特開 2023-112929 水素化マグネシウムの製造方法

(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】P2023112929

(43)【公開日】2023-08-15

(54)【発明の名称】水素化マグネシウムの製造方法

(51)【国際特許分類】

   C01B 6/04 20060101AFI20230807BHJP

   C01B 3/00 20060101ALI20230807BHJP

   B02C 18/12 20060101ALN20230807BHJP

【ＦＩ】

C01B6/04

C01B3/00 A

B02C18/12

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022014961

(22)【出願日】2022-02-02

(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】110002871

【氏名又は名称】弁理士法人坂本国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】大石 敏弘

(72)【発明者】

【氏名】澤木 宣忠

【テーマコード（参考）】

4D065

4G140

【Ｆターム（参考）】

4D065CA06

4D065CB03

4D065CC04

4D065DD11

4D065EB02

4D065EB20

4D065EC02

4D065ED38

4D065EE08

4D065EE15

4G140AA22

4G140AA24

4G140AA34

4G140AA46

(57)【要約】

【課題】５気圧以下の水素ガス雰囲気下でも、水素化可能な水素化マグネシウムの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の製造方法は、マグネシウムを粉砕する粉砕工程と、粉砕したマグネシウムを、５００Ｐａ以上５気圧以下の水素ガス圧力下で、１４０℃以上水素化マグネシウムの分解温度未満の温度に加熱して水素化処理する水素化工程と、を備え、粉砕工程で添加する脂肪酸の添加量がマグネシウムと脂肪酸を合わせた総質量中の５質量％以上であり、粉砕したマグネシウムは水素化工程終了まで酸素に触れさせない。
【選択図】図８

【特許請求の範囲】

【請求項1】

水素化マグネシウムの製造方法であって、
脂肪酸を添加してマグネシウムを粉砕する粉砕工程と、
粉砕した前記マグネシウムを、５００Ｐａ以上、５気圧以下の水素ガス圧力下で、１４０℃以上、水素化マグネシウムの分解温度未満の温度に加熱して、水素化処理する水素化工程と、を備え、
前記粉砕工程で添加する前記脂肪酸の添加量が、前記マグネシウムと前記脂肪酸を合わせた総質量中の５質量％以上であり、
粉砕した前記マグネシウムは、前記水素化工程の終了まで、酸素に触れさせないことを特徴とする水素化マグネシウムの製造方法。

【請求項2】

前記水素化工程は、前記水素化処理の前に、真空引きを行いながら粉砕した前記マグネシウムを加熱する加熱処理工程を備えることを特徴とする請求項１に記載の水素化マグネシウムの製造方法。

【請求項3】

前記添加量が、前記マグネシウムと前記脂肪酸を合わせた総質量中の１５質量％以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の水素化マグネシウムの製造方法。

【請求項4】

前記粉砕工程から前記水素化工程までの工程を一連のものとして合わせた粉砕水素化工程を複数回行うことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の水素化マグネシウムの製造方法。

【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を用いるものがある。

【0003】

そして、特許文献１には、マグネシウムを主成分とする原料粉体を封入容器内に封入した水素ガス雰囲気中に保持しておき、封入容器内の水素ガス雰囲気の圧力を所定圧力に維持し、封入容器内の水素ガス雰囲気の温度を室温から上昇させ、封入容器内の水素ガス雰囲気の温度を、単体のマグネシウム及び水素分子が化合して水素化マグネシウムが生成する反応と逆反応との平衡曲線上の所定圧力に対応する温度よりも高温で、平衡曲線上の所定圧力に対応する温度からの温度差が１００℃以内である温度に、所定の第１期間維持することによって、原料粉体表面の被膜を除去し、次に、封入容器内の水素ガス雰囲気の温度を、室温へ戻さずに、平衡曲線上の所定圧力に対応する温度よりも低温で、平衡曲線上の所定圧力に対応する温度からの温度差が１００℃以内である温度に、所定の第２期間維持することによって、原料粉体からマグネシウム基水素化物を製造するマグネシウム基水素化物の製造方法が開示されている。

【0004】

つまり、特許文献１では、単体のマグネシウム及び水素分子が化合して水素化マグネシウムが生成する反応と逆反応との平衡曲線上の所定圧力に対応する温度よりも高温で、平衡曲線上の所定圧力に対応する温度からの温度差が１００℃以内である温度に、所定の第１期間維持することを第１の特徴としている。

【0005】

この第１の特徴によって、特許文献１では、マグネシウム（Ｍｇ）の表面に形成されている水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）_２）の熱分解が進み、その熱分解によって形成された酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の水素分子による還元も進むことで、マグネシウム表面の被膜が除去され、速やかに水素（Ｈ_２）と反応することが可能となるとされている。

【0006】

また、特許文献１では、水素ガス雰囲気の温度を、室温へ戻さずに、平衡曲線上の所定圧力に対応する温度よりも低温で、平衡曲線上の所定圧力に対応する温度からの温度差が１００℃以内である温度に、所定の第２期間維持することを第２の特徴としている。

【0007】

この第２の特徴によって、特許文献１では、加熱及び冷却を繰り返すことで水素の吸収及び放出を繰り返す活性化処理を必要とする従来技術に比べて、少ない投入エネルギーで高純度の水素化マグネシウム（ＭｇＨ_２）を得ることが可能となるとされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２００８－０４４８３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

ところで、特許文献１では、実施例を見ると、水素化処理を行う時の水素ガス圧力が１０気圧（約１ＭＰａ）以上の圧力雰囲気とされている。

【0010】

また、特許文献１では、現実的な時間範囲内で水素化マグネシウムを製造するためには、少なくとも６気圧以上とすることも説明されている。

【0011】

このように、水素化処理を行う時の水素ガスの圧力が、高い圧力である場合、反応を起こすための容器構造に耐圧性能が求められるため、容器の厚みを厚くする必要があることから、容器内を加熱するための熱の通りが悪いものとなってしまう。

【0012】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、例えば、５気圧以下の水素ガス雰囲気下であっても、水素化が可能な水素化マグネシウムの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】

【0013】

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）本発明の水素化マグネシウムの製造方法は、脂肪酸を添加してマグネシウムを粉砕する粉砕工程と、粉砕した前記マグネシウムを、５００Ｐａ以上、５気圧以下の水素ガス圧力下で、１４０℃以上、水素化マグネシウムの分解温度未満の温度に加熱して、水素化処理する水素化工程と、を備え、前記粉砕工程で添加する前記脂肪酸の添加量が、前記マグネシウムと前記脂肪酸を合わせた総質量中の５質量％以上であり、粉砕した前記マグネシウムは、前記水素化工程の終了まで、酸素に触れさせない。

【0014】

（２）上記（１）の構成において、前記水素化工程は、前記水素化処理の前に、真空引きを行いながら粉砕した前記マグネシウムを加熱する加熱処理工程を備える。

【0015】

（３）上記（１）又は（２）の構成において、前記添加量が、前記マグネシウムと前記脂肪酸を合わせた総質量中の１５質量％以下である。

【0016】

（４）上記（１）から（３）のいずれか１つの構成において、前記粉砕工程から前記水素化工程までの工程を一連のものとして合わせた粉砕水素化工程を複数回行う。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、例えば、５気圧以下の水素ガス雰囲気下であっても、水素化が可能な水素化マグネシウムの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実施形態の粉砕工程で用いる粉砕機の斜視図である。

【図2】本発明に係る第１実施形態の粉砕機の粉砕部の斜視図である。

【図3】本発明に係る第１実施形態の粉砕部の分解斜視図である。

【図4】本発明に係る第１実施形態の粉砕工程の装置構成を示す図である。

【図5】本発明に係る第１実施形態の粉砕工程の手順を示すフローチャートである。

【図6】本発明に係る第１実施形態の水素化炉を示す側面図である。

【図7】本発明に係る第１実施形態の水素化工程の手順を示すフローチャートである。

【図8】本発明に係る第１実施形態の粉砕工程で脂肪酸を添加することの効果を示したグラフである。

【図9】熱力学計算で求めた水素化マグネシウムの分解生成境界線を示すグラフである。

【図10】本発明に係る第３実施形態の粉砕工程で用いる粉砕機の斜視図である。

【図11】本発明に係る第３実施形態の粉砕機のフードを開けた状態を示す斜視図である。

【図12】本発明に係る第３実施形態の粉砕容器の斜視図である。

【図13】本発明に係る第３実施形態の粉砕容器の分解斜視図である。

【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符号を付している。

【0020】

（第１実施形態）
本発明に係る第１実施形態の水素化マグネシウムの製造方法は、脂肪酸を添加してマグネシウムを粉砕する粉砕工程と、その粉砕したマグネシウムを水素ガス雰囲気下で水素化マグネシウムが生成可能な温度、つまり、水素化マグネシウムの分解温度未満の温度に加熱して水素化処理する水素化工程と、を備える。

