JPS61101401A - 金属水素化物製造方法 - Google Patents

金属水素化物製造方法

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JPS61101401A
JPS61101401A JP59222872A JP22287284A JPS61101401A JP S61101401 A JPS61101401 A JP S61101401A JP 59222872 A JP59222872 A JP 59222872A JP 22287284 A JP22287284 A JP 22287284A JP S61101401 A JPS61101401 A JP S61101401A
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JP
Japan
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cathode
hydrogen
metal
metal hydride
anode
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Application number
JP59222872A
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English (en)
Inventor
Kiyoshi Inoue
潔 井上
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Inoue Japax Research Inc
Original Assignee
Inoue Japax Research Inc
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Publication date
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    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/32Hydrogen storage

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  • Water Treatment By Electricity Or Magnetism (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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、水素の貯蔵、輸送手段として利用される金属
水素化物の製造方法に関する。
〔従来の技術〕
水素は、燃焼しても有害物質を発生しないため環境汚染
の虞れが皆無であり、また使用できる分野が広い等の理
由によって、新たな二次エネルギ源として近年大いに注
目されている。
然しなから、水素ガスはin(の重さが約90gという
最も軽い気体であるため、量的に嵩張り、貯蔵や輸送の
効率が悪いという欠点がある。そのため極低温に冷却、
液化して貯蔵、輸送することも可能ではあるが、液化の
ために大量のエネルギが必要される詐りでなく保冷設備
も必要とされることから経済性が悪く、特殊な用途以外
では液化水素を一般的に用いることは困難である。
上記の如き問題点を解消するものと・して、近年、水素
をチタン、マグネシウムその他の金属若しくは合金と化
合させ、金属水素化物とすることによって水素を効率良
く貯蔵する技術が開発されている。この反応は下記の式
で示される可逆反応である。
M  +  H2−→ MH2+Q (ここでMは水素吸着性の金属、Qは熱である。)上記
反応の平衡は温度と水素ガスの圧力によって定まり、成
る一定温度で金兄に水素を反応させるとすると、水素ガ
スを連続的に供給していっても水素は金属と反応して金
属水素化物となり、反応室の圧力は特定の範囲内では殆
ど変化しない。
上記圧力は温度が高くなる程高くなり、その特性は金属
によって固有の曲線を描く、従って、圧力或いは温度を
変えることによって金属内の水素含宵量を変化させるこ
とが可能であり、圧力を平衡圧以上にすれば水素は貯蔵
され2また逆に金属から水素を放出させる場合には加熱
すれば良い。
金兄水素化物による水素の貯蔵は、上記反応の可逆性が
良いこと、水素の貯蔵密度が大きいこと、高圧容器や保
冷容器のような特殊な容器を必要としないこと、長期間
安全に貯蔵できること、規模の大小を問わないこと等々
の多くの利点を有している。また、上記の式から明らか
