特開 2023-113347 水素発生方法、水素発生促進部材、および製造方法

(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】P2023113347

(43)【公開日】2023-08-16

(54)【発明の名称】水素発生方法、水素発生促進部材、および製造方法

(51)【国際特許分類】

   C01B 3/08 20060101AFI20230808BHJP

   C25D 7/00 20060101ALI20230808BHJP

   C25D 3/12 20060101ALI20230808BHJP

   H01M 8/0606 20160101ALI20230808BHJP

【ＦＩ】

C01B3/08 Z

C25D7/00 Y

C25D3/12 101

H01M8/0606

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022015654

(22)【出願日】2022-02-03

(71)【出願人】

【識別番号】000115072

【氏名又は名称】ユケン工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000992

【氏名又は名称】弁理士法人ネクスト

(72)【発明者】

【氏名】菊池 義治

(72)【発明者】

【氏名】赤松 慎也

【テーマコード（参考）】

4K023

4K024

5H127

【Ｆターム（参考）】

4K023AA12

4K023BA08

4K023CB11

4K023CB28

4K023DA02

4K024AA03

4K024AB02

4K024BA02

4K024BB27

4K024CA02

4K024CA03

4K024CA04

4K024CA06

4K024GA16

5H127AC02

5H127AC07

5H127BA02

5H127BA16

(57)【要約】

【課題】高純度、且つローコストな水素の確保を課題とする。
【解決手段】ピリジン系化合物及びニッケルを含有する酸性電気めっき浴を用いて、金属表面を有する被処理物の表面に形成された電気めっき皮膜を備えた水素発生促進部材と、アルカリ溶液中における腐食電位がニッケルより卑な金属とを電気的に接続した状態でアルカリ溶液に浸漬することで、水素を発生させる。水素発生促進部材は水素発生に対して高い応答性を示しているため、反応液中に水素発生促進部材と接触した腐食電位がニッケルよりも卑な金属はすぐに溶解を始め水素を発生する。また、水素発生の駆動力は金属間の電位差によるものなので、水素発生には電力を必要としない。更には、発生した水素の純度を高めるために古典的な水上置換法等を用いることが可能なので、複雑な装置構成を必要としない。これにより、高純度、且つローコストな水素の確保が可能になる。
【選択図】図９

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ピリジン系化合物及びニッケルを含有する酸性電気めっき浴を用いて、金属表面を有する被処理物の表面に形成された電気めっき皮膜を備えた水素発生促進部材と、アルカリ溶液中における腐食電位がニッケルより卑な金属とを電気的に接続した状態で前記アルカリ溶液に浸漬することで、水素を発生させることを特徴とする水素発生方法。

【請求項2】

前記アルカリ溶液が、水酸化ナトリウムを含有することを特徴とする請求項１に記載の水素発生方法。

【請求項3】

前記アルカリ溶液が、５～４００ｇ／Ｌの水酸化ナトリウムを含有することを特徴とする請求項２に記載の水素発生方法。

【請求項4】

前記アルカリ溶液が、水酸化カリウムを含有することを特徴とする請求項１に記載の水素発生方法。

【請求項5】

前記アルカリ溶液が、７～５６１ｇ／Ｌの水酸化カリウムを含有することを特徴とする請求項４に記載の水素発生方法。

【請求項6】

前記ニッケルより卑な金属が、アルミニウムであることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の水素発生方法。

【請求項7】

前記ニッケルより卑な金属の表面積に対する前記水素発生促進部材の表面積の比率が、０．１以上であることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の水素発生方法。

【請求項8】

アルカリ溶液中における腐食電位がニッケルより卑な金属と接続された状態で前記アルカリ溶液に浸漬される水素発生促進部材であって、
金属表面を有する被処理物と、
ピリジン系化合物及びニッケルを含有する酸性電気めっき浴により前記金属表面に形成された電気めっき皮膜と
を備えることを特徴とする水素発生促進部材。

【請求項9】

アルカリ溶液中における腐食電位がニッケルより卑な金属に接続した状態で前記アルカリ溶液に浸漬される水素発生促進部材を製造する製造方法であって、
ピリジン系化合物及びニッケルを含有する酸性電気めっき浴を用いて、金属表面を有する被処理物の表面に、電気めっき皮膜を形成することで、水素発生促進部材を製造することを特徴とする製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、水素を発生させる水素発生方法等に関する。

【背景技術】

【0002】

水素を発生させる方法として、アルミニウムを水酸化ナトリウム溶液等のアルカリ溶液に浸漬する方法が知られている。下記特許文献には、そのような方法で水素を発生させる技術が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００９－１０７８９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

