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HYDROGEN GAS GENERATING MEMBER AND METHOD FOR PRODUCING HYDROGEN GAS commons

Patent code P110004032
File No. A281P26
Posted date Jul 5, 2011
Application number P2007-222477
Publication number P2009-051714A
Patent number P5383989
Date of filing Aug 29, 2007
Date of publication of application Mar 12, 2009
Date of registration Oct 11, 2013
Inventor
  • (In Japanese)石田 清仁
  • (In Japanese)貝沼 亮介
  • (In Japanese)大沼 郁雄
  • (In Japanese)大森 俊洋
  • (In Japanese)高久 佳和
  • (In Japanese)萩沢 武仁
Applicant
  • (In Japanese)国立研究開発法人科学技術振興機構
Title HYDROGEN GAS GENERATING MEMBER AND METHOD FOR PRODUCING HYDROGEN GAS commons
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hydrogen gas generating member safely promoting hydrogen gas generation reaction by bringing an aluminum alloy subject to rolling treatment or powdering treatment into contact with water.
SOLUTION: This hydrogen gas generating member 20 has a structure where aluminum is finely dispersed in a metallic matrix and generates hydrogen gas by making water into contact therewith. In an apparatus 10 for producing hydrogen equipped with a fixing member 14 for mounting the hydrogen gas generating member 20, water 15 stored inside is brought into contact with the hydrogen gas generating member 20 and the hydrogen gas generated from the surface thereof is fed to outside through a hydrogen gas feed pipe 12 to be stored in a storage tank not shown in the figure.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


水素ガスは、水の電気分解(H2O→H2+1/2O2)や炭化水素の水蒸気改質(CH4+H2O→3H2+CO)等で従来から製造されているが、電気分解方法ではエネルギー効率が悪く、水蒸気改質では、大きな設備負担や副生物の処理等が問題である。そこで、金属と水との反応により水素を製造する方法が検討されている。
水素製造に使用される代表的な金属はAlおよびAl合金である。たとえば、特許文献1、2及び特許文献4では、Alを融点30℃以下のGaやGa-In合金融液に浸漬し、表面酸化膜を取り除き、活性面を表出させ、水との接触反応により(Al+3H2O→Al(OH)3+1.5H2)により水素ガスを発生・捕集している。また、水に浸漬したAl合金を切削加工して新鮮な活性面を露出させる方法(特許文献3)、摩擦及び摩擦に伴う力学的破壊(特許文献5)、急熱、急冷による熱衝撃(特許文献6)等も知られている。



水素ガスの発生をAl合金の活性面と水との反応に依る場合、活性面の多寡に水素ガスの発生量が影響され、Al合金のバルクは水素ガス発生反応に寄与しないともいえる。活性面よりもバルクが圧倒的に多いため、Al合金の消費量に比較して水素ガスの発生量が大幅に少なく、Al+3H2O→Al(OH)3+1.5H2の反応式から算出される理論値1.3リットル/g・Alの数%に留まることもある。
また、Ga、In、Sn、Zn等の低融点金属と合金化したAlを水と接触反応させて水素ガスを発生することも報告されている(非特許文献1)。Ga、In、Sn、Zn等のドーパントと合金化したAlは、水と接触させるだけで水素ガス発生反応を生起させる点で、Al合金表面の切削、摩擦等で新生した活性面と水との反応に依る方法に比較して有利である。しかし、合金化したAl合金は、Ga、In等の高価な金属が含まれ、コスト的に不向きである。
また、ボールミルを利用したメカニカルアロイング法により、Alに0~30重量%のBiを添加して作製する合金粉末と水の接触により、水素ガス発生反応が誘起されることが報告されている(非特許文献2)。



【特許文献1】
米国特許第4358291号
【特許文献2】
米国特許第4745204号
【特許文献3】
特開2001-31401号公報
【特許文献4】
特開2003-12301号公報
【特許文献5】
特開2004-123517号公報
【特許文献6】
特開2006-45004号公報
【非特許文献1】
O.V Kravchenko et al.,Journal of Alloys and Compounds 397(2005).pp.58-62
【非特許文献2】
M-Q.Fan et al., InternationalJournal of Hydrogen Energy, Corrected Proof, Available online 12 February 2007

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、Alに代表される水酸化物形成金属と水との反応を利用し、内燃機関、燃料電池等の燃料や化学工業用原料として使用される水素ガスを製造する水素ガス発生部材及びその水素ガス製造方法に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
金属マトリックス中に、Alを分散させた組織を有するAl-X合金からなる水素ガス発生部材であって、
Xが、Sn:60~99.5%(質量%:以下同じ)、Bi:50~99.5%、In:90~99.5%、Sn+Bi:68~99.5%、Sn+In:10~99.5%、Sn+Bi+In:20~99.5%のうちから選ばれたものであり、
前記Al-X合金は、固相状態で前記金属マトリックスの結晶粒とAlの分散した組織(以下、単に「Al結晶粒」と記す。)との2相に分離していて、前記Al結晶粒の個数平均ドメイン径が0.01~500μmの範囲にあり、
前記水素ガス発生部材は、圧延加工又は粉末化されており、
前記水素ガス発生部材に水を接触させて、水素ガスを生成する
ことを特徴とする水素ガス発生部材。

【請求項2】
 
金属マトリックス中に、Alを分散させた組織を有するAl-X-Y合金からなる水素ガス発生部材であって、
Xが、Sn:60~99.5%、Bi:30.1~99.5%、In:10.1~99.5%、Sn+Bi:20.1~99.5%、Sn+In:80~99.5%、Sn+Bi+In:20~99.5%のうちから選ばれたものであり、
Yが、Pb:0.01~20%、Zn:0.01~30%、Si:0.01~20%、Cd:0.01~20%、Cu:0.01~20%、Fe:0.01~5%、Ga:0.01~1%、Ge:0.01~30%、Hg:0.01~20%、Mg:0.01~20%、Ni:0.01~5%、S:0.01~5%、Mn:0.01~5%のうちから選ばれた少なくとも1種であり、複数の元素を含有する場合でも60%を越えない範囲であって、
XとYが、2X>Yの関係にあり、
前記Al-X合金は、固相状態で前記金属マトリックスの結晶粒とAlの分散した組織(以下、単に「Al結晶粒」と記す。)との2相に分離していて、前記Al結晶粒の個数平均ドメイン径が0.01~500μmの範囲にあり、
前記水素ガス発生部材は、圧延加工されており、
前記水素ガス発生部材に水を接触させて、水素ガスを生成する
ことを特徴とする水素ガス発生部材。

【請求項3】
 
請求項1又は2に記載の水素ガス発生部材に水を接触させて、水素ガスを生成させる
ことを特徴とする水素ガス製造方法。
IPC(International Patent Classification)
Drawing

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JP2007222477thum.jpg
State of application right Registered
Reference ( R and D project ) CREST The Innovation of Simulation Technology and the Construction of Foundations for Its Practical Use AREA
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