JPWO2011136147A1

JPWO2011136147A1 - 水素の製造方法

Info

Publication number: JPWO2011136147A1
Application number: JP2012512821A
Authority: JP
Inventors: 深井　利春; 利春深井
Original assignee: 深井　利春; 利春深井
Priority date: 2010-04-27
Filing date: 2011-04-22
Publication date: 2013-07-18
Also published as: WO2011136147A1; TW201210934A

Abstract

本発明は、一般の水と市販化学品と市販の金属とを容器６０の中に入れることで、安価で大量の水素を製造することができる水素の製造方法を提供するものである。本発明の他の目的は、水素の発生の停止や水素の発生の再開を直ちに行わせることができるものである。容器６０内に、水とマグネシウム７２とクエン酸とを入れ、反応熱で水素を発生させるものである。また、マグネシウム７２を収容手段７０内に収容する。水素を発生させる場合には、マグネシウム７２を容器６０内のクエン酸水溶液の液面７４の下方に浸漬させ、水素の発生を停止させる場合には、マグネシウム７２を液面７４より上方に引き上げる。

Description

本発明は、水から水素を製造するための水素の製造方法に関するものである。

燃料ガスとして水素を使用することが従来から知られている。水素の製造方法として、多くの発明が提供されている。例えば、１００重量の水を熱分解して水素を得る方法や、硫酸を熱分解し、ヨウ素水を用いて水素を取り出すＩＳ法（Ｉｏｄｉｎｅ−Ｓｕｌｆｅ）法等が知られている。ＩＳ法は、ブンゼン反応工程と、ヨウ化水素濃縮分解行程と、硫酸濃縮分解行程による３つの行程を経て、水から水素と酸素とを分解して取り出すもの（特許文献１）である。

その他に、水素を発生させる方法としては、金属合金とイオン伝導度の低い水とを反応させて水素を発生させる方法が知られている（特許文献２）。この特許文献における水素は、水素発生反応の開始段階において、２５℃におけるイオン伝導度が１０μｓ／ｃｍ未満の水を、水素発生物質に供給して得られるものである。ここで、水素発生物質は、アルミニウム、ケイ素、亜鉛、マグネシウム及びこれらの１種類以上の金属元素を主体とする合金を使用し、合金はその１種以上の金属を６０重量以上含有し、かつ１００μｍ以下の粒径の粒子を８０質量重量以上含有するものである。

この特許文献２では、特定の形態と特定の成分組成を有する水素発生物質を用いて、水素発生反応の開始段階において、特定のイオン伝導度を有する水を用いるので、特別の操作や特別の装置の必要なしに水素を製造することができるものである。例えば、アルミニウム、ケイ素、亜鉛、マグネシウムのうち、アルミニウムと水の反応は、（７）〜（９）のいずれかによって進行していると考えられる。
２Ａｌ＋６Ｈ_２Ｏ → Ａｌ_２Ｏ_３・３Ｈ_２Ｏ＋３Ｈ_２ ……（７）
２Ａｌ＋４Ｈ_２Ｏ → Ａｌ_２Ｏ_３・Ｈ_２Ｏ＋３Ｈ_２ ……（８）
２Ａｌ＋３Ｈ_２Ｏ → Ａｌ_２Ｏ_３＋３Ｈ_２ ……（９）

水素発生物質は粒子として用いるが、粒子は粒子内部とそれを被覆する表面被膜で構成されている。水素発生物質に酸化物から成る表面被膜が形成されていても、水素発生反応の開始段階において２５℃におけるイオン伝導度が１０μｓ／ｃｍ未満の水を水素発生物質に供給すれば、水素発生反応を生じさせる時間を短縮し、最大水素発生に至るまでの時間を短くし、水素発生効率を高めるものである。

特開２００５−４１７６４特開２００７−３２６７３１

１００重量の水を熱分解して水素を得る方法では、水は水素と酸素との結びつきが強いため、理論上３，０００℃〜５，０００℃の温度を与えないと、水素と酸素に分解しないと言われている。３，０００℃以上の温度で水を熱分解して水素を得る方法では、３，０００℃以上の高温を得る実質的な方法が得られないことや、そのような高温状態の空間を外界から保つための設備を安価に作れないことや、高温の空間内に連続的に水を供給する手段が考えられないこと等、多くの問題を含んでいることから、水の熱分解による水素の生成は実現には至っていない。

特許文献１に示すＩＳ法では、９００℃程度の高熱を必要とするため、熱源として、高温ガス炉等を用いなければならない。この高温ガス炉は製造コストが高く、しかも３つの工程を経て水素を製造することになり、水素を製造するためのコストが非常に高いものとなっており、費用対効果が悪く、採用には至っていない。

特許文献２に示す水素を製造する方法では、水素発生物質は、アルミニウム、ケイ素、亜鉛、マグネシウム及びこれらの１種類以上の金属元素を主体とする合金を使用し、合金はその１種以上の金属を６０重量以上含有し、かつ１００μｍ以下の粒径の粒子を８０質量重量以上含有するものである。この水素発生物質は、かなりの製造コストがかかるものである。また、２５℃におけるイオン伝導度が１０μｓ／ｃｍ未満の水の製造にもかなりのコストがかかるものである。コストの高い水素発生物質とコストの高い水を使用して水素を製造した場合に、水素の製造にかかる素材の費用が高くなるという欠点があった。
更に、水素発生物質は、粒子であるから水に混ざって水と分離させるのが難しいものである。このため、水素発生物質と水とを反応させて水素を発生させるが、その後、水素の発生を止めたい場合に、水素発生物質を水と分離させることが難しく、水素の発生を直ちに容易に止めることができないという欠点がある。

本発明は、一般の水と市販化学品と市販の金属とを容器の中に入れて反応熱によって水素を製造することができる安価な水素の製造方法を提供するものである。本発明の他の目的は、水素の発生を直ちに停止させることができるものである。

上記目的を達成するために本発明の水素の製造方法は、１００重量の水と１重量以上のマグネシウムと５重量以上のクエン酸とを容器内で混合することで、容器内で水素を発生させることを特徴とするものである。本発明は、前記マグネシウムの重量を１０重量以上としたことを特徴とするものである。本発明は、前記クエン酸の重量を１０重量以上としたことを特徴とするものである。本発明は、前記容器内に収容手段を上下に移動自在に備え、前記収容手段内に前記マグネシウムを収容し、水素を発生させる場合には前記容器内のクエン酸水溶液の液面下に前記マグネシウムを浸漬させ、水素の発生を停止させる場合には前記収容手段を上昇させ前記容器内のクエン酸水溶液の液面より上位に前記マグネシウムを持ち上げることを特徴とするものである。本発明は、前記容器の下部付近に前記容器内から水を外部に排出するための排出管を設け、前記排出管の途中に開閉弁を設け、水素の発生を停止させる場合には前記排出管から前記容器内の水を排出することを特徴とするものである。本発明は、前記容器内に入れる水は、水を最初にイオン交換樹脂に通過させ、その後にトルマリンと、流紋岩または花崗岩の少なくとも１つからなる二酸化珪素を６５〜７６重量含む岩石とのどちらか一方を先に他方を後に通過させることによって生成する特殊な水としたことを特徴とするものである。本発明は、前記特殊な水を生成するためのトルマリンにアルミニウム、ステンレス、銀の少なくとも１種類の金属を混合させたことを特徴とするものである。本発明は、前記流紋岩を黒曜石，真珠岩，松脂岩のうち少なくとも１つからなる岩石としたことを特徴とするものである。

