JP2002234702A - 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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- 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】 触媒を用いない場合であっても、水素の発生
量および発生速度を高めること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】 錯金属水素化物を加水分解せしめて水素
を発生させる水素発生方法であって、前記加水分解は、
水の存在下、前記金属水素化物に対して、周波数１８ｋ
Ｈｚ〜５ＭＨｚの超音波を照射することにより実施する
ことを特徴とする方法。
量および発生速度を高めること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】 錯金属水素化物を加水分解せしめて水素
を発生させる水素発生方法であって、前記加水分解は、
水の存在下、前記金属水素化物に対して、周波数１８ｋ
Ｈｚ〜５ＭＨｚの超音波を照射することにより実施する
ことを特徴とする方法。
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
水素発生装置に関し、より詳しくは、錯金属水素化物を
加水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。
水素発生装置に関し、より詳しくは、錯金属水素化物を
加水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。
【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】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
れている。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。しかし、水素吸蔵合金に関しても、合金であ
るが故の重さ（単位重量当たりの吸蔵量が小さいこ
と）、吸蔵放出の繰り返しによる劣化（合金の微粉化や
構造変化）、希少金属を含む場合にはその資源確保等、
克服すべき課題は多い。
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
れている。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。しかし、水素吸蔵合金に関しても、合金であ
るが故の重さ（単位重量当たりの吸蔵量が小さいこ
と）、吸蔵放出の繰り返しによる劣化（合金の微粉化や
構造変化）、希少金属を含む場合にはその資源確保等、
克服すべき課題は多い。
【０００５】そこで近年注目を集めているのが、パワー
ボール社から提案されている岩塩型アルカリ水素化物
（水素化ナトリウム）を加水分解させて水素を発生させ
る方法である。水素化ナトリウムは水と接触すると激し
く反応して水素を発生するため、この方法においては、
水素化ナトリウムを樹脂皮膜でコートしておき、この皮
膜を切断することによって水素を発生させている。
ボール社から提案されている岩塩型アルカリ水素化物
（水素化ナトリウム）を加水分解させて水素を発生させ
る方法である。水素化ナトリウムは水と接触すると激し
く反応して水素を発生するため、この方法においては、
水素化ナトリウムを樹脂皮膜でコートしておき、この皮
膜を切断することによって水素を発生させている。
【０００６】しかしながら、水素化ナトリウムから発生
できる水素量は最大８．８重量％（水素化ナトリウム１
ｇあたり）であり、燃料電池自動車の燃料とするにはエ
ネルギー密度が必ずしも十分ではないという問題を有し
ていた。また、岩塩型アルカリ水素化物は水と接触する
と激しく反応するために、安全性の面からも問題となっ
ていた。
できる水素量は最大８．８重量％（水素化ナトリウム１
ｇあたり）であり、燃料電池自動車の燃料とするにはエ
ネルギー密度が必ずしも十分ではないという問題を有し
ていた。また、岩塩型アルカリ水素化物は水と接触する
と激しく反応するために、安全性の面からも問題となっ
ていた。
【０００７】このような背景の下で、新たな水素発生源
として、水溶性の錯金属水素化物である水素化ホウ素ナ
トリウムが注目されてきた。水素化ホウ素ナトリウムか
らは以下の加水分解反応： NaBH4+2H2O→NaBO2+4H2 等にしたがって水素が発生する。そして、水素化ホウ素
ナトリウムから発生できる水素量は最大２１．３重量％
（水素化ホウ素ナトリウム１ｇあたり）であり、上記水
素化ナトリウムを用いた方法に比べて水素発生量が２倍
以上となるため、燃料電池自動車に要求されるエネルギ
ー密度を満足することとなる。
として、水溶性の錯金属水素化物である水素化ホウ素ナ
トリウムが注目されてきた。水素化ホウ素ナトリウムか
らは以下の加水分解反応： NaBH4+2H2O→NaBO2+4H2 等にしたがって水素が発生する。そして、水素化ホウ素
ナトリウムから発生できる水素量は最大２１．３重量％
（水素化ホウ素ナトリウム１ｇあたり）であり、上記水
