JPH11171501A - 水の直接熱分解による水素ガスの生成方法及びその装置 - Google Patents
水の直接熱分解による水素ガスの生成方法及びその装置Info
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- JPH11171501A JPH11171501A JP9335208A JP33520897A JPH11171501A JP H11171501 A JPH11171501 A JP H11171501A JP 9335208 A JP9335208 A JP 9335208A JP 33520897 A JP33520897 A JP 33520897A JP H11171501 A JPH11171501 A JP H11171501A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 安価で高効率な水素ガス生成方法とその装置
を提供する。 【解決手段】 水蒸気発生装置１内で純水を加熱（８０
℃）することで発生した水蒸気は、マスフロー６を介し
て反応容器７内に下方から供給される。この反応容器７
内にはシリカ−アルミナ系複合酸化物としてゼオライト
８を充填している。また、反応容器７の周囲にはヒータ
９が配置され、更に反応容器７の上端には配管１０が接
続され、この配管１０にはバイパス１１、Ｎ2トラップ
１３及び吸引ポンプ１４が備えられている。
を提供する。 【解決手段】 水蒸気発生装置１内で純水を加熱（８０
℃）することで発生した水蒸気は、マスフロー６を介し
て反応容器７内に下方から供給される。この反応容器７
内にはシリカ−アルミナ系複合酸化物としてゼオライト
８を充填している。また、反応容器７の周囲にはヒータ
９が配置され、更に反応容器７の上端には配管１０が接
続され、この配管１０にはバイパス１１、Ｎ2トラップ
１３及び吸引ポンプ１４が備えられている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は水を原料とし、直接
熱分解によって、即ち１段の反応で水素ガスを生成する
方法及びその装置に関する。
熱分解によって、即ち１段の反応で水素ガスを生成する
方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】水素は燃焼生成物が水だけであるので、
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。そして、水素を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、熱化学サイクルによる方法が検討されている。
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。そして、水素を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、熱化学サイクルによる方法が検討されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述した電気分解法
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。
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。
【０００４】また、熱化学サイクルによる方法には以下
に述べるように各種の方法が提案若しくは実施されてい
るが、それぞれに課題がある。
に述べるように各種の方法が提案若しくは実施されてい
るが、それぞれに課題がある。
【０００５】［水蒸気改質法］メタンガスと７００℃〜
８００℃に加熱された水蒸気とを反応させて水蒸気を得
る方法。この方法は、反応温度が高く、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。
８００℃に加熱された水蒸気とを反応させて水蒸気を得
る方法。この方法は、反応温度が高く、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。
【０００６】［一酸化炭素の転化反応］ ＣＯ＋Ｈ2Ｏ＝ＣＯ2＋Ｈ2 上記の転化反応を酸化鉄（Ｆe3Ｏ4）あるいは酸化亜鉛