本発明の水素の製造方法で使用するものは、水道水等の一般の水と、市販のマグネシウムと、市販のクエン酸とであり、それらを容器の中に入れて反応熱で水素を発生させるものである。特許文献２の水素発生物質では、１００μｍ以下の粒径の粒子を８０質量重量以上含有するものであるが、本発明では、一般の水の他に、市販のマグネシウムと市販のクエン酸とを用いるだけ（何ら特殊な素材を使用しない）であり、従来既知の水素製造方法に用いる素材と比べて、費用が非常に安価である。よって、安価なコストで水素を製造することができる。また、本発明で生成する残留物は、クエン酸マグネシウムである。このクエン酸マグネシウムは、医療用素材として使用することが可能なものであるため、トータルコストを低減することができる。

クエン酸は、マグネシウムに膜が張るのを防止することができるため、クエン酸は粉末だけでなく塊を使用することができる。マグネシウムの塊の使用が可能になることで、収容手段の棚にマグネシウムの塊を載せ、収容手段を容器内で昇降させることが可能になる。水素を発生させる場合にはマグネシウムを容器内の液面下に浸漬させる。一方、水素の発生を止める場合には、容器内の液面より上位にマグネシウムを持ち上げれば、マグネシウムとクエン酸水溶液とが分離し、水素の発生を直ちに停止させることができる。このように、水素の発生と水素の発生の停止とを直ちに行なうことができるので、水素をエネルギとして使用する各種の目的に水素を自由に使用することが可能になる。

本発明で使用する水は、どのような種類の水でも水素を発生する。しかし、特に、水を最初にイオン交換樹脂に通過させ、その後にトルマリンと、流紋岩または花崗岩の少なくとも１つからなる二酸化珪素を６５〜７６重量含む岩石とのどちらか一方を先に他方を後に通過させることによって生成する特殊な水（創生水）を用いれば、他の種類の水を用いる場合と比べて水素発生時間が長いため、より多くの水素量を得ることができる。

本発明に係る水素の製造方法に使用する特殊な水（創生水）を作る製造装置の一例を示す構成図である。図１に示す製造装置に用いる水生成器の断面図である。図１に示す製造装置に用いるイオン生成器の要部断面図である。本発明に係る水素の製造方法に使用する特殊な水（創生水）を作る製造装置の他の例を示す構成図である。本発明の水素を発生させる装置の一実施例を示す断面図である。図５の装置で使用する収容手段と別の収容手段の斜視図である。１００重量の水と２０重量のマグネシウムに対し、５重量のクエン酸を加えた場合における各種の水における水の温度を示すグラフと表である。１００重量の水と２０重量のマグネシウムに対し、１０重量のクエン酸を加えた場合における各種の水における水の温度を示すグラフと表である。１００重量の水と２０重量のマグネシウムに対し、２０重量のクエン酸を加えた場合における各種の水における水の温度を示すグラフと表である。１００重量の水と１５重量のマグネシウムと２０重量のクエン酸とから生成する水素発生量の測定分析成績書である。１００重量の水と２０重量のマグネシウムに対し、３０重量のクエン酸を加えた場合における各種の水における水の温度を示すグラフと表である。創生水と水道水と純水と水素水との４種類の水において、どの水が水素発生時間が長いかを示す表である。

１０第１軟水生成器
１２第２軟水生成器
１４イオン生成器
１６岩石収納器
３２イオン交換樹脂
４６トルマリン
４８金属
５４岩石
６０容器
６２本体
６４蓋
６６水溶液導入管
６８棚
７０収容手段
７２マグネシウム
７５収容手段
９２昇降手段
９６排出管

本発明の水素の製造方法について説明する前に、先ず、本発明で使用する第１の特殊な水（以下、「創生水」とする）”を、図１乃至図３に基づいて説明する。図１は創生水の製造装置の一実施例を示す構成図である。第１の軟水生成器１０と第２の軟水生成器１２とイオン生成器１４と岩石収納器１６とを、連絡管１８ａ，１８ｂ，１８ｃを介して、順に直列に連結する。第１の軟水生成器１０には、例えば水道のような圧力のある水が水供給管２０から連絡管２２を介して内部に導入される。水供給管２０と連絡管２２との間には、蛇口のような入口用開閉弁２４が備えられ、連絡管２２の途中には逆止弁２６が備えられる。岩石収納器１６の出口側には吐出管２８が取り付けられ、吐出管２８の先端または途中に出口用開閉弁３０が備えられる。

水道水の場合、水供給管２０から送り出される水は、第１の軟水生成器１０と第２の軟水生成器１２とイオン生成器１４と岩石収納器１６の順を経て、出口用開閉弁３０を開くことによって吐出管２８から取り出される。水道水以外の場合は、図示しないが、水槽に溜めた水をポンプによって、水供給管２０を経由して第１の軟水生成器１０に導入する。この場合、ポンプと第１の軟水生成器１０との間に逆止弁２６を備える。

第１の軟水生成器１０と第２の軟水生成器１２は、その内部に粒状のイオン交換樹脂３２を大量に収納するもので、その断面図を図２に示す。軟水生成器１０，１２の本体３４は筒状をしており、その筒状の上下端面に水の出入口３６ａ，３６ｂを有する。筒状の本体３４の内部には、上下の端面からやや離れた位置の内壁に、それぞれ中央に穴を開けたシールド部材３８ａ，３８ｂを備える。その一対のシールド部材３８ａ，３８ｂの間に、イオン交換樹脂３２を細かい網４０に入れた状態で収納する。上下の出入口３６ａ，３６ｂからやや離れた位置の内壁に、中央に穴を開けたシールド部材３８を備えるのは、イオン交換樹脂３２を入れた網４０を一対のシールド部材３８の間に配置し、出入口３６ａ，３６ｂ付近に空間４２ａ，４２ｂを形成させるためである。また、シールド部材３８ａ，３８ｂの中央の穴から水を出入りさせるようにしたのは、水がイオン交換樹脂３２に必ず接触させるためである。イオン交換樹脂３２を網４０に入れるのは、粒状のイオン交換樹脂３２を洗浄するために取り出す際に、網４０ごと粒状のイオン交換樹脂３２を取り出せるようにしたものである。

第１の軟水生成器１０と第２の軟水生成器１２は、その高さを例えば８０ｃｍとし、内径を１０ｃｍとする。そして、例えばイオン交換樹脂３２の収納高さを７０ｃｍとし（上下に空間４２ａ，４２ｂを存在させる）。この際、イオン交換樹脂３２の収納高さは、水にイオン交換が充分行なえるような高さが必要である。一方、イオン交換樹脂３２の収納高さが高くなりすぎると（例えばイオン交換樹脂３２の収納高さが約２００ｃｍ以上になると）、イオン交換樹脂３２が水の抵抗となって軟水生成器の内部を通過する流量が減少するため、イオン交換樹脂３２の収納高さを流量が減少しない高さにする。イオン交換樹脂３２を収納する容器を２つに分けたのは、第１の軟水生成器１０や第２の軟水生成器１２の高さをイオン生成器１４や岩石収納器１６と同じ程度の高さに低く押えるためと、そこを通過する水の圧損失によって流量が減少することを避けるためである。また、２つの軟水生成器１０，１２を１つにまとめて、１つの軟水生成器にすることも可能である。