素化ナトリウムを用いた方法に比べて水素発生量が２倍
以上となるため、燃料電池自動車に要求されるエネルギ
ー密度を満足することとなる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】錯金属水素化物の加水
分解により水素を発生させる場合において、発生量およ
び発生速度を向上させるためには触媒を用いる必要があ
るが、錯金属水素化物からの水素発生は上述のような反
応形式によるために、触媒には水溶性が要求される。し
たがって、触媒の繰り返し利用が困難となり、水素発生
量のコントロールも容易でないという問題が発生する。
分解により水素を発生させる場合において、発生量およ
び発生速度を向上させるためには触媒を用いる必要があ
るが、錯金属水素化物からの水素発生は上述のような反
応形式によるために、触媒には水溶性が要求される。し
たがって、触媒の繰り返し利用が困難となり、水素発生
量のコントロールも容易でないという問題が発生する。
【０００９】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
ものであり、錯金属水素化物を加水分解せしめて水素を
発生させる水素発生方法であって、触媒を用いない場合
であっても、水素の発生量および発生速度を充分に高め
ることが可能な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。
ものであり、錯金属水素化物を加水分解せしめて水素を
発生させる水素発生方法であって、触媒を用いない場合
であっても、水素の発生量および発生速度を充分に高め
ることが可能な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。
【００１０】
【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、水の存在下、特定
の周波数の超音波を照射して、錯金属水素化物を加水分
解せしめることにより、触媒を用いない場合であって
も、水素の発生量および発生速度を充分に高めることが
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、水の存在下、特定
の周波数の超音波を照射して、錯金属水素化物を加水分
解せしめることにより、触媒を用いない場合であって
も、水素の発生量および発生速度を充分に高めることが
可能であることを見出し、本発明を完成させた。
【００１１】すなわち、本発明の水素発生方法は、金属
水素化物を加水分解せしめて水素を発生させる方法であ
って、前記加水分解は、水の存在下、前記金属水素化物
に対して、周波数１８ｋＨｚ〜５ＭＨｚの超音波を照射
することにより実施することを特徴とする方法である。
水素化物を加水分解せしめて水素を発生させる方法であ
って、前記加水分解は、水の存在下、前記金属水素化物
に対して、周波数１８ｋＨｚ〜５ＭＨｚの超音波を照射
することにより実施することを特徴とする方法である。
【００１２】本発明の水素発生方法においては、前記錯
金属水素化物は、NaBH4、NaAlH4、LiAlH4、KBH4およびK
AlH4からなる群より選ばれる少なくとも一つの錯金属水
素化物であることが好ましく、前記周波数は、２０ｋＨ
ｚ〜１００ｋＨｚであることが好ましい。
金属水素化物は、NaBH4、NaAlH4、LiAlH4、KBH4およびK
AlH4からなる群より選ばれる少なくとも一つの錯金属水
素化物であることが好ましく、前記周波数は、２０ｋＨ
ｚ〜１００ｋＨｚであることが好ましい。
【００１３】また、本発明の水素発生装置は、錯金属水
素化物および水が内部に配置される容器と、該容器の内
部に周波数１８ｋＨｚ〜５ＭＨｚの超音波を照射して、
前記錯金属水素化物を水の存在下で加水分解分解せしめ
て水素を発生させる超音波発生手段と、を備えることを
特徴とする装置である。
素化物および水が内部に配置される容器と、該容器の内
部に周波数１８ｋＨｚ〜５ＭＨｚの超音波を照射して、
前記錯金属水素化物を水の存在下で加水分解分解せしめ
て水素を発生させる超音波発生手段と、を備えることを
特徴とする装置である。
【００１４】
【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。
つ本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１５】本発明の水素発生方法においては、上述の
ように、周波数１８ｋＨｚ〜５ＭＨｚの超音波を照射し
つつ、水の存在下、錯金属水素化物を加水分解する。本
発明における錯金属水素化物としては、水素の含有率が
高いことから、NaBH4、NaAlH 4、LiBH4、LiAlH4、KBH4、
KAlH4、Mg(BH4)2、Ca(BH4)2、Ba(BH4)2、Sr(BH4)2およ
びFe(BH4)2が好ましく、なかでも、超音波の照射により
る水素の発生効率が特に優れることから、NaBH4、NaAlH
4、LiBH4、KBH4およびKAlH4が好ましい。錯金属水素化
物としては、低コストで水素発生の理論容量が２１．３
重量％と高いことから、NaBH4が特に好ましい。なお、
かかる錯金属水素化物は単一種類で用いられてもよく、
複数種類を組合せて用いてもよい。