近い将来において水素の需要が高まることが予測されているが、燃料電池に悪影響を与えない高純度な水素供給源が確立されていない。脱硫装置等が必要な液体炭化水素、水蒸気改質ユニットや水の電気分解による水素発生法に代わる高純度、且つローコストな水素の確保や水素の発生方法が求められている。つまり、化石燃料をベースとして水素を製造する化石燃料改質法は、安定的かつ大規模に水素製造が可能であるが、ＣＣＳ（二酸化炭素回収・貯留技術）等を用いない限り、二酸化炭素が放出されてしまうため、高純度の水素を確保できない。また、水蒸気改質ユニットやＣＯ変成器が必要になるだけではなく、燃料中に存在する硫黄化合物が燃料電池の触媒を汚染して性能低下を招くため脱硫装置が必要になる。そのため、水素製造装置が複雑になることは避けられない。そして、水の電気分解による水素発生法も、安定的かつ大規模に水素製造が可能であるが、発電時にＣＣＳ等を用いない限り、二酸化炭素が放出されてしまうため、高純度の水素を確保できない。また、この製造方法は電力を利用するため、電気代が製造コストに直結する。このため、本発明は、高純度、且つローコストな水素の確保を課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記課題を解決するために、本発明の水素発生方法は、ピリジン系化合物及びニッケルを含有する酸性電気めっき浴を用いて、金属表面を有する被処理物の表面に形成された電気めっき皮膜を備えた水素発生促進部材と、アルカリ溶液中における腐食電位がニッケルより卑な金属とを電気的に接続した状態で前記アルカリ溶液に浸漬することで、水素を発生させることを特徴とする。

【0006】

上記課題を解決するために、本発明の水素発生促進部材の製造方法は、アルカリ溶液中における腐食電位がニッケルより卑な金属と接続された状態で前記アルカリ溶液に浸漬される水素発生促進部材であって、金属表面を有する被処理物と、ピリジン系化合物及びニッケルを含有する酸性電気めっき浴により前記金属表面に形成された電気めっき皮膜とを備えることを特徴とする。

【0007】

上記課題を解決するために、本発明の製造方法は、アルカリ溶液中における腐食電位がニッケルより卑な金属に接続した状態で前記アルカリ溶液に浸漬される水素発生促進部材を製造する製造方法であって、ピリジン系化合物及びニッケルを含有する酸性電気めっき浴を用いて、金属表面を有する被処理物の表面に、電気めっき皮膜を形成することで、水素発生促進部材を製造することを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明において、水素発生促進部材は水素発生に対して高い応答性を示している。このため、反応液中に水素発生促進部材と接触した腐食電位がニッケルよりも卑な金属はすぐに溶解を始め水素を発生する。また、水素発生の駆動力は金属間の電位差によるものなので、水素発生には電力を必要としない。更には、発生した水素の純度を高めるために古典的な水上置換法等を用いることが可能なので、複雑な装置構成を必要としない。従って、本発明を用いることで、高純度、且つローコストな水素の確保が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】水素発生促進皮膜形成時の酸性電気めっき浴の組成，めっき条件，水素発生促進皮膜の膜厚を示す図である。

【図2】下地ニッケル皮膜形成時の酸性電気めっき浴の組成を示す図である。

【図3】水酸化ナトリウム溶液の水酸化ナトリウムの濃度毎の促進部材使用時水素発生量、ブランクテストの水素発生量および、水素発生比率を示す図である。

【図4】水酸化ナトリウム溶液の液温毎の促進部材使用時水素発生量、ブランクテストの水素発生量および、水素発生比率を示す図である。

【図5】面積比率毎の促進部材使用時水素発生量、ブランクテストの水素発生量および、水素発生比率を示す図である。

【図6】水素発生部材と亜鉛板とを接触させた状態で水酸化ナトリウム溶液に浸漬した際の促進部材使用時水素発生量、ブランクテストの水素発生量および、水素発生比率を示す図である。

【図7】水素発生部材と亜鉛粒とを接触させた状態で水酸化ナトリウム溶液に浸漬した際の促進部材使用時水素発生量、ブランクテストの水素発生量および、水素発生比率を示す図である。

【図8】水素発生部材とアルミニウム板とを接触させた状態で水酸化カリウム溶液に浸漬した際の促進部材使用時水素発生量、ブランクテストの水素発生量および、水素発生比率を示す図である。

