JP6498156B2 - 水素製造装置及びそれを用いた製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、飲料缶，食料缶等として使用後に回収されたアルミ缶を原材料に用いた水素製造装置及び製造方法に関する。
アルミニウム及びその合金を用いたタブ缶，ボトル缶等からなるアルミ缶が、飲料用，食料用あるいはその他の容器として広く使用されている。
これらのアルミ缶は、分別回収，拠点回収，集団回収等により使用後に回収され、リサイクル使用に供されている。
本発明は、これらの回収されたアルミ缶を有価物として、新たなエネルギー資源として活用すべく、本発明に至った。
これらのアルミ缶は、分別回収，拠点回収，集団回収等により使用後に回収され、リサイクル使用に供されている。
本発明は、これらの回収されたアルミ缶を有価物として、新たなエネルギー資源として活用すべく、本発明に至った。
特許文献１には、燃料としてアルミ粉と水を供給する水素エネルギー車両を開示し、このアルミ粉としてアルミ缶を粉砕して用いることが記載されている。
しかし、各種容器として用いられたアルミ缶は表面に印刷や塗装が施され、これらには各種顔料が用いられているので、残渣物として残る問題がある。
しかし、各種容器として用いられたアルミ缶は表面に印刷や塗装が施され、これらには各種顔料が用いられているので、残渣物として残る問題がある。
本発明は、回収されたアルミ缶を原料に用いた水素製造装置及び製造方法の提供を目的とする。
本発明に係る水素製造装置は、破砕された回収アルミ缶を投入するホッパー部と、アルカリ性の反応液を貯留する反応液貯留タンクと、前記破砕された回収アルミ缶と前記アルカリ性の反応液とを反応させる反応器を備え、反応器で反応終了後の反応終了液を固液分離する固液分離器を有し、前記固液分離器から得られた濾過液を前記反応液貯留タンクに返送する返送手段を有することを特徴とする。
ここで破砕された回収アルミ缶とは、使用済みのアルミ缶を回収し、破砕機にて小片状に破砕したものをいう。
使用済みのアルミ缶には、タブタイプの蓋からなるタブ缶や、キャップタイプの蓋からなるアルミボトル缶等、形態に制限はない。
回収手段には、自治体等にて行われている分別回収、店先等に回収ボックスを設けた拠点回収、子供会等の各種会、団体等による集団回収等、回収方法に制限はない。
使用済みのアルミ缶には、タブタイプの蓋からなるタブ缶や、キャップタイプの蓋からなるアルミボトル缶等、形態に制限はない。
回収手段には、自治体等にて行われている分別回収、店先等に回収ボックスを設けた拠点回収、子供会等の各種会、団体等による集団回収等、回収方法に制限はない。
アルミ缶は、各種商品の容器として用いられたものであり、表面に印刷や塗装等が施されているため、本発明はアルカリ性の水溶液と反応させ、残った顔料等を固液分離器を用いて除去し、反応液を再利用できるようにした点に特徴がある。
なお、この表面の印刷層や塗装層を破砕前や後に加熱除去，乾留除去してもよく、その場合にも完全に除去できなくても残渣物は固液分離器にて除去できる。
この固液分離器は、アルカリ水溶液とアルミとの反応により生成した水酸化アルミ等の反応残渣物も除去できる。
本発明に用いるアルカリ性の溶液としては、水酸化ナトリウム，水酸化カリウム等の水溶液が例として挙げられる。
なお、この表面の印刷層や塗装層を破砕前や後に加熱除去，乾留除去してもよく、その場合にも完全に除去できなくても残渣物は固液分離器にて除去できる。
この固液分離器は、アルカリ水溶液とアルミとの反応により生成した水酸化アルミ等の反応残渣物も除去できる。
本発明に用いるアルカリ性の溶液としては、水酸化ナトリウム，水酸化カリウム等の水溶液が例として挙げられる。
本発明において固液分離器は、傾斜面からなるフィルター部を有するようにするのが好ましい。
このようにすると、固形分はフィルターの傾斜面に沿って下部側に移動するので、この傾斜面の下部側に取出口を設けることで分離された固形分を系外に取り出すことが容易になる。
このようにすると、固形分はフィルターの傾斜面に沿って下部側に移動するので、この傾斜面の下部側に取出口を設けることで分離された固形分を系外に取り出すことが容易になる。
