JPS62224691A - 水素の製造法 - Google Patents

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】 （ａ）産業上の利用分野 本発明はエネルギー利用技術に関するものであシ、詳し
く言えば、光エネルギーを利用してメチルアルコールの
水溶液あるいはメチルアルコールとエチルアルコールを
含んだ水溶液から高エネルギ”−でクリーンな燃料であ
る水素を製造する方法に関するものである。

（ｂ）従来の技術 昭和４８年の石油ショックを契機として、エネルギーの
安定供給、石油依存体質からの脱却、エネルギー源の多
様化が打ち出され、石油代替エネルギー、新エネルギー
の研究開発が推進されてきた。その石油代替エネルギー
のうちで環境面から最も大きな期待をかけられているの
が水素である。

水素はガソリンやアルコールなどと異なシ、燃焼生成物
が水だけであるため、大気汚染を引き起こさず、電力と
同じようにクリーンである。また、水素は２００〜３０
０℃の低温から２０００°Ｃの高温まで自由な温度が得
られ、アンモニア合成の原料でもあシ、燃料電池やロケ
ットの燃料にも使われる。

最近では、水素を還元剤とする直接製鉄や水素自動車、
水素貯蔵合金を用いたヒートポンプなどの研究が進めら
れている。従来、この水素の製造法として、メチルアル
コールと水から作る方法があつに一１ｎｅｔ、　Ｃａｔ
ａｌ、　Ｌｅｔｔ、、　８．５０７（１９７８）　）。

最近、室温でメチルアルコールの水溶液に半導体粉末を
分散させて光を照射すると水素が発生するととが発見さ
れ、現在、この触媒の研究が進められている。しかし、
これまでの研究では水素を発生するために二酸化チタン
に高価な白金やパラジウムなどの貴金属を担持させた触
媒を用いなければならなかった（　Ｔ、Ｋａｗａｉ、　
Ｔ、５ａｋａｔａ、　Ｊ、Ｃｈｅｍ。

Ｓｏｃ、、　Ｃｈｅｍ、　Ｃｏｍｍｕｎ、、　１９８０
．６９４）。一方、エチルアルコールを含んだメチルア
ルコール水溶液では、エチルアルコールを蒸留などで除
く必要があるが、それには多量のエネルギーが必要であ
る。

しかもエチルアルコールを含ンだメチルアルコール従っ
て、エチルアルコールを含んだメチルアルコール水溶液
から、そのまま水素を発生できれば、蒸留などの必要が
なく、高エネルギーで無公害な水素を燃料として直接手
に入れることができる。

；（Ｃ）発明の目的 ；本発明は上記の点に鑑み、毒性の心配がなく、室温で
、太陽光のようなエネルギーの低い光を用いても安定的
に、しかも、経済的にメチルアルコール水溶液、あるい
はメチル７′ルコールとエチルアルコールを含有する水
溶液から水素を発生させることを目的とするものである
。

（ｄ）発明の構成 本発明者らは上記の目的を達成するため、鋭意研究を行
った結果、二酸化チタンの粉末とケイ素の粉末を混合し
、メチルアルコールの水溶液、あるいはメチルアルコー
ルとエチルアルコールを含有する水溶液に分散させて光
を照射すれば水素が発生するということを見出した。本
発明に使用される二酸化チタンとケイ素は市販の試薬を
そのまま用いてもよいが、真空中や水素気流中で加熱し
たりして部分的に還元して用いる方が性能が良い。

また、二酸化チタンはアナターゼよりもｌレチルの構造
のものが好ましい。二酸化チタンとケイ素のｂ末は水溶
液に別々に加えても良いが、乳鉢で良く１すり合わせて
密着させてから加えた方が性能が良・い。また、二酸化
チタンの粉末の表面に部分的にケイ素を化学蒸着や物理
蒸着、スパッタリングなどでコーティングしたシ、その
反対に、ケイ素の粉末の表面に部分的に二酸化チタンを
コーティングして用いても良い。粉末の粒子の大きさは
、溶液に良く分散させるためにも、光や溶液との反応を
容易に行わせるためにも、小さい方が良い。この反応を
行わせるだめの容器は、メチルアルコールやエチルアル
コールや水と反応せず、透明で光を通すものであれば、
ガラス、石英、プラスチックスなど、材質は何でも良い
。二酸化チタン及びケイ素の粉末は撹拌棒や攪拌子によ
って攪拌して溶液に分散して光を照射しても良いし、容
器の底面に広げて下から光を照射しても良い。ある°り
は、容器の光の照射面の内側にハケなどで塗って使用し
ても良い。

