WO2007023514A1

WO2007023514A1 - 海水からの水素製造システム及び水素製造方法

Info

Publication number: WO2007023514A1
Application number: PCT/JP2005/015192
Authority: WO
Inventors: Kousaku Mabuchi; Tomonao Miyashiro; Masaharu Takao
Original assignee: Kousaku Mabuchi; Tomonao Miyashiro; Masaharu Takao
Priority date: 2005-08-22
Filing date: 2005-08-22
Publication date: 2007-03-01
Also published as: JPWO2007023514A1; US8303917B2; US20090246121A1

Abstract

　豊富に存在する海水を原料として、効率のよい水素の製造を期待できる水素製造システム及び水素製造方法を提供する。　海水Ｗを導入させる密閉空間Ｓと密閉空間Ｓ内に高温高圧の蒸気Ｔを噴出する蒸気噴出手段（１８）とを有して密閉空間Ｓ内の海水Ｗを高温高圧下で活性化処理する活性化装置１２と、活性化装置１２で活性化された高温高圧の海水を受入れて通流させる管路装置であり、断面が３角形、５角形、６角形又は８角形のいずれかの形状の海水通流管４０３～４０８を１個または複数含む管路装置１４と、を有することを特徴とする海水からの水素製造システム１０から構成される。

Description

明細書

海水からの水素製造システム及び水素製造方法

技術分野

[0001] 本発明は、海水を原料として、効率よく水素製造を期待できる海水力の水素製造システム及び水素製造方法に関する。

背景技術

[0002] 水素は、化学、薬品、電気、金属、ガラス工業等の多種の分野で広く利用されている。さらに、近年では、水素は、廃棄物として水しか生成しないことから、化石燃料に変わるクリーンエネルギーとして注目されており、例えば、水素燃料電池及び水素燃料自動車等への利用に向けて研究 ·開発が行なわれている。よって、将来的には大量の水素が利用されることが予想される。それに対し、従来の水素製造方法としては、例えば、水 (電解液)を電気分解して水素を製造する方法や、天然ガス等の炭化水素系燃料ガスを改質して水素を製造する方法 (例えば、特許文献 1参照)等が知られている。

特許文献 1 :特開 2004— 115326号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0003] し力しながら、従来の電気分解の方法では、水素の生成に大量の電力を消費するので、製造効率が悪い、水素が高コストである、水素の大量生産には経済的に割に合わない等の問題があった。また、地球上に豊富に存在している海水を電気分解して水素を製造しょうとする試みもあるが、現状では、上記のように製造効率が悪い点や、不純物を取り除く工程等が必要な点等の多くの問題があり実用的なレベルまでいたっていない。

[0004] 一方、特許文献 1記載の水素製造方法は、例えば、下式 (i) (ii)のように、天然ガス

(メタンガス)等の炭化水素化合物を触媒の存在下で数百度以上の高温の水蒸気と反応させて水素を得る方法である。 C H ₄ + H ₂ 0 -→C O + 3 H ₂ · · · ( i )

C O + H ₂ 0→C 0 ₂ + H ₂ · · · ( i i ) しかしながら、特許文献 1記載の水素製造方法では、上式のように、水素が生成される過程で、副産物として一酸化炭素や二酸化炭素ガスが生じるものであり、環境面での問題があった。また、原料となる天然ガス等の資源枯渴のおそれもあった。

[0005] 本発明は上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、その一つの目的は、豊富に存在する海水を原料として、効率のよ!ヽ水素の製造を期待できる水素製造システム及び水素製造方法を提供することにある。また、他の目的は、水素を製造する際に一酸化炭素や二酸化炭素ガス等の副産物が少なぐ環境面で優れた水素製造システム及び水素製造方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0006] 上記課題を解決するために本発明は、海水 Wを導入させる密閉空間 Sと密閉空間 S内に高温高圧の蒸気 Tを噴出する蒸気噴出手段（18)とを有して密閉空間 S内の海水 Wを高温高圧下で活性化処理する活性化装置 12と、活性化装置 12で活性ィ匕された高温高圧の海水を受入れて通流させる管路装置であり、断面が 3角形、 5角形、 6角形又 ίま 8角形の!/ヽずれ力の形状の海水通流管 40 (403、 405, 406, 408)を 1 個または複数含む管路装置 14と、を有することを特徴とする海水力の水素製造システム 10から構成される。海水通流管 40の断面形状は、好適には全ての辺の長さが同じ長さで設定された正 3角形、正 5角形、正 6角形、正 8角形のもので設けられるとよい。なお、管の断面形状の辺の長さが異なる形状のものでも良い。

