JP5764832B2 - 水素ガス発生方法及び装置 - Google Patents
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Description
MgH2+2H2O→Mg(OH)2+2H2 …(1)
に従うものであり、生成物としてMg(OH)2が得られる。しかし、この方法では、MgH2は、あくまでもワンウェイの水素吸蔵合金という立場であり、水素発生プロセスに使用するには生産にコストが掛かりすぎるという点が問題であった。
2AlH3+3H2O→Al2O3+6H2 …(2)
に従うものであり、生成物としてAl2O3が得られる。しかし、この方法でも、AlH3は、あくまでもワンウェイの水素吸蔵合金という立場であり、水素発生プロセスに使用するには生産にコストが掛かりすぎるという点が問題であった。
水素吸蔵金属Mは、通常の状態では水蒸気と反応せず、反応させるためには、微粉砕して活性化させる必要がある。しかし、微粉砕するにはコストがかかり、また、危険物としての取り扱いが必要となり、保管にも細心の注意とコストが必要になる。更に、水素吸蔵金属Mの微粉砕品に蒸気を当てた場合、泥状化してしまい、水蒸気との接触を十分に制御できなくなる危険性がある。一方、水素吸蔵金属の水素化物M´Haはそのまま水蒸気と反応するが、単価コストが高く大量に使えないとの欠点がある。
本発明では、水素吸蔵金属Mとその水素化物M´Haを組み合わせて原料として用いることにより、少量の水素化物M´Haが着火材となり、水素吸蔵金属Mを高温まで加熱することで水蒸気との反応を安定且つ安価に進行させることができる。
また、回収されるMgO、Al2O3、Fe2O3等の金属酸化物は、純度が高いため、上述のように、他の用途に使用することができる。
金属水素化物がMgH2の場合の酸化反応は下記反応式(3)で示され、単体金属がMgの場合の酸化反応は下記反応式(4)で示される。同様に、金属水素化物がAlH3の場合の酸化反応は下記反応式(5)で示され、単体金属がAlの場合の酸化反応は下記反応式(6)で示される。同様に、金属水素化物がFeH3の場合の酸化反応は下記反応式(7)で示され、単体金属がFeの場合の酸化反応は下記反応式(8)で示される。
Mg+H2O→MgO+H2+熱 …(4)
2AlH3+3H2O→Al2O3+6H2+熱 …(5)
2Al+3H2O→Al2O3+3H2+熱 …(6)
2FeH3+3H2O→Fe2O3+6H2+熱 …(7)
2Fe+3H2O→Fe2O3+3H2+熱 …(8)
本発明では、他の装置等を使った加熱も加圧も必要とすることなく、金属M及び金属水素化物M´Haの発火熱だけで上記反応が進行する。なお、上記反応温度を低く抑えるために加圧したり、反応温度を安定に維持するために他の熱源を用いて加熱してもよいことは言うまでもない。
11 入口
12 出口
13 反応室
14a,14b 隔壁
15a 第一の層
15b 第二の層
16,26,36 ジャケット
2A,2B 一次冷却塔
3 二次冷却塔
Claims (12)
- 金属M及び金属水素化物M´Ha(ここで、M及びM´は同一又は異なる水素吸蔵金属であり、aは該金属M´の価数に等しい)を水蒸気と反応させて前記金属Mの酸化物MbOc及び前記金属M´の酸化物M´bOc(式中b×(金属M又はM´の価数)=2c)にすることにより発生した水素ガスを回収する水素ガス製造方法であって、容器内に、金属Mからなる第一の層と、金属水素化物M´H a からなる第二の層を敷設し、第一の層を通過した後第二の層を通過して排出されるように水蒸気を容器内に供給して上記反応を進行させる水素ガス製造方法。
- 前記金属MはMg、Al及びFeからなる群より選ばれる少なくとも一つであり、前記金属M´はMg、Al及びFeからなる群より選ばれた少なくとも一つである、請求項1に記載の方法。
- 金属Mと金属水素化物M´Haを構成する金属M´とは同一である、請求項2に記載の方法。
- 前記反応により発生した熱を回収し、回収した熱を利用して水から水蒸気を発生させ、かくして発生した水蒸気を金属M及び金属水素化物M´Haの前記反応に用いる水蒸気としてリサイクルすることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 金属M及び金属水素化物M´Haは、粉状または粒状である請求項1に記載の方法。
- 上記反応により生成した酸化物MbOc及びM´bOcを金属M及び/又は金属水素化物M´Haに還元して、上記反応の原料又は他の用途にリサイクルすることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 金属M及び金属水素化物M´Ha(ここで、M及びM´は同一又は異なる水素吸蔵金属であり、aは該金属M´の価数に等しい)を収容した容器と、前記金属M及び前記金属水素化物M´Haと反応させて前記金属Mの酸化物MbOc及び前記金属M´の酸化物M´bOc(式中b×(金属M又はM´の価数)=2c)とするために該容器に水蒸気を供給する装置と、前記反応により発生した水素ガスと水蒸気の混合ガスから水蒸気を分離して水素ガスを回収する装置とを備えてなる水素ガス製造装置であって、前記容器はその中に敷設された金属Mからなる第一の層と、金属水素化物M´H a からなる第二の層とを備え、水蒸気は第一の層を通過した後第二の層を通過して排出されるように供給される水素ガス製造装置。
- 前記金属MはMg、Al及びFeからなる群より選ばれる少なくとも一つであり、前記金属M´はMg、Al及びFeからなる群より選ばれた少なくとも一つである、請求項7に記載の装置。
- 金属Mと金属水素化物M´Haを構成する金属M´とは同一である、請求項8に記載の装置。
- さらに、前記反応により発生した熱を回収する装置と、回収した熱を利用して水から水蒸気を発生させる装置と、かくして発生した水蒸気を前記反応に用いる水蒸気としてリサイクルするために前記容器に供給する装置とを備える請求項7に記載の装置。
- 金属M及び金属水素化物M´Haは粉状または粒状である請求項7に記載の装置。
- さらに、上記反応により生成した酸化物MbOc及びM´bOcを金属M及び/又は金属水素化物M´Haに還元して、上記反応の原料又は他の用途にリサイクルすることを特徴とする請求項7に記載の装置。
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