本発明において、アルカリ性の反応液は水溶性の水素発生触媒を含有し、前記水素発生触媒はＦｅ２（ＳＯ４）３，ＦｅＣｌ３，Ｆｅ（ＮＨ４）（ＳＯ４）２，Ｎａ３ＰＯ４，ＭｇＣｌ２，Ｃｏ（ＮＯ３）２，Ｋ２ＣＯ３，ＣｕＳＯ４，ＺｎＳＯ４，ＮａＦ，Ｎａ２ＳＯ４，ＮａＣｌＯ４のいずれかであるのが好ましい。
このように水溶液の触媒を用いると、固液分離器にて固形分と液体分を分離した場合に反応液側に残存し、繰り返し反応液として使用できる。
このように水溶液の触媒を用いると、固液分離器にて固形分と液体分を分離した場合に反応液側に残存し、繰り返し反応液として使用できる。
このような水素製造装置を用いたことにより、本発明に係る水素製造方法は、回収アルミ缶を破砕し、水溶性の水素発生触媒を含有するアルカリ性水溶液と反応させることで水素を発生させるステップと、前記反応終了後の反応終了液を斜めに傾斜させたフィルター部にて濾過するステップとを有し、
前記濾過された濾液を前記水溶性の水素発生触媒を含有するアルカリ水溶液として再利用することを特徴とする。
前記濾過された濾液を前記水溶性の水素発生触媒を含有するアルカリ水溶液として再利用することを特徴とする。
本発明に係る水素製造に用いる原材料として回収アルミ缶を用いたので、安価に水素が製造でき、燃料電池に用いられる水素燃料として有用である。
さらには、水素ステーションに一体的に設けることもできる。
さらには、水素ステーションに一体的に設けることもできる。
以下、図に基づいて本発明に係る水素の製造装置及び製造方法例を説明する。
アルミとアルカリ水溶液とを反応させるための反応器１１と、この反応器１１に原材料を供給するホッパー部１３と、この反応器１１にアルカリ水溶液を供給するための反応液貯留タンク１２を有する。
図示を省略した破砕機にて回収したアルミ缶を小片状に破砕し、ホッパー部１３に投入する。
ホッパー部１３と反応器１１とは、フィーダー部１３ａにて接続され、原料となるアルミが連続的に反応器１１に投入可能になっている。
反応液貯留タンク１２には、アルカリ性の水溶液が貯留されており、反応器１１と配管接続され、バルブＶ１の開閉操作により、このアルカリ性の水溶液が反応器１１に供給制御される。
アルカリ性の水溶液は、水酸化ナトリウム，水酸化カリウム等の強アルカリ水溶液であり、前述の水溶性の水素発生触媒が溶解されている。
アルミとアルカリ水溶液とを反応させるための反応器１１と、この反応器１１に原材料を供給するホッパー部１３と、この反応器１１にアルカリ水溶液を供給するための反応液貯留タンク１２を有する。
図示を省略した破砕機にて回収したアルミ缶を小片状に破砕し、ホッパー部１３に投入する。
ホッパー部１３と反応器１１とは、フィーダー部１３ａにて接続され、原料となるアルミが連続的に反応器１１に投入可能になっている。
反応液貯留タンク１２には、アルカリ性の水溶液が貯留されており、反応器１１と配管接続され、バルブＶ１の開閉操作により、このアルカリ性の水溶液が反応器１１に供給制御される。
アルカリ性の水溶液は、水酸化ナトリウム，水酸化カリウム等の強アルカリ水溶液であり、前述の水溶性の水素発生触媒が溶解されている。
反応器１１中では、アルミがアルカリ水溶液に溶解し、水素が発生する。
この水素は、バブルＶ４の開閉操作により、外部に取り出される。
反応が終了した水溶液は、バルブＶ２を開くことで、その下部に設けた固液分離器１４に流下する。
固液分離器１４には、溶液の冷却手段を備え、反応後の水溶液から水酸化アルミ等の固形分が析出する。
また、アルミ片に付着した顔料等の固形分も反応後の水溶液に含まれている。
これらの固形分は、斜めに配置したフィルター部１５の傾斜面に残留するが、傾斜面に沿って下部側に移動する。
これにより、フィルター部１５の下部側に設けた取出口１６から外部に排出しやすくなっている。
フィルター部１５の下側には、濾過液貯留部１７を設けてあり、濾液が貯留される。
水素発生触媒もこの濾液に溶解している。
そこで、バルブＶ３を開き、ポンプＰ１にて反応液貯留タンク１２に返送することで、反応液として繰り返し利用できる。
この水素は、バブルＶ４の開閉操作により、外部に取り出される。
反応が終了した水溶液は、バルブＶ２を開くことで、その下部に設けた固液分離器１４に流下する。
固液分離器１４には、溶液の冷却手段を備え、反応後の水溶液から水酸化アルミ等の固形分が析出する。
また、アルミ片に付着した顔料等の固形分も反応後の水溶液に含まれている。
これらの固形分は、斜めに配置したフィルター部１５の傾斜面に残留するが、傾斜面に沿って下部側に移動する。