イオン交換樹脂３２は、水に含まれているＣａ²⁺やＭｇ²⁺やＦｅ²⁺等の金属イオンを除去して、水を軟水にするためのものであり、特に水の硬度をゼロに近い程度に低くするためのものである。イオン交換樹脂３２としては、例えば、スチレン・ジビニルベンゼンの球状の共重合体を均一にスルホン化した強酸性カチオン交換樹脂（ＲｚＳＯ₃Ｎａ）を用いる。このイオン交換樹脂３２は、水に含まれているＣａ²⁺やＭｇ²⁺やＦｅ²⁺等の金属イオンとは、以下のイオン交換反応を生じる。
２ＲｚＳＯ_３Ｎａ＋Ｃａ²⁺ → （ＲｚＳＯ_３）_２Ｃａ＋２Ｎａ⁺
２ＲｚＳＯ_３Ｎａ＋Ｍｇ²⁺ → （ＲｚＳＯ_３）_２Ｍｇ＋２Ｎａ⁺
２ＲｚＳＯ_３Ｎａ＋Ｆｅ²⁺ → （ＲｚＳＯ_３）_２Ｆｅ＋２Ｎａ⁺
即ち、イオン交換樹脂３２を通すことによって、水に含まれているＣａ²⁺やＭｇ²⁺やＦｅ²⁺等を除去することができる。イオン交換樹脂３２として強酸性カチオン交換樹脂（ＲｚＳＯ_３Ｎａ）を用いることによって、ナトリウムイオン（Ｎａ⁺）が発生する。イオン交換樹脂３２は、Ｎａ⁺以外のものが発生するものであっても構わないが、Ｎａ⁺を発生するものの方が好ましい。水が水道水であれば、その水道水の中にはＣａ²⁺やＭｇ²⁺やＦｅ²⁺等の金属イオンの他に塩素が含まれているが、水道水がイオン交換樹脂３２を通ることによって、この塩素には何も変化が生じない。

一方、水（Ｈ_２Ｏ）がイオン交換樹脂３２を通ることによって、以下のように変化する。
Ｈ_２Ｏ → Ｈ⁺ ＋ＯＨ^- ……(1)
Ｈ_２Ｏ＋Ｈ⁺ → Ｈ_３Ｏ⁺ ……(2)
即ち、(1)(2)に示すように、イオン交換樹脂３２を通ることによって、水からは水酸化イオン（ＯＨ^-）とヒドロニウムイオン（Ｈ_３Ｏ⁺）とが発生する。

このように、水が硬水であった場合に、イオン交換樹脂３２を通過することによって、水からＣａ²⁺やＭｇ²⁺やＦｅ²⁺等の金属イオンが除去されて軟水となる。また、イオン交換樹脂３２を通過することによって、水の中にＮａ⁺とＯＨ^-とヒドロニウムイオン（Ｈ_３Ｏ⁺）とが発生する。しかし、水道水に含まれている塩素（Ｃｌ）はイオン化しないでそのまま通過する。なお、イオン交換樹脂３２の種類によっては、Ｎａ⁺が発生しないこともある。

次に、前記イオン生成器１４の部分断面図を図３に示す。イオン生成器１４は、複数個のカートリッジ４４を同じ配置で上下に連続して直列に連結したものである。各カートリッジ４４の内部に、粒状のトルマリン４６のみか、粒状のトルマリン４６と板状の金属４８との混合物かのいずれかを収納する。トルマリンは、プラスの電極とマイナスの電極とを有するもので、このプラスの電極とマイナスの電極によって、水に４〜１４ミクロンの波長の電磁波を持たせ、かつ水のクラスターを切断してヒドロニウムイオン（Ｈ_３Ｏ⁺）を発生させるためのものである。その４〜１４ミクロンの波長の電磁波が持つエネルギは０．００４ｗａｔｔ／ｃｍ² である。ここで、トルマリン４６とは、トルマリン石を細かく砕いたものであっても良いが、トルマリンとセラミックと酸化アルミニウム（銀を含むものもある）との重量比を約１０：８０：１０とする市販のトルマリンペレットと呼ばれるトルマリン混合物であっても良い。このトルマリンペレットに含まれるセラミックは、プラスの電極とマイナスの電極を分離しておく作用をする。ここで、トルマリン４６をセラミックに対し重量比１０重量以上の割合で混合させて８００°Ｃ以上で加熱することによって、水の攪拌によって所定の期間（例えば直径４mmで約３ヶ月）で消滅するトルマリン４６を作ることができる。トルマリン４６は、加熱によって強度が増し、摩滅期間を長くすることができる。イオン交換樹脂３２を通過させて水を硬度がゼロに近い軟水にして、その軟水の中でトルマリン４６同士をこすり合わせる。硬度がゼロに近い軟水では、トルマリン４６のマイナスの電極にアルミニウムイオンやカルシウムイオンが付着するのを防ぐことができ、トルマリン４６のプラスとマイナスの電極としての働きを低下させることを防ぐことができる。

前記金属４８としては、アルミニウム、ステンレス、銀の少なくとも１種類の金属を用いる。この金属４８としては、水中で錆を発生させたり水に溶けたりしない金属が望ましい。この金属４８のうち、アルミニウムは殺菌作用や抗菌作用と共に漂白作用を有しており、ステンレスは殺菌作用や抗菌作用と共に洗浄向上作用を有しており、銀は殺菌作用や抗菌作用を有している。金属４８としては、銅や鉛は毒性を有しているので採用することができない。また、金等の高価な素材はコスト上からも採用することができない。前記トルマリン４６と金属４８との重量比は、１０：１〜１：１０が望ましい。その範囲を超えると、一方の素材が多くなりすぎ、両方の素材の効果を同時に発揮することができない。

カートリッジ４４は一端を開放した筒状をしており、その底面５０に多数の穴５２が設けられている。カートリッジ４４の内部にトルマリン４６と金属４８とを入れた場合に、底面５０の穴５２をトルマリン４６や金属４８が通過しないように穴５２の大きさを設定する。図３に示すように、各カートリッジ４４は多数の穴５２を設けた底面５０を下側にし、その底面５０の上にトルマリン４６や金属４８を載せる。そして、各カートリッジ４４の内部を下位から上位に向かって流れるように設定する。即ち、各カートリッジ４４においては、底面５０の多数の穴５２を通過した水が、下から上に向けてトルマリン４６と金属４８とに噴射するように設定されている。ここで、水道水は高い水圧を有するので、その水圧を有する水がカートリッジ４４内のトルマリン４６と金属４８に勢いよく衝突し、その水の勢いでトルマリン４６と金属４８とがカートリッジ４４内で攪拌されるように、穴５２の大きさ並びに個数を設定する。水をトルマリンに噴射してトルマリンを攪拌するのは、その攪拌によってトルマリンと水とに摩擦が生じ、トルマリンからプラスとマイナスの電極が水に溶け出して水のクラスターを切断し、ヒドロニウムイオン（Ｈ₃Ｏ⁺）を大量に発生させるためである。