ように、周波数１８ｋＨｚ〜５ＭＨｚの超音波を照射し
つつ、水の存在下、錯金属水素化物を加水分解する。本
発明における錯金属水素化物としては、水素の含有率が
高いことから、NaBH4、NaAlH 4、LiBH4、LiAlH4、KBH4、
KAlH4、Mg(BH4)2、Ca(BH4)2、Ba(BH4)2、Sr(BH4)2およ
びFe(BH4)2が好ましく、なかでも、超音波の照射により
る水素の発生効率が特に優れることから、NaBH4、NaAlH
4、LiBH4、KBH4およびKAlH4が好ましい。錯金属水素化
物としては、低コストで水素発生の理論容量が２１．３
重量％と高いことから、NaBH4が特に好ましい。なお、
かかる錯金属水素化物は単一種類で用いられてもよく、
複数種類を組合せて用いてもよい。
【００１６】本発明の水素発生方法においては、原料で
ある錯金属水素化物と共に水を使用する。水は、少なく
とも超音波照射時に錯金属水素化物と共存していればよ
く、共存の態様は制限されない。すなわち、超音波は錯
金属水素化物と水とを含む系に照射されればよく、この
ような系としては、錯金属水素化物と水蒸気とが共存す
る系、錯金属水素化物と水とが水溶液または水分散液と
して共存する系が挙げられる。本発明においては、錯金
属水素化物と水とが水溶液として共存する系（錯金属水
素化物水溶液）が好ましい。
ある錯金属水素化物と共に水を使用する。水は、少なく
とも超音波照射時に錯金属水素化物と共存していればよ
く、共存の態様は制限されない。すなわち、超音波は錯
金属水素化物と水とを含む系に照射されればよく、この
ような系としては、錯金属水素化物と水蒸気とが共存す
る系、錯金属水素化物と水とが水溶液または水分散液と
して共存する系が挙げられる。本発明においては、錯金
属水素化物と水とが水溶液として共存する系（錯金属水
素化物水溶液）が好ましい。
【００１７】また、錯金属水素化物と水とを含む系にお
ける水の量は、錯金属水素化物に対して化学量論以上あ
ればよく、錯金属水素化物１モルに対して２〜１００倍
モルであることが好ましい。水の量が２倍モルより少な
いと高い水素発生量が得られない傾向にあり、他方、１
００倍モルより多い場合は経済的でなくなる傾向にあ
る。
ける水の量は、錯金属水素化物に対して化学量論以上あ
ればよく、錯金属水素化物１モルに対して２〜１００倍
モルであることが好ましい。水の量が２倍モルより少な
いと高い水素発生量が得られない傾向にあり、他方、１
００倍モルより多い場合は経済的でなくなる傾向にあ
る。
【００１８】本発明の水素発生方法においては、水の存
在下、上述の錯金属水素化物に対して、周波数１８ｋＨ
ｚ〜５ＭＨｚの超音波を照射することにより、錯金属水
素化物を加水分解せしめて水素を発生させる。超音波の
照射により、触媒を用いない場合であっても、水素の発
生量および発生速度を充分に高めることが可能になる。
かかる効果が得られる理由は必ずしも明らかではない
が、超音波の照射により錯金属水素化物の分子運動が活
発な状態になるため、触媒が存在しない状態でも水素発
生が活性化されるものと考えられる。
在下、上述の錯金属水素化物に対して、周波数１８ｋＨ
ｚ〜５ＭＨｚの超音波を照射することにより、錯金属水
素化物を加水分解せしめて水素を発生させる。超音波の
照射により、触媒を用いない場合であっても、水素の発
生量および発生速度を充分に高めることが可能になる。
かかる効果が得られる理由は必ずしも明らかではない
が、超音波の照射により錯金属水素化物の分子運動が活
発な状態になるため、触媒が存在しない状態でも水素発
生が活性化されるものと考えられる。
【００１９】超音波の周波数は、上述のように１８ｋＨ
ｚ〜５ＭＨｚの範囲内でなければならない。周波数が１
８ｋＨｚ未満の場合は水素発生量が不充分となり、周波
数が５ＭＨｚを超す場合は、通常の装置で超音波を照射
することができなくなる。すなわち、特殊な装置を用い
て超音波を照射する必要があり、設備コストが上昇し実
用化の点で問題が生じる。超音波の周波数は、１８ｋＨ
ｚ〜１ＭＨｚであることが好ましく、２０ｋＨｚ〜５０
０ｋＨｚであることがより好ましく、２０ｋＨｚ〜１０
０ｋＨｚであることが特に好ましい。なお、本発明にお
いては、水と共存した状態の錯金属水素化物に照射する
超音波は、周波数が１８ｋＨｚ〜５ＭＨｚの範囲内にあ
る単一波長の超音波でも、１８ｋＨｚ〜５ＭＨｚの範囲
内の、複数の相異なる周波数の超音波を合波したもので
もよい。
ｚ〜５ＭＨｚの範囲内でなければならない。周波数が１
８ｋＨｚ未満の場合は水素発生量が不充分となり、周波
数が５ＭＨｚを超す場合は、通常の装置で超音波を照射
することができなくなる。すなわち、特殊な装置を用い
て超音波を照射する必要があり、設備コストが上昇し実
用化の点で問題が生じる。超音波の周波数は、１８ｋＨ
ｚ〜１ＭＨｚであることが好ましく、２０ｋＨｚ〜５０
０ｋＨｚであることがより好ましく、２０ｋＨｚ〜１０
０ｋＨｚであることが特に好ましい。なお、本発明にお
いては、水と共存した状態の錯金属水素化物に照射する
超音波は、周波数が１８ｋＨｚ〜５ＭＨｚの範囲内にあ
る単一波長の超音波でも、１８ｋＨｚ〜５ＭＨｚの範囲
内の、複数の相異なる周波数の超音波を合波したもので
もよい。
【００２０】超音波は、単一波長の超音波（または合波
された超音波）を継続的に照射してもよく、単一波長の
