JPH10310402A - 水素ガスの生成方法及び水素ガスの生成装置 - Google Patents
水素ガスの生成方法及び水素ガスの生成装置Info
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- JPH10310402A JPH10310402A JP9113864A JP11386497A JPH10310402A JP H10310402 A JPH10310402 A JP H10310402A JP 9113864 A JP9113864 A JP 9113864A JP 11386497 A JP11386497 A JP 11386497A JP H10310402 A JPH10310402 A JP H10310402A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
- Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 反応温度を低くして連続的に水を分解する。
【解決手段】 筒状の金属製反応容器２は、入口部３と
出口部４を有し、入口部３には管体５が接続され、管体
５内にはテフロン等の絶縁体１１を介して水供給用の金
属パイプ１２が保持され、この金属パイプ１２の反応容
器２内に臨む部分には水噴出穴１３が所定間隔で形成さ
れている。そして、反応容器２は接地されており、金属
パイプ１２はこの反応容器２とは絶縁されているので、
両者は電場を形成する電極として作用する。因みに反応
容器２はカソードとして作用し、金属パイプ１２はアノ
ードとして作用する。
出口部４を有し、入口部３には管体５が接続され、管体
５内にはテフロン等の絶縁体１１を介して水供給用の金
属パイプ１２が保持され、この金属パイプ１２の反応容
器２内に臨む部分には水噴出穴１３が所定間隔で形成さ
れている。そして、反応容器２は接地されており、金属
パイプ１２はこの反応容器２とは絶縁されているので、
両者は電場を形成する電極として作用する。因みに反応
容器２はカソードとして作用し、金属パイプ１２はアノ
ードとして作用する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、水素ガスの生成方
法とその装置に関する。
法とその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】水を分解することで得られる水素は、化
学工業、半導体素子製造、金属冶金、食品工業等に利用
されるだけでなく、クリーンなエネルギー源として今後
ますます需要が見込まれている。酸素についても同様で
ある。
学工業、半導体素子製造、金属冶金、食品工業等に利用
されるだけでなく、クリーンなエネルギー源として今後
ますます需要が見込まれている。酸素についても同様で
ある。
【０００３】水素または酸素をエネルギー源として或い
は工業的に利用するには、連続的に製造できることが必
須となる。水素または酸素を連続的に製造する従来の方
法として、水の電気分解によって得る方法、メタン
ガスと７００℃〜８００℃に加熱された水蒸気とを反応
させて得る水蒸気改質法、１０００℃以上の高温下で
酸化鉄等の触媒存在下で水を水素と酸素に分解する方法
が従来から知られている。
は工業的に利用するには、連続的に製造できることが必
須となる。水素または酸素を連続的に製造する従来の方
法として、水の電気分解によって得る方法、メタン
ガスと７００℃〜８００℃に加熱された水蒸気とを反応
させて得る水蒸気改質法、１０００℃以上の高温下で
酸化鉄等の触媒存在下で水を水素と酸素に分解する方法
が従来から知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述した製造法のう
ち、電気分解法は我が国のように電気料金が高い国にお
いて、工業化することはコスト的に無理である。また、
電気エネルギーよりも効率の良い重油等の熱源を選べる
水蒸気改質法は、反応温度が前述のように高いことと、
地球温暖化の原因となる二酸化炭素の放出を伴い、更に
設備も大規模化するという欠点がある。また、１０００
℃以上の高温下で酸化鉄等の触媒に接触させる方法も、
水蒸気改質法と同様の問題がある。
ち、電気分解法は我が国のように電気料金が高い国にお
いて、工業化することはコスト的に無理である。また、
電気エネルギーよりも効率の良い重油等の熱源を選べる
