JP2002234701A - 水素発生方法および水素発生装置 - Google Patents
水素発生方法および水素発生装置Info
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- 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
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 水素発生のための加熱温度を低くすることが
でき、かかる低温加熱によっても短時間で充分な量の水
素の発生が可能な水素発生方法および水素発生装置を提
供すること。 【解決手段】 錯金属水素化物をリチウム含有複合酸化
物の存在下で加熱することにより、前記錯金属水素化物
を熱分解せしめて水素を発生させることを特徴とする水
素発生方法。
でき、かかる低温加熱によっても短時間で充分な量の水
素の発生が可能な水素発生方法および水素発生装置を提
供すること。 【解決手段】 錯金属水素化物をリチウム含有複合酸化
物の存在下で加熱することにより、前記錯金属水素化物
を熱分解せしめて水素を発生させることを特徴とする水
素発生方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、水素発生方法およ
び水素発生装置に関するものであり、より詳しくは、錯
金属水素化物をリチウム含有複合酸化物の存在下で熱分
解せしめて水素を発生させる水素発生方法およびそのた
めの水素発生装置に関するものである。
び水素発生装置に関するものであり、より詳しくは、錯
金属水素化物をリチウム含有複合酸化物の存在下で熱分
解せしめて水素を発生させる水素発生方法およびそのた
めの水素発生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】現代社会において、水素は合成化学工業
や石油精製などに多量に利用されている重要な化学原料
である。一方、将来におけるエネルギー問題と環境問題
を解決するために、クリーンなエネルギーとしての水素
利用技術は重要な位置を占めると考えられ、水素を貯蔵
し、それを燃料として稼働する燃料電池の開発が進めら
れている。
や石油精製などに多量に利用されている重要な化学原料
である。一方、将来におけるエネルギー問題と環境問題
を解決するために、クリーンなエネルギーとしての水素
利用技術は重要な位置を占めると考えられ、水素を貯蔵
し、それを燃料として稼働する燃料電池の開発が進めら
れている。
【０００３】かかる燃料電池はガスで作動する電池であ
り、その際、水素と酸素との反応から得られるエネルギ
ーを直接電気エネルギーに変換する。このような燃料電
池は従来の燃焼エンジンに比べてきわめて高い効率を有
するため、燃料電池を有する自動車はＺＥＶ(Zero Emis
sion Vehicle)と称されている。
り、その際、水素と酸素との反応から得られるエネルギ
ーを直接電気エネルギーに変換する。このような燃料電
池は従来の燃焼エンジンに比べてきわめて高い効率を有
するため、燃料電池を有する自動車はＺＥＶ(Zero Emis
sion Vehicle)と称されている。
【０００４】一方、水素の貯蔵法としては、圧縮してボ
ンベに貯蔵する方法、冷却して液体水素とする方法、活
性炭に吸着させる方法、水素吸蔵合金を利用する方法が
提案されており、これらの方法の中で燃料電池自動車な
どの移動媒体には水素吸蔵合金が主要な役割を果たすと
考えられているが、克服すべき課題も多く存在する。
ンベに貯蔵する方法、冷却して液体水素とする方法、活
性炭に吸着させる方法、水素吸蔵合金を利用する方法が
提案されており、これらの方法の中で燃料電池自動車な
どの移動媒体には水素吸蔵合金が主要な役割を果たすと
考えられているが、克服すべき課題も多く存在する。
【０００５】そこで近年注目を集めているのが、ケミカ
ルハイドライドを加水分解して水素を発生させる方法で
ある。かかる方法としては、樹脂で被覆された水素化ナ
トリウム（NaH）を用いるパワーボール社提案による方
法や、水素化ホウ素ナトリウム（NaBH4）をベースにし
て水酸化ナトリウムおよび触媒を添加したものを用いる
ミレニアムセル社提案による方法が知られている。
ルハイドライドを加水分解して水素を発生させる方法で
ある。かかる方法としては、樹脂で被覆された水素化ナ
トリウム（NaH）を用いるパワーボール社提案による方
法や、水素化ホウ素ナトリウム（NaBH4）をベースにし
て水酸化ナトリウムおよび触媒を添加したものを用いる
ミレニアムセル社提案による方法が知られている。
【０００６】また、最近では加水分解に代えて熱分解に
よりケミカルハイドライドから水素を発生させる研究も
行われている。例えば、C. M. Jensen et al., Int. J.
Hydrogen Energy 24 (1999) 461-465 には、チタンア
ルコキシドを触媒として水素化アルミニウムナトリウム
（NaAlH4）の熱分解を行う方法が提案されている。この
文献によれば、NaAlH4単独では２００℃で０．５重量％
の水素しか発生しないのに対して、上記触媒を添加する
ことにより１５０℃で２重量％、２００℃で５重量％の
水素が発生するとされる。
よりケミカルハイドライドから水素を発生させる研究も
行われている。例えば、C. M. Jensen et al., Int. J.