な通り、水素貯蔵金属は、水素との反応時には発熱し、
水素放出時には吸熱するので、蓄熱媒体としても利用で
きる。
而して、現在実用に供されている水素貯蔵金属としては
、ランタン・ニッケル合金、鉄・チタン合金、マグネシ
ウム・ニッケル合金等があり、これらを水素と反応させ
て金属水素化物としたときに当該金属水素化物中に含ま
れる水素の密度は、気体水素の約1000倍、即ち液体
水素と同等若しくはそれ以上であることが知られている
。ミ7シエメタル(セリウム、ランタン等のセリウム族
希土類の混合物)とニッケル、マンガン、コバルトなど
との合金も水素貯蔵金属として利用できる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
而して、上記の如き水素貯蔵金属を収納した反応室内へ
水素を送って上記反応を生せしめることにより金属水素
化物を得る方法に於ては、水素の貯蔵密度を増大させる
ためには、水素に曝すべき水素貯蔵金兄を予め微粉末化
し、その表面積を容積に対して可能な限り増大させてお
くことが望ましいが、上記の如き合金を微粉末化するこ
とは極めて困難である。更にまた、上記反応に於て水素
貯蔵金属中に占める金属水素化物の比率を増大させるこ
とにより水素貯蔵密度を増大させようとすると、上記反
応室を高圧にする必要があり、装置も大掛りになるとい
う問題もあった。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、上記の問題点を解決するためなされたもので
あり、その目的とするところは、水素貯蔵金属を予め微
粉末化するという処理を全く必要とせず、高圧の装置も
必要とせず、比較的簡便な装置を用いて水素の貯蔵密度
の高い金兄水素化物を製造する方法を提供することにあ
る。
而して、本発明の要旨とするところは、水素貯蔵金属で
作製した陰極、又は水素貯蔵金属を表面に被覆若しくは
包皮して陰極として保持した電極を用いて電光を行ない
、上記陰極表面に発生する水素を陰極自身と反応せしめ
て金兄水素化物とすることを逐次補充している。
この場合、金属水素化物の生成に伴って陰極は消耗する
のでこ−を逐次自動的に補充するようにすることが推奨
される。
なお、電解液としては、例えば特開昭58−2/600
1号公報に記載の如き活性汚泥等の¥¥ta物を含む汚
水、又はアルコール等の有機物又は該有機物を含む水を
使用すれば、酸素等の発生が抑制されると共に、汚水処
理も同時に行なうことができるという利点が得られる。
また、電解液の少なくとも陽極周辺にあるものを前記公
報記載の如く太陽光線に曝しつ\電解を行なうようにす
れば、触媒作用の付加があって、陰極部分に於ける水素
イオンの発生が助長される。
更にまた、少なくとも陰極部分に超音波振動を付与する
ようにすれば、陰極部分に於ける金属水素化物の生成反
応が促進されると共に、陰極表面に生成した金兄水素化
物の陰極表面からの離脱が促進されて反応が円滑に進行
し、更には金属水素化物の微粉末化が実現されるという
利点が得られるものである。
〔作 用〕
上記の如き方法であると、電解液中の水素イオンは、水
素貯蔵金属で作製された陰極と化合して陰極表面に金属
水素化物を生成し、当該金属水素化物は粉末となって陰
極表面から剥離、離脱して沈殿するので、陰極表面には
常に少なくとも一部以上未反応の水素貯蔵金属が露出し
て上記反応による微粉末生成が持続されるものである。
上記沈殿した粉体を回収すれば、従来の如く予め水素貯
蔵金属を粉末化しておくことなく、水素を極めて高密度
に蓄積した微粉末状の金属水素化物が得られるものであ
る。
〔実施例〕
以下、図面を参照しつ\、本発明方法の具体的な実施例
について説明する。
第1図は、本発明に係る方法を実施するための装置の一
実施例の概要を示す説明図、第2図は、もう一つの実施
例を示す説明図である。
なお、各図中、同一の符号を付したものは同−又は同等
の作用効果を有する構成要素を示している。
而して、第1図中、1は電解槽、2は電解槽1内に電解
液としての汚水3を供給する汚水供給管、4は電解槽内
の汚水を適宜攪拌する攪拌装置、5はグラファイト、ス
テンしガス、銅、銅・タングステン、銀・タングステン
、白金被覆チタン電極等の耐消耗性材で作製された陽極
、6は電解中に陽極から発生するC12. CO2等の
ガスを捕集するガス捕i器、7はLaNi5等の水素貯
蔵金属で作製されたワイヤ状、網状若しくは薄板状の陰
極、8は陰極7を囲繞して設けられた金属水素化物回収
筒、9は上記回収筒8の排出口に取り付けられたバルブ
、10は上記陰極7を所定位置に案内するガイドローラ
、11はキャプスタン、12はピンチローラ、13は上
記ワイヤ状、網状若しくは薄板状の陰極を供給する陰極