【0021】

このため、装置としては、粉砕工程を実施するための粉砕機１（図１参照）と、水素化工程を実施するための水素化炉８（図６参照）と、を使用するので、順に、粉砕機１の説明を行った後に粉砕工程について説明し、次に、水素化炉８の説明を行った後に水素化工程の説明を行う。

【0022】

（粉砕機）
図１は、本発明に係る第１実施形態の粉砕工程で用いる粉砕機１の斜視図であり、図２は、本発明に係る第１実施形態の粉砕機１の粉砕部３の斜視図であり、図３は、本発明に係る第１実施形態の粉砕部３の分解斜視図である。

【0023】

図１に示すように、第１実施形態で用いる粉砕機１は、粉砕部３の攪拌粉砕歯４１を回転させるモータを内蔵し、駆動電源のＯＮ、ＯＦＦ操作を行うための押釦２１を備えた粉砕機本体部２と、着脱可能に粉砕機本体部２に取り付けられ、粉砕対象物（図示せず）を収容する粉砕部３と、を備えている。

【0024】

図２は、粉砕部３を粉砕機本体部２から取り外して、粉砕部３だけを示した斜視図になっており、粉砕部３が粉砕機本体部２に取り付けられると、粉砕部３の攪拌粉砕歯４１の回転軸と、粉砕機本体部２に設けられているモータの回転軸と、が嵌合し、駆動電源をＯＮする押釦２１（図１の「入」の記載のある押釦２１）を押すと、モータが回転し、それによって、粉砕部３の攪拌粉砕歯４１が回転して、粉砕部３内に収容されている粉砕対象物（図示せず）の粉砕が行われる。

【0025】

図３に示すように、粉砕部３は、攪拌粉砕歯４１が回転可能に取り付けられた粉砕部本体４と、その粉砕部本体４の上側を覆うように、着脱可能に取り付けられ、粉砕対象物（図示せず）が飛散するのを防止する蓋部５と、を備えている。

【0026】

具体的には、粉砕部本体４の内側に形成された螺合溝４２と、蓋部５の下部外側に形成された螺合山５１と、を螺合させることで、粉砕部本体４に対して蓋部５の取り付けが可能になっている。

【0027】

なお、第１実施形態で用いる粉砕機１は、お茶の葉、コーヒー豆などを粉末化するために、一般家庭でも使用されている家庭用ミル機であり、本実施形態では象印マホービン株式会社製の粉砕機を粉砕機１として用いている。

【0028】

このような粉砕機１を使用して、第１実施形態の粉砕工程が実施されるが、粉砕対象物がマグネシウムの場合、静電気等が着火源となり、粉砕によって微粉末となったマグネシウムが粉塵爆発を起こす危険性がある。

【0029】

このため、粉砕工程を実施するにあたっては、大気の混入を防止する気密ブース内に粉砕機１を配置し、その気密ブース内をアルゴンガス雰囲気とする対策を講じて、粉砕工程を実施しており、次に、この対策の内容を含め粉砕工程の説明を行う。

【0030】

（粉砕工程）
図４は、本発明に係る第１実施形態の粉砕工程の装置構成を示す図である。
図４に示すように、粉砕工程では、先ほど説明した粉砕機１を真空デシケータ６と呼ばれる市販の気密ブース内に設置して行っている。

【0031】

この真空デシケータ６は、上部が開口した角型の容器本体６１と、その上部の開口を塞ぐ角型の蓋部６２と、容器本体６１の開口側縁部に配置され、容器本体６１と蓋部６２の間の気密を取るパッキンと、を備え、容器本体６１と蓋部６２が着脱可能に周方向に複数設けられたパッチン錠６３で固定できる構造になっている。

【0032】

また、蓋部６２は、真空デシケータ６内の圧力を表示する圧力ゲージ６２１と、ニードルバルブで開閉可能な２つの吸排気ポート６２２、６２３と、を備えている。

【0033】

そして、吸排気ポート６２２には、図示しない減圧バルブで０．２ＭＰａに減圧されたアルゴンガス（Ａｒ）の高圧ガスボンベＢ１からのガス供給ラインが接続されており、吸排気ポート６２３には、Ｔ字配管（３方配管ともいう。）が接続され、Ｔ字配管の一方には、真空ポンプＰ１に繋がる配管が接続されるとともに、Ｔ字配管の他方には、ニードルバルブＮが取り付けられている。

【0034】

なお、図４では、見えていないが、この真空デシケータ６は、容器本体６１の粉砕機１の後ろ側の位置に、１００Ｖ電源を接続するための内部電源ポートを備えている。

【0035】

そして、図示を省略しているが、気密を確保するために、容器本体６１との隙間をパテで埋めるようにして、外側に引き出されている内部電源ポートの電気配線にタイマー機能を有するスイッチを接続し、そのスイッチの電気配線を室内の１００Ｖ電源の電源ポートに接続している。

【0036】

このため、粉砕機本体部２の駆動電源をＯＮする押釦２１（図１の「入」の記載のある押釦２１）を押して、ＯＮになる状態で真空デシケータ６内に、粉砕機１をセットし、粉砕機１のコンセントを真空デシケータ６の内部電源ポートに接続しておけば、真空デシケータ６の外に配置されている、タイマー機能を有するスイッチによって、粉砕機１の稼働と停止を制御できるようになっている。

【0037】

また、粉砕工程を実施するにあたっては、大気の巻き込みがないことを確認して行えるようにするために、真空デシケータ６内に、電池駆動式の酸素濃度計７を設置している。

【0038】

次に、具体的な粉砕工程の手順について、説明する。
図５は、本発明に係る第１実施形態の粉砕工程の手順を示すフローチャートである。
なお、作業を開始するにあたって、真空デシケータ６内に、粉砕機１の粉砕機本体部２、及び、酸素濃度計７がセットされた状態になっているとともに、真空デシケータ６の蓋部６２は、容器本体６１から取り外された状態になっている。

【0039】

（Ｓｔｅｐ１）
まず、最初に、粉砕機１の粉砕部３内に粉砕対象物を収容するが（Ｓ１）、この収容作業で粉砕部３内に大気が混入することを避けるため、この作業は、一般にグローブボックスとの名称で販売されている作業用気密ボックスを使用し、アルゴンガス雰囲気下で行っている。

【0040】

なお、この粉砕時に、脂肪酸を粉砕対象物であるマグネシウムに添加するため、マグネシウムと脂肪酸の混合物を粉砕部３内に収容する作業となるが、具体的な脂肪酸の添加量（加える分量）などは、後ほど説明する。

【0041】

（Ｓｔｅｐ２）
次に、粉砕対象物を収容した粉砕部３を真空デシケータ６内に設置されている粉砕機本体部２に取り付ける（Ｓ２）。
なお、粉砕部３の取り付けを行った後、忘れず、粉砕機本体部２の駆動電源をＯＮする押釦２１（図１の「入」の記載のある押釦２１）を押して、ＯＮになる状態にするが、先ほど、説明したタイマー機能を有するスイッチをスタートさせなければ、電力の供給が起きないため、この時点で粉砕機１が稼働することはない。

【0042】

（Ｓｔｅｐ３）
続いて、真空デシケータ６の蓋部６２を容器本体６１にパッチン錠６３で固定し、吸排気ポート６２２が閉、吸排気ポート６２３が開、ニードルバルブＮが閉の状態で、真空ポンプＰ１を駆動させ、真空デシケータ６内を真空引きする（Ｓ３）。

【0043】

粉砕部３は、微細な粉塵などの漏れを抑えるため、比較的気密が良い構造になっており、内外の圧力差がない状態では、しばらくの間、外側からの大気の巻き込みをある程度抑えることができる。
しかし、真空引きを実施して、外側の圧力が低くなると、その圧力差に応じて、粉砕部３内部のアルゴンガスも少しずつ吸い出され、このステップで真空状態になる。

【0044】

なお、真空引きの目安としては、圧力ゲージ６２１の圧力を示す針が限界まで真空側に動いた状態になっていることに加え、減圧が進むにつれて、酸素濃度計７の酸素濃度の表示も０％に近づいていくので、酸素濃度計７の表示が酸素濃度０％になるまでとした。

【0045】

（Ｓｔｅｐ４）
十分な真空引きが終わったところで、吸排気ポート６２３を閉にした後、吸排気ポート６２２を開にして、真空デシケータ６内にアルゴンガスの充填を行う（Ｓ４）。
そして、この充填作業を開始したところで、真空ポンプＰ１の駆動を停止するとともに、ニードルバルブＮを開にしておく。