Hydrogen Energy 24 (1999) 461-465 には、チタンア
ルコキシドを触媒として水素化アルミニウムナトリウム
（NaAlH4）の熱分解を行う方法が提案されている。この
文献によれば、NaAlH4単独では２００℃で０．５重量％
の水素しか発生しないのに対して、上記触媒を添加する
ことにより１５０℃で２重量％、２００℃で５重量％の
水素が発生するとされる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、燃料電
池を自動車に搭載してその水素源を得ようとする場合に
は、上述のケミカルハイドライドを加水分解する方法で
は多量の水が必要になり、重量増加のために実用化が困
難であるという問題がある。一方、ケミカルハイドライ
ドの熱分解の方法は、水素吸蔵合金を用いる場合と同様
に小型化、軽量化が可能であると考えられるものの、上
記文献の方法では水素発生量が少なく、充分な量の水素
発生のためには３００℃程度の高温の加熱が必要である
という問題がある。また、短時間には充分な量の水素を
発生することができないという問題点も存在する。
池を自動車に搭載してその水素源を得ようとする場合に
は、上述のケミカルハイドライドを加水分解する方法で
は多量の水が必要になり、重量増加のために実用化が困
難であるという問題がある。一方、ケミカルハイドライ
ドの熱分解の方法は、水素吸蔵合金を用いる場合と同様
に小型化、軽量化が可能であると考えられるものの、上
記文献の方法では水素発生量が少なく、充分な量の水素
発生のためには３００℃程度の高温の加熱が必要である
という問題がある。また、短時間には充分な量の水素を
発生することができないという問題点も存在する。
【０００８】本発明は、上記従来技術の問題点を鑑みて
なされたものであり、水素発生のための加熱温度を低く
することができ、かかる低温加熱によっても短時間で充
分な量の水素の発生が可能な水素発生方法を提供するこ
とを目的とする。また、かかる水素発生方法を適用可能
な水素発生装置を提供することを目的とする。
なされたものであり、水素発生のための加熱温度を低く
することができ、かかる低温加熱によっても短時間で充
分な量の水素の発生が可能な水素発生方法を提供するこ
とを目的とする。また、かかる水素発生方法を適用可能
な水素発生装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、錯金属水素化物と
特定の複合酸化物とを組み合わせることにより、水素発
生のための加熱温度を低くすることができ、かかる低温
加熱によっても短時間で充分な量の水素の発生が可能で
あることを見出し、本発明を完成させた。
を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、錯金属水素化物と
特定の複合酸化物とを組み合わせることにより、水素発
生のための加熱温度を低くすることができ、かかる低温
加熱によっても短時間で充分な量の水素の発生が可能で
あることを見出し、本発明を完成させた。
【００１０】すなわち、本発明の水素発生方法は、錯金
属水素化物をリチウム含有複合酸化物の存在下で加熱す
ることにより、前記錯金属水素化物を熱分解せしめて水
素を発生させることを特徴とするものである。
属水素化物をリチウム含有複合酸化物の存在下で加熱す
ることにより、前記錯金属水素化物を熱分解せしめて水
素を発生させることを特徴とするものである。
【００１１】本発明においては、水素の発生をより効率
化することができることから、リチウム含有複合酸化物
の存在下における錯金属水素化物の加熱を、２００〜３
０００ｐｐｍの水分の存在下で実施することが好まし
い。また、前記錯金属水素化物として、LiAlH4、NaAl
H4、LiBH4、NaBH4、KAlH4、KBH4、Mg(BH4)2、Ca(B
H4)2、Ba(BH4)2、Sr(BH4)2およびFe(BH4)2からなる群よ
り選ばれる少なくとも１つの錯金属水素化物を用い、前
記リチウム含有複合酸化物として、ニッケル酸リチウ
ム、コバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム、クロム
酸リチウム、バナジウム酸リチウムおよび鉄酸リチウム
からなる群より選ばれる少なくとも１つのリチウム含有
複合金属酸化物を用いることが好ましい。
化することができることから、リチウム含有複合酸化物
の存在下における錯金属水素化物の加熱を、２００〜３
０００ｐｐｍの水分の存在下で実施することが好まし
い。また、前記錯金属水素化物として、LiAlH4、NaAl
H4、LiBH4、NaBH4、KAlH4、KBH4、Mg(BH4)2、Ca(B
H4)2、Ba(BH4)2、Sr(BH4)2およびFe(BH4)2からなる群よ
り選ばれる少なくとも１つの錯金属水素化物を用い、前
記リチウム含有複合酸化物として、ニッケル酸リチウ
ム、コバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム、クロム
酸リチウム、バナジウム酸リチウムおよび鉄酸リチウム
からなる群より選ばれる少なくとも１つのリチウム含有
複合金属酸化物を用いることが好ましい。
【００１２】本発明の水素発生装置は、錯金属水素化物
およびリチウム含有複合酸化物が内部に配置される容器
と、該容器の内部を加熱して前記錯金属水素化物を前記
リチウム含有複合酸化物の存在下で熱分解せしめて水素
を発生させる加熱手段とを備えることを特徴とするもの
である。
およびリチウム含有複合酸化物が内部に配置される容器
と、該容器の内部を加熱して前記錯金属水素化物を前記
リチウム含有複合酸化物の存在下で熱分解せしめて水素
を発生させる加熱手段とを備えることを特徴とするもの
である。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、場合により図面を参照しつ
