【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
（産業上の利用分野）
本発明は水素生成用アルミニウム合金に関す
る。
（従来の技術）
従来、水素ガスを生成させる方法としては、金
属を酸やアルカリと反応させる方法、水を熱化学
的に分解する方法及び水を電気分解する方法が知
られているが、前者は工業的に利用することが困
難であることから、工業的には電気分解法が一般
に採用されている。
（発明が解決しようとする問題点）
しかしながら、電気分解法や水の熱化学的分解
法では、多大の電力や熱エネルギーを必要とする
問題がある。
従つて、本発明は安価で、エネルギーを必要と
せず、水素生成能率が高く、しかも環境汚染の恐
れのない水素ガス生成材料を得ることを目的とす
るものである。
（問題点を解決するための手段）
本発明は、前記問題を解決する手段として、錫
５〜50％、残部アルミニウム及び不可避的不純物
からなる水素生成用アルミニウム合金を提供する
ものである。
即ち、アルミニウムは表面が酸化されて不動態
化するため、水や温水に浸漬しても反応しない
が、本発明者は、アルミニウム合金について種々
研究した結果、アルミニウムに錫を所定量添加し
て合金にすると、常温の水に浸漬しただけでも反
応して水素ガスを発生し、しかも、温度の上昇と
共に生成速度が増大することを見出だし、この知
見に基づいて本発明を完成したものである。
本発明に係るアルミニウム合金が水と反応し水
素ガスを生成する理由及びその反応機構等は解明
されていないが、アルミニウム中に錫をその固溶
限以上に均一に固溶させたことに起因するものと
推測される。
錫の含有量を５〜50％としたのは、錫の含有量
が５％未満あるいは50％を越えると、水素の発生
が殆ど見られず、本発明の目的を達成できないか
らである。なお、アルミニウム及び錫はできるだ
け高純度のものを使用するのが好ましい。
本発明に係る水素生成用アルミニウム合金は、
例えば、内壁面を溶湯の凝固点以上の温度に維持
させた鋳型にその一端側からアルミニウム合金の
溶湯を供給し、他端側から凝固させつつ水平方向
に引き抜いて鋳造することを特徴とする連続鋳造
方法によつて製造できる。
なお、アルミニウムと錫の融点及び密度が著し
く相異し、またアルミニウム中への錫が固溶度が
非常に小さいため、鋳型を冷却しながら鋳造する
方法では、偏析を起こしたり欠陥を生じ易いため
最大でも数％程度しか添加できず、また、所定量
添加した合金を鋳造後に熱処理を加えて均質化し
てもそのままでは水素を殆ど生成しない。
以下、添付の図面を参照して本発明に係る水素
生成用アルミニウム合金の製造方法について具体
的に説明する。
第１図は本発明に係る合金の製造に使用する連
続鋳造装置を示し、１は電気炉、２は黒鉛ルツ
ボ、３は加熱鋳型、４はヒータ、５は冷却装置、
６はピンチローラ、７は溶湯、８は鋳塊、９は冷
却水供給口である。まず、アルミニウムと錫とを
所定の割合で配合して電気炉１内で溶融させる一
方、ヒータ４により鋳型３を鋳造材料の凝固点以
上の温度に加熱、維持させ、ダミーバー（図示せ
ず）を鋳型内にセツトする。次に、電気炉１の黒
鉛ルツボ２内に押し込み棒（図示せず）を挿入し
て、溶湯を鋳型３内に充填し、更に、冷却装置５
に冷却水を供給しながらピンチローラ６を回転駆
動させて、ダミーバーを引き抜くことにより鋳造
が開始される。ダミーバーの引き抜きにより溶湯
は鋳型出口近傍で凝固殻を形成するが、鋳型がア
ルミニウム合金の融点以上に加熱されているた
め、その凝固界面は、図示のように鋳型内に突出
した形状となる。凝固した鋳塊８は冷却装置５に
より更に冷却される。
このようにして鋳造されたアルミニウム合金
は、そのまま使用しても良いが、水素生成速度を
大きくするため、板状、粉末状、溶射皮膜その他
の形態に加工して使用するのが好ましい。
（実施例）
純度99.99％のアルミニウム（Al）と、純度
99.9％の錫（Sn）とを原料として用い、これらを
第１表に示す組成に配合し、第１図の連続鋳造装
置を用いて鋳造し、それぞれ直径８mmのアルミニ
ウム合金の鋳塊を得た。
ついで、各アルミニウム合金を0.25mmに冷間圧
延した後、幅10mm、長さ50mm、厚さ0.25mmの試験
片を得た。
(Industrial Application Field) The present invention relates to an aluminum alloy for hydrogen generation. (Prior art) Conventionally, known methods for generating hydrogen gas include a method of reacting a metal with an acid or alkali, a method of thermochemically decomposing water, and a method of electrolyzing water. Since it is difficult to use it industrially, electrolysis is generally adopted industrially. (Problems to be Solved by the Invention) However, the electrolysis method and the thermochemical decomposition method of water have a problem in that they require a large amount of electric power and thermal energy. Therefore, an object of the present invention is to obtain a hydrogen gas generating material that is inexpensive, does not require energy, has high hydrogen generation efficiency, and is free from environmental pollution. (Means for Solving the Problems) As a means for solving the above-mentioned problems, the present invention provides an aluminum alloy for hydrogen generation comprising 5 to 50% tin, the balance aluminum and unavoidable impurities. In other words, the surface of aluminum is oxidized and becomes passivated, so it does not react even when immersed in water or hot water. However, as a result of various studies on aluminum alloys, the inventors discovered that aluminum alloys can be made by adding a predetermined amount of tin to aluminum. They discovered that even when immersed in water at room temperature, it reacts and generates hydrogen gas, and that the rate of production increases as the temperature rises.Based on this knowledge, the present invention was completed. Although the reason why the aluminum alloy according to the present invention reacts with