−銅系の触媒を用いて行う。また触媒としてＮaＹ型ゼ
オライトを用いた報告も M.Lanieckiらによってなされ
ている。一酸化炭素の転化反応を利用する方法は、前記
同様に反応温度が高く二酸化炭素の放出を伴うという問
題がある。
−銅系の触媒を用いて行う。また触媒としてＮaＹ型ゼ
オライトを用いた報告も M.Lanieckiらによってなされ
ている。一酸化炭素の転化反応を利用する方法は、前記
同様に反応温度が高く二酸化炭素の放出を伴うという問
題がある。
【０００７】［四酸化三鉄（Ｆe3Ｏ4）による水の直接
分解］この方法はＮＥＤＯが試みた方法であり、図４に
示すように、鉄−水蒸気系の８つのプロセスからなって
おり、Ｆe3Ｏ4から脱酸してＦeＯを生成する温度が高い
という欠点があり、多段の反応を組合せるため装置も複
雑化してしまう。
分解］この方法はＮＥＤＯが試みた方法であり、図４に
示すように、鉄−水蒸気系の８つのプロセスからなって
おり、Ｆe3Ｏ4から脱酸してＦeＯを生成する温度が高い
という欠点があり、多段の反応を組合せるため装置も複
雑化してしまう。
【０００８】［ハロゲン系サイクル］図５は東京大学の
ＵＴ−３と称される水素ガス製造のサイクルであり、以
下の多段反応から成り立っている。 ＣaＢr2＋Ｈ2Ｏ＝ＣaＯ＋２ＨＢr （７００〜７５０℃） ＣaＯ＋1/2Ｂr2＝ＣaＢr＋1/2Ｏ2 （５００〜６００℃） Ｆe3Ｏ4＋８ＨＢr＝３ＦeＢr2＋４Ｈ2Ｏ＋Ｂr2 （２００〜３００℃） ３ＦeＢr2＋４Ｈ2Ｏ＝Ｆe3Ｏ4＋６ＨＢr＋Ｈ2 （５００〜６５０℃） この方法も反応温度が高く、多段の反応を組合せるため
装置が複雑化するという問題がある。
ＵＴ−３と称される水素ガス製造のサイクルであり、以
下の多段反応から成り立っている。 ＣaＢr2＋Ｈ2Ｏ＝ＣaＯ＋２ＨＢr （７００〜７５０℃） ＣaＯ＋1/2Ｂr2＝ＣaＢr＋1/2Ｏ2 （５００〜６００℃） Ｆe3Ｏ4＋８ＨＢr＝３ＦeＢr2＋４Ｈ2Ｏ＋Ｂr2 （２００〜３００℃） ３ＦeＢr2＋４Ｈ2Ｏ＝Ｆe3Ｏ4＋６ＨＢr＋Ｈ2 （５００〜６５０℃） この方法も反応温度が高く、多段の反応を組合せるため
装置が複雑化するという問題がある。
【０００９】［鉄−臭素サイクル］以下の式は大阪工業
研究所が行った水素ガス製造のサイクルである。 ３ＦeＢr2＋４Ｈ2Ｏ＝Ｆe3Ｏ4＋６ＨＢr＋Ｈ2 （６５０℃） Ｆe3Ｏ4＋８ＨＢr＝ＦeＢr4＋４Ｈ2Ｏ＋Ｂr2 （〜２００℃） ＳＯ2＋Ｂr2＋２Ｈ2Ｏ＝Ｈ2ＳＯ4＋２ＨＢr （〜８０℃） Ｈ2ＳＯ4＝Ｈ2Ｏ＋ＳＯ2＋1/2Ｏ2 （８００℃） この方法も反応温度が高く、多段の反応を組合せるため
装置が複雑化するという問題がある。
研究所が行った水素ガス製造のサイクルである。 ３ＦeＢr2＋４Ｈ2Ｏ＝Ｆe3Ｏ4＋６ＨＢr＋Ｈ2 （６５０℃） Ｆe3Ｏ4＋８ＨＢr＝ＦeＢr4＋４Ｈ2Ｏ＋Ｂr2 （〜２００℃） ＳＯ2＋Ｂr2＋２Ｈ2Ｏ＝Ｈ2ＳＯ4＋２ＨＢr （〜８０℃） Ｈ2ＳＯ4＝Ｈ2Ｏ＋ＳＯ2＋1/2Ｏ2 （８００℃） この方法も反応温度が高く、多段の反応を組合せるため
装置が複雑化するという問題がある。
【００１０】［酸化物サイクル］Loss Alamos研究所で
行った水素ガス製造のサイクルで、以下の式で４０サイ
クルまで進行したという報告がなされている。 （ＳrＯ）yＵＯ(3-x)＋(3-y)Ｓr（ＯＨ）2 ＝Ｓr3ＵＯ6＋(3-y-x)Ｈ2Ｏ＋xＨ2 （５５０℃） Ｓr3ＵＯ6＋(3-y)Ｈ2Ｏ＝（ＳrＯ）yＵＯ3＋(3-y)Ｓr（ＯＨ）2 （９０℃） （ＳrＯ）yＵＯ3＝（ＳrＯ）yＵＯ(3-x)＋x/2Ｏ2 （６００℃） この方法は、ストロンチウムとウランの複合酸化物を用
いているため、資源的に不利がありまた環境汚染の虞れ
もある。
行った水素ガス製造のサイクルで、以下の式で４０サイ
クルまで進行したという報告がなされている。 （ＳrＯ）yＵＯ(3-x)＋(3-y)Ｓr（ＯＨ）2 ＝Ｓr3ＵＯ6＋(3-y-x)Ｈ2Ｏ＋xＨ2 （５５０℃） Ｓr3ＵＯ6＋(3-y)Ｈ2Ｏ＝（ＳrＯ）yＵＯ3＋(3-y)Ｓr（ＯＨ）2 （９０℃） （ＳrＯ）yＵＯ3＝（ＳrＯ）yＵＯ(3-x)＋x/2Ｏ2 （６００℃） この方法は、ストロンチウムとウランの複合酸化物を用
いているため、資源的に不利がありまた環境汚染の虞れ
もある。
【００１１】［硫黄系サイクル］以下の多段反応を組合