つ本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。本
発明の水素発生方法においては、錯金属水素化物をリチ
ウム含有複合酸化物の存在下で加熱することにより、前
記錯金属水素化物を熱分解せしめて水素を発生させる。
つ本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。本
発明の水素発生方法においては、錯金属水素化物をリチ
ウム含有複合酸化物の存在下で加熱することにより、前
記錯金属水素化物を熱分解せしめて水素を発生させる。
【００１４】ここで用いられる錯金属水素化物として
は、水素の含有率が高く、リチウム含有複合酸化物によ
り水素が効率良く生成されることからLiAlH4、NaAlH4、
LiBH4、NaBH4、KAlH4、KBH4、Mg(BH4)2、Ca(BH4)2、Ba
(BH4)2、Sr(BH4)2、Fe(BH4)2が好ましく、中でも熱分解
しやすくかつ水素発生の理論容量が高いことからLiAlH4
やNaAlH4がより好ましく、かかる理論容量が最大１０．
８重量％であるLiAlH4が特に好ましい。錯金属水素化物
は単一種類で用いてもよく、複数種類を組合せて用いて
もよい。
は、水素の含有率が高く、リチウム含有複合酸化物によ
り水素が効率良く生成されることからLiAlH4、NaAlH4、
LiBH4、NaBH4、KAlH4、KBH4、Mg(BH4)2、Ca(BH4)2、Ba
(BH4)2、Sr(BH4)2、Fe(BH4)2が好ましく、中でも熱分解
しやすくかつ水素発生の理論容量が高いことからLiAlH4
やNaAlH4がより好ましく、かかる理論容量が最大１０．
８重量％であるLiAlH4が特に好ましい。錯金属水素化物
は単一種類で用いてもよく、複数種類を組合せて用いて
もよい。
【００１５】熱分解により上記錯金属化合物から水素が
発生する機構は、例えば、錯金属化合物がLiAlH4であ
り、これを単独で熱分解した場合には、以下の反応式に
よると考えられる。 3LiAlH4→Li3AlH8+2Al+3H2(150〜175℃) Li3AlH8+2Al→3LiH+3Al+1.5H2(180〜220℃) 3LiH+3Al→3AlLi+1.5H2(387〜425℃)
発生する機構は、例えば、錯金属化合物がLiAlH4であ
り、これを単独で熱分解した場合には、以下の反応式に
よると考えられる。 3LiAlH4→Li3AlH8+2Al+3H2(150〜175℃) Li3AlH8+2Al→3LiH+3Al+1.5H2(180〜220℃) 3LiH+3Al→3AlLi+1.5H2(387〜425℃)
【００１６】本発明の方法によれば、LiAlH4がリチウム
含有複合酸化物と共存した状態で加熱されるために、上
記反応式に示した高温の加熱は必要ではなく１５０℃程
度の低温加熱によっても短時間で充分な量の水素が発生
する。本発明において、かかる現象が生じる理由は必ず
しも明らかではないが、錯金属水素化物とリチウム含有
複合酸化物との間に何らかの相互作用が生じるためであ
ると推察される。
含有複合酸化物と共存した状態で加熱されるために、上
記反応式に示した高温の加熱は必要ではなく１５０℃程
度の低温加熱によっても短時間で充分な量の水素が発生
する。本発明において、かかる現象が生じる理由は必ず
しも明らかではないが、錯金属水素化物とリチウム含有
複合酸化物との間に何らかの相互作用が生じるためであ
ると推察される。
【００１７】錯金属水素化物の形状は、粉末状、ペレッ
ト状等の形状から適宜選択することができるが、リチウ
ム含有複合酸化物との接触面積を増加させることができ
ることから粉末状であることが好ましい。
ト状等の形状から適宜選択することができるが、リチウ
ム含有複合酸化物との接触面積を増加させることができ
ることから粉末状であることが好ましい。
【００１８】本発明において用いられるリチウム含有複
合酸化物としては、リチウム酸化物とそれ以外の少なく
とも一種の金属酸化物［例えば、貴金族元素（Pt, Pd,
Rh,Ru, Au等）の酸化物、卑金属元素（Y, La, Ce, Pr,
Nd, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Ca, Mg, A
l, K, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Ga, Rb, Sr, Zr,
Nb, Mo, In, Sn, Cs, Ba, Ta, W等）の酸化物、メタロ
イド元素（B, Si, Ge,As, Sb等）の酸化物］とが化合物
を形成した形の複合金属酸化物（複酸化物）が挙げら
れ、中でもニッケル酸リチウム（LiNiO2）、コバルト酸
リチウム（LiCoO2）、マンガン酸リチウム（LiMnO2、Li
Mn2O4）、クロム酸リチウム（LiCrO2）、バナジウム酸
リチウム（LiVO2、LiV2O4）、および鉄酸リチウム（Li2
FeO4、LiFeO2）が好ましい。
合酸化物としては、リチウム酸化物とそれ以外の少なく
とも一種の金属酸化物［例えば、貴金族元素（Pt, Pd,
Rh,Ru, Au等）の酸化物、卑金属元素（Y, La, Ce, Pr,
Nd, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Ca, Mg, A
l, K, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Ga, Rb, Sr, Zr,
Nb, Mo, In, Sn, Cs, Ba, Ta, W等）の酸化物、メタロ
イド元素（B, Si, Ge,As, Sb等）の酸化物］とが化合物
を形成した形の複合金属酸化物（複酸化物）が挙げら
れ、中でもニッケル酸リチウム（LiNiO2）、コバルト酸
リチウム（LiCoO2）、マンガン酸リチウム（LiMnO2、Li
Mn2O4）、クロム酸リチウム（LiCrO2）、バナジウム酸