【0046】

なお、アルゴンガスの供給に際しては、適切な供給量となるように、吸排気ポート６２２のニードルバルブの開度を調整すればよい。

【0047】

また、このアルゴンガスの充填時には、先ほどの真空引きによって、真空状態になっている粉砕部３に対して、真空デシケータ６内の圧力が高くなるため、その圧力差によって、粉砕部３内にもアルゴンガスが充填されていく。

【0048】

そして、真空デシケータ６の圧力ゲージ６２１が大気圧より、若干、陽圧側に来るところまで真空デシケータ６内の圧力が上昇したら、吸排気ポート６２３のニードルバルブを少しだけ開の状態にし、アルゴンガス吹き流し状態での弱陽圧管理が可能な状態にして、真空デシケータ６内のアルゴンガスの充填作業が終了する。

【0049】

このように、アルゴンガス吹き流しで弱陽圧状態を保つようにすることで粉砕中の真空デシケータ６内に大気が巻き込まれることを確実に防止している。

【0050】

（Ｓｔｅｐ５）
アルゴンガスの充填が終了し、粉砕機１に大気が巻き込まれるおそれがない状態になったら、粉砕機１を稼働し（Ｓ５）、粉砕対象物の粉砕を実施する。

【0051】

具体的には、先に説明したタイマー機能を有するスイッチの駆動を開始し、所定の時間粉砕機１を稼働させ、所定の時間粉砕機１の稼働を停止する動作を繰り返し行うようにして、粉砕機１の稼働時間のトータルが約１２時間となるまで稼働を行った。
つまり、粉砕機１が停止している時間を含まない、実際に稼働している時間が１２時間に到達したところまで粉砕を実施し、粉砕機１での粉砕を終了するようにしている。

【0052】

なお、粉砕機１の動作を稼働と停止を繰り返す断続運転としているのは、先に話したとおり、第１実施形態の粉砕機１が、一般的な家庭などで用いられる市販のミル機であり、長時間の連続運転を行うと故障するためであり、長時間運転が許される工業用ミル機などであれば、停止時間を取る必要はない。

【0053】

（Ｓｔｅｐ６）
粉砕対象物の粉砕が終わったら、その粉砕材料（粉砕紛）の取り出しを行うが（Ｓ６）、粉砕機１を停止させた直後は、粉砕紛の温度が、若干、上がっている。

【0054】

このため、アルゴンガス吹き流し状態で大気の巻き込みを防止しつつ、粉砕紛の温度が下がるのを待った後、手早く、真空デシケータ６から粉砕機１の粉砕部３を取り外して、粉砕部３に粉砕対象物を収容する作業を行ったのと同じ、作業用気密ボックスに移し、アルゴンガス雰囲気下で、大気の巻き込みを防止できる気密瓶に粉砕紛を移し替える作業を行い、粉砕工程が終了する。

【0055】

なお、気密瓶への粉砕紛の移し替え作業がアルゴンガス雰囲気下で行われているため、気密瓶内は、アルゴンガス充填状態になっており、この状態で保管することで、次の工程である水素化工程を実施するまでの間、粉砕したマグネシウムが大気（主に、酸素）に触れて、酸化劣化が起きるのを防止することができ、水素化効率の低下を抑えることができる。

【0056】

一方、ここでは気密瓶内をアルゴンガス封入したものとして、粉砕したマグネシウムの劣化を防止しているが、常温であって、少なくとも１週間以内の保管あれば、市販されている大気から９９．９％純度の窒素を生成する窒素発生器の窒素雰囲気下で保管しても水素化に影響が出るような粉砕したマグネシウムの劣化が起らないことを確認している。

【0057】

したがって、粉砕後のマグネシウムを常温まで冷ました後であれば、水素化工程を実施するまでの間、窒素発生器の窒素が充填されているような容器やブース内で、その粉砕したマグネシウムを保管するようにしてもよく、この場合も酸素に触れて酸化劣化が進むのを防止できる。

【0058】

次に、水素化工程について、説明するが、まず、先に、水素化工程を行うための水素化炉８について説明を行う。

【0059】

（水素化炉）
図６は、本発明に係る第１実施形態の水素化炉８を示す側面図である。
なお、図６は、説明が分かりやすいように、加熱炉８１を断面図として図示している。
また、図６は、説明が分かりやすいように、クランプ８２４について、取り付け位置を点線で示すに留めており、実際に使用しているのはＮＷ規格のフランジをクランプする市販のクランプである。

【0060】

図６に示すように、水素化炉８は、粉砕したマグネシウムを水素化する反応を行う反応容器８２と、その反応容器８２を着脱可能に受け入れ、反応容器８２内の温度を水素化に適した温度に加熱することが可能な加熱炉８１と、水素ガスの圧力を所定の圧力に維持するように制御され、フレキシブルなガス配管ＦＧＰで反応容器８２に、その水素ガスが供給可能に接続される圧力調整タンク８３と、を備えている。

【0061】

反応容器８２は、上下方向の途中位置の外周に加熱炉８１に支持されるフランジ部８２１１を有するとともに、粉砕したマグネシウムを収容可能に上側が開口した反応容器本体８２１と、その上側の開口を塞ぐための蓋部８２２と、反応容器本体８２１の開口側の淵部に配置され、反応容器本体８２１と蓋部８２２で挟まれることで気密を取るＯリング８２３と、Ｏリング８２３を反応容器本体８２１と蓋部８２２で押圧するように固定するクランプ８２４と、を備えている。

【0062】

また、蓋部８２２は、フレキシブルなガス配管ＦＧＰに着脱可能なニードルバルブＮ１が取り付けられ、そのニードルバルブＮ１の操作で開閉操作が可能な吸排気ポート８２２１を備えている。

【0063】

加熱炉８１は、反応容器本体８２１を受け入れる開口を有する断熱筐体８１１と、断熱筐体８１１の内側に設けられたヒータ部８１２と、そのヒータ部８１２を設定温度に保つ制御を行う温調器（図示せず）と、を備え、反応容器本体８２１を受け入れる開口は、反応容器本体８２１のフランジ部８２１１を支持できるように、フランジ部８２１１の外径より若干小さい内径に設定されている。

【0064】

ただし、反応容器本体８２１を受け入れる開口は、反応容器本体８２１が受け入れられるように、反応容器本体８２１の胴体外径よりは大きな内径に設定されている。

【0065】

なお、温調器は、ヒータ部８１２の温度を測定する温度測定部（例えば、熱電対）と、その温度測定の結果を基にヒータ部８１２に供給する電力を制御して設定温度に維持する電力制御部と、を備えている。

【0066】

圧力調整タンク８３は、ガスを閉じ込める密閉構造のステンレス製のタンクであり、タンク内の圧力の測定を行うためのデジタル圧力計ＤＰを取り付ける取付ポートＰＴ１と、開閉バルブＯＣＢ２が取り付けられ、水素ガスの受け入れを行うための水素ガスの受入ポートＰＴ２と、開閉バルブＯＣＢ３が取り付けられ、アルゴンガスの受け入れを行うためのアルゴンガスの受入ポートＰＴ３と、ニードルバルブＮ２が取り付けられ、タンク内のガスを反応容器８２に送るためのフレキシブルなガス配管ＦＧＰが接続されるガス供給用ポートＰＴ４と、開閉バルブＯＣＢ５が取り付けられ、タンク内のガスを置換する際に用いられる真空ポンプＰ２との接続を行うための排気ポートＰＴ５と、を備えている。

【0067】

なお、圧力調整タンク８３への水素ガスの供給は、高圧ガスの水素ガスボンベＢ２の減圧バルブでマスフローコントローラの動作圧である０．２～０．３ＭＰａの圧力に減圧された水素ガスが、水素ガスの受入ポートＰＴ２に配管接続された水素ガス用マスフローコントローラＭＦＣ－Ｈを介して供給される構成になっている。

【0068】

また、圧力調整タンク８３へのアルゴンガスの供給は、高圧ガスのアルゴンガスボンベＢ３の減圧バルブでマスフローコントローラの動作圧である０．２～０．３ＭＰａの圧力に減圧されたアルゴンガスが、アルゴンガスの受入ポートＰＴ３に配管接続されたアルゴンガス用マスフローコントローラＭＦＣ－Ａを介して供給される構成になっている。

【0069】

そして、ガスの供給を制御するために、制御プログラムを構築することが可能な制御器であるシーケンサーＰＬＣを使用している。
なお、図６において、シーケンサーＰＬＣと、デジタル圧力計ＤＰ、水素ガス用マスフローコントローラＭＦＣ－Ｈ、及び、アルゴンガス用マスフローコントローラＭＦＣ－Ａと、の間が一点鎖線で繋がっているのは、入出力信号を伝達する信号線で繋がっていることを示しているものである。

