特開 2020-83716 水素化マグネシウムの生成反応の向上を図った水素化マグネシウムを含む水素発生材料を製造する材料製造方法、及び、その材料製造方法で製造された水素化マグネシウムを含む水素発生材料を用いた水素製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2020-83716(P2020-83716A)

(43)【公開日】2020年6月4日

(54)【発明の名称】水素化マグネシウムの生成反応の向上を図った水素化マグネシウムを含む水素発生材料を製造する材料製造方法、及び、その材料製造方法で製造された水素化マグネシウムを含む水素発生材料を用いた水素製造方法

(51)【国際特許分類】

   C01B 6/04 20060101AFI20200508BHJP

   C01F 5/26 20060101ALI20200508BHJP

   C01B 3/06 20060101ALI20200508BHJP

【ＦＩ】

   C01B6/04

   C01F5/26

   C01B3/06

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2018-222292(P2018-222292)

(22)【出願日】2018年11月28日

(71)【出願人】

【識別番号】390029012

【氏名又は名称】株式会社エスイー

(74)【代理人】

【識別番号】100144048

【弁理士】

【氏名又は名称】坂本 智弘

(72)【発明者】

【氏名】滝沢 力

(72)【発明者】

【氏名】坂本 雄一

【テーマコード（参考）】

4G076

【Ｆターム（参考）】

4G076AA08

4G076AB02

4G076AB04

4G076BA11

4G076BC07

4G076BC08

4G076BH01

4G076DA30

(57)【要約】

【課題】水素化マグネシウムの生成反応の向上を図った水素化マグネシウムを含む水素発生材料を製造する材料製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の水素化マグネシウムを含む水素発生材料を製造する材料製造方法は、原料にプラズマを照射する処理室１１を減圧に保つ減圧ステップと、原料を加熱して気体の状態でプラズマ中に供給する供給ステップと、原料とプラズマの反応で生成した水素化マグネシウムを含む水素発生材料を回収する回収ステップと、を含み、原料がヨウ化マグネシウムであり、プラズマが還元雰囲気を形成する水素を含む反応性ガスのプラズマである。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

水素化マグネシウムを含む水素発生材料を製造する材料製造方法であって、
前記材料製造方法は、
原料にプラズマを照射する処理室を減圧に保つ減圧ステップと、
前記原料を加熱して気体の状態で前記プラズマ中に供給する供給ステップと、
前記原料と前記プラズマの反応で生成した前記水素化マグネシウムを含む前記水素発生材料を回収する回収ステップと、を含み、
前記原料がヨウ化マグネシウムであり、
前記プラズマが還元雰囲気を形成する水素を含む反応性ガスのプラズマであることを特徴とする材料製造方法。

【請求項2】

前記減圧ステップは、前記処理室から気体を排出する排気管に接続されたポンプによって行われ、
前記材料製造方法は、前記処理室から前記ポンプに至るまでの間に、前記処理室から排出された気体の体積を減少させる体積減少ステップを含み、
前記体積減少ステップが、前記処理室から前記ポンプに至るまでの間の排気管を冷却して、少なくとも排出された前記気体中のヨウ化水素を液体、固体、又は、液体及び固体の混合物の状態にして体積を減少させるステップであることを特徴とする請求項１に記載の材料製造方法。

【請求項3】

前記減圧ステップは、前記処理室から気体を排出する排気管に接続されたポンプによって行われ、
前記材料製造方法は、前記処理室から前記ポンプに至るまでの間に、前記処理室から排出された気体の体積を減少させる体積減少ステップを含み、
前記体積減少ステップが、前記処理室から前記ポンプに至るまでの間の排気管内にアンモニアガスを供給し、少なくとも排出された前記気体中のヨウ化水素をヨウ化アンモニウムにして固化し、体積を減少させるステップであることを特徴とする請求項１に記載の材料製造方法。

【請求項4】

請求項１に記載の材料製造方法で製造された水素化マグネシウムを含む水素発生材料を用いた水素製造方法であって、
前記材料製造方法は、前記減圧ステップで前記処理室から排出された気体を溶液に曝して、少なくとも排出された前記気体中のヨウ化水素の溶解したヨウ化水素溶液を取得する溶液取得ステップを含み、
前記水素製造方法は、
前記水素発生材料を溶液に投入して水素を発生させる水素発生ステップと、
前記水素発生ステップで副生成物として生成される酸素含有マグネシウム化合物と前記ヨウ化水素溶液を反応させて、ヨウ化マグネシウムを含むヨウ化マグネシウム含有溶液を取得するヨウ化マグネシウム含有溶液取得ステップと、
前記ヨウ化マグネシウム含有溶液からヨウ化マグネシウム水和物を取得する水和物取得ステップと、
前記ヨウ化マグネシウム水和物とヨウ化アンモニウムを反応させてヨウ化マグネシウム水和物の脱水を行う脱水ステップと、を含み、
前記脱水ステップで脱水された無水のヨウ化マグネシウムが前記原料に利用されることを特徴とする水素製造方法。

【請求項5】

請求項２に記載の材料製造方法で製造された水素化マグネシウムを含む水素発生材料を用いた水素製造方法であって、
前記材料製造方法は、液体、固体、又は、液体及び固体の混合物の状態の前記ヨウ化水素を取得するヨウ化水素取得ステップを含み、
前記水素製造方法は、
前記水素発生材料を溶液に投入して水素を発生させる水素発生ステップと、
前記水素発生材料を溶液に投入した後の投入後溶液に前記ヨウ化水素を投入し、水素発生ステップで副生成物として生成される酸素含有マグネシウム化合物と前記ヨウ化水素を反応させて、ヨウ化マグネシウムを含むヨウ化マグネシウム含有溶液を取得するヨウ化マグネシウム含有溶液取得ステップと、
前記ヨウ化マグネシウム含有溶液からヨウ化マグネシウム水和物を取得する水和物取得ステップと、
前記ヨウ化マグネシウム水和物とヨウ化アンモニウムを反応させてヨウ化マグネシウム水和物の脱水を行う脱水ステップと、を含み、
前記脱水ステップで脱水された無水のヨウ化マグネシウムが前記原料に利用されることを特徴とする水素製造方法。

【請求項6】

前記水素製造方法は、前記脱水ステップで発生するアンモニアとヨウ化水素が反応して生成されるヨウ化アンモニウムを取得するヨウ化アンモニウム取得ステップを含み、
前記ヨウ化アンモニウム取得ステップで取得したヨウ化アンモニウムが前記脱水ステップで利用されることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の水素製造方法。

【請求項7】

請求項３に記載の材料製造方法で製造された水素化マグネシウムを含む水素発生材料を用いた水素製造方法であって、
前記材料製造方法は、前記ヨウ化アンモニウムを取得するヨウ化アンモニウム取得ステップを含み、
前記水素製造方法は、
前記水素発生材料を溶液に投入して水素を発生させる水素発生ステップと、
前記水素発生材料を溶液に投入した後の投入後溶液から水素発生ステップで副生成物として生成される酸素含有マグネシウム化合物を取得する酸素含有マグネシウム化合物取得ステップと、
前記酸素含有マグネシウム化合物と前記ヨウ化アンモニウムを反応させて無水のヨウ化マグネシウムを得るヨウ化マグネシウム取得ステップと、を含み、
前記ヨウ化マグネシウム取得ステップで取得した前記ヨウ化マグネシウムが前記原料に利用されることを特徴とする水素製造方法。

【請求項8】

前記水素製造方法は、前記ヨウ化マグネシウム取得ステップで発生するアンモニアガスを取得するアンモニアガス取得ステップを含み、
前記アンモニアガス取得ステップで取得された前記アンモニアガスが前記体積減少ステップで前記処理室から前記ポンプに至るまでの間の排気管内に供給される前記アンモニアガスに利用されることを特徴とする請求項７に記載の水素製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は水素化マグネシウムの生成反応の向上を図った水素化マグネシウムを含む水素発生材料を製造する材料製造方法、及び、その材料製造方法で製造された水素化マグネシウムを含む水素発生材料を用いた水素製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、エネルギー源として水素が注目を浴びるようになっており、その水素を貯蔵する方法として水素化マグネシウムがある。