超音波（または合波された超音波）を断続的に照射して
もよい。また、１８ｋＨｚ〜５ＭＨｚの範囲内の、複数
の相異なる周波数の超音波それぞれを交互に照射して
も、複数の合波された超音波それぞれを交互に照射して
もよい。
された超音波）を継続的に照射してもよく、単一波長の
超音波（または合波された超音波）を断続的に照射して
もよい。また、１８ｋＨｚ〜５ＭＨｚの範囲内の、複数
の相異なる周波数の超音波それぞれを交互に照射して
も、複数の合波された超音波それぞれを交互に照射して
もよい。
【００２１】超音波を断続的に照射する場合において
は、照射時間／停止時間は１／１０以上であることが好
ましい。なお、超音波の照射量は、錯金属水素化物およ
び／または水の量、および錯金属水素化物の表面状態に
より適宜決定可能であるが、例えば、錯金属水素化物５
０ｍｇを５ｍＬの水に溶解した水溶液に４５ｋＨｚの超
音波を照射する場合においては、照射時間を２時間程度
にすれば照射量としては充分である。
は、照射時間／停止時間は１／１０以上であることが好
ましい。なお、超音波の照射量は、錯金属水素化物およ
び／または水の量、および錯金属水素化物の表面状態に
より適宜決定可能であるが、例えば、錯金属水素化物５
０ｍｇを５ｍＬの水に溶解した水溶液に４５ｋＨｚの超
音波を照射する場合においては、照射時間を２時間程度
にすれば照射量としては充分である。
【００２２】水の存在下で錯金属水素化物に超音波を照
射する手段としては、超音波発生手段（例えば、超音波
洗浄機）を備えた容器中に錯金属水素化物と水（水蒸気
であってもよい）とを導入し、該超音波発生手段を駆動
させる方法や、容器中に導入された水を含む錯金属水素
化物に、超音波発生手段（例えば、超音波ホモジナイザ
ー）を投入し、該超音波発生手段を駆動させる方法が挙
げられる。
射する手段としては、超音波発生手段（例えば、超音波
洗浄機）を備えた容器中に錯金属水素化物と水（水蒸気
であってもよい）とを導入し、該超音波発生手段を駆動
させる方法や、容器中に導入された水を含む錯金属水素
化物に、超音波発生手段（例えば、超音波ホモジナイザ
ー）を投入し、該超音波発生手段を駆動させる方法が挙
げられる。
【００２３】本発明において、超音波を照射する錯金属
水素化物と水を含む系の温度は特に制限されないが、１
５０℃以下であることが好ましい。系の温度が１５０℃
を超す場合は、加熱のために多くのエネルギーが必要と
なる傾向にある。温度コントロールのためのエネルギー
を低減するという観点からは、系の温度は０〜１００℃
が好ましく、１０〜３０℃がより好ましい。なお、錯金
属水素化物は加水分解反応の他、熱分解により水素を発
生することが知られており、本発明の超音波による加水
分解反応と熱分解反応を組み合わせることも可能であ
る。
水素化物と水を含む系の温度は特に制限されないが、１
５０℃以下であることが好ましい。系の温度が１５０℃
を超す場合は、加熱のために多くのエネルギーが必要と
なる傾向にある。温度コントロールのためのエネルギー
を低減するという観点からは、系の温度は０〜１００℃
が好ましく、１０〜３０℃がより好ましい。なお、錯金
属水素化物は加水分解反応の他、熱分解により水素を発
生することが知られており、本発明の超音波による加水
分解反応と熱分解反応を組み合わせることも可能であ
る。
【００２４】錯金属水素化物と水とを含む系は、これら
以外の他の成分を含有していてもよい。例えば、錯金属
水素化物が水溶液として存在する場合には、錯金属水素
化物と水との初期反応の発生を防止するために、水溶液
１リットルあたりアルカリ（水酸化ナトリウム等）を１
０-4ｍｏｌ〜０．１ｍｏｌ程度添加することが可能であ
る。
以外の他の成分を含有していてもよい。例えば、錯金属
水素化物が水溶液として存在する場合には、錯金属水素
化物と水との初期反応の発生を防止するために、水溶液
１リットルあたりアルカリ（水酸化ナトリウム等）を１
０-4ｍｏｌ〜０．１ｍｏｌ程度添加することが可能であ
る。
【００２５】上述のように、本発明の方法によれば触媒
が存在しない状態でも効率的な水素発生が可能である
が、必要に応じて錯金属水素化物と水とを含む系に触媒
を添加してもよい。
が存在しない状態でも効率的な水素発生が可能である
が、必要に応じて錯金属水素化物と水とを含む系に触媒
を添加してもよい。
【００２６】触媒としては、Pt, Pd, Rh, Ru, Ir, Os,
Au, Ag等の貴金属や、Y, La, Ce, Pr, Nd, Eu, Gd, Tb,
Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Ca, Mg, Al, K, Ti, Cr, M
n, Fe, Co, Ni, Cu, Ga, Rb, Sr, Zr, Nb, Mo, In, Sn,
Cs, Ba, Ta, W等の卑金属元素が挙げられ、特に、Pt,
Pd, Rh, Ru, Ir, Os等の白金族の金属が好ましい。
Au, Ag等の貴金属や、Y, La, Ce, Pr, Nd, Eu, Gd, Tb,
Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Ca, Mg, Al, K, Ti, Cr, M