せた水素ガス製造のサイクルであるが、実際に実験が進
んでいるかは不明である。 Ｈ2Ｏ＋Ｃl2＝２ＨＣl＋1/2Ｏ2 （８００℃） ２ＨＣl＋Ｓ＋ＦeＣl2＝Ｈ2Ｓ＋２ＦeＣl3 （１００℃） Ｈ2Ｓ＝Ｈ2＋1/2Ｓ2 （８００℃） ２ＦeＣl3＝２ＦeＣl2＋Ｃl2
せた水素ガス製造のサイクルであるが、実際に実験が進
んでいるかは不明である。 Ｈ2Ｏ＋Ｃl2＝２ＨＣl＋1/2Ｏ2 （８００℃） ２ＨＣl＋Ｓ＋ＦeＣl2＝Ｈ2Ｓ＋２ＦeＣl3 （１００℃） Ｈ2Ｓ＝Ｈ2＋1/2Ｓ2 （８００℃） ２ＦeＣl3＝２ＦeＣl2＋Ｃl2
【００１２】
【課題を解決するための手段】上述したように、従来の
水素製造に関する技術は電気分解法を除いていずれも反
応温度が高くしかも多段反応を組合せているため装置も
複雑且つ大型化し、更にＣＯ2等の反応生成物を伴って
しまう。したがって、本発明は安価で高効率でしかもＣ
Ｏ2等の反応生成物を伴なうことがない水素ガス生成方
法とその装置を提供することを目的としてなされたもの
である。
水素製造に関する技術は電気分解法を除いていずれも反
応温度が高くしかも多段反応を組合せているため装置も
複雑且つ大型化し、更にＣＯ2等の反応生成物を伴って
しまう。したがって、本発明は安価で高効率でしかもＣ
Ｏ2等の反応生成物を伴なうことがない水素ガス生成方
法とその装置を提供することを目的としてなされたもの
である。
【００１３】即ち、本発明にかかる水素ガスの生成方法
は、ゼオライト等のシリカ−アルミナ系複合酸化物に３
００℃以上６００℃以下の温度で水蒸気を接触させ、水
蒸気分子から水素を分離するようにした。水蒸気分子か
らの水素分離の機構としては、静電場の作用、固体酸の
作用、金属酸化物の脱酸が考えられ、ゼオライトを例に
とって以下に推論する。
は、ゼオライト等のシリカ−アルミナ系複合酸化物に３
００℃以上６００℃以下の温度で水蒸気を接触させ、水
蒸気分子から水素を分離するようにした。水蒸気分子か
らの水素分離の機構としては、静電場の作用、固体酸の
作用、金属酸化物の脱酸が考えられ、ゼオライトを例に
とって以下に推論する。
【００１４】［静電場の作用］ＮaＹ型ゼオライトやＮa
Ｘ型ゼオライト（Ｙ型はＸ型よりもＳiＯ2の割合が多
い）では、結晶構造中の（ＡlＯ4）-グループの近傍に
必ずＮa+が存在する。このＮa+（１価のカチオン）を２
価または３価のカチオンで交換すると（ＡlＯ4）-グル
ープからの静電場のカチオンによる遮蔽が小さくなり、
カチオン近傍或いは（ＡlＯ4）-近傍では強い静電場が
生じる。この静電場の強さは２価カチオンから３Å離れ
たところで、１Ｖ／Åを超える。この強い静電場の効果
で吸着分子（Ｈ2Ｏ）が分極し、反応（Ｈ2Ｏ＝Ｈ+＋Ｏ
Ｈ-）が起こりやすくなると考えられる。この考え方
は、（ＡlＯ4）-が多いＹ型がＸ型よりも活性が高い、
２価カチオンは１価カチオンより活性が高い、イオン半
径が小さいものほど活性が高いという事実に一致する。
Ｘ型ゼオライト（Ｙ型はＸ型よりもＳiＯ2の割合が多
い）では、結晶構造中の（ＡlＯ4）-グループの近傍に
必ずＮa+が存在する。このＮa+（１価のカチオン）を２
価または３価のカチオンで交換すると（ＡlＯ4）-グル
ープからの静電場のカチオンによる遮蔽が小さくなり、
カチオン近傍或いは（ＡlＯ4）-近傍では強い静電場が
生じる。この静電場の強さは２価カチオンから３Å離れ
たところで、１Ｖ／Åを超える。この強い静電場の効果
で吸着分子（Ｈ2Ｏ）が分極し、反応（Ｈ2Ｏ＝Ｈ+＋Ｏ
Ｈ-）が起こりやすくなると考えられる。この考え方
は、（ＡlＯ4）-が多いＹ型がＸ型よりも活性が高い、
２価カチオンは１価カチオンより活性が高い、イオン半
径が小さいものほど活性が高いという事実に一致する。
【００１５】上記に関連して、水蒸気分子をプラズマ雰
囲気、例えば常温常圧付近で発生し得る低温プラズマに
晒すか、電場が形成された雰囲気中に置くことで、吸着
分子を励起し、水素（Ｈ+）の分離を促進することが可
能と思われる。
囲気、例えば常温常圧付近で発生し得る低温プラズマに
晒すか、電場が形成された雰囲気中に置くことで、吸着
分子を励起し、水素（Ｈ+）の分離を促進することが可
能と思われる。
【００１６】［ゼオライトの固体触媒作用］例えば、Ｎ
Ｈ4Ｙ型ゼオライトを加熱処理すると以下の化学式に示