水蒸気改質法は、反応温度が前述のように高いことと、
地球温暖化の原因となる二酸化炭素の放出を伴い、更に
設備も大規模化するという欠点がある。また、１０００
℃以上の高温下で酸化鉄等の触媒に接触させる方法も、
水蒸気改質法と同様の問題がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく本
発明に係る水素ガスの生成方法は、酸化珪素、酸化チタ
ンまたは酸化鉄等の金属酸化物を主体とした触媒を減圧
且つ加熱雰囲気下の電場内に配置することで、酸化珪
素、酸化チタンまたは酸化鉄等から酸素原子を分離し、
酸素原子が分離した酸化珪素、酸化チタンまたは酸化鉄
等と水分子とを反応させて水素ガスを生成するようにし
た。尚、酸素原子が分離した酸化珪素には珪素を含み、
酸素原子が分離した酸化チタンにはチタンを含み、酸素
原子が分離した酸化鉄には鉄を含む。
発明に係る水素ガスの生成方法は、酸化珪素、酸化チタ
ンまたは酸化鉄等の金属酸化物を主体とした触媒を減圧
且つ加熱雰囲気下の電場内に配置することで、酸化珪
素、酸化チタンまたは酸化鉄等から酸素原子を分離し、
酸素原子が分離した酸化珪素、酸化チタンまたは酸化鉄
等と水分子とを反応させて水素ガスを生成するようにし
た。尚、酸素原子が分離した酸化珪素には珪素を含み、
酸素原子が分離した酸化チタンにはチタンを含み、酸素
原子が分離した酸化鉄には鉄を含む。
【０００６】また、本発明に係る水素ガスの他の生成方
法は、酸化珪素、酸化チタンまたは酸化鉄等の金属酸化
物を主体とした触媒を減圧且つ加熱雰囲気下の電場内に
配置することで、酸化珪素、酸化チタンまたは酸化鉄等
から活性な酸素原子を分離し、この活性な酸素原子を水
分子と反応させることで、水分子を水素ガスと酸素ガス
に分解するようにした。
法は、酸化珪素、酸化チタンまたは酸化鉄等の金属酸化
物を主体とした触媒を減圧且つ加熱雰囲気下の電場内に
配置することで、酸化珪素、酸化チタンまたは酸化鉄等
から活性な酸素原子を分離し、この活性な酸素原子を水
分子と反応させることで、水分子を水素ガスと酸素ガス
に分解するようにした。
【０００７】上記の分解反応を効率よく行なうには、雰
囲気圧力を０．９気圧以下、雰囲気温度を２５０℃以上
６００℃以下とし、更に好ましくは、雰囲気圧力を０．
５気圧以下、雰囲気温度を３００℃以上５００℃以下と
する。
囲気圧力を０．９気圧以下、雰囲気温度を２５０℃以上
６００℃以下とし、更に好ましくは、雰囲気圧力を０．
５気圧以下、雰囲気温度を３００℃以上５００℃以下と
する。
【０００８】また、本発明に係る水素ガスの生成装置
は、酸化珪素、酸化チタンまたは酸化鉄等の金属酸化物
を主体とした触媒を収納するとともに減圧装置につなが
る反応容器と、この反応容器を加熱する加熱手段と、前
記反応容器内に水を供給する水供給手段と、前記反応容
器内に電場を形成する電極とを備えたものとした。
は、酸化珪素、酸化チタンまたは酸化鉄等の金属酸化物
を主体とした触媒を収納するとともに減圧装置につなが
る反応容器と、この反応容器を加熱する加熱手段と、前
記反応容器内に水を供給する水供給手段と、前記反応容
器内に電場を形成する電極とを備えたものとした。
【０００９】ここで、前記触媒としては粉体とすること
で、水（水蒸気）との接触面積が大きくなるので、粉体
とすることが好ましいが、ハニカム構造体の如き形状に
成形した触媒体を用いてもよい。そして、触媒を粉体状
とした場合には、反応容器を回転させながら反応を行な
うことで分解反応が効率的に生じるが、触媒をハニカム
構造体の如き形状にした場合には、特に反応容器を回転
させなくてもよい。
で、水（水蒸気）との接触面積が大きくなるので、粉体
とすることが好ましいが、ハニカム構造体の如き形状に
成形した触媒体を用いてもよい。そして、触媒を粉体状
とした場合には、反応容器を回転させながら反応を行な
うことで分解反応が効率的に生じるが、触媒をハニカム
構造体の如き形状にした場合には、特に反応容器を回転
させなくてもよい。
【００１０】また、電場を形成するための一対の電極の
うちの一方については反応容器自体を接地することで電
極（カソード）とし、また水供給手段を反応容器と絶縁
することで他方の電極（アノード）とすることが可能で
ある。更に、水供給手段としては金属パイプとし、この
金属パイプの反応容器内に臨む部分に水噴出穴を形成す
ることが考えられる。
うちの一方については反応容器自体を接地することで電