【図9】電気的に接触させた状態で水酸化ナトリウム溶液に浸漬された水素発生促進部材とアルミニウム板とを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本発明に記載の「ピリジン系化合物」は、ピリジン環を有する化合物であり、具体的には、例えば、ピリジン、2-メチルピリジン、3-メチルピリジン、4-メチルピリジン、2-エチルピリジン、3-エチルピリジン、4-エチルピリジン、2-プロピルピリジン、3-プロピルピリジン、4-プロピルピリジン、2,6-ジメチルピリジン、2,4-ジメチルピリジン、3,4-ジメチルピリジン、3,5-ジメチルピリジン、2,4,6-トリメチルピリジン、2,3,5-トリメチルピリジン、2-メチル-5-エチルピリジン、3,5-ジエチルピリジン、2-シアノピリジン、3-シアノピリジン、4-シアノピリジン、2-ピコリンアミド、3-ピコリンアミド、4-ピコリンアミド、ピリジン-2-カルボン酸、ピリジン-3-カルボン酸、ピリジン-4-カルボン酸、1-メチルピリジニウム-2-カルボン酸塩酸塩、1-メチルピリジニウム-3-カルボン酸塩酸塩、1-メチルピリジニウム-4-カルボン酸塩酸塩、2-ピリジンカルボキシアルデヒド、3-ピリジンカルボキシアルデヒド、4-ピリジンカルボキシアルデヒド、2-アミノピリジン、3-アミノピリジン、4-アミノピリジン、1-メチルピリジニウムクロリド、1-エチルピリジニウムクロリド、1-プロピルピリジニウムクロリド、1-ブチルピリジニウムクロリド、1-ペンチルピリジニウムクロリド、1-ヘキシルピリジニウムクロリド、1-ヘプチルピリジニウムクロリド、1-オクチルピリジニウムクロリド、1-ノニルピリジニウムクロリド、1-デシルピリジニウムクロリド、1-ウンデシルピリジニウムクロリド、1-ドデシルピリジニウムクロリド、1-ベンジルピリジニウムクロリド、1-ベンジルピリジニウム-3-カルボキシラート、1-ベンジル-3-カルボキシレートピリジニウム塩化ナトリウム、2-ベンジルピリジン、3-ベンジルピリジン、4-ベンジルピリジン、2-ヒドロキシピリジン、3-ヒドロキシピリジン、4-ヒドロキシピリジン、2-アセチルピリジン、3-アセチルピリジン、4-アセチルピリジン、2-フェニルピリジン、3-フェニルピリジン、4-フェニルピリジン、5,6,7,8-テトラヒドロキノリン 、2-メチルピラジン、5-メチルピラジンなどが挙げられる。

【0011】

上記ピリジン系化合物を含む電気めっき浴でのピリジン系化合物の濃度は、０．１８～９３８ミリｍｏｌ／Ｌであることが好ましく、特に、０．８８～３６８ミリｍｏｌ／Ｌであることが好ましい。

【0012】

上記ピリジン系化合物を含む電気めっき浴の浴温は、５～９０℃であることが好ましく、特に、２５～４５℃であることが好ましい。

【0013】

上記ピリジン系化合物を含む電気めっき浴には、導電性および緩衝性を与える化合物として、無機酸、有機酸、それらのアルカリ塩類、有機錯化剤などと、それらのアルカリ塩類、さらに、有機アミン、有機ポリアミンなどが含まれてもよい。

【0014】

上記ピリジン系化合物を含む電気めっき浴には、さらに、皮膜安定剤、皮膜密着性強化剤として、フェノール水酸基を有する化合物、フェノール酸塩など低分子化合物や、それらを骨格に持つ高分子化合物、タンニン、タンニン酸、カテキンなどポリフェノールといわれる高分子化合物などが含まれてもよい。

【0015】

上記ピリジン系化合物を含む電気めっき浴では、陰極電解方式を採用することが好ましい。これにより、耐久性の高い皮膜を形成することが可能となる。なお、陰極電解時の電流密度は、０．２～６０Ａ／ｄｍ^２であることが好ましく、特に、１～１０Ａ／ｄｍ^２であることが好ましい。これにより、比較的低い電流密度で皮膜を形成することが可能となる。

【0016】

なお、上記ピリジン系化合物を含む電気めっき浴では、陰極電解方式ではなく、陽極電解と陰極電解とを交互に繰り返す電解方式、所謂、ＰＲ電解方式を採用することも可能である。ＰＲ電解方式を採用する際には、陰極電解時の電流密度を０．２～６０Ａ／ｄｍ^２とし、陽極電解時の電流密度を０～３０Ａ／ｄｍ^２とすることが好ましく、特に、陰極電解時の電流密度を１～１０Ａ／ｄｍ^２とし、陽極電解時の電流密度を０～１０Ａ／ｄｍ^２とすることが好ましい。また、陰極電解時間を０．１～１０秒とし、陽極電解時間を０．１～１０秒とすることが好ましく、陰極電解時間と陽極電解時間との比率は、陰極電解時間：陽極電解時間＝１：０．１～１：１とすることが好ましい。