【0003】

そして、特許文献１には、水素化マグネシウムの製造方法が開示されており、具体的には、水酸化マグネシウムを加熱脱水することで酸化マグネシウムとする第１手順と、約２０００（Ｋ）の温度を有するプラズマトーチのプラズマ火炎中に第１手順で得た酸化マグネシウムを供給するとともに還元剤としてのガスであるメタン及び／又は水素を供給して金属マグネシウムを生成する第２手順と、金属マグネシウムを生成後、プラズマ火炎に供給するガスを水素として、金属マグネシウムから水素化マグネシウムを生成する第３手順を行う方法が開示されている。

【0004】

なお、特許文献１では、第２手順において、水素を供給すると、冷却時に可逆反応によって、金属マグネシウムが水酸化マグネシウムになってしまうことが説明されており、現実的には、還元剤としてのガスをメタンとして第２手順を行うことになると考えられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１１−３２１３１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、特許文献１では、熱プラズマを用いているため、プラズマの温度が約２０００（Ｋ）という高温であり、設備に高い耐熱性が必要であるとともに、プラズマの温度を２０００（Ｋ）にするのにもエネルギーが使用されているため、エネルギーロスも大きいという問題がある。

【0007】

そこで、比較的低温でのプラズマ処理が可能な非平衡プラズマを利用して水素化マグネシウムを生成することの検討を進めたところ、プラズマで処理する原料にハロゲン化マグネシウムを用いることで、水素化マグネシウムを含む水素発生材料を製造可能であることを発見したが、水素化マグネシウムの生成反応をより一層向上することが望まれる。

【0008】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、水素化マグネシウムの生成反応の向上を図った水素化マグネシウムを含む水素発生材料を製造する材料製造方法、及び、その材料製造方法で製造された水素化マグネシウムを含む水素発生材料を用いた水素製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、上記目的を達成するために、以下の構成によって把握される。
（１）本発明の材料製造方法は、水素化マグネシウムを含む水素発生材料を製造する材料製造方法であって、前記材料製造方法は、原料にプラズマを照射する処理室を減圧に保つ減圧ステップと、前記原料を加熱して気体の状態で前記プラズマ中に供給する供給ステップと、前記原料と前記プラズマの反応で生成した前記水素化マグネシウムを含む前記水素発生材料を回収する回収ステップと、を含み、前記原料がヨウ化マグネシウムであり、前記プラズマが還元雰囲気を形成する水素を含む反応性ガスのプラズマである。

【0010】

（２）上記（１）の構成において、前記減圧ステップは、前記処理室から気体を排出する排気管に接続されたポンプによって行われ、前記材料製造方法は、前記処理室から前記ポンプに至るまでの間に、前記処理室から排出された気体の体積を減少させる体積減少ステップを含み、前記体積減少ステップが、前記処理室から前記ポンプに至るまでの間の排気管を冷却して、少なくとも排出された前記気体中のヨウ化水素を液体、固体、又は、液体及び固体の混合物の状態にして体積を減少させるステップである。

【0011】

（３）上記（１）の構成において、前記減圧ステップは、前記処理室から気体を排出する排気管に接続されたポンプによって行われ、前記材料製造方法は、前記処理室から前記ポンプに至るまでの間に、前記処理室から排出された気体の体積を減少させる体積減少ステップを含み、前記体積減少ステップが、前記処理室から前記ポンプに至るまでの間の排気管内にアンモニアガスを供給し、少なくとも排出された前記気体中のヨウ化水素をヨウ化アンモニウムにして固化し、体積を減少させるステップである。

【0012】

（４）本発明の水素製造方法は、上記（１）の構成を有する材料製造方法で製造された水素化マグネシウムを含む水素発生材料を用いた水素製造方法であって、前記材料製造方法は、前記減圧ステップで前記処理室から排出された気体を溶液に曝して、少なくとも排出された前記気体中のヨウ化水素の溶解したヨウ化水素溶液を取得する溶液取得ステップを含み、前記水素製造方法は、前記水素発生材料を溶液に投入して水素を発生させる水素発生ステップと、前記水素発生ステップで副生成物として生成される酸素含有マグネシウム化合物と前記ヨウ化水素溶液を反応させて、ヨウ化マグネシウムを含むヨウ化マグネシウム含有溶液を取得するヨウ化マグネシウム含有溶液取得ステップと、前記ヨウ化マグネシウム含有溶液からヨウ化マグネシウム水和物を取得する水和物取得ステップと、前記ヨウ化マグネシウム水和物とヨウ化アンモニウムを反応させてヨウ化マグネシウム水和物の脱水を行う脱水ステップと、を含み、前記脱水ステップで脱水された無水のヨウ化マグネシウムが前記原料に利用される。

【0013】

（５）本発明の水素製造方法は、上記（２）の構成を有する材料製造方法で製造された水素化マグネシウムを含む水素発生材料を用いた水素製造方法であって、前記材料製造方法は、液体、固体、又は、液体及び固体の混合物の状態の前記ヨウ化水素を取得するヨウ化水素取得ステップを含み、前記水素製造方法は、前記水素発生材料を溶液に投入して水素を発生させる水素発生ステップと、前記水素発生材料を溶液に投入した後の投入後溶液に前記ヨウ化水素を投入し、水素発生ステップで副生成物として生成される酸素含有マグネシウム化合物と前記ヨウ化水素を反応させて、ヨウ化マグネシウムを含むヨウ化マグネシウム含有溶液を取得するヨウ化マグネシウム含有溶液取得ステップと、前記ヨウ化マグネシウム含有溶液からヨウ化マグネシウム水和物を取得する水和物取得ステップと、前記ヨウ化マグネシウム水和物とヨウ化アンモニウムを反応させてヨウ化マグネシウム水和物の脱水を行う脱水ステップと、を含み、前記脱水ステップで脱水された無水のヨウ化マグネシウムが前記原料に利用される。

【0014】

（６）上記（４）又は（５）の構成において、前記水素製造方法は、前記脱水ステップで発生するアンモニアとヨウ化水素が反応して生成されるヨウ化アンモニウムを取得するヨウ化アンモニウム取得ステップを含み、前記ヨウ化アンモニウム取得ステップで取得したヨウ化アンモニウムが前記脱水ステップで利用される。

【0015】

（７）本発明の水素製造方法は、上記（３）の構成を有する材料製造方法で製造された水素化マグネシウムを含む水素発生材料を用いた水素製造方法であって、前記材料製造方法は、前記ヨウ化アンモニウムを取得するヨウ化アンモニウム取得ステップを含み、前記水素製造方法は、前記水素発生材料を溶液に投入して水素を発生させる水素発生ステップと、前記水素発生材料を溶液に投入した後の投入後溶液から水素発生ステップで副生成物として生成される酸素含有マグネシウム化合物を取得する酸素含有マグネシウム化合物取得ステップと、前記酸素含有マグネシウム化合物と前記ヨウ化アンモニウムを反応させて無水のヨウ化マグネシウムを得るヨウ化マグネシウム取得ステップと、を含み、前記ヨウ化マグネシウム取得ステップで取得した前記ヨウ化マグネシウムが前記原料に利用される。

【0016】

（８）上記（７）の構成において、前記水素製造方法は、前記ヨウ化マグネシウム取得ステップで発生するアンモニアガスを取得するアンモニアガス取得ステップを含み、前記アンモニアガス取得ステップで取得された前記アンモニアガスが前記体積減少ステップで前記処理室から前記ポンプに至るまでの間の排気管内に供給される前記アンモニアガスに利用される。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、水素化マグネシウムの生成反応の向上を図った水素化マグネシウムを含む水素発生材料を製造する材料製造方法、及び、その材料製造方法で製造された水素化マグネシウムを含む水素発生材料を用いた水素製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明に係る第１実施形態の水素化マグネシウムを含む水素発生材料を製造する材料製造方法に用いる製造装置を説明するための断面図である。