[0007] また、前記複数の海水通流管 40 (403〜408)は、長手軸 (X)が互いに平行でそれらの管端が揃うように支持手段 44を介して並列に配置支持された並列管ユニット 4 2a〜42bを構成することとしてもよい。海水通流管 403〜408は、管端側から見た際に、それらの断面形状の中心点（軸) Xが縦又は横に一直線上に並ぶように配置したり、或いは、規則的または不規則的に縦横に並べて配置することとしてもよい。

[0008] また、海水通流管 40の断面形状 P、大きさ管数 Q、位置 (X)のいずれか又は複数の要素が異なる複数の並列管ユニット (42a、 42b、 42c、 42d、 42e)を縦続接続し、その際、縦列状に配置された海水通流管どうしがそれらの管内を管外力密閉した状態で長手方向に連通するように接続したこととしてもょヽ。複数の全ての並列管ユニットをそれぞれ、上記要素が異なるように設けてもよいが、少なくとも接続される並列管ユニットどうしで要素が異なれば良い。例えば、 3個の並列管ユニット 42a、 42 b、 42cを接続する際に、第 1、第 3並列管ユニット 42a、 42cを全く同じ要素で構成されるように設け、第 2並列管ユニット 42bのみを第 1、第 3並列管ユニットと要素の構成が異なるように設けても良い。なお、縦続接続する並列管ユニットの個数は任意でよ V、。縦列状に配置された海水通流管どうしは 1対 1に連通するように接続されなくてもよい。例えば、一本の海水通流管は複数本の海水通流管と長手方向に連通接続されていても良い。

[0009] また、海水通流管 40どうしは、それぞれの管中心軸 Xがずれた状態で長手方向に連通接続されたこととしてもよヽ。

[0010] さらに、本発明は、密閉空間 S内に導入した海水 Wに高温高圧の蒸気 Tを噴出させることにより、密閉空間 S内を高温高圧に維持した状態で海水 Wを活性ィ匕処理し、断面が 3角形， 5角形， 6角形又は 8角形状のいずれかの形状となる複数の海水通流管 403, 405, 406, 408を長手軸 (X)が平行になるように並列させて構成された管路装置 14の該海水通流管内に活性化処理した海水を圧送機構 34を介して圧送することにより水素を製造することを特徴とする海水からの水素製造方法から構成される。発明の効果

[0011] 本発明の海水からの水素製造システムによれば、海水を導入させる密閉空間と密閉空間内に高温高圧の蒸気を噴出する蒸気噴出手段とを有して密閉空間内の海水を高温高圧下で活性化処理する活性化装置と、活性化装置で活性化された高温高圧の海水を受入れて通流させる管路装置であり、断面が 3角形、 5角形、 6角形又は 8角形のいずれかの形状の海水通流管を 1個または複数含む管路装置と、を有する構成であるから、海水力直接的に大量の水素を効率良く製造できる水素製造システムの実現できる。また、システムの稼働エネルギーが従来の電気分解法等に対して少なくてすみ、単位生成量当たりの製造コストの低減を図れる。さらに、水素製造の副産物としては二酸ィ匕炭素等の温室効果ガス等を発生することがなぐクリーンに水素製造を行うことができる。

[0012] また、前記複数の海水通流管は、長手軸が互いに平行でそれらの管端が揃うように支持手段を介して並列に配置支持された並列管ユニットを構成することにより、水素発生の効率を向上させることができる。

