WO2005053854A1 - 水素の製造方法と装置 - Google Patents

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Isao Takaishi
Yoshiaki Takahashi
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Isao Takaishi
Yoshiaki Takahashi
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/04—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of inorganic compounds, e.g. ammonia
    • C01B3/042—Decomposition of water
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/28—Moving reactors, e.g. rotary drums
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B9/00—Drives specially designed for centrifuges; Arrangement or disposition of transmission gearing; Suspending or balancing rotary bowls
    • B04B9/08—Arrangement or disposition of transmission gearing ; Couplings; Brakes
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a method and an apparatus for separating and producing hydrogen (H2) from water (H20) using centrifugal force of a centrifugal separator.
  • the method of decomposing water by electricity For example, the method of decomposing water by heat, the method of modifying gas or methanol with steam, the method of mixing photocatalytic titanium oxide with water and generating sunlight by applying sunlight, and the recently developed methods
  • the method of electrolyzing water requires a large amount of electric power.
  • the method of decomposing water by heat requires a large amount of heat energy at high temperature.
  • the method of modifying gas or methanol with steam requires raw materials of gas or methanol.
  • the method of generating hydrogen by mixing sunlight with photocatalytic titanium oxide requires sunlight and requires a large flat area and a water tank.
  • An object of the present invention is to provide a method and apparatus for producing hydrogen that eliminates such disadvantages related to the conventional method and method for producing hydrogen.
  • the present invention generates centrifugal force of 5G (5 times the gravity) or more by ultra-high-speed rotation of the centrifugal separator at a rotation speed of 100, OOOrpm or more, and dissolves a certain amount of nickel catalyst in the rotating centrifugal separator. , And continuously separate it into hydrogen (3 ⁇ 4) and oxygen (0) to produce hydrogen.
  • the rotational speed of the commercially available motor to be input is about 2, OOOrpm-5, OOOrpm, but a 2- to 3-speed transmission with 3 to 5 speeds is added to this to enable ultra-high speed rotation.
  • gear-type planetary gears (planetary gears) of ordinary transmissions have too much frictional resistance, causing a burden, generating noise and high heat, causing deterioration, and cannot endure long-time ultra-high-speed rotation.
  • ordinary bearing type bearings generate frictional heat and noise and cause deterioration, and cannot withstand long-time ultra-high-speed rotation.
  • the transmission of the centrifugal separator according to the present invention can transmit rotation in a non-contact manner by devising a planetary gear (Branley gear) incorporating a magnet having a magnet force (BH) max of 70 or more.
  • a planetary gear Branley gear
  • BH magnet force
  • Fig. 1 shows the planetary gear (Branetaly gear 1), where the rotational motion first input to the internal gear @ is transmitted to opinion 3 and further to Sangia 2. At this time, one rotation of the internal gear ⁇ rotates the sun gear five times.
  • All shaft bearings are magnetized with the same polarity. This causes the shaft to rotate without contact due to the repulsive force of the magnet. Water is supplied from the outside to the cavity of the shaft, which also serves as sun gear, through a fine pipe ⁇ and is separated into hydrogen and oxygen by the hydrogen separation bowl ® and stays in the tank @.
  • the present invention uses water as a raw material, it can be procured anywhere, anytime, at low cost or free of charge. Also, a large amount of hydrogen can be produced in a short time.

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Abstract

遠心分離装置連結の変速機について、プラネタリギア(1)を構成しているサンギア(2)オピニオン(3)インターナルギア(4)の外周、内周に等間隔にN極S極と着磁し、シャフトの軸受(9)はすべて同極に着磁した変速機に連結した遠心分離装置である。この構造により超高速回転を可能にし、回転中の遠心分離装置(21)にニッケル触媒を一定量溶かし込んだ水を適量ずつ供給することにより連続して水素を製造することが出来る。