極（カソード）とし、また水供給手段を反応容器と絶縁
することで他方の電極（アノード）とすることが可能で
ある。更に、水供給手段としては金属パイプとし、この
金属パイプの反応容器内に臨む部分に水噴出穴を形成す
ることが考えられる。
【００１１】酸化珪素の場合には反応容器内における主
たる反応は以下の如くと推定される。 触媒の還元反応：ＳiＯ2＝ＳiＯ＋Ｏ*・・・・・・・・・・（１） ＳiＯ＝Ｓi＋Ｏ* ・・・・・・・・・・・（２） 触媒の酸化反応（純水の還元反応） ：ＳiＯ＋Ｈ2Ｏ＝ＳiＯ2＋Ｈ2 ・・・・・・（３） Ｓi＋Ｈ2Ｏ＝ＳiＯ＋Ｈ2 ・・・・・・・（４） 純水の酸化反応：Ｈ2Ｏ＋Ｏ*＝Ｈ2＋Ｏ2・・・・・・・・・（５）
たる反応は以下の如くと推定される。 触媒の還元反応：ＳiＯ2＝ＳiＯ＋Ｏ*・・・・・・・・・・（１） ＳiＯ＝Ｓi＋Ｏ* ・・・・・・・・・・・（２） 触媒の酸化反応（純水の還元反応） ：ＳiＯ＋Ｈ2Ｏ＝ＳiＯ2＋Ｈ2 ・・・・・・（３） Ｓi＋Ｈ2Ｏ＝ＳiＯ＋Ｈ2 ・・・・・・・（４） 純水の酸化反応：Ｈ2Ｏ＋Ｏ*＝Ｈ2＋Ｏ2・・・・・・・・・（５）
【００１２】上記の反応式（１）及び（２）は、反応の
ギブスエネルギー変化（ΔＧ）の値が正の値となるの
で、反応式は自然には右に進行しない。しかしながら、
減圧下において電極間に電圧を印加すると、カソード
（実施例では反応容器）から電子が放出され、この電子
がＳiＯ2或いはＳiＯに作用して、ＳiＯ2或いはＳiＯを
還元するとともに、極めて反応性に富む酸素原子（励起
状態の酸素原子）Ｏ*を生成する。そして、脱酸された
ＳiＯ及びＳiは反応式（３）（４）に示すようにＨ2Ｏ
と反応して、水素（Ｈ2）を生成する。更に、反応式
（３）（４）で生じたＳiＯ2或いはＳiＯは再び反応式
（１）（２）によってＳiＯ或いはＳiに還元される。
尚、反応式（１）（２）で生じた反応性に富む酸素原子
Ｏ*とＨ2Ｏとが、反応式（５）に示すように反応して、
水素（Ｈ2）と酸素（Ｏ2）を生成することも考えられ
る。一方、反応容器内の水素（Ｈ2）、酸素（Ｏ2）及び
水蒸気が増加すると、反応は平衡に達し、水素（Ｈ2）
及び酸素（Ｏ2）のそれ以上の生成は停止する。そこ
で、反応容器内から水素（Ｈ2）、酸素（Ｏ2）及び水蒸
気を吸引し反応容器内を減圧するとともに、Ｈ2Ｏを供
給することで、反応式（３）（４）（５）は右方向に
み、反応は継続し、連続的に水素（Ｈ2）と酸素（Ｏ2）
を生成することができる。
ギブスエネルギー変化（ΔＧ）の値が正の値となるの
で、反応式は自然には右に進行しない。しかしながら、
減圧下において電極間に電圧を印加すると、カソード
（実施例では反応容器）から電子が放出され、この電子
がＳiＯ2或いはＳiＯに作用して、ＳiＯ2或いはＳiＯを
還元するとともに、極めて反応性に富む酸素原子（励起
状態の酸素原子）Ｏ*を生成する。そして、脱酸された
ＳiＯ及びＳiは反応式（３）（４）に示すようにＨ2Ｏ
と反応して、水素（Ｈ2）を生成する。更に、反応式
（３）（４）で生じたＳiＯ2或いはＳiＯは再び反応式
（１）（２）によってＳiＯ或いはＳiに還元される。
尚、反応式（１）（２）で生じた反応性に富む酸素原子
Ｏ*とＨ2Ｏとが、反応式（５）に示すように反応して、
水素（Ｈ2）と酸素（Ｏ2）を生成することも考えられ
る。一方、反応容器内の水素（Ｈ2）、酸素（Ｏ2）及び
水蒸気が増加すると、反応は平衡に達し、水素（Ｈ2）
及び酸素（Ｏ2）のそれ以上の生成は停止する。そこ
で、反応容器内から水素（Ｈ2）、酸素（Ｏ2）及び水蒸
気を吸引し反応容器内を減圧するとともに、Ｈ2Ｏを供
給することで、反応式（３）（４）（５）は右方向に
み、反応は継続し、連続的に水素（Ｈ2）と酸素（Ｏ2）
を生成することができる。
【００１３】尚、前記したようにＳiＯまたはＳiが水に
接触すると水素を生成するのは、従来から知られてい
る。このようにしてＳiＯまたはＳiが酸化されてＳiＯ2
になると、通常はそれ以上反応は進まない。しかしなが
ら、本発明にあっては、励起状態の雰囲気に酸化珪素を
主体とした触媒（ＳiＯ2、ＳiＯ及びＳiを含む混合物）
を晒すことで、ＳiＯ2→ＳiＯ→Ｓi→ＳiＯ→ＳiＯ2→
ＳiＯのサイクルを繰り返すようにしたものである。
接触すると水素を生成するのは、従来から知られてい
る。このようにしてＳiＯまたはＳiが酸化されてＳiＯ2
になると、通常はそれ以上反応は進まない。しかしなが