【0017】

また、上記ピリジン系化合物を含む電気めっき浴によって皮膜を形成する前に、下地ニッケルめっきを施すことが好ましい。これにより、上記ピリジン系化合物を含む電気めっき浴による皮膜を適切に形成するとともに、密着性を高くすることが可能となる。なお、下地ニッケルめっき処理時の陰極電流密度は、０．５～３０Ａ／ｄｍ^２であることが好ましく、特に、１～１５Ａ／ｄｍ^２であることが好ましい。また、浴温は、３０～６０℃であることが好ましい。

【0018】

上記ピリジン系化合物を含む電気めっき浴を用いて形成される皮膜には、少なくともＮｉが含まれていればよく、添加する金属イオン等を調整することで、Ｎｉ以外のＣｕ，Ｃｏ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｉｎ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ｓｎ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｒｕ，Ｒｈなどの単金属または、Ｎｉを含むそれら２元素以上の合金などを含むことが可能である。さらに、皮膜には、Ｍｏ，Ｗ，Ｚｒ，Ｓｉ，Ｃｅ，Ｖ，Ａｌ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｃｏ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｉｎ，Ｓｎ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｒｕ，Ｒｈなどの金属酸化物、硫化物などの微粒子、カーボンナノチューブ，カーボンナノファイバー，カーボンブラックのような炭素体、アルカリ金属化合物，アルカリ土類金属化合物などを含むことが可能である。

【0019】

本発明に記載の「水素発生促進部材」は、上記ピリジン系化合物を含む電気めっき浴を用いて、基材の表面にめっき皮膜が形成されることで製造される。そして、この水素発生促進部材と、アルカリ溶液中における腐食電位がニッケルより卑な金属とを電気的に接触させた状態で、当該アルカリ溶液中に浸漬することで、当該金属を溶解し、その際に高純度の水素を発生させることが可能となる。

【0020】

水素発生促進部材と腐食電位がニッケルより卑な金属との電気的な接触は、水素発生促進部材と当該金属とを直接的に接触させてもよく、水素発生促進部材と当該金属とを、導電線等により接続することで、間接的に接触させてもよい。また、水素発生促進部材と当該金属とを間接的に接触させる場合には、可変抵抗器を介して接触させてもよい。これにより、水素発生促進部材と当該金属との間を流れる電流を調整することが可能となり、水素の発生量を調整することが可能となる。

【0021】

また、アルカリ溶液に浸漬される水素発生促進部材の表面積と腐食電位がニッケルより卑な金属の表面積との比率は、０．１：１～１：０．１であることが好ましく、特に、１：１であることが好ましい。つまり、当該金属の表面積に対する水素発生促進部材の表面積の比率は、０．１～１０であることが好ましく、特に、１であることが好ましい。なお、腐食電位がニッケルより卑な金属はアルカリ溶液に浸漬されることで溶解するため、浸漬時間の経過に伴って、当該金属の表面積は小さくなる。このため、当該金属の表面積に対する水素発生促進部材の表面積の比率は、浸漬時間の経過に伴って大きくなることを考慮すると、当該比率の数値（０．１～１０）は浸漬当初の数値であり、浸漬中の比率は０．１以上であることが好ましい。

【0022】

また、腐食電位がニッケルより卑な金属としては、Ａｌ，Ｚｎ，Ｍｇ等が挙げられ、特に、Ａｌ，Ｚｎが好ましい。

【0023】

また、アルカリ溶液に浸漬される水素発生促進部材と腐食電位がニッケルより卑な金属との各々の形状は、板形状，塊形状，粒形状，削り粉形状等、種々の形状を採用することが可能である。

【0024】

なお、アルカリ溶液は、水酸化ナトリウム溶液，水酸化カリウム溶液，水酸化カルシウム溶液，水酸化バリウム溶液等があげられる。また、アルカリ溶液が水酸化ナトリウム溶液であれば、水酸化ナトリウムの濃度は、５～４００ｇ／Ｌであることが好ましく、特に、１００ｇ／Ｌであることが好ましい。また、アルカリ溶液が水酸化カリウム溶液であれば、水酸化カリウムの濃度は、７～５６１ｇ／Ｌであることが好ましく、特に、１４０ｇ／Ｌであることが好ましい。

【0025】

また、アルカリ溶液の液温は、１５～４０℃であることが好ましく、特に、２０℃であることが好ましい。

【0026】

また、アルカリ溶液に水素発生促進部材と腐食電位がニッケルより卑な金属とを接続した状態で浸漬させる際に、アルカリ溶液を攪拌することで、好適に水素を発生させることが可能である。ただし、攪拌に要する電力の消費を考慮すると、アルカリ溶液を攪拌させずに、アルカリ溶液に水素発生促進部材と当該金属とを接続した状態で浸漬させることが好ましい。

【実施例0027】

以下に実施例を示し、本発明をさらに具体的に説明する。ただし、本発明は、この実施例に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の態様で実施することができる。