実際の設置例としては、内径５ｃｍで深さが７ｃｍの収容容積を有するカートリッジ４４を４段に重ね、そのカートリッジ４４内にトルマリン４６と金属４８とを充分収納するが、トルマリン４６と金属４８とがカートリッジ４４内で自由に移動できるような分量とする。カートリッジ４４の段数を増減しても構わないし、収容容積を大きくした１個のカートリッジ４４にしても良い。このように、トルマリン４６と金属４８を収容容積を小さくした複数のカートリッジ４４に分散させて、それらの複数のカートリッジ４４を接続させることで、水の勢いによってトルマリン４６と金属４８との撹拌効率を高めることができる。カートリッジ４４内に収納したトルマリン４６は、水に溶けて数ヶ月で消滅するので、各カートリッジ４４は例えば螺合等の手段によって容易に着脱出来るようにし、各カートリッジ４４内にトルマリン４６を容易に補充できるようにする。なお、金属４８は水に溶けないので補充する必要がないが、トルマリン４６と金属４８とを入れたカートリッジ４４全体を取替えることも可能である。カートリッジ４４は使用流量の大小に応じてその収容容積を変えるようにしても良い。

カートリッジ４４を通過する水に加えるマイナスイオンを増やすためには、トルマリン４６同士がこすり合うことでプラスの電極とマイナスの電極が発生し、そのトルマリン４６に水が接触することで、マイナスイオンの増加が達成できる。また、水のクラスターを切断し、ヒドロニウムイオン（Ｈ_３Ｏ⁺）を大量に発生させるためには、カートリッジ４４内にトルマリン４６のみを収容すれば良い。しかし、金属４８をトルマリン４６と混合させることによって、それらが接触し合ってトルマリン４６に発生するマイナスイオンをより増加させることができる。

トルマリン４６にはプラス電極とマイナス電極とを有するため、トルマリンが水で攪拌されると、水（Ｈ_２Ｏ）は水素イオン（Ｈ⁺）と水酸化イオン（ＯＨ^-）とに解離する。
Ｈ_２Ｏ → Ｈ⁺ ＋ＯＨ^- ……(1)
更に、水素イオン（Ｈ⁺）と水（Ｈ_２Ｏ）とによって、界面活性作用を有するヒドロニウムイオン（Ｈ_３Ｏ⁺）が発生する。このヒドロニウムイオン（Ｈ₃Ｏ⁺）の発生量は、前記イオン交換樹脂３２によって発生する量よりはるかに多い量である。
Ｈ_２Ｏ＋Ｈ⁺ → Ｈ_３Ｏ⁺ ……(2)
このヒドロニウムイオン（Ｈ_３Ｏ⁺）の一部は、水（Ｈ_２Ｏ）と結びついてヒドロキシルイオン（Ｈ_３Ｏ_２ ^-）と水素イオン（Ｈ⁺）になる。
Ｈ_３Ｏ⁺ ＋Ｈ_２Ｏ → Ｈ_３Ｏ_２ ^- ＋２Ｈ⁺ ……(3)

イオン交換樹脂３２を通過した水を、イオン生成器１４を通過させることによって、水の内部にヒドロニウムイオン（Ｈ_３Ｏ⁺）とヒドロキシルイオン（Ｈ_３Ｏ_２ ^-）とＨ⁺とＯＨ^-とが発生する。なお、イオン交換樹脂３２を通過した塩素（Ｃｌ）と、イオン交換樹脂３２で発生したＮａ⁺とは、反応することなくそのままイオン生成器１４を通過する。

イオン生成器１４を通過した水を、次に、火成岩のうち二酸化珪素を６５〜７６重量含む岩石５４を収納する岩石収納器１６の内部を通過させる。火成岩（火山岩と深成岩とに分けられる）のうち二酸化珪素を多く含む岩石５４としては、火山岩には黒曜石や真珠岩や松脂岩等の流紋岩があり、深成岩には花崗岩がある。岩石収納器１６の内部には、黒曜石，真珠岩，松脂岩，花崗岩の岩石のうちの少なくとも1種類以上の岩石を収納する。黒曜石や真珠岩や松脂岩等の流紋岩、あるいは花崗岩はマイナス電子を帯びている。更に、黒曜石や真珠岩や松脂岩等の流紋岩や花崗岩は酸性岩である。流紋岩は花崗岩と同じ化学組成を持つものである。

これら火成岩のうちの二酸化珪素を約６５〜７６重量を含む岩石（黒曜石や真珠岩や松脂岩等の流紋岩、あるいは花崗岩等の深成岩）は、原石の状態で−２０〜−２４０mＶの酸化還元電位を有する。但し、岩石５４は水に溶けるものを除く。岩石収納器１６は例えば内径を１０ｃｍとし、高さを８０ｃｍの筒とし、その内部に例えば５ｍｍ〜５０ｍｍ粒程度の大きさの火成岩のうちの二酸化珪素を多く含む岩石５４を、水の通過流量を落とさない程度の量を収容する。

この岩石収納器１６の内部に、イオン生成器１４を通過した水を通過させると、水にｅ^-（マイナス電子）が加えられる。この結果、水道水に含まれている塩素（Ｃｌ）はマイナス電子によって、塩素イオンとなる。
Ｃｌ＋ｅ^- → Ｃｌ^- ……(4)
このＣｌ^-と前記Ｎａ⁺とはイオンとして安定した状態になる。安定した状態とは、蒸発することなくイオン状態が長期間保たれることを意味する。また、前記ヒドロキシルイオン（Ｈ_３Ｏ_２ ^-）もイオンとして安定した状態になる。水が岩石５４を通過することによって、イオン生成器１４を通過した水と比べて、ヒドロニウムイオン（Ｈ_３Ｏ⁺）が更に発生し、かつヒドロキシルイオン（Ｈ_３Ｏ_２ ^-）も水素イオン（Ｈ⁺）も更に発生する。
Ｈ_２Ｏ＋Ｈ⁺ → Ｈ_３Ｏ⁺ ……(2)
Ｈ_２Ｏ⁺ ＋Ｈ_２Ｏ → Ｈ_３Ｏ_２ ^- ＋２Ｈ⁺ ……(3)
水が岩石５４を通過することによって、その他に、以下の反応も発生する。
ＯＨ^- ＋Ｈ⁺ → Ｈ_２Ｏ ……(5)
２Ｈ⁺ ＋２ｅ^- → ２Ｈ_２ ……(6)
更に、水が岩石収納器１６を通過すると、岩石５４のマイナス電子によって、水の酸化還元電位が＋３４０mＶから−２０〜−２４０mＶになる。水に代えてお湯を使うと、マイナスの酸化還元電位がより安定する。更に、岩石５４を通過した水は、溶存酸素や活性水素を大量に含む。

図１に示すように、水が、最初にイオン交換樹脂を通過し、次にトルマリン４６（またはトルマリン４６と金属４８とを混合させたもの）に通過し、その後に岩石収納器１６を通過したものが特殊な水（創生水）である。創生水には、Ｎａ⁺と、Ｃｌ^-と、Ｈ⁺と、ＯＨ^-と、Ｈ_２と、ヒドロニウムイオン（Ｈ_３Ｏ⁺）と、ヒドロキシルイオン（Ｈ_３Ｏ_２ ^-）と、活性水素と、溶存酸素とを多く含む。この水のエネルギは０．００４ｗａｔｔ／ｃｍ²である４〜１４ミクロンの波長の電磁波を有し、−２０〜−２４０mＶの酸化還元電位を有する。

