JPH03205302A - 水素生成方法 - Google Patents
水素生成方法Info
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- JPH03205302A JPH03205302A JP1342177A JP34217789A JPH03205302A JP H03205302 A JPH03205302 A JP H03205302A JP 1342177 A JP1342177 A JP 1342177A JP 34217789 A JP34217789 A JP 34217789A JP H03205302 A JPH03205302 A JP H03205302A
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
Landscapes
- Catalysts (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は燃料資源、化学原料資源などに用いる水素の生
成方法に関する。
成方法に関する。
［従来の技術コ
次世代のクリーンエネルギーとして水素ガスが期待され
ている。水素は、燃焼による酸素との反応によって水が
生成するのみであって、炭酸ガスが発生する化石燃料に
比べると、極めてクリーンな燃料である。
ている。水素は、燃焼による酸素との反応によって水が
生成するのみであって、炭酸ガスが発生する化石燃料に
比べると、極めてクリーンな燃料である。
現在、水素のほとんどはナフサ（炭化水素）に１，００
０℃で水蒸気を作用させる方法や、ナフサに酸素を作用
させる方法によって作られている。また、石炭に１，０
００℃で水蒸気を作用させる方法も用いられている。
０℃で水蒸気を作用させる方法や、ナフサに酸素を作用
させる方法によって作られている。また、石炭に１，０
００℃で水蒸気を作用させる方法も用いられている。
［発明が解決しようとする課題］
しかしながら、これらの方法は、いずれも、化石燃料が
原料であり、脱資源をめざした方法ではない。脱資源化
のためには、水から直接高効率、経済的に水素ガスを作
り出すことが望まれる。
原料であり、脱資源をめざした方法ではない。脱資源化
のためには、水から直接高効率、経済的に水素ガスを作
り出すことが望まれる。
水の電気分解は最も一般的な分解技術であるが、効率、
経済性の点からその実用化は望めない。そこで、電気分
解に依存しない方法の開発が望まれている。この目的か
ら鉄一リン酸を触媒とし、光化学反応を組み入れた方式
（ヨコハマ●マーク■；サンシャイン計画）、酸化チタ
ンを用いた半導体電極法による光電気化学方式などの太
陽光を利用する方式が研究されている。しかし、いずれ
も効率が悪く、高効率で水素を発生することはできなか
った。
経済性の点からその実用化は望めない。そこで、電気分
解に依存しない方法の開発が望まれている。この目的か
ら鉄一リン酸を触媒とし、光化学反応を組み入れた方式
（ヨコハマ●マーク■；サンシャイン計画）、酸化チタ
ンを用いた半導体電極法による光電気化学方式などの太
陽光を利用する方式が研究されている。しかし、いずれ
も効率が悪く、高効率で水素を発生することはできなか
った。
本発明の目的は水を３００℃オーダの下で高効率に水を
分解して水素を生成する方法を提供することにある。
分解して水素を生成する方法を提供することにある。
［課題を解決するための手段コ
上記目的を達成するため、本発明に係る水素生成方法お
いては、マグネタイト粒子を酸素欠陥化処理して活性化
する工程と、得られた活性化マグネタイトを反応性触媒
に用いて水を分解させる工程とを含むものである。
いては、マグネタイト粒子を酸素欠陥化処理して活性化
する工程と、得られた活性化マグネタイトを反応性触媒
に用いて水を分解させる工程とを含むものである。
［原理●作用コ
マグネタイト（Ｆｅ３ｏ４）を酸素欠陥化処理し、活性
化した後、３００℃で水を反応させる。この反応におい
て、水は水素と酸素（０ ）とに分解し、酸２− 素（０ ）は活性化マグネタイトの酸素欠陥格子中に組
み込まれる。
化した後、３００℃で水を反応させる。この反応におい
て、水は水素と酸素（０ ）とに分解し、酸２− 素（０ ）は活性化マグネタイトの酸素欠陥格子中に組
み込まれる。
この反応を式で示すと、
■２０＋活性化マグネタイト→Ｈ２＋マク゛ネタイト
（１）（Ｆｅ，０＋） となる。（１）式で明らかなように、この反応では、１
モルの水蒸気としての水のガスが１モルの水素のガスに
変化する反応であり、通常の水の分解反応である次式 ■２０→Ｈ２＋ １／２ ０２ （２
）によって、水が分解する場合とは異なる。（２）式で
は酸素が同時に発生し、反応生成物としてガスのモル数
が５０％増大する。したがって、（２）式の反応は、反
応炉に閉じ込んで反応させる場合は反応が進行しにくい
。すなわち、１００％の効率で（３） 水を分解することはできない。又、生成ガスには水素と
酸素とのガスが混合する。
（１）（Ｆｅ，０＋） となる。（１）式で明らかなように、この反応では、１
モルの水蒸気としての水のガスが１モルの水素のガスに
変化する反応であり、通常の水の分解反応である次式 ■２０→Ｈ２＋ １／２ ０２ （２
）によって、水が分解する場合とは異なる。（２）式で
は酸素が同時に発生し、反応生成物としてガスのモル数
が５０％増大する。したがって、（２）式の反応は、反