【0070】

シーケンサーＰＬＣの制御プログラムとしては、シーケンサーＰＬＣの液晶画面上で、動作させるマスフローコントローラと流量を指定して、その流量を流すように指定したマスフローコントローラ（水素ガス用マスフローコントローラＭＦＣ－Ｈ、アルゴンガス用マスフローコントローラＭＦＣ－Ａ）を動作させる制御を行う直接入力モードと、シーケンサーＰＬＣの液晶画面上で、動作させるマスフローコントローラと圧力の上下限を指定して、デジタル圧力計ＤＰの出力値が圧力の下限を下回ると、指定したマスフローコントローラに予め設定した流量でガスの供給を行うように動作させる制御を行う圧力制御モードと、を設けている。

【0071】

なお、圧力制御モードの場合、ガスの供給によって、デジタル圧力計ＤＰの出力値が圧力の上限に到達すると、マスフローコントローラの動作を停止させ、ガスの供給を止めるようになっている。

【0072】

（水素化工程）
次に、具体的な水素化工程の手順について、説明する。
図７は、本発明に係る第１実施形態の水素化工程の手順を示すフローチャートである。
なお、水素化工程の手順の説明に先立って、圧力調整タンク８３から反応容器８２まで大気圧のアルゴンガスが充填されている状態であるものとし、水素ガスの受入ポートＰＴ２、アルゴンガスの受入ポートＰＴ３、及び、排気ポートＰＴ５に取り付けられている開閉バルブＯＣＢ２、ＯＣＢ３、ＯＣＢ５が閉の状態になっているものとする。
また、蓋部８２２の吸排気ポート８２２１、及び、ガス供給用ポートＰＴ４に取り付けられているニードルバルブＮ１、Ｎ２も閉の状態になっているものとする。

【0073】

（Ｓｔｅｐ１１）
まず、水素化炉８から反応容器８２の取外しを行う（Ｓ１１）。
具体的には、蓋部８２２の吸排気ポート８２２１に取り付けられているニードルバルブＮ１と、フレキシブルなガス配管ＦＧＰと、の接続を解除して、反応容器８２の水素化炉８からの取外しを行う。

【0074】

なお、接続を解除することによって、フレキシブルなガス配管ＦＧＰ内には、大気が入ることになるが、反応容器８２は、蓋部８２２の吸排気ポート８２２１に取り付けられているニードルバルブＮ１が閉の状態であるため、反応容器８２内に大気が侵入することはない。
同様に、ニードルバルブＮ２も閉であるため、圧力調整タンク８３内に、大気が侵入することもない。

【0075】

（Ｓｔｅｐ１２）
次に、取り外した反応容器８２を、先ほど、粉砕工程で説明した粉砕対象物を粉砕部３内に収容する作業で使用したのと同じ作業用気密ボックス内に入れ、アルゴンガス雰囲気下で反応容器８２内に粉砕工程で粉砕した粉砕材料（具体的には、粉砕したマグネシウム）を収容する作業を行う（Ｓ１２）。

【0076】

具体的には、作業用気密ボックス内で反応容器８２のクランプ８２４を外し、反応容器本体８２１から蓋部８２２を取外し、反応容器本体８２１の上側の開口から粉砕したマグネシウムを反応容器本体８２１内に入れる。
続いて、反応容器本体８２１の上側の開口を塞ぐように蓋部８２２を設置するとともに、クランプ８２４を取り付け、外気が反応容器８２内に入らない密閉状態にする。

【0077】

なお、この粉砕したマグネシウムを反応容器８２内に収容する作業は、作業用気密ボックス内のアルゴンガス雰囲気下で行われているため、粉砕したマグネシウムを収容した反応容器８２は、アルゴンガス封入状態になっている。

【0078】

（Ｓｔｅｐ１３）
次に、粉砕したマグネシウムを収容した反応容器８２を加熱炉８１に、再び、取り付ける（Ｓ１３）。
具体的には、図６に示したように、反応容器本体８２１のフランジ部８２１１が断熱筐体８１１に支持されるように、アルゴンガス封入状態の反応容器８２を設置するとともに、蓋部８２２の吸排気ポート８２２１に取り付けられているニードルバルブＮ１とフレキシブルなガス配管ＦＧＰを接続する。

【0079】

（Ｓｔｅｐ１４）
次に、フレキシブルなガス配管ＦＧＰ中に混入している大気、圧力調整タンク８３、及び、反応容器８２内のアルゴンガスを排気し、水素ガスの充填が可能な状態にするための真空引きを行う（Ｓ１４）。

【0080】

まず、真空ポンプＰ２を駆動させ、排気ポートＰＴ５に取り付けられている開閉バルブＯＣＢ５を開にして圧力調整タンク８３内のアルゴンガスの排気を始める。

【0081】

続いて、ガス供給用ポートＰＴ４に取り付けられているニードルバルブＮ２を開にして、フレキシブルなガス配管ＦＧＰ中に混入している大気の排気を行う。

【0082】

そして、フレキシブルなガス配管ＦＧＰ中に混入している大気が完全に排出されるまで、この状態でしばらく、待つ。

【0083】

このように、十分に真空引きを行った後（例えば、数Ｐａぐらいまで真空引きを行った後）、蓋部８２２の吸排気ポート８２２１に取り付けられているニードルバルブＮ１を、ゆっくり回して開の状態にする。

【0084】

なお、吸排気ポート８２２１に取り付けられているニードルバルブＮ１を、ゆっくり回して開の状態にするのは、反応容器８２内の粉砕材料（粉砕したマグネシウム）が吸引されないように緩やかに反応容器８２内のアルゴンガスの排気を行うためである。

【0085】

（Ｓｔｅｐ１５）
反応容器８２内が真空状態になったら、水素ガス雰囲気下で水素化が進む温度に、粉砕材料（粉砕したマグネシウム）を加熱する水素化処理を実施する（Ｓ１５）。

【0086】

まず、実際に水素ガスを供給して水素化処理を行う前に、真空引きを続けたまま、加熱炉８１のヒータ部８１２をＯＮにして、粉砕材料（粉砕したマグネシウム）の加熱を開始する。
ヒータ部８１２の設定温度は、粉砕材料（粉砕したマグネシウム）の水素化を行うのに適した温度に加熱する時の温度でよい。

【0087】

具体的には、水素化のための加熱温度は、水素ガスの圧力が９０ＫＰａ程度（約０．９気圧）の場合、１４０℃未満になると急激に水素化の反応が遅くなっていくため、１４０℃以上にしておくことが望ましく、２２０℃±４０℃程度の範囲が、比較的、水素化効率が良いため、第１実施形態では、ヒータ部８１２の設定温度は、粉砕材料（粉砕したマグネシウム）を２２０℃に加熱する温度に設定している。

【0088】

このように、加熱の開始を真空引き状態で行うことで、粉砕材料（粉砕したマグネシウム）の表面に付着している粉砕工程で添加した過剰な脂肪酸を除去し、その脂肪酸の影響で水素化効率が低下するのを防止できる。

【0089】

ただし、脂肪酸の添加量が多くない場合は、このような真空引きを行いながら粉砕材料（粉砕したマグネシウム）を加熱する加熱処理を省略してもよい。
つまり、先に水素ガスの供給を行った後、加熱を開始するようにしてもよい。

【0090】

そして、次に、排気ポートＰＴ５に取り付けられている開閉バルブＯＣＢ５を閉にして、真空ポンプＰ２の駆動を停止した後、水素ガス受入ポートＰＴ２に取り付けられている開閉バルブＯＣＢ２を開にして、シーケンサーＰＬＣの圧力制御モードをスタートする。

【0091】

第１実施形態では、水素ガスの圧力を約９０ＫＰａ（約０．９気圧）に制御するようにしているため、制御する圧力の上下限を、それぞれ、下限８９ＫＰａ、上限９１ＫＰａに設定しており、デジタル圧力計ＤＰの出力値が９１ＫＰａになると、水素ガス用マスフローコントローラＭＦＣ－Ｈの駆動が停止し、水素ガスの供給が止まる。

【0092】

なお、水素化が進行するのに伴って、水素ガスが粉砕したマグネシウム中に取り込まれるため、圧力調整タンク８３の圧力が下がり、デジタル圧力計ＤＰの出力値が８９ＫＰａになる。

【0093】

そうすると、再び、水素ガス用マスフローコントローラＭＦＣ－Ｈが駆動し、デジタル圧力計ＤＰの出力値が９１ＫＰａになるまで、水素ガスの供給が行われることになる。

【0094】

このように、水素ガス雰囲気の圧力を約９０ＫＰａに維持しつつ、粉砕材料（粉砕したマグネシウム）を約２２０℃に加熱しながら所定の時間、水素化処理を行ったら、加熱炉８１のヒータ部８１２をＯＦＦにするとともに、シーケンサーＰＬＣの圧力制御モードを終了し、水素化処理が終わる。