ら、本発明にあっては、励起状態の雰囲気に酸化珪素を
主体とした触媒（ＳiＯ2、ＳiＯ及びＳiを含む混合物）
を晒すことで、ＳiＯ2→ＳiＯ→Ｓi→ＳiＯ→ＳiＯ2→
ＳiＯのサイクルを繰り返すようにしたものである。
【００１４】酸化チタンの場合には反応容器内における
主たる反応は以下の如くと推定される。 触媒の還元反応：ＴiＯ2＝ＴiＯ＋Ｏ*・・・・・・・・・・（６） ＴiＯ＝Ｔi＋Ｏ* ・・・・・・・・・・・（７） 触媒の酸化反応（純水の還元反応） ：ＴiＯ＋Ｈ2Ｏ＝ＴiＯ2＋Ｈ2 ・・・・・・（８） Ｔi＋Ｈ2Ｏ＝ＴiＯ＋Ｈ2 ・・・・・・・（９） 純水の酸化反応：Ｈ2Ｏ＋Ｏ*＝Ｈ2＋Ｏ2・・・・・・・・（１０）
主たる反応は以下の如くと推定される。 触媒の還元反応：ＴiＯ2＝ＴiＯ＋Ｏ*・・・・・・・・・・（６） ＴiＯ＝Ｔi＋Ｏ* ・・・・・・・・・・・（７） 触媒の酸化反応（純水の還元反応） ：ＴiＯ＋Ｈ2Ｏ＝ＴiＯ2＋Ｈ2 ・・・・・・（８） Ｔi＋Ｈ2Ｏ＝ＴiＯ＋Ｈ2 ・・・・・・・（９） 純水の酸化反応：Ｈ2Ｏ＋Ｏ*＝Ｈ2＋Ｏ2・・・・・・・・（１０）
【００１５】酸化鉄の場合には反応容器内における主た
る反応は以下の如くと推定される。 触媒の還元反応：Ｆe3Ｏ4＝３ＦeＯ＋Ｏ* ・・・・・・・（１１） ＦeＯ＝Ｆe＋Ｏ* ・・・・・・・・・・（１２） 触媒の酸化反応（純水の還元反応） ：３ＦeＯ＋Ｈ2Ｏ＝Ｆe3Ｏ4＋Ｈ2 ・・・（１３） Ｆe＋Ｈ2Ｏ＝ＦeＯ＋Ｈ2 ・・・・・・（１４） 純水の酸化反応：Ｈ2Ｏ＋Ｏ*＝Ｈ2＋Ｏ2・・・・・・・・（１５）
る反応は以下の如くと推定される。 触媒の還元反応：Ｆe3Ｏ4＝３ＦeＯ＋Ｏ* ・・・・・・・（１１） ＦeＯ＝Ｆe＋Ｏ* ・・・・・・・・・・（１２） 触媒の酸化反応（純水の還元反応） ：３ＦeＯ＋Ｈ2Ｏ＝Ｆe3Ｏ4＋Ｈ2 ・・・（１３） Ｆe＋Ｈ2Ｏ＝ＦeＯ＋Ｈ2 ・・・・・・（１４） 純水の酸化反応：Ｈ2Ｏ＋Ｏ*＝Ｈ2＋Ｏ2・・・・・・・・（１５）
【００１６】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態につい
て、添付図面を参照しながら説明する。ここで、図１は
本発明に係る水の分解装置の全体構成の一例を示す図、
図２は同分解装置の要部の断面図である。
て、添付図面を参照しながら説明する。ここで、図１は
本発明に係る水の分解装置の全体構成の一例を示す図、
図２は同分解装置の要部の断面図である。
【００１７】水の分解装置は開閉自在とされた断熱ケー
ス１内に、筒状の金属製反応容器２を配置している。反
応容器２は図２にも示すように、入口部３と出口部４を
有し、入口部３には管体５が接続され、出口部４には管
体６が接続され、これら管体５，６を軸受け７…にて回
転自在に支承している。
ス１内に、筒状の金属製反応容器２を配置している。反
応容器２は図２にも示すように、入口部３と出口部４を
有し、入口部３には管体５が接続され、出口部４には管
体６が接続され、これら管体５，６を軸受け７…にて回
転自在に支承している。
【００１８】また、床面にはモータＭが設けられ、この
モータＭの駆動スプロケット８と前記管体５に設けた被
動スプロケット９間にチェーン１０を張設し、モータＭ
を駆動することで反応容器２を回転するようにしてい
る。更に断熱ケース１内には反応容器２を加熱するヒー
タＨが設けられ、反応容器２の温度を測定する温度計Ｔ
を断熱ケース１内に挿入している。
モータＭの駆動スプロケット８と前記管体５に設けた被
動スプロケット９間にチェーン１０を張設し、モータＭ
を駆動することで反応容器２を回転するようにしてい
る。更に断熱ケース１内には反応容器２を加熱するヒー
タＨが設けられ、反応容器２の温度を測定する温度計Ｔ
を断熱ケース１内に挿入している。
【００１９】一方、前記管体５内にはテフロンやセラミ
ック等の絶縁体１１を介して水供給用の金属パイプ１２
が保持され、この金属パイプ１２の反応容器２内に臨む
先端は閉塞されるとともに水噴出穴１２ａが所定間隔で
形成されている。そして、金属パイプ１２の他端には純
水を満たしたタンク１３からのチューブ１４が接続され
ている。尚、金属パイプ１２の途中にはコック１５を設
けている。
ック等の絶縁体１１を介して水供給用の金属パイプ１２
が保持され、この金属パイプ１２の反応容器２内に臨む
先端は閉塞されるとともに水噴出穴１２ａが所定間隔で
形成されている。そして、金属パイプ１２の他端には純