[0013] また、海水通流管の断面形状、大きさ、管数、位置のいずれか又は複数の要素が異なる複数の並列管ユニットを縦続接続し、その際、縦列状に配置された海水通流管どうしがそれらの管内を管外から密閉した状態で長手方向に連通するように接続した構成とすることにより、より効率良く大量の水素を製造できる。

[0014] また、海水通流管どうしは、それぞれの管中心軸がずれた状態で長手方向に連通接続された構成とすることにより、システム構成を大幅に複雑ィ匕することなぐより効率良く大量の水素を製造できる。

[0015] さらに、本発明の海水力の水素製造方法によれば、密閉空間内に導入した海水に高温高圧の蒸気を噴出させることにより、密閉空間内を高温高圧に維持した状態で海水を活性ィ匕処理し、断面が 3角形， 5角形， 6角形又は 8角形状のいずれかの形状となる複数の海水通流管を長手軸が平行になるように並列させて構成された管路装置の該海水通流管内に活性化処理した海水を圧送機構を介して圧送する構成であるから、海水力直接に大量の水素を効率良く製造できる。さらに、水素製造の副産物としては二酸ィヒ炭素等の温室効果ガス等が発生することがないので、クリーンに水素製造を行うことができる。

図面の簡単な説明

[0016] [図 1]実施形態に係る海水力の水素製造システム及び水素製造方法の概略説明図である。

[図 2]図 1の A— A線断面説明図である。

[図 3]図 1の B— B線断面説明図である。

[図 4]図 1の C C線断面説明図である。

[図 5]接続される並列管ユニットにおける海水通流管の長手方向の連通接続状態を示す説明図である。

[図 6]第 1並列管ユニットと第 2並列管ユニットとの接続状態説明図である。 [図 7]第 2並列管ユニットと第 3並列管ユニットとの接続状態説明図である。

[図 8]構成要素を異ならしめた実施形態の並列管ユニットの断面説明図である。

[図 9]構成要素を異ならしめた他の実施形態の並列管ユニットの断面説明図である。符号の説明

[0017] 10 水素製造システム

12 活性化装置

14 管路装置

18 蒸気噴出装置

40 (403、 405、 406、 408) 海水通流管

42a, 42b、 42c、 42d、 42e 並列管ユニット

44 支持手段

発明を実施するための最良の形態

[0018] 以下添付図面を参照しつつ本発明の海水からの水素製造システム及び水素製造方法の実施の形態について説明する。本発明の海水力の水素製造システムは、海水を原料として直接的に水素を製造するシステムである。図 1ないし図 7は、本発明の海水力もの水素製造システムの実施形態を示している。図 1に示すように、本実施形態において、海水力もの水素製造システム 10は、海水 Wを高温高圧で活性化処理する活性化装置 12と、活性化された高温高圧の海水を受け入れて通流させる管路装置 14と、を含む。

[0019] 本実施形態において、活性ィ匕装置 12は、海水 Wに高温高圧の蒸気を噴出してェネルギーを与えることにより反応性の高い活性ィ匕状態とする第 1の処理手段である。図 1において、本実施形態では、活性化装置 12は、内部に密閉空間 Sを有する密閉タンク 16と、密閉空間 S内に高温高圧の蒸気を噴出する蒸気噴出装置 18と、を有している。密閉タンク 16は、例えば、両端を閉鎖した中空の横倒し円筒体力もなり、耐熱、耐圧、耐蝕性のあるステンレス等の金属から設けられる。密閉タンクの中空内部は密閉されており、密閉空間 Sとして、原水となる海水 Wが導入される。密閉タンク 16 は、地面力もある程度の高さに配置されて支持脚 19に支持されている。密閉タンク 1 6の上部には海水を密閉空間内 Sに投入するための導入口 20が設けられている。一方、密閉タンク 16の下部には活性ィ匕させた海水 Wを排水する排水口 22が設けられて、る。これらの導入口 20、排水口 22はそれぞれ開閉弁 24, 25を有して開閉自在になっており、それらの閉鎖時には密閉空間 Sが密閉保持される。なお、図 1中、 23 は、密閉空間 S内が所定圧力以上になるのを防止する安全弁である。