すように２５０〜３００℃でＨＹ型ゼオライトとなり、
更に加熱を続けると固体酸の性質が発現する。固体酸の
Ｓi−Ｏ上（ルイス酸点）に結合したプロトンの解離と
再結合によって水素ガス（Ｈ2）が発生する。
Ｈ4Ｙ型ゼオライトを加熱処理すると以下の化学式に示
すように２５０〜３００℃でＨＹ型ゼオライトとなり、
更に加熱を続けると固体酸の性質が発現する。固体酸の
Ｓi−Ｏ上（ルイス酸点）に結合したプロトンの解離と
再結合によって水素ガス（Ｈ2）が発生する。
【００１７】
【化】
【００１８】［金属ハロゲン化物との反応］ゼオライト
の細孔構造内には高活性な金属ハロゲン化物が吸着され
ている。この金属ハロゲン化物（ＦeＢr2等）と水とが
酸化還元反応を起こして水素ガス（Ｈ2）が発生する。
の細孔構造内には高活性な金属ハロゲン化物が吸着され
ている。この金属ハロゲン化物（ＦeＢr2等）と水とが
酸化還元反応を起こして水素ガス（Ｈ2）が発生する。
【００１９】［ゼオライトからの脱酸］ゼオライトはシ
リカ−アルミナ系複合酸化物である。このゼオライトを
還元雰囲気で加熱すると脱酸が起こる。そして、空気中
で加熱した場合には色調が橙色であるのに対し、Ｈ2雰
囲気で還元したものは黒灰色を呈する。このように黒灰
色を呈するのは酸素原子が欠落したことによって結晶構
造の変化を起こしているものと推察される。この黒灰色
を呈するゼオライト（脱酸したゼオライト）を水蒸気分
子と接触せしめると、酸素原子が欠落した箇所に水蒸気
分子の酸素原子が結合し、結果として水素ガス（Ｈ2）
が発生する。また加熱を継続するとゼオライトからの脱
酸も継続して起こり、水蒸気分子を供給する限り連続し
て水素が発生する。
リカ−アルミナ系複合酸化物である。このゼオライトを
還元雰囲気で加熱すると脱酸が起こる。そして、空気中
で加熱した場合には色調が橙色であるのに対し、Ｈ2雰
囲気で還元したものは黒灰色を呈する。このように黒灰
色を呈するのは酸素原子が欠落したことによって結晶構
造の変化を起こしているものと推察される。この黒灰色
を呈するゼオライト（脱酸したゼオライト）を水蒸気分
子と接触せしめると、酸素原子が欠落した箇所に水蒸気
分子の酸素原子が結合し、結果として水素ガス（Ｈ2）
が発生する。また加熱を継続するとゼオライトからの脱
酸も継続して起こり、水蒸気分子を供給する限り連続し
て水素が発生する。
【００２０】因みに、橙色のゼオライトを用いた実験で
は、水素ガス（Ｈ2）の発生は当初認められず、加熱を
継続してゼオライトの色が黒灰色を呈するようになって
初めて水素ガスの発生が顕著になった。
は、水素ガス（Ｈ2）の発生は当初認められず、加熱を
継続してゼオライトの色が黒灰色を呈するようになって
初めて水素ガスの発生が顕著になった。
【００２１】本発明に係る水の直接熱分解による水素ガ
スの生成は、上記したメカニズムが複合的に絡み合って
いる可能性もあり、順次明らかになってくるものと思わ
れる。
スの生成は、上記したメカニズムが複合的に絡み合って
いる可能性もあり、順次明らかになってくるものと思わ
れる。
【００２２】また、上記の水の直接熱分解で水素を得る
装置としては、水から水蒸気を生成する水蒸気発生手段
と、この水蒸気発生手段で生成された水蒸気を反応容器
に送り込む水蒸気供給手段と、反応容器内に充填される
ゼオライトなどのシリカ−アルミナ系複合酸化物と、反
応容器内で発生した水素ガスを反応容器外に取り出すガ
ス取出し手段とを備えることが必要である。
装置としては、水から水蒸気を生成する水蒸気発生手段
と、この水蒸気発生手段で生成された水蒸気を反応容器
に送り込む水蒸気供給手段と、反応容器内に充填される
ゼオライトなどのシリカ−アルミナ系複合酸化物と、反
応容器内で発生した水素ガスを反応容器外に取り出すガ
ス取出し手段とを備えることが必要である。
【００２３】反応容器の形態としては、縦型と横型が考
えられ、縦型反応容器の場合には、水蒸気供給手段は反
応容器の下部に接続し、ガス取出し手段は反応容器の上
部に接続するのが効率的であり、また横型反応容器の場
合には、水蒸気供給手段は反応容器の一側から反応容器
内に挿入されるパイプとし、ガス取出し手段は反応容器
の他側に接続するのが効率的である。
えられ、縦型反応容器の場合には、水蒸気供給手段は反
応容器の下部に接続し、ガス取出し手段は反応容器の上
部に接続するのが効率的であり、また横型反応容器の場