本発明に係る水素の製造方法を生成する際に使用する水としては、水をイオン交換樹脂３２，トルマリン４６（またはトルマリン４６と金属４８とを混合したもの），岩石５４の順に通過させた創生水を使用する。図１では、水をイオン交換樹脂３２，トルマリン４６（またはトルマリン４６と金属４８とを混合したもの），岩石５４の順に通過させたが、水をイオン交換樹脂３２，岩石５４，トルマリン４６（またはトルマリン４６と金属４８とを混合したもの）の順にしても良い。即ち、図４に示すように、水を第１の軟水生成器１０と第２の軟水生成器１２と岩石収納器１６とイオン生成器１４の順に通過させるようにしてもよい。

この図４においては、イオン交換樹脂３２を通過した水は、次に岩石５４を通過する。この岩石５４によって、水の内部にｅ^-（マイナス電子）が発生する。この結果、水道水に含まれている塩素はマイナス電子によって、塩素イオンとなる。
Ｃｌ＋ｅ^- → Ｃｌ^- ……(4)
このＣｌ^-とイオン交換樹脂３２によって発生したＮａ⁺とはイオンとして安定した状態になる。なお、イオン交換樹脂３２を通過した水であっても、Ｎａ⁺を含まない場合もある。
イオン交換樹脂３２を通過した水には、前記(1)(2)に示すように、Ｈ⁺とＯＨ^-とヒドロニウムイオン（Ｈ_３Ｏ⁺）とが存在する。イオン交換樹脂３２を通過した水が、その後、岩石５４を通過することによって、以下の反応も発生する。
ＯＨ^- ＋Ｈ⁺ → Ｈ_２Ｏ ……(5)
Ｈ_２Ｏ＋Ｈ⁺ → Ｈ_３Ｏ⁺ ……(2)
２Ｈ⁺ ＋２ｅ^- → ２Ｈ_２ ……(6)
この反応においては、ヒドロニウムイオン（Ｈ_３Ｏ⁺）が、イオン交換樹脂３２によって発生する量よりも更に多くの量が発生する。
以上のように、イオン交換樹脂３２の後に岩石５４を通過することによって、水の中に従来から存在したＮａ⁺とＯＨ^-と、新たに発生するＣｌ^-とヒドロニウムイオン（Ｈ_３Ｏ⁺）とが存在することになる。また、岩石５４を通過させた水は、酸化還元電位が−２０〜−２４０mＶになる。水に代えてお湯を使うと、マイナスの酸化還元電位が更に安定する。更に、岩石５４を通過した水は、溶存酸素や活性水素を大量に含む。

この岩石５４を通過した水を、次にトルマリン４６と金属４８を内蔵するイオン生成器１４の内部を通過させる。これによって、以下の反応が生じる。
Ｈ_２Ｏ → Ｈ⁺ ＋ＯＨ^- ……(1)
Ｈ_２Ｏ＋Ｈ⁺ → Ｈ_３Ｏ⁺ ……(2)
このヒドロニウムイオン（Ｈ_３Ｏ⁺）は大量に発生する。またヒドロニウムイオン（Ｈ_３Ｏ⁺）の一部はヒドロキシルイオン（Ｈ_３Ｏ_２ ^-）になる。
Ｈ_３Ｏ⁺ ＋Ｈ_２Ｏ → Ｈ_３Ｏ_２ ^- ＋２Ｈ⁺ ……(3)
この結果、トルマリン４６と金属４８を通過させた水には、ヒドロニウムイオン（Ｈ_３Ｏ⁺）と、ヒドロキシルイオン（Ｈ_３Ｏ_２ ^-）と、ＯＨ^-と、Ｈ⁺とが増加する。

図４に示すように、水をイオン交換樹脂３２，岩石５４，トルマリン４６（またはトルマリン４６と金属４８とを混合したもの）の順に通過させたものは、Ｎａ⁺と、Ｃｌ^-と、ＯＨ^-と、ヒドロニウムイオン（Ｈ_３Ｏ⁺）と、ヒドロキシルイオン（Ｈ_３Ｏ_２ ^-）と、Ｈ⁺と、溶存酸素と、活性水素とを含み、図１で創り出した創生水と同じ成分を含む。更に、０．００４ｗａｔｔ／ｃｍ²のエネルギを有する４〜１４ミクロンの電磁波と、−２０〜−２４０mＶの酸化還元電位を有する。この結果、図４で創り出した水と図１で創り出した創生水とは、同じ効果を有する。図４の装置で生成する水は、図１で生成する創生水と、水に含むものは結果的に同じであるので、図４の装置で生成する水も創生水とする。

この創生水の水質検査結果を、以下に示す。この創生水と比較する水道水の値をカッコ内に示す。但し、水道水において創生水と同じ値は、「同じ」とする。亜硝酸性窒素及び硝酸性窒素：１．８mg/l（同じ）、塩素イオン：６．８mg/l（９．０mg/l）、一般細菌：０個/ml （同じ）、シアンイオン０．０１mg/l未満（同じ）、水銀：０．０００５mg/l未満（同じ）、有機リン：０．１mg/l未満（同じ）、銅：０．０１mg/l未満（同じ）、鉄：０．０５mg/l未満（０．０８mg/l未満）、マンガン：０．０１mg/l未満（同じ）、亜鉛：０．００５mg/l未満（０．０５４mg/l未満）、鉛：０．０１mg/l未満（同じ）、六価クロム：０．０２mg/l未満（同じ）、カドミウム：０．００５mg/l未満（同じ）、ヒ素：０．００５mg/l未満（同じ）、フッ素：０．１５mg/l未満（同じ）、カルシウムイオン・アルミニウムイオン等（硬度）：１．２mg/l（４９．０mg/l）、フェノール類：０．００５mg/l未満（同じ）、陰イオン海面活性剤０．２mg/l未満（同じ）、ｐＨ値：６．９（同じ）、臭気：異臭なし（同じ）、味：異味なし（同じ）、色度：２度（同じ）、濁度：０度（１度）

創生水は、以下に列挙する多くの特徴を有する。
（ａ）ヒドロニウムイオン（Ｈ_３Ｏ⁺）と、ヒドロキシルイオン（Ｈ_３Ｏ_２ ^-）と、水素イオン（Ｈ⁺）と、水素と、水酸基（ＯＨ^-）と、硫酸イオン（ＳＯ_４ ^２-）と、炭酸水素イオン（ＨＣＯ_３ ^-）と、炭酸イオン（ＣＯ_３ ^２-）と、メタケイ酸（Ｈ_２ＳｉＯ_３）と、遊離二酸化炭素（ＣＯ_２）とを含んでいる。
（ｂ）界面活性作用がある。
界面活性作用（ＯＷ型創生水乳化作用）を有する。
（ｃ）微弱エネルギ（育成光線）作用がある。
トルマリンは微弱エネルギ（４〜１４ミクロンの波長の電磁波）を放出する。この微弱エネルギは水の大きいクラスターを切断して、クラスター内に抱えこまれていた有毒ガスや重金属類を水から外部に放出する。
（ｄ）−２０〜−２４０mＶの酸化還元電位を有している。
（ｅ）溶存酸素や活性水素を含んでいる。
（ｆ）カルシウムイオンやアルミニウムイオンを除去した軟水である。
イオン交換樹脂に水道水等を通すことによって、水に含まれているカルシウムイオン及びアルミニウムイオンを除去することができる。
（ｇ）活性水素炭酸水素イオン（ＨＣＯ_３ ^-）や、メタケイ酸（Ｈ_２ＳｉＯ_３）を含んでいる。