[0020] 蒸気噴出装置 18は、密閉空間 S内に高温高圧の蒸気 Tを噴出して該密閉空間の海水を高温高圧に蒸気処理する蒸気噴出手段である。本実施形態では、蒸気噴出装置 18は、密閉空間 S内に噴出口 26を設けて密閉タンク 16に接続された蒸気噴出管 28と、高温高圧の蒸気を蒸気噴出管 28に供給する蒸気発生装置としてのボイラ 3 0と、を含む。蒸気噴出管 28は、密閉タンク 16の下面側に取り付けられており、その噴出口 26を密閉空間 S内に上方向に向けて取り付けられている。噴出口 26から噴出する蒸気は、その蒸気噴出力により該密閉空間 S内の海水 Wを下から吹き上げ状に撹拌するようになっている。すなわち、蒸気噴出管 28からの蒸気は、その噴出力で海水を撹拌する撹拌手段を兼ねており、海水の活性化処理を促進させる。蒸気噴出管 28から噴出される蒸気は、本実施形態では、例えば、温度 180〜300°C、圧力 15 〜30atmに設定される。なお、蒸気噴出管 28の噴出口近傍にはタンク力もの海水の逆流を防止する逆止弁 32が設けられている。なお、密閉タンクの密閉空間内の温度圧力を一定に保持するように、センサや弁の開閉等を制御する制御部を備えていてちょい。

[0021] 活性化装置 12で海水を高温高圧の蒸気で処理することにより、例えば、局所的に超高温高圧 (数千度、数千気圧）となり、或はそれにより発生されるニュートリノ絡みで海水が活性化される。活性ィ匕装置 12では、淡水の場合では、原子転換が起こり、例えば、カルシウムや鉄等のミネラル成分が増加することが確認されている。例えば、活性化装置 12では水含有成分は、次式 (a)〜 (e)のような原子転換が起こると考えられる。

[化 2] ! ! N a +_gO→! ₉K · · · ( a )

₁₂Mg +₈O→₂₀ C a ' · * (b)

₁₉K+₁H→₂₀C a · · · (。）

! ₇C 1 +₈0 + ^→₂₆ F e · · · ( d)

₂₅Mn + ₁H→₂₆F e · · · ( e ) よって、海水の場合でも同様な原子転換が起こり、特定のミネラル成分が増加すると推測される。さらに、活性化処理された高温高圧の海水は、蒸気から熱エネルギーを得て内部エネルギーが高い状態となり、上式のような原子転換とともに、ラジカル反応等の化学反応が起こり、ラジカル類 (Η·、 OH ·等)や電子等が生じやすぐ反応性が高、状態となって、ると考えられる。

[0022] 図 1に示すように、本実施形態では、処理装置 12で活性化された高温高圧の海水は、圧送機構 34を介して後述する管路装置 14に圧送される。圧送機構 34は、本実施形態では、密閉タンク 16の排水口と管路装置 14の一端側とを接続する接続管 36 と、接続管の中間位置に介設された圧力ポンプ 38と、を含む。本実施形態では、圧力ポンプ 38は、例えば、 40〜50atm程度の高い圧力で海水を管路装置 14へ圧送する。

[0023] 管路装置 14は、図 2、図 3、図 4に示すように断面形状 Pが 3角形、 5角形、 6角形、 8角形の、ずれかの形状となる海水通流管 40を複数有して、る。本実施形態では、図 1にも示すように、管路装置 14は、全体として水平状に長手軸を配置させた筒体で構成されており、その筒体内部に複数の海水通流管 40を有して設けられている。管路装置 14の一端側から他端側に向けて上記活性ィヒ装置 12で活性ィヒした高温高圧の海水を高い圧力で通流させるようになつている。これにより、例えば、活性化された海水が該管路装置 14の海水通流管 40内を通流する際に海水中の水分子 (H O)