水を満たしたタンク１３からのチューブ１４が接続され
ている。尚、金属パイプ１２の途中にはコック１５を設
けている。
【００２０】ここで、前記反応容器２は接地されてお
り、金属パイプ１２はこの反応容器２とは絶縁されてい
るので、両者は電場を形成する電極として作用する。因
みに反応容器２はカソードとして作用し、金属パイプ１
２はアノードとして作用する。
り、金属パイプ１２はこの反応容器２とは絶縁されてい
るので、両者は電場を形成する電極として作用する。因
みに反応容器２はカソードとして作用し、金属パイプ１
２はアノードとして作用する。
【００２１】また、前記管体６はジョイント１６を介し
てバッファタンク１７から伸びる配管に接続され、この
バッファタンク１７内は真空ポンプＰによって所定圧以
下に吸引されている。このバッファタンク１７内の気体
はタンク１８に吸引され、タンク１８内のガスはタンク
１９内に導入され、このタンク１９にはＯ2濃度計が付
設されている。尚、バッファタンク１７内に溜まった凝
縮水を配管２０を介して金属パイプ１２の途中に戻すよ
うにしてもよい。
てバッファタンク１７から伸びる配管に接続され、この
バッファタンク１７内は真空ポンプＰによって所定圧以
下に吸引されている。このバッファタンク１７内の気体
はタンク１８に吸引され、タンク１８内のガスはタンク
１９内に導入され、このタンク１９にはＯ2濃度計が付
設されている。尚、バッファタンク１７内に溜まった凝
縮水を配管２０を介して金属パイプ１２の途中に戻すよ
うにしてもよい。
【００２２】次に、上記の装置を用いて電極間の電位
差、標準酸化還元電位、雰囲気圧力、雰囲気温度につい
て実験した結果を以下に示す。
差、標準酸化還元電位、雰囲気圧力、雰囲気温度につい
て実験した結果を以下に示す。
【００２３】（実験１：電極間の電位差についての実
験） 触媒の種類：酸化珪素系、酸化チタン系、酸化鉄系 触媒の使用量：５００ｇ 雰囲気圧力：０．１atmを維持するように真空引きしつ
つ水を連続的に供給する。 雰囲気温度：３００℃
験） 触媒の種類：酸化珪素系、酸化チタン系、酸化鉄系 触媒の使用量：５００ｇ 雰囲気圧力：０．１atmを維持するように真空引きしつ
つ水を連続的に供給する。 雰囲気温度：３００℃
【００２４】図３は実験１の結果を示すグラフであり、
電極（反応容器と金属パイプ）間の電位差と酸素濃度と
の関係を示す。このグラフから、電極（反応容器と金属
パイプ）間の電位差が１００ｍｖ以上であれば、酸素が
発生することが分る。尚、実験では水素の発生について
もガステック社製の水素ガス検知管を用いて検出した。
結果は、測定可能な上限値（２％）に達した。また、反
応容器と金属パイプとの間の絶縁が破壊され導通状態に
なっている場合には酸素が発生しない。これは、導通状
態になっていると電場を形成することができず、前記し
た式（１），（２）に示す反応が生じないので、活性な
酸素原子を生成したり、水と反応して水素を生成するＳ
iＯまたはＳiを生成することができないからと考えられ
る。
電極（反応容器と金属パイプ）間の電位差と酸素濃度と
の関係を示す。このグラフから、電極（反応容器と金属
パイプ）間の電位差が１００ｍｖ以上であれば、酸素が
発生することが分る。尚、実験では水素の発生について
もガステック社製の水素ガス検知管を用いて検出した。
結果は、測定可能な上限値（２％）に達した。また、反
応容器と金属パイプとの間の絶縁が破壊され導通状態に
なっている場合には酸素が発生しない。これは、導通状
態になっていると電場を形成することができず、前記し
た式（１），（２）に示す反応が生じないので、活性な
酸素原子を生成したり、水と反応して水素を生成するＳ
iＯまたはＳiを生成することができないからと考えられ
る。
【００２５】（実験２：標準酸化還元電位についての実
験） 触媒の種類：酸化珪素系、酸化チタン系、酸化鉄系 触媒の使用量：５００ｇ 雰囲気圧力：０．１atmを維持するように真空引きしつ
つ水を連続的に供給する。 雰囲気温度：３００℃ 電位差：１００ｍｖ
験） 触媒の種類：酸化珪素系、酸化チタン系、酸化鉄系 触媒の使用量：５００ｇ 雰囲気圧力：０．１atmを維持するように真空引きしつ
つ水を連続的に供給する。 雰囲気温度：３００℃ 電位差：１００ｍｖ
【００２６】図４は実験２の結果を示すグラフであり、
このグラフから、酸化珪素系触媒については０ｍＶ〜−
７００ｍＶ、酸化チタン系触媒については＋５０ｍＶ〜