【図2】本発明に係る第２実施形態の水素化マグネシウムを含む水素発生材料を製造する材料製造方法に用いる製造装置を説明するための断面図である。

【図3】本発明に係る第３実施形態の水素化マグネシウムを含む水素発生材料を製造する材料製造方法に用いる製造装置を説明するための断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、実施形態）について詳細に説明する。
なお、実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号を付している。

【0020】

（第１実施形態）
図１は本発明に係る第１実施形態の水素化マグネシウムを含む水素発生材料を製造する材料製造方法に用いる製造装置１０を説明するための断面図である。

【0021】

図１に示すように、製造装置１０は、内部にアクセスするときに開閉される開閉扉１１Ａを有し、原料にプラズマを照射する処理室１１と、プラズマを照射する処理の間、処理室１１を減圧に保つ減圧手段としての排気用のポンプＰ（真空ポンプ）と、を備えている。
なお、ポンプＰは排気される気体へのオイルの混入を避けるため、ドライポンプであることが好ましい。

【0022】

具体的には、製造装置１０は、処理室１１から気体を排出する排気管１２を備えており、ポンプＰは、その排気管１２の途中に接続されている。
なお、ポンプＰよりも下流側（処理室１１から離れる側）の排気管１２は溶液（水溶液１３Ａ）を貯蔵した処理タンク１３内の溶液中に挿入され、その溶液中に位置する排気管１２に設けられた貫通孔１２Ａから処理室１１から排出された気体が溶液中にバブリング状態で放出されることで溶液に曝されるようになっており、溶液に曝された後の気体が処理タンク１３に設けられた図示しない放出口から処理タンク１３外部に放出されるようになっている。

【0023】

また、製造装置１０は、原料とプラズマの反応で生成した水素化マグネシウムを含む水素発生材料を回収する回収部１４を備えている。
なお、回収部１４は、後ほど説明するように、水素化マグネシウムを含む水素発生材料を付着させる部材である。

【0024】

そして、本実施形態では、水素発生材料中の水素化マグネシウムの含有率を高くするために、水素発生材料を付着させる回収部１４の表面ＳＦの温度を４００℃以上８００℃以下の温度に保つようにするため、回収部１４には、厚さ１０ｍｍ以内のステンレスの板が用いられている。

【0025】

また、製造装置１０は、原料を加熱して気体の状態でプラズマ中に供給する原料供給部１５を備えている。
具体的には、原料供給部１５は、処理室１１の上側の外に配置され、貯蔵した原料を気体の状態に加熱する加熱部１５Ａと、気体の状態を保つように加熱され、処理室１１に原料を導く原料供給路１５Ｂと、加熱部１５Ａの上部に設けられ、加熱部１５Ａに原料を投入する時に開閉される上蓋１５ＡＡと、を備えている。

【0026】

なお、図示は省略しているが、加熱部１５Ａ及び原料供給路１５Ｂは、原料が気体となる温度に加熱できるヒータ構造（例えば、通電加熱構造等）を備えている。

【0027】

さらに、製造装置１０は、プラズマ化して原料に反応させる反応性ガスを供給するガス供給部１６と、プラズマを生成させるためのマイクロ波を供給するマイクロ波供給部１７と、処理室１１に導入するマイクロ波を通す誘電体（例えば、石英やセラミック等）の窓１８と、を備えている。

【0028】

具体的には、ガス供給部１６は、反応性ガス（例えば水素ガス）を貯蔵しているガスボンベ又はガスタンクと処理室１１の間を繋ぐガス配管と、図示を省略しているが、そのガス配管上に設けられ、処理室１１に供給する反応性ガスの流量を制御する流量制御器（例えば、マスフローコントローラ）と、を備えている。

【0029】

また、マイクロ波供給部１７は、マイクロ波発生部１７Ａと、マイクロ波発生部１７Ａで発生したマイクロ波を窓１８まで導波させる導波部１７Ｂと、を備えている。

【0030】

そして、マイクロ波発生部１７Ａは、マイクロ波発生器（例えば、マグネトロン）と、マイクロ波発生器にマイクロ波を発生させるための電力を供給する電源装置と、を備えており、その電源装置から電力がマイクロ波発生器に供給されると、マイクロ波発生器でマイクロ波が発生し、その発生したマイクロ波は導波部１７Ｂによって窓１８のところまでガイドされ、窓１８を通じて処理室１１内に導入される。

【0031】

このような構成で生成されるプラズマは、マイクロ波表面波プラズマであり、マイクロ波表面波プラズマは、電子密度が高いので窓１８を通じて照射されたマイクロ波はマイクロ波表面波プラズマの表面で反射されて内部には入らないがマイクロ波表面波プラズマの表面に沿う形で伝搬される。

【0032】

また、マイクロ波表面波プラズマは、他のプラズマ（例えば、高周波プラズマや直流放電プラズマ等）と比較すれば、電子温度が低く（例えば、１ｅＶ程度）、他のプラズマのように、高い電子温度（例えば、１０ｅＶ以上）とするためにエネルギーが消費されるプラズマと異なり、エネルギーロスが少ないという利点があるとともに、例えば、０．５ｍ^２以上の大面積の範囲に生成することができる。

【0033】

さらに、処理室１１内に入射させるマイクロ波は、窓１８を通して伝搬するが、表面波として吸収されるため、処理室１１内には、マイクロ波（電磁波）が存在せず、処理室１１内の構成自由度が高いとともに、マイクロ波表面波プラズマは、プラズマ中のイオンや分子の温度が熱プラズマと呼ばれるものに比べ大幅に低い（ほぼ常温）という特徴があり、先行技術文献で用いられている熱プラズマに比べ圧倒的に低い温度のプロセスを実現することができる。

【0034】

なお、本実施形態では、処理室１１の上側に複数（具体的には２個）の窓１８を設け、それぞれの窓１８に対応して複数（具体的には２個）のマイクロ波供給部１７を設けるようにしているが、必ずしも、窓１８及びマイクロ波供給部１７を複数設けなければならないわけではない。

【0035】

また、原料と反応性ガスのプラズマとの反応性を高めるためには、プラズマの密度が高い方が好ましいと考えられる。
なお、反応性ガスとは原料との反応で生成される水素化マグネシウム（ＭｇＨ_２）を構成する原子である水素を含むガス（例えば、水素ガスやメタン、プロパン等の炭化水素ガス）であり、したがって、希ガスは反応性ガスにはならない。

【0036】

ただし、炭化水素ガスは、水素ガスと同様に還元雰囲気を形成するため、還元反応が行えるプラズマの生成が可能であるものの、排ガス中に炭素を含むガスが含まれることになるため、反応性ガスは水素ガスであることが好ましい。

【0037】

このため、本実施形態では、マイクロ波供給部１７に、少なくとも窓１８を通して処理室１１内に供給されるマイクロ波のマイクロ波電力のピーク値が２．０キロワット以上となるマイクロ波を発生するものを用いている。

【0038】

なお、２．０キロワット未満のマイクロ波電力のマイクロ波でプラズマを生成していた時も水素化マグネシウムの生成反応は見られていたが、２．０キロワット以上になっていることで圧倒的に水素化マグネシウムの含有率の高い水素発生材料が得られる状態となった。

【0039】

具体的には、電源装置に平均使用電力の最大値が１．５キロワットのパルス型の電源装置を用いており、瞬間的にはマイクロ波発生器（例えば、マグネトロン）に６．０キロワット程度の電力が供給され、マイクロ波電力の最大値が６．０キロワット程度のパルス型のマイクロ波電力を有するマイクロ波が発生するものとしている。
なお、マイクロ波電力の最小値は０キロワットであり、マイクロ波電力の最大値間の時間周期が３０マイクロ秒である。