2 が局所的に発生する高エネルギーを受けて、水素 (H

2 )が分離生成すると考えられる

。すなわち、管路装置 14は、本実施形態に係る水素製造システムにおける主な水素発生部部分を構成している。上記のような断面形状 Pが 3, 5, 6, 8角形といった特定の管内に海水を通流させることで多くの水素が発生することが確認されていることから、それらの断面形状の管内で海水力の水素の分離生成のための高エネルギーの場を発生させやす!、と考えられる。

[0024] 図 1に示すように、本実施形態では、管路装置 14は、その長手方向に 3つのブロック（42a、 42b、 42c)で分割されている。それぞれのブロックは、複数の海水通流管 4 0をそれらの長手軸が平行になるように並列させて設けられた第 1〜第 3並列管ュ- ット 42a〜42cから構成されている。そして、第 1〜第 3並列管ユニットは、長手方向に縦続接続されている。

[0025] 図 2において、第 1並列管ユニット 42aは、断面形状 Pが正 3角形の海水通流管 40 3、正 5角形の海水通流管 405、正 6角形の海水通流管 406、正 8角形の海水通流管 408をそれぞれ 1個ずつ有した、管数 Qが 4個の態様で設けられている。本実施形態では、海水通流管 403〜408は、それらの管長手軸方向に向けて一定の断面形状 Pで形成された直管部材カゝらなり、例えば、耐熱、耐圧、耐蝕性のあるステンレス等の金属で設けられている。海水通流管 403〜408は、全て同じ管長さで設けられており、それらの長手軸を互いに平行に（図 1においては左右方向、図 2においては紙面に垂直な方向に向けて）並列配置されている。図 2に示すように、例えば、海水通流管 403〜408は、管端口側から見た際に、それらの管の断面形状 Pの中心点 (管の中心軸）が例えば、縦横に規則的 (又は不規則的）に並ぶように配置されている。これらの海水通流管 403〜408は、管両端を揃えた状態で支持手段 44を介して支持されている。支持手段 44は、本実施形態では、並列に配置された海水通流管の外側から束ねるように覆うステンレス製の外筒体 44aと、外筒体 44aの両端側に固定されたステンレス製の閉鎖蓋体 44bを有している。閉鎖壁体 44bは、それぞれ海水中流管の両端を固定して支持するとともに、管口以外の部分（図 2上、右上がり平行斜線ハッチング部分)を閉鎖している。なお、図 2では、外筒体 44aは断面円筒形状となるように設けられている力それに限らず、例えば、断面形状が 4角形、 5角形、 6角形等その他任意の断面形状の筒体でも良い。また支持手段 44は、筒体に限らず、例えば、枠体、その他の支持部材であってもよい。また、複数の海水通流管の胴部どうしを溶接等で固定して互いに並列配置状態を支持することとしてもよぐその他並列配置させた複数の管を支持するものであれば任意の支持構成でよい。また、本実施形態では、第 1並列管ユニット 42aは、圧送機構の接続管 36とバッファ部 39を介して接続されており、各海水通流管 403〜408内に略均等に海水が導入されやすくなつている。さらに、上記のように外筒体内に海水通流管 40を並列配置して設けられて V、るので、圧力ポンプ 38から圧送される海水が各海水通流管を略均等な圧力で通流することができ、その結果、総合的な水素発生の効率が良い。なお、図 2では、並列管ユニットは、説明のために単純なモデルで構成した場合を示している力それに限らず、例えば、図 8、図 9に示すように、並列管ユニット 42d、 42eのような並列構成としてもよく、海水通流管の断面形状 P、大きさ管数 Q、位置等の各要素を任意に組み合わせて構成することとしてもよい。なお、海水通流管の大きさとは、本実施形態では例えば断面形状 Pの外接円の中心（中心軸 X)力頂点までの長さを示しており、位置は、本実施形態では例えば中心軸 Xの位置を示している。図 8では、並列管ユニット 42dは、各海水通流管 40の大きさ Rが図 2な!、し図 4のものと比較して小さく、管数 Qが 5本の構成となっている。また、図 9に示す並列管ユニット 42eように、多数の海水通流管を並列は位置することでより効率良い水素発生を期待できる。