リチウム（LiVO2、LiV2O4）、および鉄酸リチウム（Li2
FeO4、LiFeO2）が好ましい。
【００１９】なお、本発明におけるリチウム含有複合金
属酸化物には、リチウム酸化物とそれ以外の二種以上の
金属酸化物とからなる複合金属酸化物も含まれる。例え
ば、コバルト酸リチウムにおけるコバルトの一部が他の
元素（例えば、Ni, Mn, Al,Fe, B）で置換されたもの、
ニッケル酸リチウムにおけるニッケルの一部が他の元素
（例えば、Co, Mn, Al, Fe, B）で置換されたもの、マ
ンガン酸リチウムにおけるマンガンの一部が他の元素
（例えば、Ni, Co, Al, Fe, B）で置換されたもの、リ
チウムとコバルトとニッケルとの複合酸化物におけるコ
バルトおよび／またはニッケルの一部が例えばニッケル
で置換されたものも含まれる。
属酸化物には、リチウム酸化物とそれ以外の二種以上の
金属酸化物とからなる複合金属酸化物も含まれる。例え
ば、コバルト酸リチウムにおけるコバルトの一部が他の
元素（例えば、Ni, Mn, Al,Fe, B）で置換されたもの、
ニッケル酸リチウムにおけるニッケルの一部が他の元素
（例えば、Co, Mn, Al, Fe, B）で置換されたもの、マ
ンガン酸リチウムにおけるマンガンの一部が他の元素
（例えば、Ni, Co, Al, Fe, B）で置換されたもの、リ
チウムとコバルトとニッケルとの複合酸化物におけるコ
バルトおよび／またはニッケルの一部が例えばニッケル
で置換されたものも含まれる。
【００２０】リチウム含有複合金属酸化物の形状は、粉
末状、ペレット状、モノリス状、板状、繊維状等の形状
から適宜選択することができるが、錯金属水素化物との
接触面積を増加させることができることから粉末状であ
ることが好ましい。
末状、ペレット状、モノリス状、板状、繊維状等の形状
から適宜選択することができるが、錯金属水素化物との
接触面積を増加させることができることから粉末状であ
ることが好ましい。
【００２１】本発明の水素発生方法において、錯金属水
素化物およびリチウム含有複合金属酸化物の使用量は特
に制限されない。しかしながら、水素発生効率の観点か
らは、錯金属水素化物１００重量部に対してリチウム含
有複合金属酸化物を１〜２００重量部用いることが好ま
しく、１〜１００重量部用いることがより好ましく、３
〜５０重量部用いることがさらに好ましく、５〜１５重
量部用いることが特により好ましい。また、錯金属水素
化物をリチウム含有複合酸化物の存在下で加熱するとき
の加熱温度は１００〜１７０℃であることが好ましく、
１４５〜１５５であることがより好ましい。
素化物およびリチウム含有複合金属酸化物の使用量は特
に制限されない。しかしながら、水素発生効率の観点か
らは、錯金属水素化物１００重量部に対してリチウム含
有複合金属酸化物を１〜２００重量部用いることが好ま
しく、１〜１００重量部用いることがより好ましく、３
〜５０重量部用いることがさらに好ましく、５〜１５重
量部用いることが特により好ましい。また、錯金属水素
化物をリチウム含有複合酸化物の存在下で加熱するとき
の加熱温度は１００〜１７０℃であることが好ましく、
１４５〜１５５であることがより好ましい。
【００２２】本発明においては、リチウム含有複合酸化
物と共存する錯金属水素化物の加熱を、２００〜３００
０ｐｐｍ（好ましくは２００〜２０００ｐｐｍ、より好
ましくは２００〜１０００ｐｐｍ）の水分の存在下で実
施することが好ましい。かかる水分を上記濃度で提供す
る手段としては、錯金属水素化物およびリチウム含有複
合酸化物を容器内部に配置して、該容器中に、Na2SO3・
7H20、AlCl3・6H2O、CaCl2・6H2O、CoCl2・6H2O、SnCl2
・2H2O、SrCl2・6H2O、FeCl3・6H2O、CuCl2・2H2O、NiC
l2・6H2O、PdCl2・2H2O、BaCl2・2H2O、MgCl2・6H2O、M
nCl2・4H2O、Al 2O3・H2O、NaBr・2H2O、Zn(NO3)2・6H
2O、Fe(NO3)3・9H2O、Cu(NO3)2・3H2O、Ni(NO3)2・6H
2O、Ba(OH)2・8H2O、NaI・2H2O、Na2S・9H2O、FeSO4・7
H2O、NaH2PO4・2H2O等の水和物をさらに配置する方法が
挙げられる。なお、水和物は融点が１５０℃以下のもの
が好ましい。
物と共存する錯金属水素化物の加熱を、２００〜３００
０ｐｐｍ（好ましくは２００〜２０００ｐｐｍ、より好
ましくは２００〜１０００ｐｐｍ）の水分の存在下で実
施することが好ましい。かかる水分を上記濃度で提供す
る手段としては、錯金属水素化物およびリチウム含有複
合酸化物を容器内部に配置して、該容器中に、Na2SO3・
7H20、AlCl3・6H2O、CaCl2・6H2O、CoCl2・6H2O、SnCl2
・2H2O、SrCl2・6H2O、FeCl3・6H2O、CuCl2・2H2O、NiC
l2・6H2O、PdCl2・2H2O、BaCl2・2H2O、MgCl2・6H2O、M
nCl2・4H2O、Al 2O3・H2O、NaBr・2H2O、Zn(NO3)2・6H
2O、Fe(NO3)3・9H2O、Cu(NO3)2・3H2O、Ni(NO3)2・6H
2O、Ba(OH)2・8H2O、NaI・2H2O、Na2S・9H2O、FeSO4・7
H2O、NaH2PO4・2H2O等の水和物をさらに配置する方法が
挙げられる。なお、水和物は融点が１５０℃以下のもの
が好ましい。
【００２３】水分を上記濃度で提供する手段としては、
直接、水を水蒸気として供給する方法も採用できる。ま
た、上記の水和物を水に溶解させた溶液を用いて水蒸気
を供給してもよい。リチウム含有複合酸化物と共存する
錯金属水素化物の加熱を水分の存在下で実施する場合に
おいては、水分はリチウム含有複合酸化物と反応するも
のと考えられ、このために錯金属水素化物からの水素発
生がより効率化され、より低温でも水素発生が可能とな