【0040】

このようにマイクロ波電力の最小値が０キロワットになる瞬間があっても、プラズマ密度が、プラズマの消える密度に至る前に点燈を維持することができるだけのマイクロ波電力を有するマイクロ波が供給されていれば、プラズマの点燈を維持することが可能であり、しかも、マイクロ波電力の最大値間の時間周期が短ければ、マイクロ波電力の最大値に対応したプラズマ密度を維持することができる。

【0041】

このため、平均的なマイクロ波電力を抑えつつ、高いプラズマ密度のプラズマの点燈を維持することが可能であり、このことは、マイクロ波を発生させるために使用される平均的な電力を抑えられることを意味する。

【0042】

ただし、電源装置にパルス型の電源装置を用いることが必須ではなく、例えば、供給電力の設定値として２.０キロワット以上の設定が行える直流型の電源装置を用いるようにしてもよい。

【0043】

なお、本実施形態のように、窓１８を通して処理室１１内に供給されるマイクロ波のマイクロ波電力のピーク値が２．０キロワット以上にするためには、窓１８に至るまでの反射減衰を見込んで、直流型の電源装置の場合、２．５キロワット以上の設定が行えるものを選ぶのが好ましい。

【0044】

また、プラズマ密度を高くする点からすれば、マイクロ波供給部１７には、少なくとも窓１８を通して処理室１１内に供給されるマイクロ波のマイクロ波電力のピーク値が３．０キロワット以上となるマイクロ波を発生するものを用いるのがよく、４．０キロワット以上となるマイクロ波を発生するものを用いるのが更によい。

【0045】

一方、導波部１７Ｂの設計にもよるが、窓１８から導入するマイクロ波のマイクロ波電力のピーク値を大きくするために、マイクロ波電力のピーク値を高くしすぎると、導波部１７Ｂ内で放電が発生するという問題があるため、マイクロ波供給部１７には、発生させるマイクロ波のマイクロ波電力のピーク値が２４キロワット以下、更には、１５キロワット以下のマイクロ波を発生するものを用いるのが好ましい。

【0046】

また、製造装置１０は、窓１８に対面する下側の位置に配置可能に設けられた回収部１４の少なくとも窓１８に対面する表面ＳＦの部分の温度を４５０℃以上８００℃以下の温度に保つことができる温度制御部１９を備えている。

【0047】

具体的には、温度制御部１９は、処理室１１の側面側に設けられたヒータ１９Ａと、回収部１４に接触又は近接するように処理室１１の底面側に設けられた温調部１９Ｂと、を備えている。

【0048】

なお、温調部１９Ｂは、回収部１４よりも下側に位置し、処理室１１内にリークしないように所定の温度に保たれた温調媒体（例えば、水）を循環させる循環路と、その循環路の途中（例えば、処理室１１の外側に位置する循環路の部分）に設けられ、温調媒体の温度を制御する温調器（図示せず）と、循環路内の温調媒体を循環させるためのポンプ（図示せず）と、を備えている。

【0049】

そして、温度制御部１９のヒータ１９Ａは、処理室１１内の温度を原料が気体の状態を保つ機能も兼ねたものになっており、そのヒータ１９Ａによって加熱された回収部１４を温調部１９Ｂで、例えば、冷却することで回収部１４の少なくとも窓１８に対面する表面ＳＦの部分の温度を４５０℃以上８００℃以下の温度に保てるようにしている。

【0050】

また、製造装置１０は、図示を省略しているが、開閉扉１１Ａの開閉作業を行うために、処理室１１の内圧を減圧状態から大気圧にするときに、窒素ガスや希ガス（例えば、ＨｅやＡｒ等）のように活性の低いガス（以下、パージガスともいう）を処理室１１に供給するために、処理室１１に接続されたパージガス供給部を備えている。

【0051】

なお、パージガス供給部も構成自体は、ガス供給部１６と同様であり、パージガスを貯蔵しているガスボンベ又はガスタンクと処理室１１の間を繋ぐガス配管と、そのガス配管上に設けられ、処理室１１に供給するパージガスの流量を制御する流量制御器（例えば、マスフローコントローラ）と、を備えている。

【0052】

さらに、プラズマの点燈開始時には、反応性ガスに希ガスが混じっているほうがプラズマの点燈が行いやすいため、パージガス供給部が希ガスを供給するものでない場合には、希ガス供給部を設けるものとすればよい。

【0053】

なお、希ガス供給部も構成自体は、ガス供給部１６と同様でよく、希ガスを貯蔵しているガスボンベ又はガスタンクと処理室１１の間を繋ぐガス配管と、そのガス配管上に設けられ、処理室１１に供給する希ガスの流量を制御する流量制御器（例えば、マスフローコントローラ）と、を備えるものとすればよい。

【0054】

また、一旦、プラズマが点燈すれば、希ガスの供給を止めてもプラズマの点燈を維持する上では問題がないため、プラズマが点燈したら処理室１１への希ガスの供給を停止するようにしてよく、本実施形態では希ガスの供給を停止するようにしている。

【0055】

次に、上記の構成を有する製造装置１０を用いて水素化マグネシウムを含む水素発生材料を製造する材料製造方法、及び、その製造された水素発生材料を用いた水素製造方法について説明する。

【0056】

（材料製造方法）
まず、材料製造方法では、先に説明したポンプＰを駆動させて、処理室１１内の気体を排出し、処理室１１内を減圧する。
なお、処理室１１内は、材料製造処理が終了するまで所定の圧力に減圧された状態とされるため、ポンプＰの駆動開始は、処理室１１を減圧に保つ減圧ステップの開始であり、本実施形態では、この処理室１１から気体を排出する排気管１２に接続されたポンプＰによって、減圧ステップが行われている。

【0057】

そして、処理室１１内に還元雰囲気を形成する水素を含む反応性ガスである水素ガスの供給を開始した後、マイクロ波供給部１７のマイクロ波発生部１７Ａを駆動させ、窓１８からマイクロ波を導入してプラズマ（本例では、マイクロ波表面波水素プラズマ）の点燈を行う。
なお、先に触れたように、この点燈開始時には、処理室１１に希ガスも供給しているがプラズマが点燈したら希ガスの供給を停止している。

【0058】

また、プラズマは、材料製造処理が終了するまで点燈している状態とされるため、このプラズマの点燈開始は、処理室１１内でのプラズマ生成状態を保つプラズマ生成ステップの開始である。

【0059】

そして、プラズマ生成ステップが開始されたら、処理室１１内の圧力を所定の減圧状態に調整した後、原料供給部１５を駆動させ、原料を加熱して気体の状態でプラズマ中に供給する供給ステップを開始する。

【0060】

例えば、反応性の高い高密度なプラズマを生成するためには、処理室１１内の圧力が低い方が有利であるため、所定の減圧状態への調整としては、処理室１１内の圧力を１０分の１気圧以下に調整するのが好ましく、１００分の１気圧以下に調整するのがより好ましく、１０００分の１気圧以下に調整するのが更に好ましく、本実施形態では、所定の圧力を１００００分の１気圧程度である約１０Ｐａにしている。
なお、この調整は、ポンプＰより上流側（処理室１１側）の排気管１２上に設けられた図示しないバルブの開度を調整することで行っている。

【0061】

しかしながら、反応性は、処理室１１内に存在する、反応性ガス（水素ガス）の分圧によっても変わり、分圧という視点で見れば、処理室１１内の圧力が高い方が処理室１１内に存在する反応性ガスの濃度を高くすることができ、有利な面がある。

【0062】

このことから、所定の減圧状態への調整としては、１０ＫＰａから１０Ｐａの範囲で行われるのが好ましい。

【0063】

ここで、本発明の材料製造方法では、原料がヨウ化マグネシウム（ＭｇＩ_２）とされており、ヨウ化マグネシウムは、気体となる温度で分解が起るため、処理室１１には、マグネシウム（Ｍｇ）とヨウ素（Ｉ_２）に分解された原料が供給されることになる。