[0026] 図 3、図 4に示すように、本実施形態では、第 2、第 3並列管ユニット 42b、 42cも第 1 並列管ユニット 42aと略同じ構成であり、断面形状が正 3, 5, 6, 8角形の海水通流管 403〜408を 1本ずつ含む構成で設けられている。第 2、第 3並歹 IJ管ユニット 42b、 42 cでは、各海水通流管 40の配置位置がそれぞれ異なるように設定されている。本実施形態では、海水通流管 403〜408の位置が異なる複数の並列管ユニット 42a〜4 2cを縦続接続して設けられている。なお、本実施形態では、並列配置された海水通流管群の中心軸 Y、すなわち、外筒体 44aの中心軸 Υ回りに所要角度回転させてそれらの管の位置を変更させている。また、接続される複数の並列管ユニットは、本実施形態のように、複数の海水通流管 40を単に位置を変更させて構成したものに限らず、該海水通流管の断面形状 P、大きさ管数 Q、位置 (X)のいずれか又は複数の要素を異ならせて構成するようにしてもよい。また、例えば、図 2、図 3、図 4の態様の並列管ユニット 42a、 42b、 42cと、図 8に示した態様の並列管ユニット 42dを接続することとしてちよい。

[0027] 縦続接続される並列管ユニット 42a〜42cでは、上記のような海水通流管の位置が異なる並列配置構成となっているので、図 5、図 6、図 7に示すように、縦列状に配置された海水通流管どうしは、それぞれの管中心軸 Xがずれた状態で接続されている。なお、図 6, 7上では、実線が第 1並列管ユニット 42aの海水通流管 40aの管端口、一点鎖線が第 2並列管ユニット 42bの海水通流管の管端口 40b、二点鎖線が第 3並列管ユニット 42cの海水通流管 40cの管端口をそれぞれ表して、る。本実施形態では、図 6、図 7に示すように、それぞれの縦列状に配置された海水通流管 40どうしは、少なくとも一部が重なり合うように管端開口が位置ずれした状態となっており、流路面積の小さな連通部 Hを介してのみ管内どうしを連通させながら、長手方向に接続されている。さらに、本実施形態では、並列管ユニットを付き合わせた際に、海水通流管 4 0を支持して、る閉鎖蓋体 44bが互、の海水通流管 40の位置ずれした管端口の開口部分を密着状に閉鎖するようになっている。すなわち、長手方向に連通接続される海水通流管どうしは、それらの管内どうしのみを連通するように設けられており、それらの管内を管外力密閉した状態となっている。これにより、海水が海水通流管の外部に漏れることなぐ良好な高圧通流状態を保持できる。また、本実施形態では、上記のように、縦列状に配置される海水連通管 40がそれぞれの管中心軸 Xがずれて連通接続されることにより、管路部分が並列管ユニットの接続位置で一部狭い管路となるように設けられるとともに、異なる断面形状の海水通流管どうし (例えば、断面 3角形の海水通流管 403と断面 6角形の海水通流管 406)が連通接続されている。したがって、管路装置を通流する海水は、単なる平坦な直線状の流れでなぐ途中で流路が狭まることにより流速が変化したり、或いは、断面形状の異なる海水連通管内を複数しながら流れることとなる。これにより、管路装置全体での水素発生効率が向上することが期待できる。なお、管路装置 14は、原理的には、断面形状が、 3, 5, 6, 8 角形の海水通流管いずれか 1個の海水通流管 40のみでもよい。しかし、異なる断面形状のものを複数組み合わせた構成とすることにより、水素発生効率が向上する。並列管ユニットは、 2個、 3個以上の任意の数を接続してもよい。