ると想定される。水分が２００ｐｐｍ未満である場合
は、リチウム含有複合酸化物と水分の接触量が少なくな
るために、上記効率化の度合いが不十分となる傾向にあ
る。一方、３０００ｐｐｍを超す場合はリチウム含有複
合酸化物と水分との反応よりも錯金属水素化物の加水分
解の方が支配的となり、熱分解反応に供する錯金属水素
化物の量が減少する傾向にある。
直接、水を水蒸気として供給する方法も採用できる。ま
た、上記の水和物を水に溶解させた溶液を用いて水蒸気
を供給してもよい。リチウム含有複合酸化物と共存する
錯金属水素化物の加熱を水分の存在下で実施する場合に
おいては、水分はリチウム含有複合酸化物と反応するも
のと考えられ、このために錯金属水素化物からの水素発
生がより効率化され、より低温でも水素発生が可能とな
ると想定される。水分が２００ｐｐｍ未満である場合
は、リチウム含有複合酸化物と水分の接触量が少なくな
るために、上記効率化の度合いが不十分となる傾向にあ
る。一方、３０００ｐｐｍを超す場合はリチウム含有複
合酸化物と水分との反応よりも錯金属水素化物の加水分
解の方が支配的となり、熱分解反応に供する錯金属水素
化物の量が減少する傾向にある。
【００２４】本発明においては、錯金属水素化物および
／またはリチウム含有複合酸化物を担体に担持させ、担
持させた状態で両者を加熱して錯金属化合物を熱分解さ
せて水素を発生させてもよい。
／またはリチウム含有複合酸化物を担体に担持させ、担
持させた状態で両者を加熱して錯金属化合物を熱分解さ
せて水素を発生させてもよい。
【００２５】かかる担体としては、酸化チタン（チタニ
ア）、酸化ニッケル、酸化セリウム、ジルコニア、ゼオ
ライト、アルミナ、酸化ケイ素、酸化鉄、酸化マンガ
ン、酸化コバルト、酸化亜鉛、酸化銅等の金属酸化物
や、活性炭、黒鉛、活性チャー、コークス、ハードカー
ボン（難黒鉛化炭素）、ソフトカーボン（易黒鉛化炭
素）等の炭素質材料が挙げられる。
ア）、酸化ニッケル、酸化セリウム、ジルコニア、ゼオ
ライト、アルミナ、酸化ケイ素、酸化鉄、酸化マンガ
ン、酸化コバルト、酸化亜鉛、酸化銅等の金属酸化物
や、活性炭、黒鉛、活性チャー、コークス、ハードカー
ボン（難黒鉛化炭素）、ソフトカーボン（易黒鉛化炭
素）等の炭素質材料が挙げられる。
【００２６】錯金属水素化物および／またはリチウム含
有複合酸化物を担体に担持させる方法としては、含浸
法、沈澱法、混練法、イオン交換法、超臨界流体を用い
た超臨界法（国際公開番号ＷＯ９９／１０１６７号公
報）等が挙げられる。担体における担持量は、担体１０
０ｇに対して錯金属水素化物およびリチウム含有複合酸
化物が合計で１０〜５０ｇであることが好ましい。
有複合酸化物を担体に担持させる方法としては、含浸
法、沈澱法、混練法、イオン交換法、超臨界流体を用い
た超臨界法（国際公開番号ＷＯ９９／１０１６７号公
報）等が挙げられる。担体における担持量は、担体１０
０ｇに対して錯金属水素化物およびリチウム含有複合酸
化物が合計で１０〜５０ｇであることが好ましい。
【００２７】次に、本発明の水素発生装置の好適な実施
形態について説明する。図４は本発明の水素発生装置の
好適な実施形態の一例を示す模式図であり、水素発生装
置１は、水素排出管２を有する反応容器３と、その反応
容器３の内部を加熱するための加熱装置４とを備えてお
り、反応容器３には錯金属水素化物５とリチウム含有複
合酸化物６とが充填されている。
形態について説明する。図４は本発明の水素発生装置の
好適な実施形態の一例を示す模式図であり、水素発生装
置１は、水素排出管２を有する反応容器３と、その反応
容器３の内部を加熱するための加熱装置４とを備えてお
り、反応容器３には錯金属水素化物５とリチウム含有複
合酸化物６とが充填されている。
【００２８】このような水素発生装置１によれば、加熱
装置４により反応容器３の内部を所定の温度（好ましく
は１００〜１７０℃）に加熱すると、錯金属水素化物５
がリチウム含有複合酸化物６の存在下で熱分解されて水
素が高収率で生成される。そして、この水素発生装置１
で得られた水素７は水素排出管２から排出され、例えば
燃料電池用の反応セル（図示せず）に供給される。従っ
て、電力として取り出したいエネルギー量に応じて反応
容器３の内部温度等を制御することによって、燃料電池
用の反応セルに供給する水素量の調整が可能となり、必
要とする電気出力を得ることができる。
装置４により反応容器３の内部を所定の温度（好ましく
は１００〜１７０℃）に加熱すると、錯金属水素化物５
がリチウム含有複合酸化物６の存在下で熱分解されて水
素が高収率で生成される。そして、この水素発生装置１
で得られた水素７は水素排出管２から排出され、例えば
燃料電池用の反応セル（図示せず）に供給される。従っ
て、電力として取り出したいエネルギー量に応じて反応
容器３の内部温度等を制御することによって、燃料電池
用の反応セルに供給する水素量の調整が可能となり、必
要とする電気出力を得ることができる。
【００２９】以上、本発明の水素発生装置の好適な一実
施形態について説明したが、本発明の装置は上記実施形
態に限定されるものではない。例えば、使用される加熱
装置４は特に制限されず、電気式ヒーターや電磁式ヒー
ター、あるいは外部の熱を利用するタイプの加熱手段で
あってもよい。また、反応容器３中に、錯金属水素化物
５を供給（補充）するための錯金属水素化物供給手段
や、水分を供給（補充）するための水分供給手段をさら
に備えていてもよい。
施形態について説明したが、本発明の装置は上記実施形
態に限定されるものではない。例えば、使用される加熱
装置４は特に制限されず、電気式ヒーターや電磁式ヒー
ター、あるいは外部の熱を利用するタイプの加熱手段で
あってもよい。また、反応容器３中に、錯金属水素化物
５を供給（補充）するための錯金属水素化物供給手段
や、水分を供給（補充）するための水分供給手段をさら
に備えていてもよい。
【００３０】
【実施例】以下、実施例および比較例に基づいて本発明
をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限
定されるものではない。
をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限
定されるものではない。
【００３１】（実施例１）水素化アルミニウムリチウム
（LiAlH4）１００ｍｇとコバルト酸リチウム（LiCoO2）
１００ｍｇとを乳鉢中で粉体化させつつ十分に混合し
た。得られた混合物２００ｍｇをサンプルセル管（鈴木
商館社製、形式ＳＣ−４、容量：約５ｃｍ3）に充填
し、ＰＣＴ（圧力・組成・温度）測定装置（鈴木商館社
製、Ｐ６９−０１、ＰＣＴ−４ＳＤＷＩＮ）を用いて、
混合物を室温から２００℃まで４０分かけて昇温（昇温
速度：４．５℃／分）して、加熱温度と水素発生量との
関係を測定した。測定結果を図１に示す。
（LiAlH4）１００ｍｇとコバルト酸リチウム（LiCoO2）
１００ｍｇとを乳鉢中で粉体化させつつ十分に混合し
た。得られた混合物２００ｍｇをサンプルセル管（鈴木
商館社製、形式ＳＣ−４、容量：約５ｃｍ3）に充填
し、ＰＣＴ（圧力・組成・温度）測定装置（鈴木商館社
製、Ｐ６９−０１、ＰＣＴ−４ＳＤＷＩＮ）を用いて、
混合物を室温から２００℃まで４０分かけて昇温（昇温
速度：４．５℃／分）して、加熱温度と水素発生量との
関係を測定した。測定結果を図１に示す。
【００３２】（比較例１）コバルト酸リチウム（LiCo
O2）を用いず、水素化アルミニウムリチウム（LiAlH4）
のみを粉体化させ、得られた粉体１００ｍｇを実施例１
と同様のサンプルセル管に充填し、さらに実施例１と同
様にして室温から２００℃まで加熱昇温し、加熱温度と
水素発生量との関係を測定した。測定結果を図２に示
す。
O2）を用いず、水素化アルミニウムリチウム（LiAlH4）
のみを粉体化させ、得られた粉体１００ｍｇを実施例１
と同様のサンプルセル管に充填し、さらに実施例１と同
様にして室温から２００℃まで加熱昇温し、加熱温度と
水素発生量との関係を測定した。測定結果を図２に示
す。
【００３３】図１と図２を比較して明らかなように、比
較例１においては１８０℃から徐々に水素が発生したの
に対し、実施例１では１５０℃付近から急激に大量の水
素発生が観察された。また、２００℃までの水素発生量
は実施例１の方が比較例１より圧倒的に多いことがわか
った。
較例１においては１８０℃から徐々に水素が発生したの
に対し、実施例１では１５０℃付近から急激に大量の水
素発生が観察された。また、２００℃までの水素発生量
は実施例１の方が比較例１より圧倒的に多いことがわか
った。
【００３４】（実施例２）水素化アルミニウムリチウム
（LiAlH4）１００ｍｇとコバルト酸リチウム（LiCoO2）
１００ｍｇとを乳鉢中で粉体化させつつ十分に混合し
た。得られた混合物２００ｍｇを実施例１と同様のサン
プルセル管に充填した。このサンプルセル管を１５０℃
に温度コントロールされたオイルバス中にセットし、サ
ンプルセル管に接続されたシリコーンゴムホースを通し
て発生したガスを水上置換して、加熱開始後から３０分
までの水素発生量を測定した。測定結果を図３に示す。
なお、シリコンゴムホース中には２０００ｐｐｍの水分
（飽和水蒸気）が存在していた。
（LiAlH4）１００ｍｇとコバルト酸リチウム（LiCoO2）
１００ｍｇとを乳鉢中で粉体化させつつ十分に混合し
た。得られた混合物２００ｍｇを実施例１と同様のサン
プルセル管に充填した。このサンプルセル管を１５０℃
に温度コントロールされたオイルバス中にセットし、サ
ンプルセル管に接続されたシリコーンゴムホースを通し
て発生したガスを水上置換して、加熱開始後から３０分
までの水素発生量を測定した。測定結果を図３に示す。
なお、シリコンゴムホース中には２０００ｐｐｍの水分
（飽和水蒸気）が存在していた。
【００３５】（実施例３）水素化アルミニウムリチウム
（LiAlH4）１００ｍｇに代えて、水素化アルミニウムナ
トリウム（NaAlH4）１００ｍｇを用いた他は、実施例２
と同様にして、水素発生量を測定した。測定結果を図３
に示す。なお、シリコーンゴムホース中の水分（飽和水
蒸気）の量は実施例２と同様であった。
（LiAlH4）１００ｍｇに代えて、水素化アルミニウムナ
トリウム（NaAlH4）１００ｍｇを用いた他は、実施例２
と同様にして、水素発生量を測定した。測定結果を図３
に示す。なお、シリコーンゴムホース中の水分（飽和水
蒸気）の量は実施例２と同様であった。
【００３６】（実施例４）水素化アルミニウムリチウム
（LiAlH4）１００ｍｇと水素化アルミニウムナトリウム
（NaAlH4）１００ｍｇとコバルト酸リチウム（LiCoO2）
１００ｍｇとを乳鉢中で粉体化させつつ十分に混合し
た。得られた混合物３００ｍｇを実施例２と同様のサン
プルセル管に充填し、実施例２と同様にして水素発生量
を測定した。測定結果を図３に示す。なお、シリコーン
ゴムホース中の水分（飽和水蒸気）の量は実施例２と同
様であった。
（LiAlH4）１００ｍｇと水素化アルミニウムナトリウム
（NaAlH4）１００ｍｇとコバルト酸リチウム（LiCoO2）
１００ｍｇとを乳鉢中で粉体化させつつ十分に混合し
た。得られた混合物３００ｍｇを実施例２と同様のサン
プルセル管に充填し、実施例２と同様にして水素発生量
を測定した。測定結果を図３に示す。なお、シリコーン
ゴムホース中の水分（飽和水蒸気）の量は実施例２と同
様であった。
【００３７】（比較例２）水素化アルミニウムリチウム
（LiAlH4）１００ｍｇを乳鉢中で粉体化させ、これにチ
タンアルコキシド（Ti(OBu)4、チタンテトラブトキシ
ド）１００ｍｇを添加して混合した。得られた混合物２
００ｍｇを実施例２と同様のサンプルセル管に充填し、
さらに実施例２と同様にして水素発生量を測定した。測
定結果を図３に示す。なお、シリコーンゴムホース中の