water and generates hydrogen gas and the reaction mechanism are not clear, it is due to the fact that tin is uniformly dissolved in aluminum beyond its solid solubility limit. It is assumed that The reason why the tin content is set to 5 to 50% is that if the tin content is less than 5% or exceeds 50%, hydrogen generation is hardly observed and the object of the present invention cannot be achieved. Note that it is preferable to use aluminum and tin with as high a purity as possible. The aluminum alloy for hydrogen generation according to the present invention is
For example, continuous casting is characterized by supplying molten aluminum alloy from one end of a mold whose inner wall surface is maintained at a temperature higher than the freezing point of the molten metal, and drawing it horizontally while solidifying from the other end. It can be manufactured by the method. Furthermore, since the melting points and densities of aluminum and tin are significantly different, and the solid solubility of tin in aluminum is extremely low, methods of casting while cooling the mold tend to cause segregation and defects. At most, hydrogen can only be added in a few percent, and even if a predetermined amount of hydrogen is added to the alloy and homogenized by heat treatment after casting, hardly any hydrogen will be produced as it is. Hereinafter, a method for manufacturing an aluminum alloy for hydrogen generation according to the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows a continuous casting apparatus used for manufacturing the alloy according to the present invention, in which 1 is an electric furnace, 2 is a graphite crucible, 3 is a heating mold, 4 is a heater, 5 is a cooling device,
6 is a pinch roller, 7 is a molten metal, 8 is an ingot, and 9 is a cooling water supply port. First, aluminum and tin are mixed in a predetermined ratio and melted in the electric furnace 1, while the mold 3 is heated and maintained at a temperature equal to or higher than the freezing point of the casting material by the heater 4, and a dummy bar (not shown) is placed in the mold. Set inside. Next, a push rod (not shown) is inserted into the graphite crucible 2 of the electric furnace 1 to fill the mold 3 with molten metal, and then the cooling device 5
Casting is started by rotating the pinch roller 6 while supplying cooling water to pull out the dummy bar. When the dummy bar is pulled out, the molten metal forms a solidified shell near the mold outlet, but since the mold is heated above the melting point of the aluminum alloy, the solidified interface protrudes into the mold as shown in the figure. The solidified ingot 8 is further cooled by the cooling device 5. The aluminum alloy thus cast may be used as is, but in order to increase the rate of hydrogen production, it is preferable to process it into a plate, powder, sprayed coating, or other form before use. (Example) 99.99% pure aluminum (Al) and purity
Using 99.9% tin (Sn) as a raw material, these were mixed into the composition shown in Table 1, and cast using the continuous casting equipment shown in Figure 1 to obtain aluminum alloy ingots each having a diameter of 8 mm. . Next, each aluminum alloy was cold rolled to 0.25 mm, and then a test piece with a width of 10 mm, a length of 50 mm, and a thickness of 0.25 mm was obtained.
【表】
恒温水槽内の水をそれぞれ19℃、30℃、50℃、
75℃の所定温度に維持し、その中に水を満たした
メスシリンダを倒立させた後、各試験片を入れた
フラスコを水槽内に設置し、試験片から発生する
ガスをメスシリンダで採取して、そのガスによる
水置換量から生成ガス量を計測した。その結果を
第２表および第２図〜第４図に示す。[Table] The water in the constant temperature water tank is 19℃, 30℃, 50℃, respectively.