n, Fe, Co, Ni, Cu, Ga, Rb, Sr, Zr, Nb, Mo, In, Sn,
Cs, Ba, Ta, W等の卑金属元素が挙げられ、特に、Pt,
Pd, Rh, Ru, Ir, Os等の白金族の金属が好ましい。
【００２７】これらの触媒の形状は、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。また、触媒は担体に担持させてもよい。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。
触媒の担持量を高めることができることから、担体は多
孔体であることが好ましい。
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。また、触媒は担体に担持させてもよい。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。
触媒の担持量を高めることができることから、担体は多
孔体であることが好ましい。
【００２８】次に、本発明の水素発生装置について説明
する。本発明の水素発生装置は、錯金属水素化物および
水が内部に配置される容器と、該容器の内部に周波数１
８ｋＨｚ〜５ＭＨｚの超音波を照射して、前記錯金属水
素化物を水の存在下で加水分解分解せしめて水素を発生
させるための超音波発生手段とを備えるものである。図
１はそ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の内部に周波数１８ｋＨｚ〜５ＭＨｚの
超音波を照射させるための、超音波発生手段４とを備え
ており、反応容器３には錯金属水素化物水溶液５が充填
されている。
する。本発明の水素発生装置は、錯金属水素化物および
水が内部に配置される容器と、該容器の内部に周波数１
８ｋＨｚ〜５ＭＨｚの超音波を照射して、前記錯金属水
素化物を水の存在下で加水分解分解せしめて水素を発生
させるための超音波発生手段とを備えるものである。図
１はそ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の内部に周波数１８ｋＨｚ〜５ＭＨｚの
超音波を照射させるための、超音波発生手段４とを備え
ており、反応容器３には錯金属水素化物水溶液５が充填
されている。
【００２９】このような水素発生装置１によれば、超音
波発生手段４により、反応容器３の内部に周波数１８ｋ
Ｈｚ〜５ＭＨｚの超音波が照射されて、水の存在下、錯
金属水素化物が分解され水素６が高収率で発生する。そ
して、この水素発生装置１で得られた水素６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。したがって、電力として取り出し
たいエネルギー量に応じて、錯金属水素化物水溶液５の
濃度や、超音波の照射方法（継続的照射方法、断続的照
射方法等）および照射時間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。
波発生手段４により、反応容器３の内部に周波数１８ｋ
Ｈｚ〜５ＭＨｚの超音波が照射されて、水の存在下、錯
金属水素化物が分解され水素６が高収率で発生する。そ
して、この水素発生装置１で得られた水素６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。したがって、電力として取り出し
たいエネルギー量に応じて、錯金属水素化物水溶液５の
濃度や、超音波の照射方法（継続的照射方法、断続的照
射方法等）および照射時間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。
【００３０】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、錯金属水素化物
の加水分解のための触媒（担体に担持されていてもよ
い）を反応容器３の内部に導入してもよく、また、反応
容器３の内部を加熱するための加熱手段を備えていても
よい。さらに、超音波発生手段４は錯金属水素化物水溶
液５中に投入できるようなものであってもよく、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るようにしてもよい。
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、錯金属水素化物
の加水分解のための触媒（担体に担持されていてもよ
い）を反応容器３の内部に導入してもよく、また、反応
容器３の内部を加熱するための加熱手段を備えていても
よい。さらに、超音波発生手段４は錯金属水素化物水溶
液５中に投入できるようなものであってもよく、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るようにしてもよい。
【００３１】
【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。
【００３２】（実施例１）水５ｍＬ中に水素化ホウ素ナ
トリウム（ＮａＢＨ4）５０ｍｇを溶解した水溶液を三
角フラスコに導入し、この三角フラスコを超音波洗浄機
にかけフラスコ中の水溶液に４５ｋＨｚの超音波を照射
して水素を発生させ、柴田科学社製ガス分析装置（商品
コード：６０７１−４）におけるメスビュレットの水面