水分（飽和水蒸気）の量は実施例２と同様であった。
（LiAlH4）１００ｍｇを乳鉢中で粉体化させ、これにチ
タンアルコキシド（Ti(OBu)4、チタンテトラブトキシ
ド）１００ｍｇを添加して混合した。得られた混合物２
００ｍｇを実施例２と同様のサンプルセル管に充填し、
さらに実施例２と同様にして水素発生量を測定した。測
定結果を図３に示す。なお、シリコーンゴムホース中の
水分（飽和水蒸気）の量は実施例２と同様であった。
【００３８】（比較例３）水素化アルミニウムリチウム
（LiAlH4）１００ｍｇに代えて、水素化アルミニウムナ
トリウム（NaAlH4）１００ｍｇを用いた他は、比較例２
と同様にして、水素発生量を測定した。測定結果を図３
に示す。なお、シリコーンゴムホース中の水分（水蒸
気）の量は実施例２と同様であった。
（LiAlH4）１００ｍｇに代えて、水素化アルミニウムナ
トリウム（NaAlH4）１００ｍｇを用いた他は、比較例２
と同様にして、水素発生量を測定した。測定結果を図３
に示す。なお、シリコーンゴムホース中の水分（水蒸
気）の量は実施例２と同様であった。
【００３９】（比較例４）水素化アルミニウムリチウム
（LiAlH4）１００ｍｇと水素化アルミニウムナトリウム
（NaAlH4）１００ｍｇとを乳鉢中で粉体化させつつ十分
に混合し、これにチタンアルコキシド（Ti(OBu)4、チタ
ンテトラブトキシド）１００ｍｇを添加して混合した。
得られた混合物３００ｍｇを実施例２と同様のサンプル
セル管に充填し、さらに実施例２と同様にして水素発生
量を測定した。測定結果を図３に示す。なお、シリコー
ンゴムホース中の水分（飽和水蒸気）の量は実施例２と
同様であった。
（LiAlH4）１００ｍｇと水素化アルミニウムナトリウム
（NaAlH4）１００ｍｇとを乳鉢中で粉体化させつつ十分
に混合し、これにチタンアルコキシド（Ti(OBu)4、チタ
ンテトラブトキシド）１００ｍｇを添加して混合した。
得られた混合物３００ｍｇを実施例２と同様のサンプル
セル管に充填し、さらに実施例２と同様にして水素発生
量を測定した。測定結果を図３に示す。なお、シリコー
ンゴムホース中の水分（飽和水蒸気）の量は実施例２と
同様であった。
【００４０】図３における、実施例２および比較例２、
実施例３および比較例３、実施例４および比較例４を比
較して明らかなように、錯金属水素化物をリチウム含有
複合酸化物の存在下で加熱する方が、チタンアルコキシ
ドの存在下で加熱するよりも短時間でより多くの水素が
発生することがわかった。
実施例３および比較例３、実施例４および比較例４を比
較して明らかなように、錯金属水素化物をリチウム含有
複合酸化物の存在下で加熱する方が、チタンアルコキシ
ドの存在下で加熱するよりも短時間でより多くの水素が
発生することがわかった。
【００４１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の水素発生
方法によれば、水素発生のための加熱温度を低くするこ
とができ、かかる低温加熱によっても短時間で充分な量
の水素の発生が可能となる。したがって、本発明の水素
発生方法および水素発生装置は、錯金属水素化物を燃料
電池の水素供給源として利用可能とする上で非常に有用
である。
方法によれば、水素発生のための加熱温度を低くするこ
とができ、かかる低温加熱によっても短時間で充分な量
の水素の発生が可能となる。したがって、本発明の水素
発生方法および水素発生装置は、錯金属水素化物を燃料
電池の水素供給源として利用可能とする上で非常に有用
である。
【図１】実施例１における加熱温度と水素発生量との関
係を示す図である。
係を示す図である。
【図２】比較例１における加熱温度と水素発生量との関
係を示す図である。
係を示す図である。
【図３】実施例２〜４および比較例２〜４における水素
発生量の経時的変化を示す図である。
発生量の経時的変化を示す図である。
【図４】本発明の水素発生装置の好適な一実施形態を示
す模式図である。
す模式図である。
１…水素発生装置、２…水素排出管、３…反応容器、４
…加熱装置、５…錯金属水素化物、６…リチウム含有複
合酸化物、７…水素。
…加熱装置、５…錯金属水素化物、６…リチウム含有複
合酸化物、７…水素。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小島 由継 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 松本 信一 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 中西 治通 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 5H027 AA02 BA14
Claims (4)
- 【請求項１】 錯金属水素化物をリチウム含有複合酸化
物の存在下で加熱することにより、前記錯金属水素化物
を熱分解せしめて水素を発生させることを特徴とする水
素発生方法。 - 【請求項２】 前記加熱は、２００〜３０００ｐｐｍの
水分の存在下で実施されることを特徴とする請求項１記
載の水素発生方法。 - 【請求項３】 前記錯金属水素化物が、LiAlH4、NaAl
H4、LiBH4、NaBH4、KAlH4、KBH4、Mg(BH4)2、Ca(B
H4)2、Ba(BH4)2、Sr(BH4)2およびFe(BH4)2からなる群よ
り選ばれる少なくとも１つの錯金属水素化物であり、 前記リチウム含有複合酸化物が、ニッケル酸リチウム、
コバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム、クロム酸リ
チウム、バナジウム酸リチウムおよび鉄酸リチウムから
なる群より選ばれる少なくとも１つのリチウム含有複合
金属酸化物であることを特徴とする請求項１または２記
載の水素発生方法。 - 【請求項４】 錯金属水素化物およびリチウム含有複合