After maintaining the specified temperature of 75℃ and inverting a measuring cylinder filled with water, the flask containing each test piece was placed in a water tank, and the gas generated from the test piece was collected with the measuring cylinder. Then, the amount of gas produced was measured from the amount of water replaced by the gas. The results are shown in Table 2 and FIGS. 2 to 4.
【表】
第２表の結果から明らかなように、本発明に係
るアルミニウム合金は、水温が低くても水素を発
生し、高温になるほど生成速度が増大する。従つ
て、水温を制御することにより水素生成速度を制
御することができる。
第２図は50℃（１点鎖線）及び75℃（実線）に
おけるアルミニウム合金の錫含有量と最大水素生
成速度との関係を示す。図から明らかなように、
錫の含有量が５％未満ではアルミニウム合金から
水素が殆ど発生せず、５％以上になると水素ガス
が発生し始める。水素ガスの生成速度は錫含有量
が10％を超えると急激に増大し、20％前後で顕著
なピーク値を示す。また、50％を越えると再び水
素ガスが発生しなくなる。ちなみに、錫含有量20
％のものは、水温が75℃で128ml／hr・cm2と著し
く速く、旧式電解槽を用い印加電圧2V、電流密
度0.1A／mm2で水を電気分解したときの生成速度
の４倍以上の値を示す。また、20℃でも24ml／
hr・cm2と電解槽の値（22ml／hr・cm2）と同等の
値を示す。
第３図及び第４図は、水温をそれぞれ50℃およ
び75℃に設定し、アルミニウム合金を水中に浸漬
した場合の水素生成速度の変化を示す。図から明
らかなように、水素生成速度は錫含有量に大きく
依存することがわかる。
（発明の効果）
以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば、安価で無害な材料を用いて水素生成材料を得
ることができ、しかも、水素生成に電力その他の
エネルギーを必要とせず、旧式電解槽の４倍以上
の水素生成速度が得られるなど優れた効果が得ら
れる。[Table] As is clear from the results in Table 2, the aluminum alloy according to the present invention generates hydrogen even when the water temperature is low, and the generation rate increases as the temperature increases. Therefore, by controlling the water temperature, the hydrogen production rate can be controlled. Figure 2 shows the relationship between the tin content of the aluminum alloy and the maximum hydrogen production rate at 50°C (dashed line) and 75°C (solid line). As is clear from the figure,
When the tin content is less than 5%, hardly any hydrogen is generated from the aluminum alloy, and when the tin content is 5% or more, hydrogen gas starts to be generated. The rate of hydrogen gas production increases rapidly when the tin content exceeds 10%, and reaches a remarkable peak value at around 20%. Moreover, when it exceeds 50%, hydrogen gas will no longer be generated. By the way, tin content 20
% is extremely fast at 128 ml/hr・cm 2 at a water temperature of 75°C, which is more than four times the generation rate when water is electrolyzed using an old-style electrolytic cell at an applied voltage of 2 V and a current density of 0.1 A/mm 2. indicates the value of Also, even at 20℃, 24ml/
hr・cm 2 and the value of the electrolytic cell (22ml/hr・cm 2 ) are shown. Figures 3 and 4 show changes in the hydrogen production rate when the aluminum alloy is immersed in water with the water temperature set at 50°C and 75°C, respectively. As is clear from the figure, the hydrogen production rate is largely dependent on the tin content. (Effects of the Invention) As is clear from the above description, according to the present invention, a hydrogen-generating material can be obtained using inexpensive and harmless materials, and hydrogen generation does not require electricity or other energy. , excellent effects can be obtained, such as a hydrogen production rate four times faster than that of old-style electrolyzers.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]
第１図は本発明に係る水素生成用アルミニウム
合金の製造に使用する連続鋳造装置の概略断面
図、第２図は本発明に係る水素生成用アルミニウ
ム合金の錫含有量と最大生成速度との関係を示す
図、第３図及び第４図は本発明に係る水素生成用
アルミニウム合金の一定温度における水素生成速
度の変化を示す図である。
１……電気炉、２……黒鉛ルツボ、３……加熱
鋳型、４……ヒータ、５……冷却装置、６……ピ
ンチローラ、７……溶湯、８……鋳塊、９……冷
却水供給口。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a continuous casting apparatus used for producing the aluminum alloy for hydrogen generation according to the present invention, and FIG. 2 is the relationship between the tin content and the maximum production rate of the aluminum alloy for hydrogen generation according to the present invention. , FIG. 3, and FIG. 4 are diagrams showing changes in the hydrogen production rate at a constant temperature of the aluminum alloy for hydrogen production according to the present invention. 1... Electric furnace, 2... Graphite crucible, 3... Heating mold, 4... Heater, 5... Cooling device, 6... Pinch roller, 7... Molten metal, 8... Ingot, 9... Cooling Water supply port.