応炉に閉じ込んで反応させる場合は反応が進行しにくい
。すなわち、１００％の効率で（３） 水を分解することはできない。又、生成ガスには水素と
酸素とのガスが混合する。
これに対し、（１）式では反応の前後でガスのモル数の
変化がないので反応が容易に進行する。
変化がないので反応が容易に進行する。
活性化マグネタイトに十分な酸素欠陥があれば、理論上
は反応炉中の■２０を全て水素ガスに分解できる。又、
生成するガスは、水素ガスのみであり、利用し易い水素
ガスが純粋に得られるという利点がある。
は反応炉中の■２０を全て水素ガスに分解できる。又、
生成するガスは、水素ガスのみであり、利用し易い水素
ガスが純粋に得られるという利点がある。
本発明の反応機構は次のように考えられる。すなわち、
酸素の欠陥のある活性化マグネタイトは電気的中性を保
つために、０ の欠陥に相当する分だけがＦｅ イオ
ンに変わっている。Ｈ：ＬＯが分解するときに、Ｈ．０
分子中の０２−イオンは、そのまま活性化マグネタイト
中のＯ 欠陥部分に取り込まタイトのＦｅ イオン（
０の欠陥に相当する分）と、（３）式の反応によって電
荷を失い、水素ガスに変わる。
酸素の欠陥のある活性化マグネタイトは電気的中性を保
つために、０ の欠陥に相当する分だけがＦｅ イオ
ンに変わっている。Ｈ：ＬＯが分解するときに、Ｈ．０
分子中の０２−イオンは、そのまま活性化マグネタイト
中のＯ 欠陥部分に取り込まタイトのＦｅ イオン（
０の欠陥に相当する分）と、（３）式の反応によって電
荷を失い、水素ガスに変わる。
３＋
Ｈ ＋Ｆｅ ＋ １／２Ｈ２＋ Ｆｅ
（３）これらの一連の反応において活性化マグネタイ
トはＦｅ３０．＋に変わる。活性化マグネタイトの合成
法（＋） として、基本的には、Ｆｅ，Ｏ＋から酸素を一部除去す
る方法であれば如何なる方法であってもよい。。
（３）これらの一連の反応において活性化マグネタイ
トはＦｅ３０．＋に変わる。活性化マグネタイトの合成
法（＋） として、基本的には、Ｆｅ，Ｏ＋から酸素を一部除去す
る方法であれば如何なる方法であってもよい。。
例えば、３００℃付近で水素ガスを反応させる方法や真
空下に放置する方法、リチウムボロハイドライどなどの
還元剤と反応させる方法などが利用できる。
空下に放置する方法、リチウムボロハイドライどなどの
還元剤と反応させる方法などが利用できる。
本発明は、活性化マグネタイトがＯ イオンを０′ｌ？
一欠陥格子中に引き込むと同時に、Ｆｅ２＋イオンがＦ
ｅ３＋イオンに変化するという化学反応性を有すること
を見出し、この性質を利用するものである。
一欠陥格子中に引き込むと同時に、Ｆｅ２＋イオンがＦ
ｅ３＋イオンに変化するという化学反応性を有すること
を見出し、この性質を利用するものである。
すなわち、活性化マグネタイトが酸素イオンを引く抜く
と同時に、酸素イオンと対になっていた元素を還元する
という反応を起こすことは今までに知られていなかった
ことである。
と同時に、酸素イオンと対になっていた元素を還元する
という反応を起こすことは今までに知られていなかった
ことである。
マグネタイトは、鉄の酸化物であり、極めて安全で、製
造、利用、廃棄のいずれの段階においても、環境汚染の
問題がないといつ利点がある。しかも、マグネタイトは
資源として豊富であり、水素の大量製造を可能にする。
造、利用、廃棄のいずれの段階においても、環境汚染の
問題がないといつ利点がある。しかも、マグネタイトは
資源として豊富であり、水素の大量製造を可能にする。
活性化マグネタイトと水とは、有利なことに反応が３０
０℃付近で進行するので、水素ガスを扱う上での安全性
が極めて高い。また、反応は常圧進（５） 行し、高圧下で行なう場合のような反応の危険性が全く
ないため、工業上の利用が容易となる。さらに、マグネ
タイトは、これを再生利用できるので、反応工業的にシ
ンプルな反応装置の実現が可能となる。例えば、反応槽
にマグネタイトを入れたまま、活性化プロセス、水素発
生プロセスを交互に行なうというシンプルなプロセスに
よって水から水素を製造することができる。
０℃付近で進行するので、水素ガスを扱う上での安全性
が極めて高い。また、反応は常圧進（５） 行し、高圧下で行なう場合のような反応の危険性が全く
ないため、工業上の利用が容易となる。さらに、マグネ
タイトは、これを再生利用できるので、反応工業的にシ
ンプルな反応装置の実現が可能となる。例えば、反応槽
にマグネタイトを入れたまま、活性化プロセス、水素発
生プロセスを交互に行なうというシンプルなプロセスに
よって水から水素を製造することができる。
［実施例］
以下に本発明の実施例を示す。
（実施例１）
第一鉄イオンをＰＨ９〜１０． ６５℃で空気酸化して
得られるマグネタイト（０．１〜０．２−の粉末（０．
９ｇ）を磁性ボードに入れ、これを石英管（４２ｃｍ，
３０ｃｍ長）中に置き、３００℃，１０ ｔｏｒｒに
減圧し、３時間放置してマグネタイトを活性化した。そ
の後、石英管中に水を４０■注入して気化させ、管内を
ほぼ１ａｔｍに保った。その後、管内の水素ガス組成を
ガスクロマトグラフにより測定したところ、水素ガスは
５分後に５％、２０分後に１３％、４０分後に約３０％
と増大し、ほぼ２時間後には、ほとんどの水が水素ガス
に変化した。
得られるマグネタイト（０．１〜０．２−の粉末（０．
９ｇ）を磁性ボードに入れ、これを石英管（４２ｃｍ，
３０ｃｍ長）中に置き、３００℃，１０ ｔｏｒｒに