−５０ｍＶ、酸化鉄系触媒については０ｍＶ〜２００ｍ
Ｖのものを選定するのが好ましいことが分る。尚、水素
の発生についてもガステック社製の水素ガス検知管を用
いて検出した。結果は、上記の範囲の標準酸化還元電位
であれば、測定可能な上限値（２％）に達した。
このグラフから、酸化珪素系触媒については０ｍＶ〜−
７００ｍＶ、酸化チタン系触媒については＋５０ｍＶ〜
−５０ｍＶ、酸化鉄系触媒については０ｍＶ〜２００ｍ
Ｖのものを選定するのが好ましいことが分る。尚、水素
の発生についてもガステック社製の水素ガス検知管を用
いて検出した。結果は、上記の範囲の標準酸化還元電位
であれば、測定可能な上限値（２％）に達した。
【００２７】酸化珪素系触媒について考察するに、Ｓi
Ｏ2及びＳiＯからＯが分離すれば標準酸化還元電位は負
の値が大きくなり、触媒中のＳiＯ2の割合が大きいと標
準酸化還元電位は正の値となる。そして、ＳiＯ2の割合
が大きいと前記式（３）（４）による水素の生成が期待
できないので、触媒としては、出来るだけ標準酸化還元
電位の負の値が大きくなるようにすることが好ましい。
Ｏ2及びＳiＯからＯが分離すれば標準酸化還元電位は負
の値が大きくなり、触媒中のＳiＯ2の割合が大きいと標
準酸化還元電位は正の値となる。そして、ＳiＯ2の割合
が大きいと前記式（３）（４）による水素の生成が期待
できないので、触媒としては、出来るだけ標準酸化還元
電位の負の値が大きくなるようにすることが好ましい。
【００２８】（実験３：雰囲気圧力についての実験） 触媒の種類：酸化珪素系、酸化チタン系、酸化鉄系 触媒の使用量：５００ｇ 雰囲気温度：３００℃ 電位差：１００ｍｖ
【００２９】図５は実験３の結果を示すグラフであり、
このグラフから、雰囲気圧力を小さくした方が、酸素ガ
ス及び水素ガスがより発生することが分る。これは、雰
囲気圧力を小さくすることによって、更なる励起状態と
することができ、前記反応式（１），（２）が右側に進
むからと考えられる。
このグラフから、雰囲気圧力を小さくした方が、酸素ガ
ス及び水素ガスがより発生することが分る。これは、雰
囲気圧力を小さくすることによって、更なる励起状態と
することができ、前記反応式（１），（２）が右側に進
むからと考えられる。
【００３０】（実験４：雰囲気温度についての実験） 触媒の種類：酸化珪素系、酸化チタン系、酸化鉄系 触媒の使用量：５００ｇ 雰囲気圧力：０．１atmを維持するように真空引きしつ
つ水を連続的に供給する。 電位差：１００ｍｖ
つ水を連続的に供給する。 電位差：１００ｍｖ
【００３１】図６は実験４の結果を示すグラフであり、
このグラフから、雰囲気温度は高い方が好ましいといえ
るが、本発明にあっては３００℃以上であれば、充分に
分解反応が進行することが分る。したがって、従来と比
較して充分低温といえる３００〜５００℃で反応を行な
わせることができる。
このグラフから、雰囲気温度は高い方が好ましいといえ
るが、本発明にあっては３００℃以上であれば、充分に
分解反応が進行することが分る。したがって、従来と比
較して充分低温といえる３００〜５００℃で反応を行な
わせることができる。
【００３２】尚、以上の説明は本発明の実施の一例を示
したものであり、本発明は図示した実施例によって限定
されるものではない。例えば、図示例では横置きの装置
を示したが、縦型であってもよく、また反応容器が回転
しない固定タイプでもよい。また、触媒については粉体
に限らずハニカム構造体、スリット状であってもよい。
また、水供給手段も金属パイプに限らず、中空円板状と
してシャワー状に水を噴霧する構造としたり、電極を別
体として反応容器内に設けるようにしてもよく、電極を
高周波電源に接続することも可能である。また、本発明
を水素ガスの生成方法とその装置として説明したが、酸
素ガスの生成方法とその装置としても適用できるのは勿
論である。更に、実施例としては、金属酸化物として、
酸化珪素、酸化チタン及び酸化鉄を示したが、これら以
外の金属酸化物であってもよい。
したものであり、本発明は図示した実施例によって限定
されるものではない。例えば、図示例では横置きの装置
を示したが、縦型であってもよく、また反応容器が回転
しない固定タイプでもよい。また、触媒については粉体
に限らずハニカム構造体、スリット状であってもよい。
また、水供給手段も金属パイプに限らず、中空円板状と
してシャワー状に水を噴霧する構造としたり、電極を別
体として反応容器内に設けるようにしてもよく、電極を