これにより、フィルター部１５の下部側に設けた取出口１６から外部に排出しやすくなっている。
フィルター部１５の下側には、濾過液貯留部１７を設けてあり、濾液が貯留される。
水素発生触媒もこの濾液に溶解している。
そこで、バルブＶ３を開き、ポンプＰ１にて反応液貯留タンク１２に返送することで、反応液として繰り返し利用できる。
次に水素の製造方法について説明する。
ｐＨ＝１３以上の高濃度の水酸化ナトリウムの水溶液を反応液貯留タンクに準備し、この水溶液に０．００１〜０．１モル／リットルのＦｅ２（ＳＯ４）３を触媒として添加した。
これを反応器１１に供給し、アルミ缶を破砕した原料をホッパーから投入した。
実験装置では、１時間当たり２Ｋｇの水素を取り出すことができた。
反応液中には、コロイド状の副産物が生成されているとともに、顔料等の不純物も含まれていた。
これを固液分離器に流下させた。
濾過液中には、固定分がフィルター除去されており、反応液貯留タンク１２に戻した。
この返送した濾液は、再度反応液として使用できることも確認できた。
ｐＨ＝１３以上の高濃度の水酸化ナトリウムの水溶液を反応液貯留タンクに準備し、この水溶液に０．００１〜０．１モル／リットルのＦｅ２（ＳＯ４）３を触媒として添加した。
これを反応器１１に供給し、アルミ缶を破砕した原料をホッパーから投入した。
実験装置では、１時間当たり２Ｋｇの水素を取り出すことができた。
反応液中には、コロイド状の副産物が生成されているとともに、顔料等の不純物も含まれていた。
これを固液分離器に流下させた。
濾過液中には、固定分がフィルター除去されており、反応液貯留タンク１２に戻した。
この返送した濾液は、再度反応液として使用できることも確認できた。
１１ 反応器
１２ 反応液貯留タンク
１３ ホッパー部
１４ 固液分離器
１５ フィルター部
１６ 取出口
１７ 濾過液貯留部
１２ 反応液貯留タンク
１３ ホッパー部
１４ 固液分離器
１５ フィルター部
１６ 取出口
１７ 濾過液貯留部
Claims (1)
- 破砕された回収アルミ缶を投入するホッパー部と、
アルカリ性水溶液からなる反応液を貯留する反応液貯留タンクと、
前記破砕された回収アルミ缶と前記反応液とを反応させる反応器を備え、
反応器で反応終了後の反応終了液を固液分離する固液分離器を有し、
前記固液分離器は傾斜面からなるフィルター部を有し、
前記固液分離器から得られた濾過液を前記反応液貯留タンクに返送する返送手段を有する水素製造装置を用いて、
前記アルカリ性水溶液は水溶性の水素発生触媒を含有し、
前記水素発生触媒はＦｅ２（ＳＯ４）３，ＦｅＣｌ３，Ｆｅ（ＮＨ４）（ＳＯ４）２，Ｎａ３ＰＯ４，ＭｇＣｌ２，Ｃｏ（ＮＯ３）２，Ｋ２ＣＯ３，ＣｕＳＯ４，ＺｎＳＯ４，ＮａＦ，Ｎａ２ＳＯ４，ＮａＣｌＯ４のいずれかであり、
表面に印刷又は塗装が施された回収アルミ缶を破砕し、水溶性の水素発生触媒を含有する前記アルカリ性水溶液と反応させることで水素を発生させるステップと、
前記反応終了後の反応終了液を斜めに傾斜させたフィルター部にて濾過するステップとを有し、
前記濾過された濾液を前記水溶性の水素発生触媒を含有するアルカリ性水溶液として再利用し、前記濾過にて前記印刷又は塗装残渣を含む固形分を分離除去することを特徴とする水素製造方法。
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|---|---|---|---|
| JP2016132957A JP6498156B2 (ja) | 2016-07-05 | 2016-07-05 | 水素製造装置及びそれを用いた製造方法 |
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| JP2016132957A JP6498156B2 (ja) | 2016-07-05 | 2016-07-05 | 水素製造装置及びそれを用いた製造方法 |
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2016
- 2016-07-05 JP JP2016132957A patent/JP6498156B2/ja active Active
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