【0028】

図１に示す配合の各原料から、水素発生促進部材を製造するための酸性電気めっき浴を調整した。なお、各原料の詳細は、下記の通りある。
塩化ニッケル・６水和物：富士フィルム和光純薬株式会社製
３５％塩酸：東亜合成株式会社製
ピリジン系化合物：１－ベンジル－３－カルボキシレートピリジニウム塩化ナトリウム

【0029】

また、酸性電気めっき浴による電気めっき皮膜の形成前には、皮膜の密着性を高めるべく、基材に下地ニッケルめっきが行われる。なお、基材として、酸性電気めっき浴では、板形状のＳＰＣＣ－ＳＤ材（株式会社エンジニアリングテストサービス製）と、粒形状のストロングスチールショットＮＢ－２８０（ニッチュー社製：鋳鋼ショットφ２．８ｍｍ球）とが用いられる。

【0030】

下地ニッケル用のめっき浴は、図２に示すめっき浴組成の各原料により調整される。図２での各原料の詳細は、下記の通りある。
塩化ニッケル・６水和物：富士フィルム和光純薬株式会社製
３５％塩酸：東亜合成株式会社製

【0031】

また、下地ニッケルのめっき条件は、下記の通りである。
陰極電流密度：１Ａ／ｄｍ^２
浴温：３５℃
処理時間：７０分
陽極：Ｎｉ材
液循環：スターラー撹拌（回転数：５００ｒｐｍ）（撹拌子サイズ：φ８×３０ｍｍ）

【0032】

上記条件で下地ニッケルめっきが行われると、基材の表面に５μｍの膜厚のニッケル皮膜（以下、「下地ニッケル皮膜」と記載する。）が形成される。そして、下地ニッケル皮膜が形成された基材に、図１に示す酸性電気めっき浴を用いて、陰極電解方式の電気めっきが実行される。この際の電気めっきの条件は、以下のとおりである。
液ｐＨ：０．１未満
陽極：Ｎｉ材または不溶性陽極
液循環：スターラー撹拌（回転数：５００ｒｐｍ）（撹拌子サイズ：φ８×３０ｍｍ）
なお、陰極電流密度（Ａ／ｄｍ^２）、浴温（℃）、処理時間（ｍｉｎ）は、図１のめっき条件に記載されている。

【0033】

上記条件で電気めっきが行われることで、下地ニッケル皮膜が形成された基材に、ニッケル皮膜（以下、「水素発生促進皮膜」と記載する）が形成される。つまり、基材の表面に、下地ニッケル皮膜が形成され、その下地ニッケル皮膜の表面に、水素発生促進皮膜が形成される。このようにして形成された水素発生促進皮膜の膜厚（μｍ）を測定した。なお、測定された水素発生促進皮膜の膜厚（μｍ）を図１に示す。

【0034】

また、上述したようにして形成された実施例１の水素発生促進皮膜の組成を、走査電子顕微鏡（ＪＳＭ－ＩＴ３００：日本電子株式会社製）及び、エネルギー分散形Ｘ線分析装置（ＥＸ－３７００１：日本電子株式会製）によって測定した。以下に、その組成を示す。
水素発生促進皮膜の組成
Ｎｉ：９３．０４ｗｔ％
Ｃ：３．３６ｗｔ％
Ｏ：３．６１ｗｔ％

【0035】

そして、上述した手法により水素発生促進皮膜が形成された部材（以下、「水素発生促進部材」と記載する）と、アルミニウムとを電気的に接触させた状態で、水酸化ナトリウム溶液に浸漬した際の水素発生量を測定した。詳しくは、図９に示すように、板形状（表面積０．７５ｄｍ^２）のアルミニウム板１０と、板形状（０．７５ｄｍ^２）の水素発生促進部材１２とを直接的に接触させた状態で、水酸化ナトリウム溶液１４に浸漬する。つまり、アルミニウム板の表面積に対する水素発生促進部材の表面積の比率を１とする条件で、板形状のアルミニウム板１０と板形状の水素発生促進部材１２とを直接的に接触させた状態で、水酸化ナトリウム溶液１４に浸漬する。なお、アルミニウム板１０と水素発生促進部材１２とは、クリップなどの固定部材１６により固定される。また、水酸化ナトリウム溶液の液温は２０℃であり、水酸化ナトリウム溶液は無攪拌である。そして、水酸化ナトリウムの濃度が５ｇ／Ｌ、１０ｇ／Ｌ、５０ｇ／Ｌ、１００ｇ／Ｌ、２００ｇ／Ｌ、３００ｇ／Ｌ、４００ｇ／Ｌである７種類の水酸化ナトリウム溶液の各々に、アルミニウム板１０と水素発生促進部材１２とを接触させた状態で浸漬した際に発生した水素の量を測定した。なお、発生した水素は水上置換法により捕集し、捕集した水素の単位時間当たりの捕集量を水素発生量（ｍｌ／ｍｉｎ）として測定した。なお、アルミニウム板と水素発生促進部材とを接触させた状態で水酸化ナトリウム溶液に浸漬した際に発生した水素発生量（以下、「促進部材使用時水素発生量」と記載する）を図３に示す。
また、ブランクテストとして、それら７種類の水酸化ナトリウム溶液の各々に板形状のアルミニウム板のみを浸漬した際に発生した水素発生量（ｍｌ／ｍｉｎ）も測定した。なお、ブランクテストの水素発生量も図３に示す。
そして、ブランクテストの水素発生量に対する促進部材使用時水素発生量の比率（以下、「水素発生比率」）を演算し、その水素発生比率も図３に示す。