なお、図 1に示すように、管路装置 14の他端側、すなわち第 3並列管ユニット 42c 側には、分離装置 46が接続されている。分離装置 46は、海水通流管 40内を通流してきた海水力水素と水とその他塩等とをそれぞれ分離して取出す分離手段である。海水通流管内で海水から生成された水素は、分離装置で分離されて、例えば、液体状態で水素貯蔵タンク 48等で回収貯蔵される。

次に、本実施形態に係る海水からの水素製造システムの作用を水素製造方法とともに説明する。活性ィ匕装置 12の密閉タンク 16内に、排水口 22を閉じた状態で導入口 20から原料となる海水を導入する。導入口の開閉弁を閉鎖して、例えば、 230°C、 25atmの蒸気を蒸気噴出装置 18を介して密閉空間 S内に噴出させつつ、密閉空間 S内を高温高圧に維持しながら、海水を活性化処理する。この際、蒸気は海水を撹拌するように噴出される。そして、例えば、 1時間程度処理した後に、排水口 22を開くとともに、活性化処理した高温高圧の海水を圧送機構 34を介して管路装置 14の海水通流管 403〜408内に高圧状態で通流させる。この際、活性ィ匕された海水が該管路装置 14の海水通流管 40内を通流する際に海水中の水分子が局所的に発生する高工ネルギー (例えば、超高温高圧の反応)を受けて、水素が分離生成すると考えられる。この海水通流管内における水素生成のメカニズムについては、実態的な解明はなされていないが、例えば、管内におけるキヤビテーシヨンのような微小気泡の発生と崩壊による超高温高圧の発生現象や、水分子力水素が直接的に熱分離する反応、水及びその他のラジカル反応等の化学反応、活性化された海水中に含まれるナトリウム、カルシウム、鉄等のミネラル成分、塩素、その他の含有成分との酸化還元反応、或いは、後述の高尾が提唱する-ユートリノ反応等の現象が単独又はそれらのいくつかの現象 ·反応が複雑に組み合わさって、水から水素が生成するものと考えられる。その一例として、例えば、水分子のラジカル反応について考慮すると、例えば、次式のような反応によって水素が発生すると考えられる。

[化 3]

Η ₂ 0→Η · + O H · · · · ( 1 )

2 H ·→Η ₂ · · · ( 2 ) なお、その他の詳細なラジカル反応については省略する。ニュートリノ励起原子ラジカル及び-ユートリノ形態波動共鳴については、次式のように海水通流管内で-ュ一トリノ（ V )、反-ユートリノ（ V * )が発生し、その発生した-ユートリノ（ V、 V * )力 S 水分子と反応して水素が発生すると考えられる c

[化 4]

0→ V + * (3)

V +Η₂0-→Η · +OH · + (4)

V +H₂0→H₂ + 0 · + V (5)

V +H₂0→H₂ + F · + e— (6)

v * +H₂0→H₂ + N · + e— (7)

e— + e ⁺→ y線 (8)

H₂0+ γ線→H · +OH · (9)

2 H · →H₉ (1 0) なお、式中、 e—は電子、 e⁺は陽電子である。したがって、上記の式（5) (6) (7) (10 )により水素 (H )が発生すると考えられる。一般的には、二：

2 ートリノは、例えば、核融合、核分裂、その他の原子核反応、素粒子反応時等に創生されることが多ぐ電荷をもたな、微粒子で弱、相互作用しかなく他の物質とはほとんど反応しな、ことが知られている。その一方で、ニュートリノ（ V )は、下式（11) (12)のように、原子核（中性子)と反応して核変換等起こすことも知られている。

[化 5]

+ _{1 7}C 1→! (1 1)

+ n→ p + e (1 2) なお、式中、 nは中性子、 pは陽子、 e—は電子である。ニュートリノが上式（3)〜（10 )のような反応を起こし水からの水素発生に関係していると推測される。