供給ドラム、14は陰極7に通電を行なうための通電ピ
ン、15は上記陽極5及び陰極7間に電解用の電流を供
給する電源装置、16は慇極近くに設けられた超音波発
振器である。
電解槽1内に供給される汚水3は、食品関係の工場排水
、家庭排水等の有機物を含む汚水であり、電解槽内に於
ては活性汚泥が予め貯留又は帰還供給され、モして攪拌
装置4によって常時攪拌されながら汚水3中の有機物が
活性汚泥法により分解等処理される。
金属水素化物回収筒8の側壁には多数の小孔8a。
3aが明けられ、汚水中の大きな塵芥は回収筒内に侵入
しないようになっている。
而して、電源装置15から陽極5及び陰極7間に、そし
て陽極に白金被覆Ti電極やTiO2電極等の触媒電極
を用いた場合には、後述第2図の如く好ましくは該陽極
を太陽光に曝しつ\、電圧を印加すると、汚水中の陰イ
オンは陽極に於て電子を奪われ、陽極表面には例えばC
12、CO2、02等の気泡を生じる。これらのガスの
一部、02等の少なくとも一部は活性汚泥に食われてC
O2を生成し、残りが捕集器6に集められて、図では省
略したガス回収装置等に送られる。一方、汚水中の陽イ
オンは陰極7の側へ移動するが、このうち水素イオ。
ンは、LaNi5その他の水素貯蔵金属で作製された陰
極7自身と結合して陰極表面にLaNi5 H@やLa
Ni5 H!+’F等の金属水素化物を生成する。これ
らの金属水素化物は通常は粉体であるので、放置すれば
陰極表面から自然に離脱、剥離して沈殿するが、このと
き超音波発振器16を作動させて陰極部分に超音波振動
を付与するように構成すれば、上記金属水素化物の微粉
末化並びに陰極からの離脱が促進され、陰極表面には常
に少なくとも一部以上未反応の水素貯蔵金属が露出して
上記金属水素化物生成反応が円滑に且つ効率良く持続さ
れる。
上記の如(して生成した金属水素化物粉末7aは、回収
筒8の底部に沈殿するので、所定詩画おきにバルブ9を
開いてこれを取り出し、混入している有機物を除去する
ため化学的な処理若しくは焼成を行なうものである。
而して、上記金属水素化物の生成に伴い、水素貯蔵金属
で作製された陰極自体は次第に消耗してゆくものである
から、キャプスタン11を回転させることにより陰極供
給ドラム13から新たな陰極材を連続的若しくは間歇的
に引き出して補給する。
なお、汚水中の有ta14#Aは、上記電解による02
の発生を抑制する役割を果すと共に、電解の進行に伴っ
て汚水中のOH基の濃度が増大する等の理由により有機
物自体の分解が促進し、汚水の浄化が行なわれる。処理
済の汚水は排出口1aから適宜排出される。
実験の結果、上記の如くして得られたLaNi5 He
やLaNi5 J、7の粒径は約2.0〜5.Opであ
り、その場合lad中の粒子数は約7.6x 10”個
となって、極めて高い水素貯蔵性能が得られることが判
明した。
陽極7の゛材料として用い得る水素貯蔵金属としては、
上記LaNi5のほかMg2 Nis Mg2 Cus
 FeTi。
TiMn、 MoA1. Ti (またはZr)−Ni
%Ti (またはZr)−Cu%RCo5  (RはL
as Cex Ss)等々の合金、?Ig、Tix Z
rs La5Ce%Nb等々の金属単体或いはそれらの
複合物等々、各種公知のものが利用できる。
次に、第2図に示した実施例について説明する。
この実施例のものは、第1図に示した電解槽1を、陽極
側と陰極側とに別け、陽極側の電解液(図示した実施例
の場合、活性汚泥処理中の汚水)液中のTiO2等の触
媒電極20に太陽光線を照射して水素イオンの発生を促
進させるように構成しである。
即ち、第2図中、第1図と同一の符号を付したものは第
1図のものと同−又は同等の作用効果を有する構成要素
を示しており、更に17は陰極側電解槽、比は陽極側電
解槽、19は両電解槽を連通ずる管路途中に設けられ、
その内部にフィルタ19aが着脱交換可能に収容された
フィルタ収納箱、20は上記陽極側電解槽18内の底面
に設けられたTiO2等で作製された陽極、21は電解
槽18の蓋体、22は蓋体21に取り付けられたガラス
板である。
而して、汚水供給管2から陰極側電解槽17に供給され
た汚水は、両電解槽をつなぐ連通管を通って陽極側電解
槽18内へも満たされる。このとき汚水中の塵芥はフィ
ルタ19aにより阻止されて陽極側電解槽18内へ侵入
することがない、陽極側電解槽18内に満たされた汚水
を介し陽極20には、ガラス板nを通過した太陽光が照
射される。
この状態で、電源装置15から陽極20及び陰極7間に
電圧を印加すると、陽極側では水素イオンが発生するが
、このとき太陽光線による陽極20表面での電離作用に
より上記イオン化は大いに促進される。この水素イオン
は、フィルタ19aを通過して陰極側へ移動し、陰極を