【0036】

また、液温が１５℃、２０℃、２５℃、３０℃、３５℃、４０℃である６種類の水酸化ナトリウム溶液の各々に、アルミニウム板と水素発生促進部材とを接触させた状態で浸漬した際の水素発生量も測定した。それら６種類の水酸化ナトリウム溶液の各々において測定された促進部材使用時水素発生量を図４に示す。なお、６種類の水酸化ナトリウム溶液の各々において、水酸化ナトリウムの濃度は１００ｇ／Ｌであり、アルミニウム板の表面積に対する水素発生促進部材の表面積の比率は１である。また、６種類の水酸化ナトリウム溶液の各々は無攪拌である。
また、ブランクテストとして、それら６種類の水酸化ナトリウム溶液の各々に板形状のアルミニウム板のみを浸漬した際に発生した水素発生量（ｍｌ／ｍｉｎ）も測定した。なお、ブランクテストの水素発生量も図４に示す。
そして、ブランクテストの水素発生量に対する促進部材使用時水素発生量の水素発生比率を演算し、その水素発生比率も図４に示す。

【0037】

また、アルミニウム板の表面積に対する水素発生促進部材の表面積の比率を変更して、アルミニウム板と水素発生促進部材とを接触させた状態で浸漬した際の水素発生量も測定した。詳しくは、板形状（表面積０．０７５ｄｍ^２）のアルミニウム板と、板形状（０．７５ｄｍ^２）の水素発生促進部材とを直接的に接触させた状態で、水酸化ナトリウム溶液に浸漬した際の水素発生量を測定した。つまり、アルミニウム板の表面積に対する水素発生促進部材の表面積の比率を１０とする条件で、板形状のアルミニウム板と板形状の水素発生促進部材とを接触させた状態で水酸化ナトリウム溶液に浸漬した際の水素発生量を測定した。また、板形状（表面積０．７５ｄｍ^２）のアルミニウム板と、板形状（０．０７５ｄｍ^２）の水素発生促進部材とを直接的に接触させた状態で、水酸化ナトリウム溶液に浸漬した際の水素発生量を測定した。つまり、アルミニウム板の表面積に対する水素発生促進部材の表面積の比率を０．１とする条件で、板形状のアルミニウム板と板形状の水素発生促進部材とを接触させた状態で水酸化ナトリウム溶液に浸漬した際の水素発生量を測定した。また、板形状（表面積０．７５ｄｍ^２）のアルミニウム板と、板形状（０．７５ｄｍ^２）の水素発生促進部材とを直接的に接触させた状態で、水酸化ナトリウム溶液に浸漬した際の水素発生量を測定した。つまり、アルミニウム板の表面積に対する水素発生促進部材の表面積の比率を１とする条件で、板形状のアルミニウム板と板形状の水素発生促進部材とを接触させた状態で水酸化ナトリウム溶液に浸漬した際の水素発生量を測定した。なお、水酸化ナトリウム溶液の濃度は１００ｇ／Ｌであり、水酸化ナトリウム溶液の液温は２０℃である。また、水酸化ナトリウム溶液は無攪拌である。そして、表面積の比率を１０とする条件と、１とする条件と、０．１とする条件との各々において測定された促進部材使用時水素発生量を図５に示す。
また、ブランクテストとして、アルミニウム板の表面積を変化させて水酸化ナトリウム溶液にアルミニウム板のみを浸漬した際に発生した水素発生量（ｍｌ／ｍｉｎ）も測定した。なお、ブランクテストの水素発生量も図５に示す。
そして、ブランクテストの水素発生量に対する促進部材使用時水素発生量の水素発生比率を演算し、その水素発生比率も図５に示す。