合には、水蒸気供給手段は反応容器の一側から反応容器
内に挿入されるパイプとし、ガス取出し手段は反応容器
の他側に接続するのが効率的である。
【００２４】尚、水素ガスの発生を効率よく行うには、
攪拌手段を設けて水蒸気分子とゼオライト（シリカ−ア
ルミナ系複合酸化物）との接触の機会を高めることが好
ましい。縦型反応容器に適用する攪拌手段としては、例
えば、反応容器内に設けられる攪拌羽根が挙げられ、横
型反応容器に適用する攪拌手段としては、反応容器を水
平軸を中心として回転せしめる回転機構が挙げられる。
攪拌手段を設けて水蒸気分子とゼオライト（シリカ−ア
ルミナ系複合酸化物）との接触の機会を高めることが好
ましい。縦型反応容器に適用する攪拌手段としては、例
えば、反応容器内に設けられる攪拌羽根が挙げられ、横
型反応容器に適用する攪拌手段としては、反応容器を水
平軸を中心として回転せしめる回転機構が挙げられる。
【００２５】また、水蒸気分子からの水素原子の分離を
促進するには、電場雰囲気として水蒸気分子を励起状態
にすることが有効と考えられ、このため反応容器を高周
波電源に接続する等の手段によって反応容器内を電場雰
囲気にすることが可能である。
促進するには、電場雰囲気として水蒸気分子を励起状態
にすることが有効と考えられ、このため反応容器を高周
波電源に接続する等の手段によって反応容器内を電場雰
囲気にすることが可能である。
【００２６】
【発明の実施の形態】図１は本発明に係る水素ガスの生
成方法を実施する装置の一例を示す図であり、図中１は
水蒸気発生装置であり、この水蒸気発生装置１にはキャ
リヤガスとしてＮ2ガスが流量計２を介して供給され
る。
成方法を実施する装置の一例を示す図であり、図中１は
水蒸気発生装置であり、この水蒸気発生装置１にはキャ
リヤガスとしてＮ2ガスが流量計２を介して供給され
る。
【００２７】水蒸気発生装置１にはキャリヤガスととも
に発生した水蒸気を導出する配管３が接続され、この配
管３の途中にはセパレータ４、プレヒータ５及びマスフ
ローコントローラ６が設けられ、配管３の先端はカラム
状の縦型反応容器７の底部に接続されている。
に発生した水蒸気を導出する配管３が接続され、この配
管３の途中にはセパレータ４、プレヒータ５及びマスフ
ローコントローラ６が設けられ、配管３の先端はカラム
状の縦型反応容器７の底部に接続されている。
【００２８】反応容器７内にはシリカ−アルミナ系複合
酸化物としてゼオライト８が充填され、反応容器７の周
囲にはヒータ９が配置され、更に反応容器７の上端には
配管１０が接続され、この配管１０にはサンプル採取用
のバイパス１１、圧力計１２及びＮ2トラップ１３が設
けられ、Ｎ2トラップ１３に吸引ポンプ１４が接続され
ている。
酸化物としてゼオライト８が充填され、反応容器７の周
囲にはヒータ９が配置され、更に反応容器７の上端には
配管１０が接続され、この配管１０にはサンプル採取用
のバイパス１１、圧力計１２及びＮ2トラップ１３が設
けられ、Ｎ2トラップ１３に吸引ポンプ１４が接続され
ている。
【００２９】図２は装置の別の例を示す図であり、図１
に示した装置と共通する部材については同一の番号を付
し説明を省略する。この装置は開閉自在とされた断熱ケ
ース２１内に、筒状の金属製反応容器２２を水平方向に
配置している。反応容器２２の入口部２３には管体２５
が接続され、出口部２４には管体２６が接続され、これ
ら管体２５，２６を軸受け２７…にて回転自在に支承し
ている。
に示した装置と共通する部材については同一の番号を付
し説明を省略する。この装置は開閉自在とされた断熱ケ
ース２１内に、筒状の金属製反応容器２２を水平方向に
配置している。反応容器２２の入口部２３には管体２５
が接続され、出口部２４には管体２６が接続され、これ
ら管体２５，２６を軸受け２７…にて回転自在に支承し
ている。
【００３０】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２８と前記管体２５に設け
た被動スプロケット２９間にチェーン３０を張設し、モ
ータＭを駆動することで反応容器２２が回転するように
している。更に断熱ケース２１内には反応容器２２を加
熱するヒータ３１が設けられている。
モータＭの駆動スプロケット２８と前記管体２５に設け
た被動スプロケット２９間にチェーン３０を張設し、モ