【0064】

同じハロゲン化マグネシウムでも、例えば、塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ_２）等は、気体になる温度よりも分解温度が高いため、加熱して気体の状態で処理室１１に供給しても、塩化マグネシウム等の状態のまま供給されることになる。

【0065】

このため、水素化マグネシウム（ＭｇＨ_２）に変化するためには、プラズマによって塩素（Ｃｌ）とマグネシウム（Ｍｇ）に分解する反応が必要と考えられ、その分解によって発生したマグネシウムとプラズマとが、更に反応することで水素化マグネシウムが生成されると考えられる。
なお、プラズマによる分解反応で塩化マグネシウムが分解する時には、塩素（Ｃｌ）は、分子、イオン、ラジカルといった様々な状態になる。

【0066】

しかしながら、原料がヨウ化マグネシウム（ＭｇＩ_２）の場合には、処理室１１にマグネシウム（Ｍｇ）とヨウ素（Ｉ_２）に分解された原料が供給されることになるため、前段反応としての分解反応が不要であり、水素化マグネシウムの生成反応の向上を図ることができる。

【0067】

そして、供給ステップが開始されると、ほぼ同じタイミングで原料であるヨウ化マグネシウム（ＭｇＩ_２）とプラズマの反応で生成した水素化マグネシウムを含む水素発生材料が回収部１４の表面ＳＦに付着しはじめ、水素発生材料を回収する回収ステップも開始されることになる。

【0068】

ここで、表面ＳＦに付着する水素発生材料には、金属マグネシウム（Ｍｇ）等も含まれるが、水素発生量の多い、水素発生材料とするためには、水素化マグネシウム以外のものが含まれている割合は低いほうが望ましい。

【0069】

そして、水素化マグネシウムは、圧力が約１０Ｐａの条件のときに、約１００℃以上の温度になると、金属マグネシウムと水素に分解しはじめるため、本来は、回収部１４の表面ＳＦの温度は１００℃未満が望ましいと考えられる。

【0070】

確かに、１００℃未満の低温に保つようにすると、単位時間当たりの付着量が増加するとともに、水素の発生率の高い水素発生材料が得られる傾向が見られた。

【0071】

しかしながら、表面ＳＦを低温に保つことでは、付着した水素発生材料を水素化マグネシウムの本来の色である白色の状態にすることができず、金属マグネシウム等を含む状態から脱することができなかった。

【0072】

そして、実験を繰り返しているときに、表面ＳＦの温度が比較的高い温度になったときがあり、そのときに表面ＳＦに付着した水素発生材料が白色で、これまでになく、水との反応で激しく発泡するものになっていることを発見した。
なお、水素発生量については、発泡状態だけでなく、水素検知管での測定も行っている。

【0073】

そこで、表面ＳＦの温度を高温とした実験を進めた結果、表面ＳＦが４００℃以上８００℃以下の温度に保たれているときに、白色で水と激しく反応する、水素化マグネシウムの含有率の高い水素発生材料が得られることがわかった。

【0074】

なお、より好ましくは、４５０℃以上７５０℃以下で、より白色で水と激しく反応する水素発生材料が得られ、更には、４５０℃以上６００℃以下で、更に白色で水と激しく反応する水素発生材料が得られることを見出した。

【0075】

このような現象は、先に説明した水素化マグネシウムの分解しはじめる温度を念頭に平衡状態を考えた時には理解できない現象であるが、上述のように、マイクロ波電力の高いマイクロ波で高いプラズマ密度のプラズマを発生させている場合、反応性の高い水素が多く存在し、水素化マグネシウムが分解される速度よりも早く、水素化マグネシウムになる反応が進んでいるのではないかと推察している。

【0076】

より正確には、水素化マグネシウムが消失する過程は、まず、金属マグネシウムと水素に分解する反応が起きて、その後、金属マグネシウムが気体になるのではと考えており、上述のように、反応性の高い水素が多く存在することで、はじめの金属マグネシウムと水素に分解する過程が阻害される結果、上述のような高温でも水素化マグネシウムが表面ＳＦ上に存在し続けることができているのではないかと推察している。

【0077】

しかも、圧力約１０Ｐａの状態で、４００℃以上になると金属マグネシウムが気体の状態になりはじめると考えられるため、水素発生材料中の不純物としての金属マグネシウムの割合が減少し、又は、水素化マグネシウムに変化することで、結果として、水素化マグネシウムを多く含む水素発生材料が得られるのではないかと推察している。

【0078】

したがって、高濃度に水素化マグネシウムを含む水素発生材料を得るためには、本実施形態のように、回収ステップでは、処理室１１内に配置された回収部１４の少なくとも窓１８に対面する表面ＳＦの部分の温度を４５０℃以上８００℃以下の温度に保つようにして実施されることが好ましい。

【0079】

そして、処理室１１から排出された気体は、排気管１２を通じて処理タンク１３内の溶液（水溶液１３Ａ）中にバブリング状態で放出され、溶液に曝される。

【0080】

処理室１１内では、水素ガスのプラズマによって、水素化マグネシウム（ＭｇＨ_２）が生成される反応とともに、ヨウ素（Ｉ_２）と水素ガスのプラズマとの反応でヨウ化水素（ＨＩ）も生成され、ヨウ化水素は回収部１４に付着できないため、処理室１１から排出される気体として排出される。

【0081】

そして、ヨウ化水素（ＨＩ）は溶液（水溶液１３Ａ）に対して易溶であるため、上述のように、溶液に曝されると、ヨウ化水素（ＨＩ）は溶液中に溶解して、溶液がヨウ化水素溶液となる。

【0082】

したがって、処理タンク１３によって、減圧ステップで処理室１１から排出された気体を溶液（水溶液１３Ａ）に曝して、少なくとも排出された気体中のヨウ化水素（ＨＩ）の溶解したヨウ化水素溶液を取得する溶液取得ステップが行われている。

【0083】

なお、処理室１１から排出された気体には、水素ガスも含まれているが、水素ガスは溶液中にほとんど溶けないため、処理タンク１３から気体の状態で排出されることになり、例えば、水素ガス回収装置で回収する。

【0084】

以上のように、本実施形態の材料製造方法は、処理室１１を減圧に保つ減圧ステップと、処理室１１内に還元雰囲気を形成する水素を含む反応性ガスである水素ガスの供給を開始した後、マイクロ波供給部１７のマイクロ波発生部１７Ａを駆動させてプラズマを点燈し、処理室１１内でのプラズマ生成状態を保つプラズマ生成ステップと、原料（ヨウ化マグネシウム）を加熱して気体の状態でプラズマ中に供給する供給ステップと、原料（ヨウ化マグネシウム）とプラズマの反応で生成した水素化マグネシウムを含む水素発生材料を回収する回収ステップと、減圧ステップで処理室１１から排出された気体を溶液（水溶液１３Ａ）に曝して、少なくとも排出された気体中のヨウ化水素（ＨＩ）の溶解したヨウ化水素溶液を取得する溶液取得ステップと、を含んでいる。

【0085】

そして、この材料製造方法では、減圧ステップ、プラズマ生成ステップ、及び、供給ステップ等で電力を使用することになるが、現状では、電力需要が低い時に、太陽光発電や風力発電等の停止を行っており、また、それ以外の発電においても、夜間等では余剰電力が発生しており、そのような電力需要の低い時の余剰電力を使用すればよい。

【0086】

一方、電力需要が高い時には、上述の材料製造方法で製造された水素化マグネシウムを含む水素発生材料を用いて水素を発生させ、その水素を用いて発電（例えば、水素タービン発電、燃料電池等を用いた発電）を行うことになる。

【0087】

そこで、次に、上述の材料製造方法で製造された水素化マグネシウムを含む水素発生材料を用いた水素発生方法（水素製造方法）について説明する。
なお、以下では、材料を無駄に廃棄しないために、水素発生材料に含まれるマグネシウム（Ｍｇ）を、再び、材料製造方法で利用する原料（ヨウ化マグネシウム）として再生できる水素製造方法について説明する。