【0038】

上述したように、板形状のアルミニウム板と板形状の水素発生促進部材とを接触させた状態で水酸化ナトリウム溶液に浸漬することで、効率的に水素を発生することが可能となる。詳しくは、図３に示すように、水酸化ナトリウム溶液の濃度が５～４００ｇ／Ｌの何れの範囲においても、水素発生比率は１．２以上である。つまり、水酸化ナトリウム溶液の濃度が５～４００ｇ／Ｌの何れの範囲においても、アルミニウム板のみを水酸化ナトリウム溶液に浸漬する場合と比較して、アルミニウム板と水素発生促進部材とを接触させて水酸化ナトリウム溶液に浸漬することで、１．２倍以上も効率的に水素を発生させることができる。特に、水酸化ナトリウム溶液の濃度が５０～３００ｇ／Ｌの範囲では、水素発生比率は１．３以上であるため、効率的に水素を発生させることができる。さらに言えば、水素発生比率，単位時間当たりの水素発生量，継続して水素を発生させることが可能な時間等を考慮すると、水酸化ナトリウム溶液の濃度が１００～３００ｇ／Ｌであることが好ましく、特に１００ｇ／Ｌであることが好ましい。

【0039】

また、図４に示すように、水酸化ナトリウム溶液の液温が１５～４０℃の何れの範囲においても、水素発生比率は１．１以上である。つまり、水酸化ナトリウム溶液の液温が１５～４０ｇ／Ｌの何れの範囲においても、アルミニウム板のみを水酸化ナトリウム溶液に浸漬する場合と比較して、アルミニウム板と水素発生促進部材とを接触させて水酸化ナトリウム溶液に浸漬することで、１．１倍以上も効率的に水素を発生させることができる。特に、水酸化ナトリウム溶液の液温が２０℃である場合には、水素発生比率は１．３であるため、効率的に水素を発生させることができる。

【0040】

また、図５に示すように、アルミニウム板の表面積に対する水素発生促進部材の表面積の比率が０．１～１０の何れの範囲においても、水素発生比率は１．１以上である。つまり、アルミニウム板の表面積に対する水素発生促進部材の表面積の比率が０．１～１０の何れの範囲においても、アルミニウム板のみを水酸化ナトリウム溶液に浸漬する場合と比較して、アルミニウム板と水素発生促進部材とを接触させて水酸化ナトリウム溶液に浸漬することで、１．１倍以上も効率的に水素を発生させることができる。特に、アルミニウム板の表面積に対する水素発生促進部材の表面積の比率が１である場合には、水素発生比率は１．３であるため、効率的に水素を発生させることができる。

【0041】

また、アルミニウム以外の金属と水素発生促進部材とを直接的に接触させた状態で、水酸化ナトリウム溶液に浸漬することでも、効率的に水素を発生させることができる。詳しくは、板形状（表面積０．７５ｄｍ^２）の亜鉛板と、板形状（０．７５ｄｍ^２）の水素発生促進部材とを直接的に接触させた状態で、水酸化ナトリウム溶液に浸漬する。つまり、亜鉛板の表面積に対する水素発生促進部材の表面積の比率を１とする条件で、板形状の亜鉛板と板形状の水素発生促進部材とを直接的に接触させた状態で、水酸化ナトリウム溶液に浸漬する。なお、水酸化ナトリウム溶液の濃度は１００ｇ／Ｌであり、水酸化ナトリウム溶液の液温は２０℃である。また、水酸化ナトリウム溶液は無攪拌である。そして、亜鉛板と水素発生促進部材とを接触させた状態で水酸化ナトリウム溶液に浸漬した際の促進部材使用時水素発生量を測定した。なお、促進部材使用時水素発生量を図６に示す。
また、ブランクテストとして、水酸化ナトリウム溶液に亜鉛板のみを浸漬した際に発生した水素発生量（ｍｌ／ｍｉｎ）も測定した。この際、水素は殆ど発生しなかったため、水素発生量は測定不能であった。このため、水素発生比率を演算することはできなかった。

【0042】

このように、板形状の亜鉛板と板形状の水素発生促進部材とを接触させた状態で水酸化ナトリウム溶液に浸漬することでも、効率的に水素を発生することが可能となる。つまり、亜鉛板のみを水酸化ナトリウム溶液に浸漬しても水素を発生させることはできないが、板形状の亜鉛板と板形状の水素発生促進部材とを接触させた状態で水酸化ナトリウム溶液に浸漬した場合には、水素を発生させることできる。このことから、アルミニウムや亜鉛といったアルカリ溶液中における腐食電位がニッケルより卑な金属と水素発生促進部材とを電気的に接続した状態で水酸化ナトリウム溶液に浸漬することで、水素を効率的に発生させることが可能となることが解る。