【0095】

（Ｓｔｅｐ１６）
水素化処理が終わったら、水素化後の材料（水素化マグネシウム）の取り出しを行うが、圧力調整タンク８３、並びに、反応容器８２内には、水素ガスが充填されている状態であるため、まず、アルゴンガスの状態にガス置換を行う（Ｓ１６）。

【0096】

具体的には、水素ガスの受入ポートＰＴ２に取り付けられている開閉バルブＯＣＢ２を閉にした後、真空ポンプＰ２を駆動させるとともに、排気ポートＰＴ５に取り付けられている開閉バルブＯＣＢ５を開にする。

【0097】

そして、十分に真空引きを行った後、排気ポートＰＴ５に取り付けられている開閉バルブＯＣＢ５を閉にして、真空ポンプＰ２の駆動を止め、アルゴンガスの受入ポートＰＴ３に取り付けられている開閉バルブＯＣＢ３を開にして、大気圧に到達するまでアルゴンガスの供給を行う。

【0098】

圧力調整タンク８３、並びに、反応容器８２の圧力が大気圧に到達するまでアルゴンガスの充填が終わったら、アルゴンガスの供給を停止し、アルゴンガスの受入ポートＰＴ３に取り付けられている開閉バルブＯＣＢ３を閉にする。

【0099】

また、この時に、反応容器８２の蓋部８２２の吸排気ポート８２２１に取り付けられているニードルバルブＮ１、及び、圧力調整タンク８３のガス供給用ポートＰＴ４に取り付けられているニードルバルブＮ２を閉にし、ガス置換の作業を終了する。

【0100】

（Ｓｔｅｐ１７）
ガス置換が終わったら最後に水素化後の材料である水素化マグネシウムの取り出しを行う（Ｓ１７）。
水素化マグネシウムは、湿気に触れなければ、大気中でも比較的安定であるため、粉砕材料（粉砕したマグネシウム）を反応容器８２に収容する時に使用した作業用気密ボックス内で行う必要はない。

【0101】

しかし、第１実施形態では、粉砕材料（粉砕したマグネシウム）を反応容器８２に収容した時と同様に、取り出し作業においても、作業用気密ボックス内で行い、アルゴンガス封入状態の気密瓶内に水素化マグネシウムを保管するようにしている。
なお、取り出し時の作業は、反応容器８２に粉砕材料（粉砕したマグネシウム）を収容した作業と逆手順（反応容器８２から気密瓶への材料収容作業）となるだけで、ほぼ同じであるため、詳細な説明は省略する。

【0102】

このように、反応容器８２からの水素化後の材料である水素化マグネシウムの取り出しが終わると、水素化工程が終了する。

【0103】

次に、粉砕工程で脂肪酸を添加することの効果について、説明する。
図８は、粉砕工程で脂肪酸を添加することの効果を示したグラフである。
図８に示すグラフでは、３サンプルの水素化後の結果を示しているが、これらのサンプルで異なる点は、粉砕工程時に添加する脂肪酸の添加量だけである。

【0104】

脂肪酸としては、例えば、ブタン酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸、ドデカン酸、テトラデカン酸、ペンタデカン酸、ヘキサデカン酸、ヘプタデカン酸、オクタデカン酸、イコサン酸、ヘンイコサン酸、ドコサン酸、テトラコサン酸、ヘキサコサン酸、オクタコサン酸、トリアコンタン酸、などを好適に用いることが可能であり、ここでは、オクタデカン酸を用いている。

【0105】

具体的には、どのサンプルも粉砕前のマグネシウムとして同じメーカーの平均粒子径が約５００μｍのものを使用し、粉砕工程を行うマグネシウムの量は５０ｇに統一した。

【0106】

そして、グラフの横軸を見ると分かるように、１つのサンプルは、脂肪酸の添加量を０ｗｔ％（０質量％）、つまり、添加しないで粉砕工程を実施している。

【0107】

また、もう１つのサンプルは、５０ｇのマグネシウムに対して約１．５５ｇのオクタデカン酸（脂肪酸）を加え、マグネシウムと脂肪酸を合わせた総質量（約５１．５５ｇ）中の約３ｗｔ％（約３質量％）がオクタデカン酸（脂肪酸）であるようにした。
つまり、粉砕工程でのオクタデカン酸（脂肪酸）の添加量が、総質量中の約３質量％になるようにしたものである。

【0108】

さらに、残りの１つのサンプルは、５０ｇのマグネシウムに対して約２．６３ｇのオクタデカン酸（脂肪酸）を加え、マグネシウムと脂肪酸を合わせた総質量（約５２．６３ｇ）中の約５ｗｔ％（約５質量％）がオクタデカン酸（脂肪酸）であるようにした。
つまり、粉砕工程でのオクタデカン酸（脂肪酸）の添加量が、総質量中の約５質量％になるようにしたものである。

【0109】

粉砕工程、及び、水素化工程については、先に説明したとおりであり、粉砕工程は、いずれのサンプルにおいても、粉砕機１の稼働・停止の断続運転の時間を同じにするとともに、実稼働時間で１２時間の粉砕を行うようにした。

【0110】

また、水素化工程は、粉砕したマグネシウムの水素化に適した２２０℃に加熱するための温度設定で、真空引き状態のままヒータ部８１２をＯＮにして、設定温度に到達するまでは、真空引きの状態を維持し、設定温度に到達したところで水素ガスの供給を行い、水素ガス雰囲気の圧力を約９０ＫＰａ（約０．９気圧）に保つようにして８時間の加熱（水素化処理）を実施した。

【0111】

そして、水素ガスの圧力が約９０ＫＰａに到達して８時間が経過したところでヒータ部８１２をＯＦＦにして、室温まで温度が下がった後、水素化後の粉砕マグネシウムの取り出しを行っている。

【0112】

その後、水素化後の粉砕マグネシウムを篩にかけて、５３μｍ以下のものだけをＸ線回折装置（ＸＲＤ装置）にかけ水素化率、つまり、水素化後の粉砕マグネシウムに占める水素化マグネシウムの含有量（ｗｔ％）を求めた。
なお、水素化効率は粒径依存性を有すると考えられるが、先に説明したように、家庭で用いられる市販の粉砕機１を使用して粉砕工程を行っているため、粒径のばらつきが大きいので、水素化後の粉砕マグネシウムを篩分けして、粒径が比較的均一な状態で分析することで粒径依存のばらつきを排除している。

【0113】

図８に示すように、オクタデカン酸を添加せずに粉砕したマグネシウムは、８時間の水素化処理を行っても水素化率が３．４７ｗｔ％でしかない。

【0114】

しかしながら、オクタデカン酸の添加量を増やしていくと、オクタデカン酸の添加量が３ｗｔ％の時には、水素化率が１４．９ｗｔ％まで上昇しており、さらに、オクタデカン酸の添加量を５ｗｔ％にすると、水素化率が４３．３ｗｔ％まで上昇しており、大幅に水素化効率が向上していることが分かる。

【0115】

第１実施形態では、先に説明したとおり、一般家庭で使用されている回転歯の回転で粉砕対象物を攪拌しながら粉砕するミル機を使用している。

【0116】

このようなミル機の場合、微粉を作製するのに用いられるボールミル装置やビーズミル装置のように、粉砕を促進する剛球を使用していないため、粉砕過程でマグネシウムが押し伸ばされ、押し合わされて一体化するようなことを繰り返しながら粉砕が進行するのではなく、マグネシウム同士が擦れ合ったり、マグネシウムが回転歯に衝突する時に、破片状に粉砕されているだけであるため、添加したオクタデカン酸は、粉砕したマグネシウムの表面にだけ存在し、内部に練り込まれることは発生していないと推察される。

【0117】

このことから、水素化効率が向上するメカニズムは、マグネシウムの表面にオクタデカン酸が何らかの作用を及ぼしているものと推察される。
例えば、脂肪酸は、カルボキシル基を有しており、金属酸化物の酸素（例えば、マグネシウムの表面に形成される酸化膜の酸素）とカルボキシル基が反応し、金属酸化物より、融点・沸点・硬度などが大幅に低い金属石鹸を形成するなど、物質の表面に作用するので、マグネシウムの表面にオクタデカン酸が何らかの作用を及ぼしていると推察される。
なお、脂肪酸は、金属そのものとも反応し、金属石鹸を形成すると考えられる。

【0118】

そして、オクタデカン酸を添加せずに、粉砕したマグネシウムの水素化率を見れば、第１実施形態のように、水素ガス雰囲気の圧力が低い状態では、先行技術文献でも述べられているとおり、現実的な時間で水素化率を高めることが困難である。