位置変化により水素発生量を測定した。このとき、水素
化ホウ素ナトリウム水溶液の温度は２５℃に維持した。
なお、試験開始から１２０分までの間の水素の発生量を
測定し、これを水素発生量とした。また、水素発生速度
は、試験開始から１分までの間の水素発生量から求め
た。
トリウム（ＮａＢＨ4）５０ｍｇを溶解した水溶液を三
角フラスコに導入し、この三角フラスコを超音波洗浄機
にかけフラスコ中の水溶液に４５ｋＨｚの超音波を照射
して水素を発生させ、柴田科学社製ガス分析装置（商品
コード：６０７１−４）におけるメスビュレットの水面
位置変化により水素発生量を測定した。このとき、水素
化ホウ素ナトリウム水溶液の温度は２５℃に維持した。
なお、試験開始から１２０分までの間の水素の発生量を
測定し、これを水素発生量とした。また、水素発生速度
は、試験開始から１分までの間の水素発生量から求め
た。
【００３３】（実施例２）水素化ホウ素ナトリウム水溶
液に照射する超音波の周波数を２０ｋＨｚとした他は、
実施例１と同様にして、水素発生量および水素発生速度
を求めた。 （実施例３）水素化ホウ素ナトリウム水溶液に照射する
超音波の周波数を１００ｋＨｚとした他は、実施例１と
同様にして、水素発生量および水素発生速度を求めた。 （実施例４）水５ｍＬ中に水素化ホウ素ナトリウム５０
ｍｇを溶解した水溶液を三角フラスコに導入し、この三
角フラスコ中に超音波ホモジナイザー（朝日ライフサイ
エンス社製、超音波ホモジナイザー）を投入して水溶液
に２０ｋＨｚの超音波を照射して水素を発生させ、柴田
科学社製ガス分析装置（商品コード：６０７１−４）に
おけるメスビュレットの水面位置変化により水素発生量
を測定した。このとき、水素化ホウ素ナトリウム水溶液
の温度は２５℃に維持した。なお、水素発生量および水
素発生速度は、実施例１と同様にして求めた。
液に照射する超音波の周波数を２０ｋＨｚとした他は、
実施例１と同様にして、水素発生量および水素発生速度
を求めた。 （実施例３）水素化ホウ素ナトリウム水溶液に照射する
超音波の周波数を１００ｋＨｚとした他は、実施例１と
同様にして、水素発生量および水素発生速度を求めた。 （実施例４）水５ｍＬ中に水素化ホウ素ナトリウム５０
ｍｇを溶解した水溶液を三角フラスコに導入し、この三
角フラスコ中に超音波ホモジナイザー（朝日ライフサイ
エンス社製、超音波ホモジナイザー）を投入して水溶液
に２０ｋＨｚの超音波を照射して水素を発生させ、柴田
科学社製ガス分析装置（商品コード：６０７１−４）に
おけるメスビュレットの水面位置変化により水素発生量
を測定した。このとき、水素化ホウ素ナトリウム水溶液
の温度は２５℃に維持した。なお、水素発生量および水
素発生速度は、実施例１と同様にして求めた。
【００３４】（実施例５）超音波洗浄機を１０秒駆動さ
せた後に５０秒休止するというサイクルを繰り返した他
は、実施例１と同様にして、試験開始から１２０分まで
の間の水素の発生量を測定し、これを水素発生量とし
た。また、水素発生速度は、試験開始から１分までの間
の水素発生量から求めた。 （実施例６）水素化ホウ素ナトリウム水溶液の温度を５
０℃に維持した他は、実施例１と同様にして水素発生量
および水素発生速度を求めた。 （実施例７）水素化ホウ素ナトリウム水溶液に照射する
超音波を、周波数２０ｋＨｚの超音波と周波数４５ｋＨ
ｚの超音波とを合波した超音波とした他は、実施例１と
同様にして、水素発生量および水素発生速度を求めた。
せた後に５０秒休止するというサイクルを繰り返した他
は、実施例１と同様にして、試験開始から１２０分まで
の間の水素の発生量を測定し、これを水素発生量とし
た。また、水素発生速度は、試験開始から１分までの間
の水素発生量から求めた。 （実施例６）水素化ホウ素ナトリウム水溶液の温度を５
０℃に維持した他は、実施例１と同様にして水素発生量
および水素発生速度を求めた。 （実施例７）水素化ホウ素ナトリウム水溶液に照射する
超音波を、周波数２０ｋＨｚの超音波と周波数４５ｋＨ
ｚの超音波とを合波した超音波とした他は、実施例１と
同様にして、水素発生量および水素発生速度を求めた。
【００３５】（比較例１）超音波を照射しなかった他
は、実施例１と同様にして、水素発生量および水素発生
速度を求めた。 （比較例２）超音波を照射せず、水素化ホウ素ナトリウ
ム水溶液の温度を５０℃に維持した他は、実施例１と同
様にして水素発生量および水素発生速度を求めた。 （比較例３）超音波洗浄機に代えて、音波発生装置（株
式会社豊田中央研究所、試作品）を用い１０ｋＨｚの音
波を照射した他は、実施例１と同様にして水素発生量お
よび水素発生速度を求めた。
は、実施例１と同様にして、水素発生量および水素発生
速度を求めた。 （比較例２）超音波を照射せず、水素化ホウ素ナトリウ
ム水溶液の温度を５０℃に維持した他は、実施例１と同
様にして水素発生量および水素発生速度を求めた。 （比較例３）超音波洗浄機に代えて、音波発生装置（株
式会社豊田中央研究所、試作品）を用い１０ｋＨｚの音
波を照射した他は、実施例１と同様にして水素発生量お
よび水素発生速度を求めた。
【００３６】実施例１〜７および比較例１〜３で得られ
た、水素発生量および水素発生速度を以下の表１にまと
めて示す。
た、水素発生量および水素発生速度を以下の表１にまと
めて示す。
【表１】