【0043】

また、水素発生促進部材と接触させる金属の形状に関わらず、効率的に水素を発生させることができる。詳しくは、粒形状（表面積２．２ｄｍ^２）の亜鉛粒（東邦亜鉛社製）と、粒形状（表面積２．５ｄｍ^２）の水素発生促進部材とを直接的に接触させた状態で、水酸化ナトリウム溶液に浸漬する。つまり、亜鉛粒の表面積に対する水素発生促進部材の表面積の比率を１．１４とする条件で、粒形状の亜鉛と粒形状の水素発生促進部材とを直接的に接触させた状態で、水酸化ナトリウム溶液に浸漬する。なお、水酸化ナトリウム溶液の濃度は１００ｇ／Ｌであり、水酸化ナトリウム溶液の液温は２０℃である。また、水酸化ナトリウム溶液は無攪拌である。そして、亜鉛粒と水素発生促進部材とを接触させた状態で水酸化ナトリウム溶液に浸漬した際の促進部材使用時水素発生量を測定した。なお、促進部材使用時水素発生量を図７に示す。
また、ブランクテストとして、水酸化ナトリウム溶液に亜鉛粒のみを浸漬した際に発生した水素発生量（ｍｌ／ｍｉｎ）も測定した。この際、水素は殆ど発生しなかったため、水素発生量は測定不能であった。このため、水素発生比率を演算することはできなかった。

【0044】

このように、粒形状の亜鉛板と水素発生促進部材とを接触させた状態で水酸化ナトリウム溶液に浸漬することでも、効率的に水素を発生することが可能となる。つまり、亜鉛粒のみを水酸化ナトリウム溶液に浸漬しても水素を発生させることはできないが、亜鉛粒と水素発生促進部材とを接触させた状態で水酸化ナトリウム溶液に浸漬した場合には、水素を発生させることできる。このことから、水素発生促進部材と接触させる金属の形状に関わらず、効率的に水素を発生させることが可能となることが解る。

【0045】

また、アルミニウムと水素発生促進部材とを接触させた状態で、水酸化ナトリウム溶液以外のアルカリ溶液に浸漬することでも、効率的に水素を発生させることができる。詳しくは、板形状（表面積０．７５ｄｍ^２）のアルミニウム板と、板形状（表面積０．７５ｄｍ^２）の水素発生促進部材とを直接的に接触させた状態で、水酸化カリウム溶液に浸漬する。なお、水酸化カリウム溶液の濃度は１００ｇ／Ｌであり、水酸化カリウム溶液の液温は２０℃である。また、水酸化カリウム溶液は無攪拌である。そして、アルミニウム板と水素発生促進部材とを接触させた状態で水酸化カリウム溶液に浸漬した際の促進部材使用時水素発生量を測定した、なお、促進部材使用時水素発生量を図８に示す。
また、ブランクテストとして、水酸化カリウム溶液にアルミニウム板のみを浸漬した際に発生した水素発生量（ｍｌ／ｍｉｎ）も測定した。なお、ブランクテストの水素発生量も図８に示す。
そして、ブランクテストの水素発生量に対する促進部材使用時水素発生量の水素発生比率を演算し、その水素発生比率も図８に示す。

【0046】

このように、アルミニウム板と水素発生促進部材とを接触させた状態で水酸化カリウム溶液に浸漬することでも、効率的に水素を発生することが可能となる。つまり、アルミニウム板と水素発生促進部材とを接触させて水酸化カリウム溶液に浸漬することで、水素発生比率は１．３となり、アルミニウム板のみを水酸化カリウム溶液に浸漬する場合と比較して、１．３倍も効率的に水素を発生させることができる。このことから、アルミニウムと水素発生促進部材とを電気的に接続した状態で、水酸化ナトリウム溶液や水酸化カリウム溶液といったアルカリ溶液に浸漬することで、水素を効率的に発生させることが可能となることが解る。

【0047】

このように、水素発生促進部材と、アルカリ溶液中における腐食電位がニッケルより卑な金属とを電気的に接続した状態でアルカリ溶液に浸漬することで、効率的に水素を発生させることができる。この際、図９に示すように、水素発生促進部材と金属とを電気的に接続した状態でアルカリ溶液に浸漬するだけで、水素を発生させることができる。このため、複雑でない簡便な水素製造装置により水素を発生させることができる。また、電力を用いることなく、水素を発生させることができるため、ローコストな水素を確保できる。特に、上述したように、水酸化ナトリウム等のアルカリ溶液は無攪拌であっても、効率的に水素を発生させることができるため、攪拌に要する電力をも要しないことから、ローコストな水素を確保することができる。

【0048】

また、上記手法により発生した水素を水上置換法により捕集し、捕集した水素の純度をガスクロマトグラフ（ＧＣ－２０１４：株式会社島津製作所製）により測定したところ、水素の純度は９８．３％であった。このように、水素発生促進部材と、アルカリ溶液中における腐食電位がニッケルより卑な金属とを電気的に接続した状態でアルカリ溶液に浸漬して水素を発生させることで、高純度な水素を確保することができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】