料電池本体と、前記水素ガス回収装置内の前記水素ガスの必要量を前記燃料電池本体に供給する水素ガス供給装置と、水の必要量を前記燃料電池本体に供給する水供給装置と、空気の必要量を前記燃料電池本体に供給する空気供給装置と、前記燃料電池本体から発電された電力を前記溶射装置部に供給する給電装置とからなることを特徴とする亜鉛アルミニウム溶射装置。
- 溶射粉末回収室内で被溶射物に溶射ガンで亜鉛アルミニウムの溶射を行なう溶射装置部と、前記溶射粉末回収室内から前記亜鉛アルミニウムを主体とする溶射粉末の集塵を行なう集塵装置と、該集塵装置で集塵された前記亜鉛アルミニウムを主体とする粉塵廃材にブラスト粒廃材としての鉄粉末を混合したものを水と反応させて水素ガスを発生させる反応装置と、該反応装置から発生した前記水素ガスを回収する水素ガス回収装置と、燃料電池本体と、前記水素ガス回収装置内の前記水素ガスの必要量を前記燃料電池本体に供給する水素ガス供給装置と、水の必要量を前記燃料電池本体に供給する水供給装置と、空気の必要量を前記燃料電池本体に供給する空気供給装置と、前記燃料電池本体から発電された電力を前記溶射装置部に供給する給電装置とからなることを特徴とする亜鉛アルミニウム溶射装置。
- 前記水はＰＨ７から酸またはアルカリ側にシフトされていることを特徴とする請求項５または６に記載の亜鉛アルミニウム溶射装置。
- 前記燃料電池本体から得られる温水が、前記反応装置の前記水の温度を上げる加熱手段となっていることを特徴とする請求項５，６または７に記載の亜鉛アルミニウム溶射装置。
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