ータＭを駆動することで反応容器２２が回転するように
している。更に断熱ケース２１内には反応容器２２を加
熱するヒータ３１が設けられている。
【００３１】一方、前記管体２５内にはテフロンやセラ
ミック等の絶縁体を介して水蒸気供給用の金属パイプ３
２が保持され、このパイプ３２にマスフローコントロー
ラ６を介して加熱された水蒸気が供給され、またパイプ
３２の先部は反応容器２２内に臨むとともに先部には水
蒸気噴出穴が形成されている。
ミック等の絶縁体を介して水蒸気供給用の金属パイプ３
２が保持され、このパイプ３２にマスフローコントロー
ラ６を介して加熱された水蒸気が供給され、またパイプ
３２の先部は反応容器２２内に臨むとともに先部には水
蒸気噴出穴が形成されている。
【００３２】ここで、前記反応容器２２は接地されてお
り、金属パイプ３２はこの反応容器２２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２２はカソードとして作用し、金属パイ
プ３２はアノードとして作用する。
り、金属パイプ３２はこの反応容器２２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２２はカソードとして作用し、金属パイ
プ３２はアノードとして作用する。
【００３３】また、前記管体２６には図１に示した装置
と同様に、圧力計１２及びＮ2トラップ１３が設けら
れ、Ｎ2トラップ１３に吸引ポンプ１４が接続されてい
る。
と同様に、圧力計１２及びＮ2トラップ１３が設けら
れ、Ｎ2トラップ１３に吸引ポンプ１４が接続されてい
る。
【００３４】次に、図１に示す装置を用い、図３に示す
フローに従って実験Ａ及び実験Ｂを行った。尚、この実
験では３種類の天然ゼオライト用いた。その組成分析の
結果を以下の（表１）に示す。
フローに従って実験Ａ及び実験Ｂを行った。尚、この実
験では３種類の天然ゼオライト用いた。その組成分析の
結果を以下の（表１）に示す。
【００３５】
【表１】
【００３６】以下の（表２）は実験Ａについての結果を
示すものであり、この表から３００℃では殆ど水素の発
生は認められないが、４００℃及び５００℃ではＨ2Ｓ
の発生が認められ、６００℃ではＨ2Ｓの発生が認めら
れる。尚、Ｈ2濃度計はガスの熱伝導度を測定してＨ2濃
度に換算しており、Ｈ2Ｓが存在すると計測値は負方向
に振れる。
示すものであり、この表から３００℃では殆ど水素の発
生は認められないが、４００℃及び５００℃ではＨ2Ｓ
の発生が認められ、６００℃ではＨ2Ｓの発生が認めら
れる。尚、Ｈ2濃度計はガスの熱伝導度を測定してＨ2濃
度に換算しており、Ｈ2Ｓが存在すると計測値は負方向
に振れる。
【００３７】
【表２】
【００３８】以下の（表３）〜（表６）は実験Ｂについ
ての結果を示すものであり、反応温度３００℃では水素
の発生は認められないが４００℃，５００℃，６００℃
では水素の発生が認められる。特に４００℃及び５００
℃では開始圧力と終了圧力との差が大きく、この差は水
蒸気が酸素と水素に分離して圧力上昇したものと考えら
れるため、濃度計の計測値以上に多量に水素が発生して
いると考えられる。
ての結果を示すものであり、反応温度３００℃では水素
の発生は認められないが４００℃，５００℃，６００℃
では水素の発生が認められる。特に４００℃及び５００
℃では開始圧力と終了圧力との差が大きく、この差は水
蒸気が酸素と水素に分離して圧力上昇したものと考えら
れるため、濃度計の計測値以上に多量に水素が発生して
いると考えられる。
【００３９】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、反応を多段に組み合わせることなく、１段で水蒸気
から水素ガスを分解によって得ることができる。したが
って、従来に比べて設備を大幅に簡略化することが可能
になる。
ば、反応を多段に組み合わせることなく、１段で水蒸気
から水素ガスを分解によって得ることができる。したが
って、従来に比べて設備を大幅に簡略化することが可能
になる。
【表３】
【表４】
【表５】
【表６】
【００４０】また、従来方法に比較して水の分解温度が
低いので、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
素製造が可能で、コスト的に有利である。