Description

明 細 書
水素の製造方法と装置
技術分野
この発明は、 遠心分離装置による遠心力を利用して水 （H20) から水素 （H2) を分離し製 造する方法と装置に関する。
背景技術
従来から水素を発生させる方法はいくつか知られている。
例えば水を電気で分解する方法、 水を熱で分解する方法、 ガスやメタノールを水蒸気で改 貭する方法、 水に光触媒酸化チタンを混ぜて太陽光を当て水素を発生させる方法、 又最近 開発された技術では植物繊維を白蟻菌によって発酵させ、 直接水素を発生させる方法など 数例が知られている。
しがしながらこれらの方法にはそれぞれに欠点があった。
即ち、 水を電気で分解する方法では大量の電力を必要とする。
水を熱で分解する方法では、 高温で大量の熱エネルギーを必要とする。
ガスやメタノールを水蒸気で改貭する方法ではガスやメタノールの原料を必要とする。 水に光触媒酸化チタンを混ぜて太陽光を当て水素を発生させる方法では、 広大な平面積と 水槽が必要となる。
植物繊維を白蟻菌によって発酵させ水素を発生する方法では大量の植物繊維を集める必要 がある。 このような従来の水素製造方法では、 所謂製造のランニングコストゃ貯蔵 ·運搬 ·末端の 供給設備など、 所謂インフラに関する安全技術や設備上に規制があり、 インフラコストが 掛るのが欠点となり、 水素が燃料として容易に普及しない原因の一つとなっていた。 _ 本発明はこのような従来の水素の製造方法や供給に関する欠点を除いた水素の製造方法 と装置を提供することを目的としている。
発明の開示
本発明は遠心分離装置を回転数 100, OOOrpm以上の超高速回転により 5G (重力の 5倍） 以上の遠心力を発生させ、 回転中の遠心力分離装置にニッケル触媒を一定量溶かし込んだ 水を適量づっ供給しつづけ、 連続して水素 （¾) と酸素 （0) に分離させ水素を製造する。 この場合入力する市販のモーターの回転数は 2, OOOrpm-5, OOOrpm程度であるが、 これに 3 倍速〜 5倍速の変速機を 2段〜 3段増設して超高速回転を可能にする。しかし普通の変速機 の歯車式遊星ギア （ブラネタリギア） では摩擦抵抗が大きすぎて負担がかかり騒音や高熱 を発し'劣化を招き、 長時間の超高速回転には耐えられない。 又普通のベアリング式軸受で は摩擦熱と騒音が発生し劣化を招き長時間の超高速回転には耐えられない。
そこで、 本発明の遠心分離装置の変速機はマグネットの磁力 （BH) max70以上の磁石を組 込んだ遊星ギア （ブラネ夕リギア） を考案することにより非接触で回転を伝導させ、 100, OOOrpm以上の超高速回転を長時間運転出来るようにした。 図面の簡単な説明
第 1図はこの発明にかかわる非接触の遊星ギア （ブラネタリギア） を示す図であり、 第 2図は、 2段式変速機の断面を示す図であり、第 3図は全体の水素発生装置の概略を示す図 である。 発明を実地するための最良の形態
本発明をより詳細に説述するために、 添付の図面に従ってこれを説明する。
第 1図は遊星ギア （ブラネタリギア①)， において、 最初にインターナルギア @に入 力された回転運動はオピニオン③に伝導され更にサンギァ②に伝導される。 この時、 ィ ン夕一ナルギア ©の 1回転でサンギァ②は 5回転する。
この遊星ギア （ブラネタリギア①） を 2段連結することにより回転数は 25倍に増速され る。即ち最初 4， OOOrpm回転の超偏平面対向形ブラシレスモーターに入力すると水素分離椀 @では 100, OOOrpm回転となる。
次にサンギァ②、 オピニオン③、 インターナルギア ©の外周、 内周には、 それぞれ等 間隔で N極、 S極と交替に （BH) max70クラスの強力なマグネットをそれぞれの歯車の接近 点が同極になるような間隔で着磁する。 これで磁石の吸引力と反発力の作用により非接触 で歯車の動力は伝導される。
シャフトの軸受@はすべて同極で着磁する。これで磁石の反発力によりシャフトは非接触 で回転する。 水は外部よりサンギァ②を兼ねたシャフトの空洞に細目のパイプ ©を通し て供給し水素分離椀 ®で水素と酸素に分離され夕ンク @に滞留する。
タンク @内では水素は軽いので上部に滞留し、酸素は重いので下部に滞留する。水素は上 部パイプ @を通して高圧ポンプ @で水素タンク @に送られ 200気圧に圧縮して貯蔵さ れる。 @は圧力計である。 タンク @内の下部に滞留した酸素は下部パイプ ©を通して送 風パイプ @と合流し燃焼バーナー @に供給し水素の燃焼に供される。
概略図の説明は水タンク @に水を入れ、ニッケル触媒を一定の割合で混入し攪拌モータ —@で攪拌スクリュー @を回転させ均一にする。これを送水パイプ @を通して超高速回 転遠心分離機 @に送水する。一方、送風機 @を運転して送風パイプ @を通し燃焼パーナ —@に風を送り込む。 バルブ ©により水素の量を調整し火力をコントロールする。 配電 盤@により各モ一夕一 @@@@にそれぞれに配電する。
産業上の利用可能性
水素は燃料としてその用途は広い。 化石燃料に変わる排気ガス （C02) を出さないクリ ーンエネルギーとして注目されている。
本発明は、 水を原料とするので、 いつでも、 どこでも、 安価で、 あるいは無料でたやすく 調達出来る。 又短時間で大量に水素を製造出来る。
本発明の水素製造装置はコンパク卜に設計出来、 しかも運転するための電気はモーターを
4個運転するだけの電力で足りる。 ランニングコストは安い。
それぞれの用途に応じて、 大型、 中型、 小型、 車載用、 家庭用など自由に設計出来る。 例 を挙げれば、 海水を直水に替えて大型発電所に利用する方法、 河川水を利用して中型発電 所に利用する方法、 地下水を利用して、 工場 ·病院 ·ホテル ·大型店舗で自家発電する方 法、 水道水を利用して家庭内で自家発電する方法、 水素を燃やしてボイラーに利用する方 法、 水素を燃やして冷温房に利用する方法、 各種燃料電池に利用する方法などがある。

Claims

請 求 の 範 囲 マグネットの磁力を組込んだ変速機と連結しており、 超高速回転を可能にしたことを 特徴とする遠心分離装置。
請求の範囲 1に記載した遠心分離装置を超高速回転で運転し、 これにニッケル触媒を 溶かし込んだ水を適量ずつ供給しながら連続して水素を製造する方法。
請求の範囲 1に記載した遠心分離装置を超高速回転で運転し、 あらゆる種類の流体物 を適量ずつ供給しながら連続して流体物の原素を分離する方法。
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