【0088】

（水素製造方法）
まず、水素製造方法では、水素発生材料を溶液（水溶液）に投入して水素を発生させる水素発生ステップが行われる。
具体的には、水素発生ステップは、十分な溶液（水溶液）を貯蔵した密閉タンクと、密閉タンク内に水素発生材料を供給する水素発生材料供給部と、を備えた水素発生装置を用いて実施され、具体的には、水素発生材料供給部が、密閉タンクに必要な水素を発生させることができるだけの水素発生材料を投入することで行われる。

【0089】

なお、密閉タンクといっても発生した水素の排出が行えないものではなく、当然、密閉タンクには、発生した水素を発電装置に供給するための配管や供給圧力、供給量を制御するための圧力制御バルブ、流量制御装置等が設けられており、密閉タンクの密閉とは、あくまで発生した水素や貯蔵する溶液（水溶液）が自由に漏れ出ることが無いという意味である。

【0090】

また、密閉タンクには、密閉タンク内の溶液（水溶液）を交換する時に、溶液を排出するための溶液排出機構と新しい溶液を供給するための溶液供給機構が設けられている。

【0091】

そして、溶液（水溶液）中に水素化マグネシウムを含む水素発生材料が投入されると、式１に示すように、水素化マグネシウム（ＭｇＨ_２）と溶液（Ｈ_２Ｏ）が反応して水素（Ｈ_２）が発生する。
ＭｇＨ_２ ＋ ２Ｈ_２Ｏ → Ｍｇ（ＯＨ）_２ ＋ ２Ｈ_２・・・（１）

【0092】

なお、式１の反応が主であると考えられるが、水素化マグネシウム（ＭｇＨ_２）と溶液（Ｈ_２Ｏ）の反応として、一部、式２の反応が起きる場合があると考えられる。
ＭｇＨ_２ ＋ Ｈ_２Ｏ → ＭｇＯ ＋ ２Ｈ_２ ・・・（２）

【0093】

また、水素発生材料に金属マグネシウムが含まれていても、式３、及び、式４の反応で水素が発生する。
Ｍｇ ＋ ２Ｈ_２Ｏ → Ｍｇ（ＯＨ）_２ ＋ Ｈ_２ ・・・（３）
Ｍｇ ＋ Ｈ_２Ｏ → ＭｇＯ ＋ Ｈ_２ ・・・（４）

【0094】

そして、式１から式４のいずれの反応が起きても、水素発生ステップでは、副生成物として水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）_２）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）といった酸素含有マグネシウム化合物（Ｍｇ（ＯＨ）_２、ＭｇＯ）が生成され、このような酸素含有マグネシウム化合物（Ｍｇ（ＯＨ）_２、ＭｇＯ）は、水溶液にほとんど解けないため、例えば、溶液排出機構で密閉タンクから排出される溶液（排液ともいう。）をろ過する等して得ることができる。

【0095】

一方、水素発生ステップで副生成物として生成される酸素含有マグネシウム化合物（Ｍｇ（ＯＨ）_２、ＭｇＯ）は、ヨウ化水素溶液中に投入すると、式５、及び、式６に示すように、ヨウ化マグネシウムの状態となるので、ヨウ化水素溶液中に投入することで、ヨウ化マグネシウムを含むヨウ化マグネシウム含有溶液を得ることができる。
Ｍｇ（ＯＨ）_２ ＋ ２ＨＩ → ＭｇＩ_２ ＋ ２Ｈ_２Ｏ ・・・（５）
ＭｇＯ ＋ ２ＨＩ → ＭｇＩ_２ ＋ Ｈ_２Ｏ ・・・（６）

【0096】

そして、先に説明した材料製造方法では、減圧ステップで処理室１１から排出された気体を溶液（水溶液１３Ａ）に曝して、少なくとも排出された気体中のヨウ化水素（ＨＩ）の溶解したヨウ化水素溶液を取得する溶液取得ステップを有している。

【0097】

そこで、本実施形態の水素製造方法では、溶液取得ステップで取得されたヨウ化水素溶液を利用して、水素発生ステップで副生成物として生成される酸素含有マグネシウム化合物（Ｍｇ（ＯＨ）_２、ＭｇＯ）とヨウ化水素溶液を反応させて、ヨウ化マグネシウムを含むヨウ化マグネシウム含有溶液を取得するヨウ化マグネシウム含有溶液取得ステップを行うものとして、材料製造方法で利用する原料であるヨウ化マグネシウムを再生するようにしている。

【0098】

ただし、このように再生されたヨウ化マグネシウムは、溶液中に存在する状態であるため、本実施形態の水素製造方法では、無水のヨウ化マグネシウムとするために、以下の２つのステップを行うものとしている。

【0099】

具体的には、本実施形態の水素製造方法では、無水のヨウ化マグネシウムとするための第１ステップとして、ヨウ化マグネシウム含有溶液からヨウ化マグネシウム水和物を取得する水和物取得ステップを実施している。

【0100】

例えば、ヨウ化マグネシウム含有溶液を５０℃前後に加熱すると、ヨウ化マグネシウムの水和物（ＭｇＩ_２・６Ｈ_２Ｏ又はＭｇＩ_２・８Ｈ_２Ｏ）が析出するので、その析出したヨウ化マグネシウム水和物を取得するようにして水和物取得ステップが実施される。

【0101】

そして、水和物取得ステップで取得されたヨウ化マグネシウム水和物も水和物であることから依然として水を有しているため、本実施形態の水素製造方法では、無水のヨウ化マグネシウムとするための第２ステップとして、ヨウ化マグネシウム水和物とヨウ化アンモニウムを反応させてヨウ化マグネシウム水和物の脱水を行う脱水ステップを実施し、無水のヨウ化マグネシウムを取得する。

【0102】

具体的には、ヨウ化マグネシウムの水和物（ＭｇＩ_２・６Ｈ_２Ｏ又はＭｇＩ_２・８Ｈ_２Ｏ）は、圧力１ａｔｍの雰囲気でヨウ化アンモニウムの分解温度である約５５０℃で水和物等量モル数のヨウ化アンモニウム（ＮＨ_４Ｉ）と反応させると脱水が起る。

【0103】

なお、ヨウ化マグネシウムは、圧力１ａｔｍの雰囲気で７００℃になると分解するため、ヨウ化アンモニウムと反応させるときの温度は、５５０℃以上７００℃未満、より好ましくは、６００℃以上６５０℃以下とするのが好ましい。

【0104】

例えば、ヨウ化マグネシウム・八水和物であれば、以下の式７に示すような脱水反応が起る。
ＭｇＩ_２・８Ｈ_２Ｏ ＋ ８ＮＨ_４Ｉ
→ ＭｇＩ_２ ＋ ８ＮＨ_３ ＋ ８ＨＩ ＋ ８Ｈ_２Ｏ・・・（７）

【0105】

このように脱水ステップで脱水され、無水のヨウ化マグネシウムとなったヨウ化マグネシウムは、本実施形態では、再び、材料製造方法で用いられる原料としてのヨウ化マグネシウムに利用される。

【0106】

なお、脱水ステップは、ヨウ化マグネシウム水和物とヨウ化アンモニウムを混合した材料を収容し、その混合した材料を加熱する反応室と、その反応で発生する気体（ＮＨ_３、ＨＩ、Ｈ_２Ｏ（水蒸気））を排出する気体排出機構と、を有する脱水装置で行われるが、アンモニア（ＮＨ_３）とヨウ化水素（ＨＩ）は低温になると、直ぐに、反応して固体のヨウ化アンモニウム（ＮＨ_４Ｉ）になる。

【0107】

このため、本実施形態では、脱水装置の気体排出機構にヨウ化アンモニウムを取得するための集塵機を設け、水素製造方法が、脱水ステップで発生するアンモニアとヨウ化水素が反応して生成されるヨウ化アンモニウムを取得するヨウ化アンモニウム取得ステップを含むものとして、ヨウ化アンモニウム取得ステップで取得したヨウ化アンモニウムを脱水ステップで利用するものとしている。