【0119】

しかし、粉砕工程でマグネシウムにオクタデカン酸を添加すれば、従来、現実的な時間で水素化率を高めるのが難しいとされているような低い圧力の水素ガス雰囲気中であっても水素化を行うことが可能になる。

【0120】

そして、マグネシウムの水素化は、当然、マグネシウムの表面から中心に向かって進行することになり、中心まで反応が進行した時、水素化率が１００％に到達すると考えられる。

【0121】

このことから、マグネシウムの粒子径を小さくし、水素が浸透する必要がある中心までの距離を短くすることで、水素化反応を素早く終わらせることが可能であると考えられる。
先に説明したとおり、今回分析したサンプルは、いずれも篩分けして、５３μｍ以下のものとしているが、さらに、３０μｍの粒子が通過できる目の細かい篩にかけてもその篩を通過する微粒子がなかった。

【0122】

このことから、３０μｍから５３μｍの大きさの粒子であっても、粉砕工程で５ｗｔ％（５質量％）程度のオクタデカン酸を添加すれば、８時間の水素化処理で４０ｗｔ％を超える水素化率が得られている。

【0123】

例えば、３０μｍの粒子を考えた場合、４０ｗｔ％が水素化されるためには、表面から２μｍ前後の深さまで水素化が進行していると考えられ、粉砕工程で４μｍ前後まで粉砕が進めば、このような、従来、現実的な時間で水素化率を高めるのが難しいとされている低い圧力の水素ガス雰囲気中であっても、１００％に近い極めて高い水素化率が得られることが予想される。
そして、その程度の粒径までの粉砕であれば、柔らかく、微粉末になり難いマグネシウムであっても、十分に粉砕が可能なレベルであると言える。

【0124】

したがって、粉砕工程で添加するオクタデカン酸（脂肪酸）の添加量が、マグネシウムとオクタデカン酸（脂肪酸）を合わせた総質量中の５質量％以上であれば、現実的な時間で水素化率を高めるのが難しいとされている低い圧力の水素ガス雰囲気中であっても、現実的な粉砕粒径の範囲内で、且つ、現実的な水素化時間で、極めて高い水素化率が得られることが予想される。

【0125】

ただし、このような粉砕したマグネシウムは、著しく反応性が高まっていることから酸素による酸化劣化の進行も速く、それによって水素化反応が起こらなくなるため、粉砕したマグネシウムは、水素化工程の終了まで、酸素に触れさせないようにするのが重要である。

【0126】

一方、第１実施形態の説明から分かるとおり、本手法は、先行技術文献で示されるような、高い圧力の水素ガス雰囲気中で、水素化マグネシウムが分解するような高い温度に保持することを必要としない。

【0127】

図９は、熱力学計算で求めた水素化マグネシウムの分解生成境界線ＢＬを示すグラフであり、これを参照しながら本手法の温度面での利点について説明する。
なお、この分解生成境界線上の温度のことを分解生成境界温度と呼ぶ場合がある。
図９に示すグラフは、縦軸に水素ガス雰囲気の圧力（単位：Ｐａ）、横軸に温度（単位：℃）を示し、各圧力で水素化マグネシウムの分解が始まる最も低い温度を求め、グラフ化したものである。

【0128】

つまり、水素化マグネシウムの分解生成境界線ＢＬを境に右側（高温側）では、水素化マグネシウムが分解してマグネシウムと水素ガスの状態になり、左側（低温側）では、水素化マグネシウムの分解が発生せず、マグネシウムと水素ガスが存在していれば水素化マグネシウムになる生成反応が進む領域である。

【0129】

先ほど、説明した水素化の例では、水素ガス雰囲気の圧力を約９０ｋＰａにしていることから、１０００００Ｐａ（１００ｋＰａ）より若干低い圧力であり、水素化マグネシウムの分解生成境界線ＢＬ上の温度は、２８０℃前後になる。

【0130】

しかし、実際の加熱温度は２２０℃程度であるから、水素化マグネシウムの分解生成境界線ＢＬ上の温度より６０℃前後低い温度でよい。

【0131】

このことから、例えば、グラフ上に点線で示す５ａｔｍ（５気圧）の水素ガス雰囲気での処理であれば、水素化マグネシウムの分解生成境界線ＢＬ上の温度が約３５０℃であることから、実際の加熱温度は、３００℃以下で良いと考えられる。

【0132】

一方、先行技術文献で示されるように、水素化マグネシウムの分解生成境界線ＢＬ上の温度より５０℃程度高い温度での処理を実施しようとすると、４００℃以上の温度に加熱することになり、この場合、輻射熱が支配的になる。

【0133】

そして、反応容器８２には、一般的にステンレスなどの金属材料を使用することになるが、ステンレスなどを使用すると、輻射熱が反射されるため、熱の伝達効率が下がり、エネルギーロスが大きくなると考えられ、本手法のように、輻射熱が支配的でない低温帯の処理が行えることでエネルギー効率の良い水素化処理が行えると考えられる。

【0134】

さらに、本手法であれば、比較的低い圧力での処理が可能なため、耐圧性能のために、反応容器８２の厚みを厚くする必要がないことから熱の通りもよく、効率的に粉砕したマグネシウムを加熱することが可能となることからエネルギー効率が良いと考えられる。

【0135】

一方、熱力学計算上は、低温でも水素化マグネシウムが安定に存在できることになるが、熱力学計算には、反応速度のファクタがなく、先にも触れたとおり、マグネシウムの加熱温度が１４０℃を下回ると、マグネシウムへの水素ガスの吸収に起因する水素化工程で見られる圧力の減少が著しく遅くなる。

【0136】

このため、水素化工程の水素化処理では、１４０℃以上の温度にマグネシウムを加熱することが好ましい。

【0137】

具体的には、図９のグラフに一点鎖線で示すラインが５００Ｐａ（０．５ｋＰａ）であり、この場合、水素化マグネシウムの分解生成境界線ＢＬ上の温度は約１５０℃であるから、水素ガス雰囲気の圧力を５００Ｐａ以上にすれば、１４０℃の温度で水素化マグネシウムが分解することはない。

【0138】

したがって、水素化工程の水素化処理は、５００Ｐａ以上、５気圧以下の水素ガス圧力下で、１４０℃以上、水素化マグネシウムの分解温度未満の温度に粉砕したマグネシウムを加熱して処理することが好ましく、そうすることで輻射熱の影響が強くなる４００℃より５０℃以上低い温度帯で処理ができるとともに、反応容器８２の厚みを厚くする必要がないことから熱の通りもよく、エネルギー効率の良い処理ができる。
なお、

【0139】

例えば、水素化工程の水素ガスの圧力が、０．２ＭＰａ未満の場合、法律上、定期点検すら必要がなく、また、水素化を促進する上では、高い圧力、例えば、３０ｋＰａ（約０．３気圧）以上が良いことから、水素化工程の水素化処理は、３０ｋＰａ以上、０．２ＭＰａ未満の水素ガス圧力下で粉砕したマグネシウムを加熱して処理することがより好ましい。

【0140】

（第２実施形態）
第１実施形態では、脂肪酸にオクタデカン酸を用いたが、第２実施形態では、脂肪酸にドデカン酸を用いた場合について説明する。
第２実施形態でも、第１実施形態で使用したのと同じマグネシウム５０ｇに対してマグネシウムとドデカン酸を合わせた総質量中のドデカン酸の添加量が約５ｗｔ％（約５質量％：２．６３ｇ）となるように、粉砕工程でマグネシウムにドデカン酸を添加して粉砕を行った。

【0141】

なお、粉砕機１、及び、その粉砕機１を用いた粉砕条件等は、第１実施形態と同じであり、また、水素化工程を実施した水素化炉８についても第１実施形態と同じである。

【0142】

そして、粉砕したマグネシウムを２つに分け、片方については、第１実施形態とまったく同じ条件の水素化工程の処理を実施し、水素化後の粉砕マグネシウムを篩にかけて、５３μｍ以下のものだけをＸ線回折装置（ＸＲＤ装置）にかけ水素化マグネシウムの含有量（ｗｔ％）を求めた。
結果、水素化率は５１．３ｗｔ％であり、オクタデカン酸よりも良い結果が得られたことから、粉砕工程で添加する脂肪酸は、オクタデカン酸でなくとも良いことが分かった。

【0143】

ただし、アルキル鎖が短いと疎水性が弱くなり、水分を含有しやすくなるため、水分を吸収しないように取扱う必要があり、逆に、アルキル鎖が長いと融点が高くなり、粉砕工程での温度上昇では脂肪酸の融解が起きず、マグネシウムの表面への添加が行い難くなると考えられる。