さらに、管路装置は、図 2ないし図 4に示すように、海水通流管の並列配置構成が異なる並列管ユニットを接続して構成されているので、図 5に示すように、管路装置の海水通流管内を通流する海水は、中間位置で流速がしたり、複数の異なる断面形状の海水通流管を通流する。これにより、上記のような水素発生の反応が促進すると考えられる。また、処理装置で活性化された海水成分として含まれる、ナトリウムカルシゥムゃ鉄、塩素等のその他の種々の物質等が Η·以外のラジカル (例えば、 ΟΗ·や電子等）と反応することにより、下式（13)のような逆反応が減少し、水素の生成反応（例えば、上式 (2) (10) )を促進すると考えられる。

[化 6]

H · + O H · -→H ₂ 0 · · · ( 1 3 ) また、管路装置 14の海水通流管 40内を通流させることで、局所的に高エネルギーが発生することにより、活性ィ匕装置と同じように、海水中の成分が原子転換すると考えられる。したがって、さらに改質された海水を得ることができる。また、海水中の水分子が形成するクラスタもナノ（10^_9)からピコ（10^{_ 12})サイズの小さなクラスタが形成されることが期待される。本実施形態に係る水素製造システムは、海水カゝら直接に大量の水素製造を期待できるので、例えば、海洋上を行き来する大型タンカー等の大型船舶に積載することで、随時海水カゝら水素燃料を製造することができ、長期航行、及び物品の大量輸送の点で優れる。また、同様に臨海都市、臨海工業地域、島、海洋プラント等に設置しても有効なエネルギー活用を図ることができる。さらに、水素製造時の廃棄物としてもクリーンなものであるので、環境面でも優れている。

[0031] 以上説明した本発明の海水からの水素製造システム及び水素製造方法は、上記した実施形態のみの構成に限定されるものではなぐ特許請求の範囲に記載した本発明の本質を逸脱しな、範囲にぉ、て、任意の改変を行ってもょ、。

産業上の利用可能性

[0032] 本発明の海水からの水素製造システム及び水素製造方法は、水素燃料電池或いは各種産業等広、分野で使用される水素を工業的に製造する際に好適に適用される。特に、海洋上を行き来する大型タンカー等に水素を燃料する動力源とともに設置すると、燃料補給等の点で有利である。また、同様に臨海都市、臨海工業地域、島、海洋プラント等に設置しても有効なエネルギー活用を図ることができる。

Claims

請求の範囲

[1] 海水を導入させる密閉空間と密閉空間内に高温高圧の蒸気を噴出する蒸気噴出手段とを有して密閉空間内の海水を高温高圧下で活性ィ匕処理する活性ィ匕装置と、活性ィ匕装置で活性化された高温高圧の海水を受入れて通流させる管路装置であり

、断面が 3角形、 5角形、 6角形又は 8角形のいずれかの形状の海水通流管を 1個または複数含む管路装置と、を有することを特徴とする海水からの水素製造システム。

[2] 前記複数の海水通流管は、長手軸が互いに平行でそれらの管端が揃うように支持手段を介して並列に配置支持された並列管ユニットを構成する請求項 1記載の海水力の水素製造システム。

[3] 海水通流管の断面形状、大きさ、管数、位置のいずれか又は複数の要素が異なる複数の並列管ユニットを縦続接続し、その際、縦列状に配置された海水通流管どうしがそれらの管内を管外から密閉した状態で長手方向に連通するように接続した請求項 2記載の海水からの水素製造システム。

[4] 海水通流管どうしは、それぞれの管中心軸がずれた状態で長手方向に連通接続された請求項 3記載の海水からの水素製造システム。

[5] 密閉空間内に導入した海水に高温高圧の蒸気を噴出させることにより、密閉空間内を高温高圧に維持した状態で海水を活性化処理し、

断面が 3角形， 5角形， 6角形又は 8角形状のいずれかの形状となる複数の海水通流管を長手軸が平行になるように並列させて構成された管路装置の該海水通流管内に活性ィ匕処理した海水を圧送機構を介して圧送することにより水素を製造することを特徴とする海水力の水素製造方法。