本発明に用いられる二酸化チタンとケイ素の割合は重量
比で０．１〜１０が好ましい。また、本発明に用いられ
る光源としては、水銀ランプ、キセノン−ランプ、ハロ
ゲンランプ、白熱灯、太陽などが挙ヴられ、長波長光が
多くエネルギーの低い太陽光・１ でも充分、水素を発生できる。光を照射する際は、！ 一溶液をチッ素や不活性ガスで暴気して溶存空気を除い
てから行うことが望ましい。本発明に使用される溶液は
メチルアルコールを含んだ水溶液、あるいはメチルアル
コールとエチルアルコールを含んだ水溶液であり、メチ
ルアルコールと水、あるいはメチルアルコール 含んでいれば良い。純メチルアルコールや純エチルアル
コールあるいは水が単独では、触媒を加えてエネルギー
の低い太陽光のような光を照射してもほとんど水素が発
生しない。従来の方法では水素がメタンや二酸化炭素、
−酸化炭素との混合物で得られていたが、本発明による
方法では高い純度の水素が得られるという特長を持つ。

（ｅ）発明の実施例 以下、本発明の代表的な実施例を示す。

２実施例１　。

メチルアルコ−／Ｌ１５０−と水５０ｍｌを１０〇−の
パイレックスガラス製のフラスコに入れ、チツ素ガスで
充分暴気した。二酸化チタン（）ｖチ）Ｌｙ　）の粉末
を真空中で加熱して還元した後、０，３１を乳鉢に入れ
、ケイ素の粉末０，３２を加えてよくすシつぶし、混合
して先のフラスコに加えた。そして攪拌しながらｉ　ｏ
　ｏｗの高圧水銀灯の約Ｑ，１ｍＷ／ｄの光を照射し、
発生してきた気体をガスクロマトグラフを用いて分析し
た。その結果、１時間当たシ、５μｍｏｌの水素の発生
が見られた。

実施例２ メ　チ　ル　ア　ル　コ　−　ル　２５ｍ／！、　　　
エ　チ　ル　ア　ル　コ　−　ル２５ゴ、水５０ｒｎＩ
！、を１００ｍ１のパイレツクヌ製のフラスコに入れ、
チッ素ガスで充分暴気した。二酸化チタン（）ｖチ）ｖ
　）の粉末を真空中で加熱して還元した後、０．３２を
乳鉢に入れ、ケイ素の粉末０．３７を加えてよくすりつ
ぶし、混合して先のフラスコに加えた。そして攪拌しな
がら１００Ｗの高圧水銀灯の約０．１ｍＷ／ｆｆｌの光
を照射し、発生してきた気体をガスクロマトグラフを用
いて分析した。その結果、■時間当たり、１０μｍｏｌ
の水素の発生が見られた。

比較例１ 七二酸化チタン（／Ｉ／チ）Ｖ　）の粉末を真空中で加
熱して還元した後、０．３２を乳鉢に入れ、よくすりつ
ぶした後、実施例１及び実施例２と同様にして光の照射
を行ったところ、水素の発生が見られなかった。

比較例２ ケイ素粉末０．３２を乳鉢に入れ、よくすりつぶした後
、実施例１及び実施例２と同様にして光の照射を行った
ところ、水素の発生が見られなかった。

（ｒ）発明の効果 本発明は以上説明したように、二酸化チタンとケイ素の
粉末をメチルアルコールの水溶液、あるいはメチルアル
コールとエチルアルコールヲ含有する水溶液に分散させ
て光を照射するという簡単な方法によって、クリーンな
高エネルギー燃料である水素を容易に手に入れられるよ
うにしたものである。本発明の方法は高価な貴金属を使
用せず、室温で反応が行えるため経済的であシ、しかも
、本発明で用いられる二酸化チタンとケイ素は毒性艇な
いため安全であシ、高純度の水素が得られ、云イレツク
ス・ガラスを透過するような低エネルギーの光でも水素
が発生することから、太陽エネルギーの有効利用の面か
らも経済的効果が大きい。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 二酸化チタンの粉末とケイ素の粉末を混合し、メチルア
   ルコールを含有する水溶液中あるいはメチルアルコール
   とエチルアルコールを含有する水溶液中に分散させて光
   を照射することを特徴とする水素製造法。