低いので、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
素製造が可能で、コスト的に有利である。
【００４１】更に、原料が水（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。したがって、燃料電池の燃料として
の水素の製造、メタノールの合成等のコスト低減を図る
ことができる。
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。したがって、燃料電池の燃料として
の水素の製造、メタノールの合成等のコスト低減を図る
ことができる。
【図１】本発明に係る水素ガスの生成方法を実施する装
置の一例を示す図
置の一例を示す図
【図２】本発明に係る水素ガスの生成方法を実施する装
置の別の例を示す図
置の別の例を示す図
【図３】実験の手順を示すフロー図
【図４】水素を連続的に製造する従来の熱化学サイクル
を示す図
を示す図
【図５】水素を連続的に製造する従来の熱化学サイクル
を示す図
を示す図
１…水蒸気発生装置、３，１０…配管、５…プレヒー
タ、６…マスフロー、７…反応容器、８…ゼオライト、
９，３１…ヒータ、１１…バイパス、１３…Ｎ2トラッ
プ、１４…吸引ポンプ、２１…断熱ケース、２２…反応
容器。
タ、６…マスフロー、７…反応容器、８…ゼオライト、
９，３１…ヒータ、１１…バイパス、１３…Ｎ2トラッ
プ、１４…吸引ポンプ、２１…断熱ケース、２２…反応
容器。
Claims (9)
- 【請求項１】 シリカ−アルミナ系複合酸化物に３００
℃以上６００℃以下の温度で水蒸気を接触させ、水蒸気
分子から水素を分離することを特徴とする水の直接熱分
解による水素ガスの生成方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の水の直接熱分解による
水素ガスの生成方法において、前記シリカ−アルミナ系
複合酸化物はゼオライトであることを特徴とする水の直
接熱分解による水素ガスの生成方法。 - 【請求項３】 水から水蒸気を生成する水蒸気発生手段
と、この水蒸気発生手段で生成された水蒸気を反応容器
に送り込む水蒸気供給手段と、反応容器内に充填される
シリカ−アルミナ系複合酸化物と、反応容器内で発生し
た水素ガスを反応容器外に取り出すガス取出し手段とを
備えることを特徴とする水の直接熱分解による水素ガス
の生成装置。 - 【請求項４】 請求項３に記載の水の直接熱分解による
水素ガスの生成装置において、前記シリカ−アルミナ系
複合酸化物はゼオライトであることを特徴とする水の直
接熱分解による水素ガスの生成装置。 - 【請求項５】 請求項３または請求項４に記載の水の直
接熱分解による水素ガスの生成装置において、前記反応
容器は縦型であり、前記水蒸気供給手段は縦型反応容器
の下部に接続され、前記ガス取出し手段は縦型反応容器
の上部に接続されることを特徴とする水の直接熱分解に
よる水素ガスの生成装置。 - 【請求項６】 請求項３または請求項４に記載の水の直
接熱分解による水素ガスの生成装置において、前記反応
容器は横型であり、前記水蒸気供給手段は横型反応容器
の一側から反応容器内に挿入されるパイプであり、前記
ガス取出し手段は横型反応容器の他側に接続されること
を特徴とする水の直接熱分解による水素ガスの生成装
置。 - 【請求項７】 請求項３または請求項６に記載の水の直
接熱分解による水素ガスの生成装置において、この水素
ガスの生成装置はシリカ−アルミナ系複合酸化物の攪拌
手段を備えることを特徴とする水の直接熱分解による水
素ガスの生成装置。 - 【請求項８】 請求項７に記載の水の直接熱分解による
水素ガスの生成装置において、前記攪拌手段は縦型反応
容器にあっては反応容器内に設けられる攪拌羽根であ
り、横型反応容器にあっては反応容器を水平軸を中心と
して回転せしめる回転機構であることを特徴とする水の
直接熱分解による水素ガスの生成装置。 - 【請求項９】 請求項３乃至請求項８に記載の水の直接
熱分解による水素ガスの生成装置において、前記反応容
器内は電場雰囲気となることを特徴とする水の直接熱分