減圧し、３時間放置してマグネタイトを活性化した。そ
の後、石英管中に水を４０■注入して気化させ、管内を
ほぼ１ａｔｍに保った。その後、管内の水素ガス組成を
ガスクロマトグラフにより測定したところ、水素ガスは
５分後に５％、２０分後に１３％、４０分後に約３０％
と増大し、ほぼ２時間後には、ほとんどの水が水素ガス
に変化した。
（６）
（実施例２）
マグネタイト粒子（０．９ｇ）を３００℃で■ガスで１
時間反応させて活性化させ、その後、真空ポンプによっ
て水素ガスを除去し、実施例ｌと同様に水を４０■注入
して分解させたところ、実施例ｌとほぼ同様の結果が得
られた。
時間反応させて活性化させ、その後、真空ポンプによっ
て水素ガスを除去し、実施例ｌと同様に水を４０■注入
して分解させたところ、実施例ｌとほぼ同様の結果が得
られた。
［発明の効果コ
以上のように本発明によるときには、活性化マグネタイ
トの性質を利用して水を還元するのみの処理によって高
効率、高速度で水素ガスを生成で２一 き、しかも、Ｏ はそのままＯ としてマグネタイト中
に取り込まれるため、純粋にＨガスだけをとりだすこと
ができ、処理後、ガス分離を必要としない。
トの性質を利用して水を還元するのみの処理によって高
効率、高速度で水素ガスを生成で２一 き、しかも、Ｏ はそのままＯ としてマグネタイト中
に取り込まれるため、純粋にＨガスだけをとりだすこと
ができ、処理後、ガス分離を必要としない。
したがって本発明によれば、反応が低温で行なわれるた
め、省エネレギータイプのシステムを実現でき、大量生
産が可能であり、得られた水素は化石燃料の代替燃料と
して、また各種化学製品の原料資源として広く利用でき
る効果を有する。
め、省エネレギータイプのシステムを実現でき、大量生
産が可能であり、得られた水素は化石燃料の代替燃料と
して、また各種化学製品の原料資源として広く利用でき
る効果を有する。
Claims (1)
- （１）マグネタイト粒子を酸素欠陥化処理して活性化す
る工程と、得られた活性化マグネタイトを反応性触媒に
用いて水を分解させる工程とを含むことを特徴とする水
素生成方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1342177A JPH03205302A (ja) | 1989-12-29 | 1989-12-29 | 水素生成方法 |
| EP90312914A EP0431819A1 (en) | 1989-11-28 | 1990-11-28 | Method for decomposing gaseous oxide and catalyst used therefor |
| US07/657,767 US5093303A (en) | 1989-11-28 | 1991-02-21 | Catalyst for decomposing gaseous oxide and method of manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1342177A JPH03205302A (ja) | 1989-12-29 | 1989-12-29 | 水素生成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03205302A true JPH03205302A (ja) | 1991-09-06 |
Family
ID=18351715
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1342177A Pending JPH03205302A (ja) | 1989-11-28 | 1989-12-29 | 水素生成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03205302A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010119973A1 (ja) * | 2009-04-14 | 2010-10-21 | Ｇｇｉジャパン株式会社 | 炭化水素オイル製造システム及び炭化水素オイルの製造方法 |
| WO2020048556A1 (de) | 2018-09-05 | 2020-03-12 | Wandzik Christoph Gregor | Wasserstoffreaktor und das regenerative chemie-verfahren |
-
1989
- 1989-12-29 JP JP1342177A patent/JPH03205302A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010119973A1 (ja) * | 2009-04-14 | 2010-10-21 | Ｇｇｉジャパン株式会社 | 炭化水素オイル製造システム及び炭化水素オイルの製造方法 |
| WO2020048556A1 (de) | 2018-09-05 | 2020-03-12 | Wandzik Christoph Gregor | Wasserstoffreaktor und das regenerative chemie-verfahren |
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