構成する水素貯蔵金属と化合して第1図に示した実施例
の場合と同様に金属水素化物粉末を生成する。一方、陽
極20側で発生したct2 、02. co2等のガス
は排気口18aから排出される。
上記の如き構成であると、太陽光を利用して水素イオン
の発生が促進されるので、金属水素化物の生成を極めて
効率良く行なわせることができる。
〔発明の効果〕
本発明は叙上の如く構成されるから、本発明方法による
ときは、水素貯蔵金属の微粉末化処理を全く必要とせず
、高圧の装置も必要とせず、比較的簡便な装置を用いて
水素貯蔵密度の高い金属水素化物を製造し得る方法が提
供されるものである。
また同時に、汚水処理も効果的になされ得るという利点
もある。
なお、本発明は、上記の実施例に限定されるものでなく
、例えば、陰極7を水素貯蔵金属で作製された網状の電
極とすれば、その表面積が大きいため金属水素化物の生
成効率を増大させることができ、また、超音波発振器を
陰極7の適宜の箇所に直接的に接触させて陰極の振動効
率を増大させることも可能であり、或いはまた、第1図
に示した電解槽内の汚水中の陽極5に太陽光線を当てる
ようにしても良く、更には、電解液として汚水の代りに
通常の水を用いたり、或いはこれにアルコール等の@素
及び発生期の酸素を食うとか酸化分解する有機物や適宜
の電解質を添加したものを用いても良く、本発明はその
目的の範圀内に於て上記の説明から当業者が容易に想到
し得るすべての変更実施例を包摂するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明に係る方法を実施するための装置の一
実施例の概要を示す説明図、第2図は、もう一つの実施
例を示す説明図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)水素貯蔵金属で作製した陰極を用いて電解を行ない
    、上記陰極表面に発生する水素を陰極自身と反応せしめ
    て金属水素化物とすることを特徴とする金属水素化物製
    造方法。 2)金属水素化物の生成に伴って消耗する陰極を逐次補
    充する特許請求の範囲第1項記載の金属水素化物製造方
    法。 3)電解液として有機物を含む汚水を使用する特許請求
    の範囲第1項または第2項のうちいずれか一に記載の金
    属水素化物製造方法。 4)電解液の少なくとも陽極周辺にあるものを太陽光線
    に曝しつゝ電解を行なう特許請求の範囲第1項ないし第
    3項のうちいずれが一に記載の金属水素化物製造方法。 5)少なくとも上記陰極部分に超音波振動を付与する特
    許請求の範囲第1項ないし第4項のうちいずれか一に記
    載の金属水素化物製造方法。
JP59222872A 1984-10-25 1984-10-25 金属水素化物製造方法 Pending JPS61101401A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0338569A2 (en) * 1988-04-21 1989-10-25 Instytut Metalurgii Zelaza Im. Stanislawa Staszica Method of disintegration of ferroalloys
WO2005005691A1 (en) * 2003-07-10 2005-01-20 Technological Resources Pty Limited Production and storage of hydrogen

Cited By (3)

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EP0338569A2 (en) * 1988-04-21 1989-10-25 Instytut Metalurgii Zelaza Im. Stanislawa Staszica Method of disintegration of ferroalloys
EP0338569A3 (en) * 1988-04-21 1990-01-17 Instytut Metalurgii Zelaza Im. Stanislawa Staszica Method of disintegration of ferroalloys
WO2005005691A1 (en) * 2003-07-10 2005-01-20 Technological Resources Pty Limited Production and storage of hydrogen

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