【００３７】表１に示した結果から明らかなように、本
発明の水素発生方法によれば、水素化ホウ素ナトリウム
１ｇあたりの水素発生量は１７重量％以上の大きな値が
得られる。また、水素発生速度も４×１０-5（ｇｇ-1ｓ
ｅｃ-1）以上であり充分に高い値となる。一方、超音波
を照射していない比較例１、および、照射した周波数が
１８ｋＨｚ未満である比較例３においては、水素発生量
が非常に小さい値となった。また、超音波を照射せず水
素化ホウ素ナトリウム水溶液の温度を５０℃にした比較
例２においては、比較例１および３よりも高い値が得ら
れたものの、同一条件で超音波を照射した実施例６の値
と比較して、水素発生量が劣っており水素発生速度は約
１／３であった。
発明の水素発生方法によれば、水素化ホウ素ナトリウム
１ｇあたりの水素発生量は１７重量％以上の大きな値が
得られる。また、水素発生速度も４×１０-5（ｇｇ-1ｓ
ｅｃ-1）以上であり充分に高い値となる。一方、超音波
を照射していない比較例１、および、照射した周波数が
１８ｋＨｚ未満である比較例３においては、水素発生量
が非常に小さい値となった。また、超音波を照射せず水
素化ホウ素ナトリウム水溶液の温度を５０℃にした比較
例２においては、比較例１および３よりも高い値が得ら
れたものの、同一条件で超音波を照射した実施例６の値
と比較して、水素発生量が劣っており水素発生速度は約
１／３であった。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の方法によ
れば、錯金属水素化物を加水分解せしめて水素を発生さ
せる水素発生方法であって、触媒を用いない場合であっ
ても、水素の発生量および発生速度を充分に高めること
が可能になる。本発明の方法によれば、錯金属水素化物
と水との比率（錯金属水素化物水溶液においては、錯金
属水素化物の濃度）を変化させることにより、また、超
音波の照射方法（継続的照射方法、断続的照射方法等）
および照射時間等を制御することによって、水素発生量
を制御することができ、また、触媒の分離回収の必要も
ない。
れば、錯金属水素化物を加水分解せしめて水素を発生さ
せる水素発生方法であって、触媒を用いない場合であっ
ても、水素の発生量および発生速度を充分に高めること
が可能になる。本発明の方法によれば、錯金属水素化物
と水との比率（錯金属水素化物水溶液においては、錯金
属水素化物の濃度）を変化させることにより、また、超
音波の照射方法（継続的照射方法、断続的照射方法等）
および照射時間等を制御することによって、水素発生量
を制御することができ、また、触媒の分離回収の必要も
ない。
【図１】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
…超音波発生手段、５…錯金属水素化物水溶液、６…水
素。
…超音波発生手段、５…錯金属水素化物水溶液、６…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 福本 和広 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 河合 泰明 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 山本 敏生 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 林 宏明 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 Ｆターム(参考） 5H027 AA02 BA14
Claims (4)
- 【請求項１】 錯金属水素化物を加水分解せしめて水素
を発生させる水素発生方法であって、 前記加水分解は、水の存在下、前記金属水素化物に対し
て、周波数１８ｋＨｚ〜５ＭＨｚの超音波を照射するこ
とにより実施することを特徴とする方法。 - 【請求項２】 前記錯金属水素化物は、NaBH4、NaAl
H4、LiAlH4、KBH4およびKAlH4からなる群より選ばれる
少なくとも一つの錯金属水素化物であることを特徴とす
る請求項１記載の水素発生方法。 - 【請求項３】 前記周波数は、２０ｋＨｚ〜１００ｋＨ
ｚ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水が内部に配置さ
れる容器と、該容器の内部に周波数１８ｋＨｚ〜５ＭＨ
ｚの超音波を照射して、前記錯金属水素化物を水の存在
下で加水分解分解せしめて水素を発生させるための超音
波発生手段と、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 |
|---|---|---|---|
| JP2001031306A JP2002234702A (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 |
|---|---|---|---|
| JP2001031306A JP2002234702A (ja) | 2001-02-07 | 2001-02-07 | 水素発生方法および水素発生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002234702A true JP2002234702A (ja) | 2002-08-23 |