【0108】

（第２実施形態）
図２は本発明に係る第２実施形態の水素化マグネシウムを含む水素発生材料を製造する材料製造方法に用いる製造装置１０を説明するための断面図である。

【0109】

なお、本実施形態の製造装置１０も、図２を見ればわかる通り、ほとんどの構成は、第１実施形態と同様であるため、以下では、主に第１実施形態と異なる点について説明し、第１実施形態と同様の点については説明を省略する場合がある。
つまり、特に断りがない点については、本実施形態も第１実施形態と同じである。

【0110】

図２に示すように、本実施形態の製造装置１０は、排気管１２のポンプＰよりも上流側（処理室１１側）の排気管１２の一部を冷却する冷却器２０と、その冷却器２０内で分岐された排気管１２の分岐管が冷却器２０から出る部分に接続された回収容器２１と、を備えている。

【0111】

先に説明したように、処理室１１から排出される気体には、ヨウ化水素（ＨＩ）が含まれているが、ヨウ化水素（ＨＩ）は比較的高温の状態で液化する。
ヨウ化水素（ＨＩ）は、例えば、圧力１ａｔｍの雰囲気で約−３５℃が沸点であるため、排気管１２内の圧力が低圧であることから、もう少し、沸点が低くなるものの、冷却器２０による冷却で十分に液化させることができる。

【0112】

そして、排気管１２をヨウ化水素の融点と沸点の間になる温度に冷却すると、排出される気体中のヨウ化水素（ＨＩ）が液化し、鉛直方向下側に位置する排気管１２の分岐管に向けて、液化したヨウ化水素が流れていくことになり、回収容器２１に回収されることになる。

【0113】

なお、回収容器２１は、排気管１２の分岐管に接続するための接続配管を有しており、その接続配管には、ヨウ化水素（ＨＩ）が逆流するのを防止する逆止機構２１Ａが設けられている。

【0114】

また、図示は省略しているが、逆止機構２１Ａの上流側（排気管１２側）には、開閉バルブが設けられるとともに、回収容器２１には、回収したヨウ化水素（ＨＩ）を取出すための取出用配管等も設けられている。

【0115】

そして、上述のように、気体であったヨウ化水素（ＨＩ）を液化させると、その体積は大幅に減少するため、ポンプＰが吸引する必要がある気体の体積が減少し、ポンプＰに掛かる負荷が大幅に減少するので、ポンプＰ自体の容量を小さいものとすることができるとともに、ポンプＰに必要な電力を低減することができる。

【0116】

なお、上記では、冷却器２０でヨウ化水素（ＨＩ）を液化させるようにした場合について説明したが、排気管１２を融点未満に冷却して固化させるようにしても、同様の効果が得られ、この場合には、固体のヨウ化水素を集塵する集塵機と、その集塵機で集塵したヨウ化水素を収容する密閉型の回収容器と、を備えるものとすればよい。

【0117】

（材料製造方法）
上述したように、本実施形態の製造装置１０では、ポンプＰに至るまでに気体の体積を減少させるものとなっているため、本実施形態の製造装置１０を用いた材料製造方法は、処理室１１からポンプＰに至るまでの間に、処理室１１から排出された気体の体積を減少させる体積減少ステップを含むものとなっている。

【0118】

そして、その体積減少ステップは、先に説明したように、処理室１１からポンプＰに至るまでの間の排気管１２を冷却して、少なくとも排出された気体中のヨウ化水素（ＨＩ）を液体、固体、又は、液体及び固体の混合物の状態にして体積を減少させるステップである。

【0119】

また、回収容器２１にヨウ化水素（ＨＩ）が回収されることで、本実施形態の材料製造方法は、液体、固体、又は、液体及び固体の混合物の状態のヨウ化水素（ＨＩ）を取得するヨウ化水素取得ステップを含むものになっている。

【0120】

なお、気体中のヨウ化水素が全て回収容器２１に回収できていない時のために、図示を省略したが、本実施形態でも、第１実施形態で説明した処理タンク１３の構成を設けるようにしている。

【0121】

（水素製造方法）
一方、本実施形態の水素製造方法は、基本的には、第１実施形態と同様であるが、ヨウ化マグネシウム含有溶液取得ステップの点だけが異なる。

【0122】

つまり、第１実施形態では、ヨウ化水素溶液を取得する溶液取得ステップで取得したヨウ化水素溶液に水素発生ステップで副生成物として生成される酸素含有マグネシウム化合物（Ｍｇ（ＯＨ）_２、ＭｇＯ）を投入して、ヨウ化マグネシウム含有溶液取得ステップが行われていたが、本実施形態ではこの点が異なる。

【0123】

具体的には、本実施形態では、水素発生ステップで水素発生材料を溶液に投入した後の投入後溶液（先に説明した溶液排出機構で密閉タンクから排出される排液）に材料製造方法のヨウ化水素取得ステップで取得されたヨウ化水素（ＨＩ）を投入し（溶かし込み）、水素発生ステップで副生成物として生成される酸素含有マグネシウム化合物（Ｍｇ（ＯＨ）_２、ＭｇＯ）とヨウ化水素を反応させて、ヨウ化マグネシウム（ＭｇＩ_２）を含むヨウ化マグネシウム含有溶液を取得するヨウ化マグネシウム含有溶液取得ステップとしている。

【0124】

この場合でも、ヨウ化マグネシウム含有溶液が取得されるため、さらに、第１実施形態で説明した水和物取得ステップと、脱水ステップと、を行えば、無水のヨウ化マグネシウムが得られ、脱水ステップで脱水された無水のヨウ化マグネシウムを材料製造方法で用いる原料に利用することができる。

【0125】

（第３実施形態）
図３は本発明に係る第３実施形態の水素化マグネシウムを含む水素発生材料を製造する材料製造方法に用いる製造装置１０を説明するための断面図である。

【0126】

なお、本実施形態の製造装置１０も、図３を見ればわかる通り、ほとんどの構成は、第１実施形態と同様であるため、以下では、主に第１実施形態と異なる点について説明し、第１実施形態と同様の点については説明を省略する場合がある。
つまり、特に断りがない点については、本実施形態も第１実施形態と同じである。

【0127】

図３に示すように、本実施形態の製造装置１０は、排気管１２の途中に設けられたポンプＰよりも上流側（処理室１１側）の排気管１２に接続され、アンモニアガス（ＮＨ_３）を供給するアンモニアガス供給部２２と、アンモニアガス供給部２２とポンプＰの間の排気管１２上に設けられた集塵装置２３と、を備えている。
なお、集塵装置２３は、ポンプＰの下流側（処理室１１から離れた側）の排気管１２上に設けられていてもよい。

【0128】

アンモニアガス供給部２２は、ガス供給部１６とほぼ同じ構成であり、アンモニアを貯蔵したアンモニア貯蔵部（図示せず）と排気管１２の間を繋ぐガス配管と、そのガス配管上に設けられ、排気管１２に供給するアンモニアガスの流量を制御する図示しない流量制御器（例えば、マスフローコントローラ）と、を備えている。

【0129】

そして、先に、説明したように、アンモニア（ＮＨ_３）とヨウ化水素（ＨＩ）は、低温（ヨウ化アンモニウム（ＮＨ_４Ｉ）の分解温度である約５５０℃以下）の状態でヨウ化アンモニウムとなって固体状になる。

【0130】

また、処理室１１から排気される気体には、先に説明したようにヨウ化水素（ＨＩ）が含まれており、排気管１２内の温度は、常温に近い状態になっているため、アンモニアガス供給部２２から排気管１２にアンモニアガス（ＮＨ_３）が供給されると、ヨウ化水素とアンモニアが反応して固体状のヨウ化アンモニウムが生成され、その生成されたヨウ化アンモニウムが集塵装置２３で集塵されることで取得される。