解による水素ガスの生成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9335208A JPH11171501A (ja) | 1997-12-05 | 1997-12-05 | 水の直接熱分解による水素ガスの生成方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9335208A JPH11171501A (ja) | 1997-12-05 | 1997-12-05 | 水の直接熱分解による水素ガスの生成方法及びその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11171501A true JPH11171501A (ja) | 1999-06-29 |
Family
ID=18285981
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9335208A Pending JPH11171501A (ja) | 1997-12-05 | 1997-12-05 | 水の直接熱分解による水素ガスの生成方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11171501A (ja) |
Cited By (8)
| 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 |
| JP2006213563A (ja) * | 2005-02-04 | 2006-08-17 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 水素発生方法 |
| US7357912B2 (en) | 2004-11-29 | 2008-04-15 | Hitachi, Ltd. | Method of catalytic decomposition of water |
| JP2009155195A (ja) * | 2007-12-05 | 2009-07-16 | Takamasa Asakawa | 水素発生方法、水素発生装置及び触媒 |
| JP2009190963A (ja) * | 2007-08-30 | 2009-08-27 | Okayama Univ | 水素生成用ゼオライト膜及び該膜を使用した水素生成方法 |
| JP2010260789A (ja) * | 2010-07-02 | 2010-11-18 | National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology | 水素発生方法 |
| JP2013112576A (ja) * | 2011-11-30 | 2013-06-10 | Yasuo Ishikawa | 水素発生方法及び水素発生装置 |
| CN117623220A (zh) * | 2024-01-26 | 2024-03-01 | 内蒙古东景生物环保科技有限公司 | 高效率蒸汽制氢装置 |
-
1997
- 1997-12-05 JP JP9335208A patent/JPH11171501A/ja active Pending
Cited By (11)
| 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 |
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| EP1245531A4 (en) * | 2000-05-15 | 2004-07-28 | Yosohiro Sugie | METHOD FOR PRODUCING HYDROGEN |
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| CN117623220A (zh) * | 2024-01-26 | 2024-03-01 | 内蒙古东景生物环保科技有限公司 | 高效率蒸汽制氢装置 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041126 |
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| A521 | Written amendment |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20071106 |