Family
ID=18895410
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001031306A Pending JP2002234702A (ja) | 2001-02-07 | 2001-02-07 | 水素発生方法および水素発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002234702A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004094306A1 (ja) * | 2003-04-21 | 2004-11-04 | Techno Network Shikoku Co. Ltd. | 水素発生装置および水素発生方法 |
| US7141216B2 (en) * | 2003-08-25 | 2006-11-28 | General Motors Corporation | System for sono-catalytic production of hydrogen |
| JP2008543556A (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 | 水素製造用炭酸コバルト触媒及びその製造方法 |
| WO2009034479A2 (en) * | 2007-07-19 | 2009-03-19 | Hydpo Ltd. | Hydrogen production by contacting a composition with water under an ultrasonic action |
| DE102008034666A1 (de) * | 2008-07-22 | 2010-02-04 | GM Global Technology Operations, Inc., Detroit | Aktivierung von Metallhydriden |
| JP2014084486A (ja) * | 2012-10-22 | 2014-05-12 | Toyota Motor Corp | 微粒子の合成方法 |
-
2001
- 2001-02-07 JP JP2001031306A patent/JP2002234702A/ja active Pending
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|---|---|---|---|---|
| JP4710048B2 (ja) * | 2003-04-21 | 2011-06-29 | 国立大学法人愛媛大学 | 水素発生装置および水素発生方法 |
| JPWO2004094306A1 (ja) * | 2003-04-21 | 2006-07-13 | 株式会社テクノネットワーク四国 | 水素発生装置および水素発生方法 |
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| 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 |
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| 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 |
| WO2009034479A2 (en) * | 2007-07-19 | 2009-03-19 | Hydpo Ltd. | Hydrogen production by contacting a composition with water under an ultrasonic action |
| WO2009034479A3 (en) * | 2007-07-19 | 2009-07-23 | Hydpo Ltd | Hydrogen production by contacting a composition with water under an ultrasonic action |
| DE102008034666A1 (de) * | 2008-07-22 | 2010-02-04 | GM Global Technology Operations, Inc., Detroit | Aktivierung von Metallhydriden |
| DE102008034666B4 (de) * | 2008-07-22 | 2021-02-25 | GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) | Verfahren zur Aktivierung von Metallhydridpartikeln oder von Partikeln von Metallen, die Metallhydridvorläufer sind |
| JP2014084486A (ja) * | 2012-10-22 | 2014-05-12 | Toyota Motor Corp | 微粒子の合成方法 |
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