【0131】

なお、未反応のアンモニア又はヨウ化水素が存在した時のために、図示を省略したが、本実施形態でも、第１実施形態で説明した処理タンク１３の構成を設けるようにしている。

【0132】

この場合でも、気体であったヨウ化水素（ＨＩ）は、固体であるヨウ化アンモニウム内に取り込まれることになるので、その体積が大幅に減少し、第２実施形態で説明したのと同様の効果を得られる。

【0133】

（材料製造方法）
上述したように、本実施形態の製造装置１０でも、第２実施形態と同様に、ポンプＰに至るまでに気体の体積を減少させるものとなっているため、本実施形態の製造装置１０を用いた材料製造方法も、処理室１１からポンプＰに至るまでの間に、処理室１１から排出された気体の体積を減少させる体積減少ステップを含むものとなっている。

【0134】

しかし、その体積減少ステップは、本実施形態では、処理室１１からポンプＰに至るまでの間の排気管１２内にアンモニアガスを供給し、少なくとも排出された気体中のヨウ化水素（ＨＩ）をヨウ化アンモニウム（ＮＨ_４Ｉ）にして固化し、体積を減少させるステップになっている。

【0135】

また、集塵装置２３でヨウ化アンモニウム（ＮＨ_４Ｉ）が回収されることで、本実施形態の材料製造方法は、ヨウ化アンモニウムを取得するヨウ化アンモニウム取得ステップを含むものになっている。

【0136】

（水素製造方法）
一方、本実施形態の水素製造方法では、水素発生ステップについては、第１実施形態と同様であるが、それ以降のステップが異なっており、以下、水素発生ステップ以降のステップについて説明する。

【0137】

第１実施形態でも説明したが、水素発生ステップでは、副生成物として水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）_２）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）といった酸素含有マグネシウム化合物（Ｍｇ（ＯＨ）_２、ＭｇＯ）が生成されるが、このような酸素含有マグネシウム化合物（Ｍｇ（ＯＨ）_２、ＭｇＯ）は、水溶液にほとんど解けないため、例えば、溶液排出機構で密閉タンクから排出される溶液（排液）をろ過する等して得ることができる。

【0138】

そして、そのようにして取得した副生成物である酸素含有マグネシウム化合物（Ｍｇ（ＯＨ）２、ＭｇＯ）を、例えば、乾燥室で乾燥処理し、湿気を飛ばした酸素含有マグネシウム化合物を取得するステップを行う。

【0139】

つまり、本実施形態の水素製造方法では、水素発生ステップの後、水素発生材料を溶液に投入した後の投入後溶液（溶液排出機構で密閉タンクから排出される排液）から水素発生ステップで副生成物として生成される酸素含有マグネシウム化合物（Ｍｇ（ＯＨ）_２、ＭｇＯ）を乾燥させた状態で取得する酸素含有マグネシウム化合物取得ステップを行う。

【0140】

そして、その乾燥した酸素含有マグネシウム化合物（Ｍｇ（ＯＨ）_２、ＭｇＯ）とヨウ化アンモニウム（ＮＨ_４Ｉ）を反応させると無水のヨウ化マグネシウム（ＭｇＩ_２）を得ることができる。

【0141】

具体的には、ヨウ化アンモニウム（ＮＨ_４Ｉ）の分解温度以上の温度で酸素含有マグネシウム化合物（Ｍｇ（ＯＨ）_２、ＭｇＯ）のうちの水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２）はヨウ化アンモニウム（ＮＨ_４Ｉ）と反応して、式８に示すように、ヨウ化マグネシウム（ＭｇＩ_２）が生成され、同じ温度で、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）はヨウ化アンモニウム（ＮＨ_４Ｉ）と反応して、式９に示すように、ヨウ化マグネシウムが生成される。
Ｍｇ（ＯＨ）_２ ＋ ２ＮＨ_４Ｉ
→ ＭｇＩ_２ ＋ ２ＮＨ_３ ＋ ２Ｈ_２Ｏ ・・・（８）
ＭｇＯ ＋ ２ＮＨ_４Ｉ → ＭｇＩ_２ ＋ ２ＮＨ_３ ＋ Ｈ_２Ｏ・・・（９）

【0142】

このように、本実施形態の水素製造方法では、酸素含有マグネシウム化合物取得ステップの後、酸素含有マグネシウム化合物取得ステップで取得した酸素含有マグネシウム化合物（Ｍｇ（ＯＨ）_２、ＭｇＯ）と先に説明した材料製造方法のヨウ化アンモニウム取得ステップで取得したヨウ化アンモニウム（ＮＨ_４Ｉ）を反応させて無水のヨウ化マグネシウム（ＭｇＩ_２）を得るヨウ化マグネシウム取得ステップが行われる。

【0143】

なお、ヨウ化マグネシウム取得ステップは、先に説明した脱水ステップの時と同様の構成のヨウ化マグネシウム生成装置を用いて行うことができる。
つまり、酸素含有マグネシウム化合物（Ｍｇ（ＯＨ）_２、ＭｇＯ）とヨウ化アンモニウム（ＮＨ_４Ｉ）を混合した材料を収容し、その混合した材料を加熱する生成室と、その反応で発生する気体（ＮＨ_３、Ｈ_２Ｏ（水蒸気））を排出する気体排出機構と、を有するヨウ化マグネシウム生成装置で行われる。

【0144】

そして、ヨウ化マグネシウム取得ステップで取得した無水のヨウ化マグネシウム（ＭｇＩ_２）は、これまでの実施形態と同様に、材料製造方法で用いる原料に利用することができる。

【0145】

ところで、式８、及び、式９を見ればわかる通り、ヨウ化マグネシウム生成装置の生成室から排出される気体には、アンモニアガス（ＮＨ_３）が含まれており、本実施形態では、ヨウ化マグネシウム生成装置の気体排出機構に乾燥フィルタ（例えば、モレキュラーシーブ）を設けるとともに、乾燥フィルタを通過した気体（つまり、アンモニアガス）を取得するアンモニアガス取得手段としてのアンモニアを貯蔵するためのアンモニア貯蔵部を設けるようにしている。
なお、アンモニア貯蔵部には、昇圧装置を経由してアンモニアガスが充填される。

【0146】

したがって、本実施形態の水素製造方法は、ヨウ化マグネシウム取得ステップで発生するアンモニアガス（ＮＨ_３）を取得するアンモニアガス取得ステップを含むものになっており、このアンモニア貯蔵部に先に説明したアンモニアガス供給部２２のアンモニアを貯蔵したアンモニア貯蔵部（図示せず）と排気管１２の間を繋ぐガス配管が接続されている。

【0147】

このため、本実施形態では、アンモニアガス取得ステップで取得されたアンモニアガス（ＮＨ_３）が先に説明した材料製造方法の体積減少ステップで処理室１１からポンプＰに至るまでの間の排気管１２内に供給されるアンモニアガスに利用されるものになっている。

【0148】

以上、具体的な実施形態に基づいて、本発明について説明してきたが、本発明は、上記の具体的な実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形や改良を施したものも本発明の技術的範囲に含まれるものであり、そのことは、当業者にとって特許請求の範囲の記載から明らかである。

【符号の説明】

【0149】

１０ 製造装置
１１ 処理室
１１Ａ 開閉扉
１２ 排気管
１２Ａ 貫通孔
１３ 処理タンク
１３Ａ 水溶液
１４ 回収部
１５ 原料供給部
１５Ａ 加熱部
１５ＡＡ 上蓋
１５Ｂ 原料供給路
１６ ガス供給部
１７ マイクロ波供給部
１７Ａ マイクロ波発生部
１７Ｂ 導波部
１８ 窓
１９ 温度制御部
１９Ａ ヒータ
１９Ｂ 温調部
２０ 冷却器
２１ 回収容器
２１Ａ 逆止機構
２２ アンモニアガス供給部
２３ 集塵装置
Ｐ ポンプ
ＳＦ 表面

【図1】

【図2】

【図3】