次に、本発明に係る水素の製造方法を図５に基づいて説明する。本発明の水素の製造方法は、水とクエン酸とマグネシウムとを用いて水素を製造するものである。本発明に係る水素の製造方法では、水とクエン酸とマグネシウムとを内部に収容するための容器６０を用いる。容器６０は、本体６２とその蓋６４とから成る。容器６０の素材は、例えばガラスや金属等、家庭で使用する各種の容器の素材を使用することが可能である。即ち、容器６０内を高圧にしないため、容器６０には特殊な素材を使用しなくても良い。容器６０には外部から内部に向けてクエン酸水溶液を供給するための水溶液導入管６６が備えられており、外部から容器６０内に水溶液導入管６６を介してクエン酸水溶液を適宜供給できるように設定する。

容器６０内には１個以上の棚６８を有するマグネシウム収容手段７０を備え、収容手段７０の棚６８の上には、多数のマグネシウム７２の塊を載せる。マグネシウム７２の塊は、例えば直径が４〜５ｍｍ程度以上の大きさのものを言う。即ち、収容手段７０内にマグネシウム７２を収容する。水素ガスを発生させる場合には、マグネシウム７２の塊は容器６０内の液面７４より下方に配置するように設定する。この収容手段７０は、本体６２から蓋６４を外すことによって、容器６０に自由に出し入れをすることができるようにする。棚６８には、水が上下に通過する小さな穴（図示せず）が多数形成されている。棚６８は網目の小さいメッシュか、小さい穴が多数形成されているパンチングボードを用いる。棚６８に載せられるマグネシウム７２の塊の大きさは、棚６８に形成される小さな穴よりも大きなものとする。

マグネシウムは、塊だけでなく小さい粒や粉末も使用することができる。マグネシウムの小さい粒や粉末を使用する場合には、非常に小さい直径の多数の穴を形成した網製または金属製の小さい容器形状（容器６０よりも小さいもの）の収容手段７５（図６）を使用する。収容手段７５内に小さい粒や粉末のマグネシウムを入れ、その収容手段７５を容器６０内に備入れる。この収容手段７５に形成される小さい直径の多数の穴は、水が収容手段７５の内外に移動可能であるが、マグネシウムの小さい粒や粉末が穴を容易に通過しない大きさに設定する。なお、収容手段７５の中に、マグネシウムの塊を入れても良い。マグネシウムを内部に入れた収容手７５を容器６０内に入れた場合には、収容手段７５内のマグネシウムは、液面７４より下位になるように設定する。本発明で用いるマグネシウムは、市販のどのようなメーカーのどのような種類のものを用いても良い。

蓋６４の上端には、キャップ７６が取り付けられている。そのキャップ７６には、容器６０の内部と外部とを連絡する連絡通路８０を内部に形成した気体取出し用ノズル８０が取り付けられている。気体取出し用ノズル８０の途中には、容器６０内に発生した水素を外部に取出すために連絡通路８０を開閉する開閉バルブ８２が備えられている。キャップ７６付きの蓋６４で本体６２の上部開口部を閉じることで、開閉バルブ８２を閉じた状態では、容器６０の内部は密閉状態となるように設定される。容器６０において、本体６２の上部か蓋６４のいずれかに、容器６０の内部の気圧を測定する気圧計８４と、容器６０の内部の温度を測定する温度計８６とを取り付ける。蓋６４の形状は、上方の中央（キャップ７６）に向けて水平断面が徐々に狭くなるような円錐形状や角錐形状にするのが望ましい。これは、生成した比重の軽い水素を容器６０の上方に集め、水素を容器６０からノズル８０を経て外部に容易に取り出せるようにするためである。

気圧計８４と温度計８６からの容器６０内の圧力と温度が、コンピュータ８８に入力される。コンピュータ８８は、容器６０内の温度と圧力とから判断して、容器６０から外部に水素を取り出すために開閉バルブ８２を作動させる。気体取出し用ノズル８０の外部側の先端に、容器６０から外部に取り出した水素量を計測するための水素量検出装置９０を備えても良い。

蓋６４の裏面には、コンピュータ８８によって操作される滑車等の昇降手段９２が備えられ、その昇降手段９２と収容手段７０，７５とはワイヤ等の連結手段９４で連絡されている。
昇降手段９２は収容手段７０，７５を上昇または下降させ、収容手段７０，７５内に収容されたマグネシウム７２を液面７４より下位に浸漬したり、液面７４より上位に引き上げたりする。なお、図５に示した容器６０では、蓋６２に昇降手段９２を設けたが、本体６２に上部天井を一体に形成し、その本体６２の上部天井に昇降手段９２を取付けるようにしても良い。その場合には、蓋は本体６２の側面に取付けるようにする。容器６０の下方には、容器６０内の水（クエン酸水溶液）を外部に排出するための排出管９６が取り付けられ、排出管９６の途中に開閉弁９８が備えられる。

本発明は、容器６０内に水とクエン酸とマグネシウムとを入れるものであるが、容器６０内において水とクエン酸を混合してクエン酸水溶液となる。水とクエン酸とは容器６０に入れる前に予め混合して、クエン酸水溶液として容器６０内に入れても良い。容器６０内において、水とクエン酸とマグネシウムとによって反応熱が発生し、容器６０内のクエン酸水溶液の温度が上昇する。ここで、本発明で使用する水については、創生水、水道水、水素水（水の中に例えば０．２ｐｐｍの水素を含む水）、天然水、純水の５種類の水を使用して実験する。創生水の基になる水や水道水は長野県上田市の水道水を使用する。

先ず、水とクエン酸とマグネシウムとの重量について説明する。容器６０内に入れる水の重量を、１００重量（例えば１００ｇ）とすると、容器６０に入れるマグネシウム７２の重量は１重量（例えば１ｇ）以上とする。容器６０に入れるマグネシウム７２の重量が１重量未満であれば、水素の発生量が極端に少なくなり、実用には適さない。マグネシウム７２の最良の重量範囲は、１０重量（例えば１０ｇ）以上からマグネシウムが水に溶けなくなる重量までである。マグネシウム７２が１０重量未満なら水素の発生量が最大の水素発生量より少ない。マグネシウム７２が３０重量を越えた場合には、水素発生量は３０重量の場合とほぼ変わらないことと、マグネシウムのコストがかかることと、マグネシウムが水に溶けにくくなることから、マグネシウムは１０重量〜３０重量が望ましい。

次に、水とクエン酸とマグネシウムとで、どれだけの温度でどれだけの時間水素を発生するかについて、図７，図８，図９，図１１に示す。図７，図８，図９，図１１は、容器６０内に入れる水の重量（１００重量）とマグネシウムの重量（２０重量）とを固定量とし、クエン酸の重量を５重量、１０重量、２０重量、３０重量に変えた場合において、容器６０内の温度変化を示すグラフと表である。この際、水は、創生水、水道水、水素水、天然水、純水の５種類について実験を行なった。図７，図８，図９，図１１の実験を行った際の実験室内の温度は１５℃であった。