高周波電源に接続することも可能である。また、本発明
を水素ガスの生成方法とその装置として説明したが、酸
素ガスの生成方法とその装置としても適用できるのは勿
論である。更に、実施例としては、金属酸化物として、
酸化珪素、酸化チタン及び酸化鉄を示したが、これら以
外の金属酸化物であってもよい。
【００３３】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、従来方法に比較して水の分解温度が低く、設備も小
型化が可能である。また、原料も水（純水）だけである
ので、地球温暖化の原因となる炭酸ガスの排出を理論上
ゼロにすることができる。
ば、従来方法に比較して水の分解温度が低く、設備も小
型化が可能である。また、原料も水（純水）だけである
ので、地球温暖化の原因となる炭酸ガスの排出を理論上
ゼロにすることができる。
【００３４】また、反応温度を３００℃程度まで低くし
ても分解が可能であるので、火力発電所や原子力発電所
のタービンの廃熱利用や市町村のゴミ焼却上の焼却炉の
廃熱利用による水素製造も可能である。このため、大幅
な水素の製造コスト低減が図れる。
ても分解が可能であるので、火力発電所や原子力発電所
のタービンの廃熱利用や市町村のゴミ焼却上の焼却炉の
廃熱利用による水素製造も可能である。このため、大幅
な水素の製造コスト低減が図れる。
【００３５】したがって、これまで水素ガスは大規模な
事業所でなければ製造不可能であったが、小規模事業所
での製造可能性が生まれ、将来的にガソリンや軽油を燃
料とする自動車に比べて環境負荷が小さい水素自動車の
普及にも資することができる。
事業所でなければ製造不可能であったが、小規模事業所
での製造可能性が生まれ、将来的にガソリンや軽油を燃
料とする自動車に比べて環境負荷が小さい水素自動車の
普及にも資することができる。
【図１】本発明に係る水の分解装置の全体構成の一例を
示す図
示す図
【図２】同分解装置の要部の断面図
【図３】電極間の電位差についての実験結果を示すグラ
フ
フ
【図４】標準酸化還元電位についての実験結果を示すグ
ラフ
ラフ
【図５】雰囲気圧力についての実験結果を示すグラフ
【図６】雰囲気温度についての実験結果を示すグラフ
１…ケース、２…反応容器、３…入口部、４…出口部、
５，６…管体、１１…絶縁体、１２…金属パイプ（水供
給手段）、１２ａ…水噴出穴、１７…バッファタンク。
５，６…管体、１１…絶縁体、１２…金属パイプ（水供
給手段）、１２ａ…水噴出穴、１７…バッファタンク。
Claims (12)
- 【請求項１】 金属酸化物を主体とした触媒を減圧且つ
加熱雰囲気下の電場内に配置することで、前記金属酸化
物から酸素原子を分離し、酸素原子が分離した金属酸化
物と水分子とを反応させて水素ガスを生成することを特
徴とする水素ガスの生成方法。 - 【請求項２】 金属酸化物を主体とした触媒を減圧且つ
加熱雰囲気下の電場内に配置することで、前記金属酸化
物から活性な酸素原子を分離し、この活性な酸素原子を
水分子と反応させることで、水分子を水素ガスと酸素ガ
スに分解することを特徴とする水素ガスの生成方法。 - 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載の水素ガス
の生成方法において、前記金属酸化物は、酸化珪素、酸
化チタンまたは酸化鉄であることを特徴とする水素ガス
の生成方法。 - 【請求項４】 請求項１乃至請求項３に記載の水素ガス
の生成方法において、前記反応は雰囲気圧力を０．９気
圧以下、雰囲気温度を２５０℃以上６００℃以下とする
ことを特徴とする水素ガスの生成方法。 - 【請求項５】 請求項３に記載の水素ガスの生成方法に
おいて、前記酸化珪素を主体とした触媒の電極電位（標
準酸化還元電位）は０ｍＶ〜−７００ｍＶであることを
特徴とする水素ガスの生成方法。 - 【請求項６】 請求項３に記載の水素ガスの生成方法に
おいて、前記酸化チタンを主体とした触媒の電極電位
（標準酸化還元電位）は＋５０ｍＶ〜−５０ｍＶである
ことを特徴とする水素ガスの生成方法。 - 【請求項７】 請求項３に記載の水素ガスの生成方法に
おいて、前記酸化鉄を主体とした触媒の電極電位（標準
酸化還元電位）は０ｍＶ〜−２００ｍＶであることを特
徴とする水素ガスの生成方法。 - 【請求項８】 請求項３に記載の水素ガスの生成方法に
おいて、前記酸化珪素を主体とした触媒はゼオライトを