酸化物が内部に配置される容器と、該容器の内部を加熱
して前記錯金属水素化物を前記リチウム含有複合酸化物
の存在下で熱分解せしめて水素を発生させる加熱手段と
を備えることを特徴とする水素発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001031309A JP4670156B2 (ja) | 2001-02-07 | 2001-02-07 | 水素発生方法および水素発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001031309A JP4670156B2 (ja) | 2001-02-07 | 2001-02-07 | 水素発生方法および水素発生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002234701A true JP2002234701A (ja) | 2002-08-23 |
| JP4670156B2 JP4670156B2 (ja) | 2011-04-13 |
Family
ID=18895411
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001031309A Expired - Fee Related JP4670156B2 (ja) | 2001-02-07 | 2001-02-07 | 水素発生方法および水素発生装置 |
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|---|---|
| JP (1) | JP4670156B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004137148A (ja) * | 2002-10-04 | 2004-05-13 | Snpe | 固体組成物、水素発生方法及びプロトン交換膜燃料電池 |
| JP2007527312A (ja) * | 2003-07-16 | 2007-09-27 | シュトゥディエンゲゼルシャフト・コーレ・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング | 多孔性マトリックス中にカプセル化された水素可逆吸蔵用材料 |
| JP2008543555A (ja) * | 2005-06-29 | 2008-12-04 | サムスン エンジニアリング カンパニー リミテッド | 水素製造用金属酸化物触媒及びその製造方法 |
| JP2009062215A (ja) * | 2007-09-05 | 2009-03-26 | Nissan Motor Co Ltd | 水素発生材料、水素発生材料の製造方法、水素発生材料の容器、水素燃料車両、及び携帯用機器 |
| CN117654484A (zh) * | 2023-12-07 | 2024-03-08 | 烟台大学 | 一种金属掺杂二氧化钛纳米管及其制备方法和应用 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4411933Y1 (ja) * | 1966-08-31 | 1969-05-19 | ||
| JPH09194215A (ja) * | 1995-12-06 | 1997-07-29 | Kerr Mcgee Chem Corp | 酸化リチウムマンガン化合物及び調製方法 |
| WO2000007930A1 (en) * | 1998-08-06 | 2000-02-17 | University Of Hawaii | Novel hydrogen storage materials and method of making by dry homogenation |
| JP2002137901A (ja) * | 2000-10-31 | 2002-05-14 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 水素発生方法及び水素発生装置 |
-
2001
- 2001-02-07 JP JP2001031309A patent/JP4670156B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS4411933Y1 (ja) * | 1966-08-31 | 1969-05-19 | ||
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| JP2007527312A (ja) * | 2003-07-16 | 2007-09-27 | シュトゥディエンゲゼルシャフト・コーレ・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング | 多孔性マトリックス中にカプセル化された水素可逆吸蔵用材料 |
| JP2008543555A (ja) * | 2005-06-29 | 2008-12-04 | サムスン エンジニアリング カンパニー リミテッド | 水素製造用金属酸化物触媒及びその製造方法 |
| JP4818358B2 (ja) * | 2005-06-29 | 2011-11-16 | サムスン エンジニアリング カンパニー リミテッド | 水素製造用金属酸化物触媒及びその製造方法 |
| JP2009062215A (ja) * | 2007-09-05 | 2009-03-26 | Nissan Motor Co Ltd | 水素発生材料、水素発生材料の製造方法、水素発生材料の容器、水素燃料車両、及び携帯用機器 |
| CN117654484A (zh) * | 2023-12-07 | 2024-03-08 | 烟台大学 | 一种金属掺杂二氧化钛纳米管及其制备方法和应用 |
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