【0144】

このことから、脂肪酸としては、トータルの炭素数が７から３０程度のもの、つまり、ヘプタン酸（炭素数７）、オクタン酸（炭素数８）、ノナン酸（炭素数９）、デカン酸（炭素数１０）、ドデカン酸（炭素数１２）、テトラデカン酸（炭素数１４）、ペンタデカン酸（炭素数１５）、ヘキサデカン酸（炭素数１６）、ヘプタデカン酸（炭素数１７）、オクタデカン酸（炭素数１８）、イコサン酸（炭素数２０）、ヘンイコサン酸（炭素数２１）、ドコサン酸（炭素数２２）、テトラコサン酸（炭素数２４）、ヘキサコサン酸（炭素数２６）、オクタコサン酸（炭素数２８）、トリアコンタン酸（炭素数３０）、などがより好適であると考えられる。

【0145】

一方、粉砕したマグネシウムの内の残る片方については、反応容器８２内を真空引きした後、ヒータ部８１２をＯＮする前に、９０ｋＰａとなるように水素ガスを充填し、それからヒータ部８１２をＯＮにして設定温度に到達したところから８時間の水素化処理を行った。
つまり、ヒータ部８１２をＯＮするより前に水素ガスの供給を行った点が異なる点であり、その他は同じである。

【0146】

そして、このようにヒータ部８１２をＯＮするより前に水素ガスの供給を行って水素化処理を実施したものについても、水素化後の粉砕マグネシウムを篩にかけて、５３μｍ以下のものだけをＸ線回折装置（ＸＲＤ装置）にかけ水素化マグネシウムの含有量（ｗｔ％）を求めたが、水素化率は２９．８ｗｔ％とやや低い値であった。

【0147】

このことから、水素化工程は、水素化処理の前に、真空引きを行いながら粉砕したマグネシウムを加熱する加熱処理を備えるものとすることが好ましい。

【0148】

（第３実施形態）
第１実施形態、及び、第２実施形態では、粉砕機１に、お茶の葉、コーヒー豆などを粉末化するために、一般家庭でも使用されている家庭用ミル機を用いた場合について示した。
この家庭用ミル機は、工業用のミル機とは違い過負荷が掛かると故障する。
このため、粉砕時の温度上昇で脂肪酸が解けて粘性が高い状態になるが、脂肪酸の添加量が５ｗｔ％を超えて、その粘性が極めて高くなると、動かなくなる問題がある。

【0149】

そこで、第３実施形態では、脂肪酸の添加量がより多い場合でも水素化効率が向上するのかを見るために、フリッチュ社製の遊星型ボールミル装置を用いて粉砕した場合について説明する。

【0150】

（粉砕機）
図１０は、本発明に係る第３実施形態の粉砕工程で用いる粉砕機Ｓ１の斜視図であり、図１１は、本発明に係る第３実施形態の粉砕機Ｓ１のフードＳ３を開けた状態を示す斜視図であり、図１２は、本発明に係る第３実施形態の粉砕容器Ｓ４の斜視図であり、図１３は、本発明に係る第３実施形態の粉砕容器Ｓ４の分解斜視図である。

【0151】

図１０、及び、図１１に示すように、第３実施形態で用いる粉砕機Ｓ１は、着脱可能に固定された粉砕容器Ｓ４（図１１参照）を回転制御する粉砕機本体部Ｓ２と、粉砕機本体部Ｓ２に開閉可能にヒンジ構造で連結され、粉砕容器Ｓ４を覆い隠すことが可能なフードＳ３と、を備えている。

【0152】

図１０に示すように、粉砕機本体部Ｓ２は、粉砕容器Ｓ４を回転制御させる条件を入力する条件入力部Ｓ２１と、非常停止ボタンＳ２２と、を備えている。

【0153】

粉砕容器Ｓ４は、図１２、及び、図１３に示すように、粉砕材料（図示せず）、及び、粉砕を促進する球形状の粉砕メディア（図示せず）を収容する収容部を構成する、上部開口を有する有底状の粉砕容器本体Ｓ４１と、粉砕容器本体Ｓ４１の上部開口を塞ぐ蓋部Ｓ４２と、を備えている。

【0154】

また、図１３に示すように、粉砕容器本体Ｓ４１は、上部開口側の縁部にＯリングＳ５を配置する溝部Ｓ４１１と、その溝部Ｓ４１１よりも径方向外側に形成され、ネジが螺合するネジ螺合穴Ｓ４１２と、を備えている。
なお、ネジ螺合穴Ｓ４１２は、周方向に９０度ピッチで合計４個設けられている。

【0155】

一方、蓋部Ｓ４２は、外側となる面（図１２参照）にネジの頭を収容するザグリが設けられた貫通穴Ｓ４２１を備えている。
なお、この貫通穴Ｓ４２１は、蓋部Ｓ４２を粉砕容器本体Ｓ４１にネジ固定する時に、ネジの螺合部を粉砕容器本体Ｓ４１側に通すための貫通穴Ｓ４２１であるので、その貫通穴Ｓ４２１の設けられている位置（中心からの距離等）は、粉砕容器本体Ｓ４１のネジ螺合穴Ｓ４１２に対応したものになっている。

【0156】

そして、粉砕容器本体Ｓ４１に、粉砕材料（図示せず）、及び、粉砕を促進する球形状の粉砕メディア（図示せず）を収容し、蓋部Ｓ４２がＯリングＳ５を粉砕容器本体Ｓ４１側に押圧するように、蓋部Ｓ４２側から貫通穴Ｓ４２１を通して、ネジ（図示せず）を粉砕容器本体Ｓ４１のネジ螺合穴Ｓ４１２に螺合させると、粉砕材料（図示せず）、及び、粉砕を促進する球形状の粉砕メディア（図示せず）が、完全密封状態で粉砕容器Ｓ４内に収容された状態になる。

【0157】

このように、粉砕容器Ｓ４内に粉砕材料（図示せず）、及び、粉砕を促進する球形状の粉砕メディア（図示せず）を収容した状態とした後、図１１に示すように、粉砕容器Ｓ４を粉砕機本体部Ｓ２に固定し、図１０に示すように、フードＳ３を閉じ、条件入力部Ｓ２１を操作し、粉砕容器Ｓ４の回転制御のための条件を入力して、粉砕スタートボタンを押すと、粉砕が開始される。

【0158】

具体的には、粉砕スタートボタンを押すと、粉砕容器Ｓ４自体の回転が開始され、その密閉状態とされた粉砕容器Ｓ４内で、回転力によって、粉砕を促進するための剛球（例えば、５ｍｍφの高硬度球（ＳＵＳ４４０Ｃ、クロム鋼））と粉砕対象物であるマグネシウムが激しく攪拌され、粉砕が進行する。

【0159】

そして、粉砕容器Ｓ４が、第１実施形態、及び、第２実施形態の粉砕機１の粉砕部３に対応し、粉砕工程、及び、水素化工程の基本的な作業手順は第１実施形態、及び、第２実施形態とほぼ同じであるので、以下では、異なる点について説明し、同様である点については、説明を省略する場合がある。

【0160】

上記の説明から分かるように、第３実施形態の粉砕機Ｓ１である遊星型ボールミル装置は、粉砕を行うための粉砕容器Ｓ４自体を回転させるだけの構成である。
このため、粉砕容器Ｓ４内に機械的な攪拌構造はなく、粉砕容器本体Ｓ４１と蓋部Ｓ４２との間もＯリングＳ５によって完全な気密が取られるように、粉砕容器Ｓ４が構成されている。
したがって、粉砕の動作中に外気が、粉砕容器Ｓ４内に巻き込まれる心配はない。

【0161】

このことから、粉砕を行うための粉砕容器Ｓ４内に、剛球と粉砕対象物であるマグネシウム（添加のための脂肪酸含む）を収容する作業、並びに、粉砕したマグネシウムを取り出す作業については、第１実施形態、及び、第２実施形態と同様に作業用気密ボックス内のアルゴンガス雰囲気下で行っているが、遊星型ボールミル装置自体は、室内の大気中に置いた状態で粉砕を実施している。

【0162】

次に、第３実施形態の具体的な事例について説明する。
第３実施形態では、粉砕に用いるマグネシウムに平均粒子径が約１８０μｍのものを使用した。

【0163】

粉砕条件としては、粉砕閉容器Ｓ４の内容積の１／３を占めるように５ｍｍΦの高硬度ステンレス（ＳＵＳ４４０Ｃ）製の剛球を入れ、同様に内容積の１／３を占めるように、７０ｇのマグネシウムを入れた。
なお、脂肪酸としては、マグネシウムと脂肪酸の総質量中の約１３ｗｔ％となる量のオクタデカン酸を、粉砕のための粉砕容器Ｓ４内に入れた。
そして、３３０ｒｐｍの回転速度で１時間稼働させ、１時間停止させる動作を２４回行い、粉砕のために粉砕容器Ｓ４が回転している時間が２４時間になるようにした。