出発原料として製造されたものであることを特徴とする
水素ガスの生成方法。 - 【請求項９】 金属酸化物を主体とした触媒を収納する
とともに減圧装置につながる反応容器と、この反応容器
を加熱する加熱手段と、前記反応容器内に水を供給する
水供給手段と、前記反応容器内に電場を形成する電極と
を備えたことを特徴とする水素ガスの生成装置。 - 【請求項１０】 請求項９に記載の水素ガスの生成装置
において、前記反応容器は回転することを特徴とする水
素ガスの生成装置。 - 【請求項１１】 請求項９に記載の水素ガスの生成装置
において、前記反応容器は電場を形成する一方の電極を
兼ね、前記水供給手段は電場を形成する他方の電極を兼
ねることを特徴とする水素ガスの生成装置。 - 【請求項１２】 請求項１１に記載の水素ガスの生成装
置において、前記水供給手段は金属パイプからなり、こ
の金属パイプの反応容器内に臨む部分には水噴出穴が形
成されていることを特徴とする水素ガスの生成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9113864A JPH10310402A (ja) | 1997-05-01 | 1997-05-01 | 水素ガスの生成方法及び水素ガスの生成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9113864A JPH10310402A (ja) | 1997-05-01 | 1997-05-01 | 水素ガスの生成方法及び水素ガスの生成装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10310402A true JPH10310402A (ja) | 1998-11-24 |
Family
ID=14623018
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9113864A Pending JPH10310402A (ja) | 1997-05-01 | 1997-05-01 | 水素ガスの生成方法及び水素ガスの生成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10310402A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001087769A1 (fr) * | 2000-05-15 | 2001-11-22 | Yosohiro Sugie | Procede de generation de gaz d'hydrogene |
| JP2004067422A (ja) * | 2002-08-05 | 2004-03-04 | Uchiya Thermostat Kk | 水素発生装置 |
| WO2018117272A1 (ja) * | 2016-12-23 | 2018-06-28 | バイオコーク技研株式会社 | 水素生成装置および水素生成方法 |
-
1997
- 1997-05-01 JP JP9113864A patent/JPH10310402A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001087769A1 (fr) * | 2000-05-15 | 2001-11-22 | Yosohiro Sugie | Procede de generation de gaz d'hydrogene |
| US6630119B1 (en) | 2000-05-15 | 2003-10-07 | Yosohiro Sugie | Hydrogen gas generating method |
| EP1245531A4 (en) * | 2000-05-15 | 2004-07-28 | Yosohiro Sugie | METHOD FOR PRODUCING HYDROGEN |
| JP2004067422A (ja) * | 2002-08-05 | 2004-03-04 | Uchiya Thermostat Kk | 水素発生装置 |
| WO2018117272A1 (ja) * | 2016-12-23 | 2018-06-28 | バイオコーク技研株式会社 | 水素生成装置および水素生成方法 |
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