図７は、容器６０内において、１００重量の水と２０重量のマグネシウムに、５重量のクエン酸を加えた場合において、容器６０内の反応熱による温度変化のグラフと表である。水とクエン酸とマグネシウムを混合した反応開始（実験開始）から１０分間は、容器６０内の水（クエン酸水溶液）の温度は、どの種類の水でも反応熱によって徐々に上昇する。反応開始から１０分経過後に、容器６０内の水（クエン酸水溶液）の温度は、ピーク温度である２６℃〜３４℃（５種類の水の最低温度と最高温度の範囲）となり、その後、反応開始から約３０分経過後までは、２６℃〜３４℃の温度範囲で安定し、その後、水素の発生反応は終了した。創生水、水道水、水素水、天然水、純水の５種類の水についての反応温度は、多少の相違はあるが、ほぼ８℃の上下の温度差がある。しかし、５種類のどの水を使用しても、温度差（水素の発生量の差）に大きな相違は無いと考えられる。水素発生時間が終了するのは、反応によってクエン酸が無くなったからだと考えられる。図７では、クエン酸を５重量としたものであるが、容器６０内の温度が、２６℃〜３４℃の温度（室内気温１０℃よりも高い）であることから、水素が発生していることが分かる。その発生量は、後述するクエン酸の重量が１０重量や２０重量や３０重量と比較すると、少ないものである。なお、クエン酸を５重量未満とした場合には、水素の発生量は極端に少なくなる。

図８は、容器６０内において、１００重量の水と２０重量のマグネシウムに、１０重量のクエン酸を加えたものである。図８において、反応開始から１０分経過後に、容器６０内の水（クエン酸水溶液）の温度は、ピーク温度である５２℃〜６２℃（５種類の水の最低温度と最高温度の範囲）となり、その後、反応開始から１０分後から２０分後までの約１０分間は、ピーク温度である５２℃〜６２℃で安定した。創生水、水道水、水素水、天然水、純水の５種類の水については、多少の温度の上下はあるが、その温度の上下幅は１０℃程度である。反応開始から２０分経過後から約１５分間は、最初は若干は温度が下降するが、その後、５種類の全ての水は５０℃〜５５℃の範囲を保ちながら水素を発生し、その後、水素の発生を停止する。図８に示す１０重量のクエン酸では、反応熱が５０℃〜６２℃の範囲で約２０分以上推移するため、反応熱が約２６℃〜３４℃以上で推移する５重量のクエン酸（図７）の場合と比べて、水素を大量に発生する。

図９は、容器６０内において、１００重量の水と２０重量のマグネシウムに、２０重量のクエン酸を加えたものである。図９は、反応開始後から１０分後までは容器６０内の温度は反応熱によって急激に上昇し、反応開始から１０分経過後から３０分経過後に至るまでは、容器６０内の水（クエン酸水溶液）は、ピーク温度は約７１℃〜７９℃（５種類の水の最低温度と最高温度の範囲）となり、その後、温度が低下したとしても、反応開始から３０分経過後は約６７℃〜７２℃の範囲を保った。即ち、クエン酸が２０重量の場合には、ピーク温度が約７１℃〜７９℃と高く、しかもピーク温度に近い温度の安定時間が長い（約２０分）ものである。創生水、水道水、水素水、天然水、純水の５種類の水については、ピーク温度で多少の温度の上下はあるが、その温度の上下幅は８℃程度である。図９に示す２０重量のクエン酸では、反応熱が約７０℃以上で推移するため、反応熱が約５０℃以上で推移する図８に示す１０重量のクエン酸と比べて、より大量に水素を発生する。

ここで、１００重量の水と２０重量のマグネシウムと２０重量のクエン酸とで、どれだけの水素が発生するかについての実験結果を図１０に示す。水素の発生量に客観性を持たせるために、第三者に測定分析を依頼した。その分析結果である測定分析成績書が図１０である。この測定分析成績書は、日本国長野県佐久郡立科町芦田１８３５所在の株式会社信濃公害研究所（電話０２６７−５６−２１８９）によって、２０１０年４月１４日に作成されたものである。水には創生水１００ｃｃを使用し、１５ｇのマグネシウムと、２０ｇのクエン酸とを加えた。実験結果は、１５ｇのマグネシウムで５０リットルの水素を得たことから、マグネシウム１ｇ当り３．３リットルの水素を得たことになる。

図１１は、容器６０内において、１００重量の水と２０重量のマグネシウムに、３０重量のクエン酸を加えたものである。図１１は、反応開始後から１０分後までは容器６０内の温度は急激に上昇し、反応開始から１０分経過後から２０分経過後に至るまでは、容器６０内の水（クエン酸水溶液）の温度は、ピーク温度である約９１℃〜９５℃（５種類の水の最低温度と最高温度の範囲）となり、その温度範囲で約８分間安定した。その後、容器６０内の水の温度は時間の経過と共に６０℃に向けて徐々に下降し、反応開始から約３５分後〜約３９分後に約６０℃になって、水素の発生は停止する。

図１１に示す３０重量のクエン酸の場合には、安定したピーク温度の時間は約８分であり、その後、水素発生停止に至るまでの間は、容器６０内の水の温度は徐々に下降する。この図１１の３０重量のクエン酸の場合には、容器６０内の温度が７０℃以下になるのは、反応開始から２８後から３１分後までの間であり、それ以降は容器６０内の温度が順次下降する。これに対して、図９に示す２０重量のクエン酸の場合には、反応開始から３０後であったとしても、７０℃を保つものである。図９では、３０分経過後より後の温度を示してはいないが、グラフの傾向からすれば、３０分経過後より後は同じ温度を保つことが推定できる。図１１に示す３０重量のクエン酸の場合では、反応熱が約９５℃〜６０℃で推移するため、反応熱が約７０℃以上で推移する図８に示す２０重量のクエン酸と比べて、遜色の無い量の水素を発生する。水素の発生量は、３０重量のクエン酸の場合には、２０重量のクエン酸の場合のマグネシウム１重量当たりで発生する約３．３リットルと同じか、やや多くなるものと考えられる。

図９と図１１とを比較して分かることは、クエン酸が２０重量の場合には、容器６０内のピーク温度がほぼ一定に近い温度で長く推移するが、クエン酸が３０重量の場合には、容器６０内のピーク温度は、クエン酸が２０重量の場合より高いが、そのピーク温度の期間が短く、ピーク温度の後は徐々に温度が低下し、クエン酸が２０重量の場合よりも温度が低くなる。このことから、長期間の水素を発生させる場合に、クエン酸の２０重量での水素発生量と、クエン酸の３０重量での水素発生量とは、近い量になると考えられる。また、クエン酸が３０重量以上になると、ピーク温度の温度がクエン酸が３０重量の場合と比べて短くなるので、クエン酸の３０重量とクエン酸の３０重量以上とは、水素の発生量が近い量になると考えられる。