【0164】

なお、１時間稼働後に、１時間の停止を行っているのは、粉砕のための粉砕容器Ｓ４の温度上昇を抑えるためであり、メーカーでは１００℃を超えないように使用することが推奨されている。

【0165】

このようにして、オクタデカン酸を１３ｗｔ％（１３質量％）添加して粉砕マグネシウムを作製し、その粉砕したマグネシウムを用いて水素化工程を行った。
具体的には、第１実施形態の水素化工程と同様であるが、第１実施形態では８時間の水素化処理を行っていたが、第３実施形態では、４時間の水素化処理とした。

【0166】

そして、第１実施形態と同様に、水素化後の粉砕マグネシウムを篩にかけて、５３μｍ以下のものだけをＸ線回折装置（ＸＲＤ装置）にかけ水素化率、つまり、水素化後の粉砕マグネシウムに占める水素化マグネシウムの含有量（ｗｔ％）を求めた結果、３９．５ｗｔ％であった。

【0167】

第３実施形態では、約４０ｗｔ％の水素化率が得られ、第１実施形態のオクタデカン酸を５ｗｔ％（５質量％）添加したものと遜色のない結果が得られており、第３実施形態の水素化処理の時間が第１実施形態の水素化処理の時間の半分である点を考慮すれば、第３実施形態の結果は、第１実施形態のオクタデカン酸を５ｗｔ％（５質量％）添加したものよりも明らかに良い結果が得られている。

【0168】

一方、あまり脂肪酸を多く添加しすぎると、粉砕したマグネシウムの表面に厚い脂肪酸の層が形成され、水素化を阻害するようになるおそれもあることから、脂肪酸の添加量は、マグネシウムと脂肪酸を合わせた総質量中の１５質量％以下程度に留めるのが良いと考えられる。

【0169】

なお、遊星型ボールミル装置では、一般に、粉砕に使用する剛球の直径が小さいものほど、粉砕可能な限界粒子径が小さくなるため、第３実施形態では、５ｍｍφの高硬度球を用いていたが、３ｍｍφの高硬度球や１．５ｍｍφの高硬度球を粉砕に使用するようにすれば、粉砕後のマグネシウムの粒子径を、さらに、小さくすることが可能であると考えられる。

【0170】

そして、第３実施形態の水素化時間が、第１実施形態の水素化時間の半分である点を考慮すれば、第３実施形態は、第１実施形態よりも、さらに、良い結果が得られていると言え、第１実施形態と同様に、十分に、現実的な粉砕粒径の範囲内で、且つ、現実的な水素化時間で、極めて高い水素化率が得られることが予想される。

【0171】

なお、粉砕工程でマグネシウムに添加する脂肪酸の添加量は、マグネシウムと脂肪酸を合わせた総質量中の６ｗｔ％以上、７ｗｔ％以上、８ｗｔ％以上、９ｗｔ％以上、１０ｗｔ％以上、１１ｗｔ％以上、１２ｗｔ％以上の順に、より好ましいものとなると考えられる。
しかしながら、過剰添加による弊害も予想されることから、粉砕工程でマグネシウムに添加する脂肪酸の添加量は、マグネシウムと脂肪酸を合わせた総質量中の１５ｗｔ％以下、１４ｗｔ％以下に抑えるのが良いと考えられる。

【0172】

以上、具体的な実施形態の説明を行ってきたが、本発明は具体的な実施形態に限定されるものではない。
例えば、具体的な説明では、さらに、水素化率を高めるための方法として、粉砕工程でのマグネシウムの粉砕粒径を小さくすることについて説明したが、粉砕工程と水素化工程を繰り返し実施するものとしてもよい。

【0173】

最初の粉砕工程と水素化工程を行った後の粉砕したマグネシウムは、表面からある程度の深さまで水素化が進行し、水素化マグネシウムの層が形成されている。
そして、水素化マグネシウムの層は、非金属化が進行した層であるため、粉砕が進みやすく、短時間の粉砕で水素化マグネシウムの層が粉体となり、内部の金属マグネシウムの部分が現れ、その金属マグネシウムの部分が、さらに、粉砕されることでマグネシウムの微粉末化が効率よく進むものと考えられる。

【0174】

このため、一度、水素化処理を行った粉砕したマグネシウムに対して、再度、粉砕工程を実施すれば、さらに、粉砕が進んだ状態となるので、その粉砕が進んだ状態の粉砕したマグネシウムに対して水素化処理を実施すれば、より水素化率の高い水素化マグネシウムを得ることができる。

【0175】

この２回目の粉砕工程でも、粉砕によって水素化マグネシウムの層が取れ、粉砕が一段と進んだ金属マグネシウムの微粉末ができるが、脂肪酸を添加して粉砕工程を行っておくことで、その金属マグネシウムの微粉末は水素化が進みやすいようになると考えられる。
したがって、２回目以降の粉砕工程においても、脂肪酸を添加することが望ましい。

【0176】

この２回目の粉砕工程では、水素化マグネシウムの部分を含むマグネシウムを粉砕することになるが、この場合の脂肪酸の添加量も、マグネシウムの質量（水素化マグネシウムの部分を除いたマグネシウムの質量）と脂肪酸の質量を合わせた総質量中の５質量％以上であれば十分であると考えられる。

【0177】

一方、水素化処理後の粉砕したマグネシウムは、表面に水素化マグネシウムの層が形成されているため、内部の水素化が進んでいない金属マグネシウムが大気中の酸素で酸化されるのを防止する効果が期待できる。
しかし、２回目の粉砕工程直後の粉砕したマグネシウムは、そのような水素化マグネシウムの層の保護がない状態になるため、やはり、２回目の粉砕工程後の粉砕したマグネシウムにあっても、２回目の水素化工程の終了まで、酸素に触れさせないことが水素化反応を進めるために重要といえる。

【0178】

したがって、水素化マグネシウムの製造方法は、脂肪酸を添加してマグネシウムを粉砕する粉砕工程と、粉砕したマグネシウムを、５００Ｐａ以上、５気圧以下の水素ガス圧力下で、１４０℃以上、水素化マグネシウムの分解温度未満の温度に加熱して、水素化処理する水素化工程と、を備え、その粉砕工程から水素化工程までの工程を一連のものとして合わせた粉砕水素化工程を複数回行うものとしてもよいが、この場合でも、各粉砕水素化工程中の粉砕工程で添加する脂肪酸の添加量は、マグネシウムと脂肪酸を合わせた総質量中の５質量％以上とし、粉砕したマグネシウムは、各粉砕水素化工程中の水素化工程の終了まで、酸素に触れさせないものとするのがよい。

【0179】

このように、本発明は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】

【0180】

１ 粉砕機
２ 粉砕機本体部
２１ 押釦
３ 粉砕部
４ 粉砕部本体
４１ 攪拌粉砕歯
４２ 螺合溝
５ 蓋部
５１ 螺合山
６ 真空デシケータ
６１ 容器本体
６２ 蓋部
６２１ 圧力ゲージ
６２２、６２３ 吸排気ポート
６３ パッチン錠
７ 酸素濃度計
８ 水素化炉
８１ 加熱炉
８１１ 断熱筐体
８１２ ヒータ部
８２ 反応容器
８２１ 反応容器本体
８２１１ フランジ部
８２２ 蓋部
８２２１ 吸排気ポート
８２３ Ｏリング
８２４ クランプ
８３ 圧力調整タンク
Ｂ１ 高圧ガスボンベ
Ｂ２ 水素ガスボンベ
Ｂ３ アルゴンガスボンベ
ＢＬ 分解生成境界線
ＤＰ デジタル圧力計
ＦＧＰ ガス配管
ＭＦＣ－Ａ アルゴンガス用マスフローコントローラ
ＭＦＣ－Ｈ 水素ガス用マスフローコントローラ
Ｎ、Ｎ１、Ｎ２ ニードルバルブ
ＯＣＢ２、ＯＣＢ３、ＯＣＢ５ 開閉バルブ
Ｐ１、Ｐ２ 真空ポンプ
ＰＬＣ シーケンサー
ＰＴ１ 取付ポート
ＰＴ２、ＰＴ３ 受入ポート
ＰＴ４ ガス供給用ポート
ＰＴ５ 排気ポート
Ｓ１ 粉砕機
Ｓ２ 粉砕機本体部
Ｓ２１ 条件入力部
Ｓ２２ 非常停止ボタン
Ｓ３ フード
Ｓ４ 粉砕容器
Ｓ４１ 粉砕容器本体
Ｓ４１１ 溝部
Ｓ４１２ ネジ螺合穴
Ｓ４２ 蓋部
Ｓ４２１ 貫通穴
Ｓ５ Ｏリング

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】