本発明で使用する水は、前述の創生水だけでなく、純水や蒸留水や水道水や天然水等、どのような種類の水を使用しても良い。図１１に示す３０重量のクエン酸のグラフの途中（反応開始から２６分後〜２９分後）を除いて、図７〜図９の全ての反応領域で水に創生水を使用した場合に、他の４種類の水を使用した場合と比べて、容器６０内の温度が高いことが分かる。以上のことから、水として創生水を使用した方が、他の水と比べて大量の水素を得ることができる。

本発明では、容器６０内のクエン酸が減少すると、水素の発生量が減少する。この場合には、水溶液導入管６６からクエン酸水溶液を容器６０内に供給する。これによって、容器６０内のマグネシウムとクエン酸水溶液とが反応して、再び大量の水素を発生する。容器６０内にマグネシウムが残っていると、クエン酸水溶液を供給することで、水素を継続的に発生することができる。水溶液導入管６６から容器６０内にクエン酸水溶液を３〜４度程度供給すると、容器６０の底に残留物としてクエン酸マグネシウムが堆積する。クエン酸マグネシウムが堆積することによって、マグネシウムが減少して水素の発生量が減少することになる。容器６０内から残留物を除去することで、水とクエン酸とマグネシウムとから再び水素を発生させることができる。

図７，図８，図９，図１１は、反応開始から３０分を経過した時点で、実験を終了させたものである。従って、どの種類の水が水素発生の持続時間が長いかについては、図７，図８，図９，図１１からは明確には分からない。このため、創生水、水道水、純水、水素水の４種類の水を用いて、どの水が水素発生量が多いか（水素発生の持続時間が長いか）の実験結果を図１２に示す。この図１２において、枠内の数値は、容器６０内の温度（℃）を示す。図１２の実験は、水溶液導入管６６からクエン酸水溶液を容器６０内に、供給する時間についての結果を明らかにしたものである。最初は、容器６０内に、水４００ｃｃ（４００ｃｃを１００重量とする）と、クエン酸２０％（４００×２０％＝８０ｇ、２０重量）＋炭酸ナトリウム３％（４００×３％＝１２ｇ、３重量）と、マグネシウム８０ｇ（２０重量）とを入れ、反応させる。その後、水溶液導入管６６からクエン酸水溶液を容器６０内に、クエン酸濃度３０％のクエン酸水溶液を追加供給する。

この図１２における実験は、容器６０内の温度が下がった時（例えば、５分毎の時間測定において、温度が７０℃前後になった時）に、クエン酸濃度３０％のクエン酸水溶液を容器６０内に追加供給する。創生水、水道水、純水、水素水の４種類の水において、水道水と純水を使用した場合は、反応開始時から２５分経過後に、容器６０内にクエン酸水溶液を供給する。水素水を使用した場合は、反応開始時から３０分経過後に、容器６０内にクエン酸水溶液を供給する。創生水を使用した場合は、反応開始時から３５分経過後に、容器６０内にクエン酸水溶液を供給する。反応開始時から７０分経過した時点では、純水、水道水、水素水の場合には、クエン酸水溶液を３回供給したが、創生水は２回である。更に、反応開始時から８０分経過した時点でも、創生水の場合には、クエン酸水溶液の供給は未だ２回だけである。更に、どの時間においても、創生水は、水道水、純水、水素水と比べて、容器６０内の温度は、他の３種類の水の温度よりも高いことが分かる。このことから、創生水は、水道水、純水、水素水と比べて、水素の発生持続時間が長いことが分かる。

本発明では、水素を発生した後の容器６０の底に、残留物としてクエン酸マグネシウムが堆積する。クエン酸マグネシウムは医療用薬剤やサプリメントの素材として使用することが可能なものであり、従来技術の水素発生方法で生成される残留物（酸化アルミニウム）が廃棄されるものであるのと比べて、残留物も有効利用することができるものである。

次に、水素の発生を途中で停止する場合について説明する。図５に示す収容手段７０に収容されたマグネシウムの塊も、図６の収容手段７５の内部に収容されたマグネシウムの小さい粒や粉末も、水素を発生させる場合には、液面７４より下位に浸漬させられる。これによって、マグネシウム７２とクエン酸水溶液との反応によって、容器６０内で水素が発生する。その後、水素の発生途中において水素の発生を停止させたい場合に、昇降手段９２を作動させて収容手段７０，７５を上昇させ、マグネシウム７２を液面７４より上位に移動させる。この結果、マグネシウム７２がクエン酸水溶液と接触しなくなるので、水素の発生を直ちに停止させることができる。

その後、再度水素を発生させる場合には、昇降手段９２を作動させて収容手段７０，７５を下降させ、棚６８の上のマグネシウム７２を液面７４より下位に移動させ、マグネシウム７２をクエン酸水溶液と接触させる。このように、マグネシウム７２を液面７４の上方や液面７４の下方に移動させることで、水素の発生と水素の発生の停止とを瞬時に行なわせることができ、水素のエネルギとしての応用範囲を広げることができる。

水素の発生を途中で停止する他の方法としては、容器６０の下位に取り付けた排出管９６から容器６０内のクエン酸水溶液を外部に抜くようにしても良い。その後、再度水素を発生させる場合には、水溶液導入管６６からクエン酸水溶液を導入する。

マグネシウム７２においては、「塊」でも「粉末」でも使用することができる。一般には、粒や粉末の方が、塊と比べて水と接触する表面積が多くなり、水素の発生量が多くなると考えられている。しかし、本発明では、マグネシウム７２の表面に生じると考えられる被膜を、クエン酸によって阻止することができるので、マグネシウム７２は「塊」でも「粉末」でも良く、水素の発生量も変わりはない。

Claims

１００重量の水と１重量以上のマグネシウムと５重量以上のクエン酸とを容器内で混合することで、容器内で水素を発生させることを特徴とする水素の製造方法。
前記マグネシウムの重量を１０重量以上としたことを特徴とする請求項１項記載の水素の製造方法。
前記クエン酸の重量を１０重量以上としたことを特徴とする請求項１又は２項記載の水素の製造方法。
前記容器内に収容手段を上下に移動自在に備え、前記収容手段内に前記マグネシウムを収容し、水素を発生させる場合には前記容器内のクエン酸水溶液の液面下に前記マグネシウムを浸漬させ、水素の発生を停止させる場合には前記収容手段を上昇させ前記容器内のクエン酸水溶液の液面より上位に前記マグネシウムを持ち上げることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の水素の製造方法。
前記容器の下部付近に前記容器内から水を外部に排出するための排出管を設け、前記排出管の途中に開閉弁を設け、水素の発生を停止させる場合には前記排出管から前記容器内の水を排出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の水素の製造方法。
前記容器内に入れる水は、水を最初にイオン交換樹脂に通過させ、その後にトルマリンと、流紋岩または花崗岩の少なくとも１つからなる二酸化珪素を６５〜７６重量含む岩石とのどちらか一方を先に他方を後に通過させることによって生成する特殊な水としたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の水素の製造方法。
前記特殊な水を生成するためのトルマリンにアルミニウム、ステンレス、銀の少なくとも１種類の金属を混合させたことを特徴とする請求項６記載の水素の製造方法。
前記流紋岩を黒曜石，真珠岩，松脂岩のうち少なくとも１つからなる岩石としたことを特徴とする請求項６又は７記載の水素の製造方法。