特許 7470941 水素の製造方法及び製造装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-11

(45)【発行日】2024-04-19

(54)【発明の名称】水素の製造方法及び製造装置

(51)【国際特許分類】

   C01B 3/08 20060101AFI20240412BHJP

   H01M 8/065 20160101ALI20240412BHJP

   H01M 8/0662 20160101ALI20240412BHJP

【ＦＩ】

C01B3/08 Z

H01M8/065

H01M8/0662

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2020090601

(22)【出願日】2020-05-25

(65)【公開番号】P2021187684

(43)【公開日】2021-12-13

【審査請求日】2023-04-25

(73)【特許権者】

【識別番号】514169714

【氏名又は名称】アルハイテック株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114074

【弁理士】

【氏名又は名称】大谷 嘉一

(72)【発明者】

【氏名】徳永 大貴

(72)【発明者】

【氏名】高坂 直樹

(72)【発明者】

【氏名】麻生 善之

(72)【発明者】

【氏名】田村 茂樹

(72)【発明者】

【氏名】高橋 孝明

(72)【発明者】

【氏名】鳥羽 綾乃

(72)【発明者】

【氏名】加藤 和範

(72)【発明者】

【氏名】原 裕之

【審査官】宮脇 直也

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－２１０５９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１６－５０９５７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１９０７７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１２２２０２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０１Ｂ ３／０６ － ３／０８

Ｈ０１Ｍ ８／０４ － ８／０６６８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

アルミニウム又はアルミニウム合金の小さい細片物と水とを混合するステップと、
前記細片物と水との混合物から余剰の水をフィルター除去するステップと、前記余剰の水が除去された含水細片物とｐＨ１３以上のアルカリ性水溶液とを混合し水素を発生させるステップとを有し、
前記細片物はアルミニウム合金又はアルミニウム合金からなる製品を機械加工する際に発生する切粉であることを特徴とする水素の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、アルミニウム又はアルミニウム合金を原材料に用いた水素の製造方法に関し、特に切粉等の細いアルミ原材料を用いた水素の製造方法及び製造装置に係る。

【背景技術】

【0002】

アルミニウムやアルミニウム合金（以下必要に応じてアルミニウム合金等と称する。）にアルカリ水溶液を反応させると、水素が発生する。
例えば特許文献１には、使用後に回収したアルミ缶を原材料にした水素製造方法が開示されている。
このように、使用済みのアルミを回収し、水素製造に用いることは、自然環境にも優しく、循環型社会の構築に有用である。
本発明者らは、アルミニウム合金等を原材料に用いた各種アルミ製品の製造過程において、機械加工等による多くの切粉が発生していることに着目し、これを用いて水素の製造ができないか検討した。
得られた水素を燃料電池等に利用するには、高純度の水素でなければならない。
しかし、アルミニウム合金等の切粉をアルカリ水溶液と反応させるだけでは、水素の純度が低く、燃料電池用の水素には使用できないことが判明した。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第６４９８１５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明は、上記技術的課題に鑑みて、工場等にて発生するアルミニウム合金等の小さい細片物を原材料に用いても高純度の水素が得られる製造方法及び製造装置の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明に係る水素の製造方法は、アルミニウム又はアルミニウム合金の小さい細片物と水とを混合するステップと、前記細片物と水との混合物から余剰の水をフィルター除去するステップと、前記余剰の水が除去された含水細片物とアルカリ性水溶液とを混合し水素を発生させるステップとを有することを特徴とする。
ここで、アルミニウム合金等の小さい細片物と表現したのは、工場におけるアルミ製品の機械加工にて発生する切粉等のみならず、アルミダイカスト品，アルミ重力鋳造品，アルミ押出材，アルミ圧延材等のいろいろな製造工程に発生する色々な状態の細いアルミ片，アルミ粒状物等も、本発明の対象にする趣旨である。

【0006】

このように、アルミニウム合金等の細片物を水と混合することで、細片物の隙間に有していた空気が水に置換され、アルカリ性水溶液と反応させて、水素を発生させた場合に空気の混入を抑えることができ、水素の純度が向上した。

【0007】

本発明に係る水素製造装置は、アルミニウム又はアルミニウム合金の小さい細片物と水との混合槽と、前記混合槽にて得られた細片物と水の混合物から余剰水を除去するフィルター手段と、前記余剰水が除去された含水細片物とアルカリ水溶液を混合し水素を発生させる反応タンクと、前記反応タンクにて発生した水素を貯留する貯留タンクとを有することを特徴とする。
この場合に、反応タンクにて反応が終了した反応終了液からアルカリ水溶液を回収する固液分離手段を有しているのが好ましい。

【発明の効果】

【0008】

本発明に係る水素の製造方法は、アルミニウム合金等の切粉のような細片物を原材料にして水素を製造した場合に、空気の混入を抑えることができ、ＩＳＯ１４６８７－２の基準をクリアーする高純度の水素が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明に係る水素製造装置の構成例を示す。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本発明に係る水素の製造方法に適した装置の構成例を図１に基づいて説明する。
切粉等の小さいアルミニウム合金等の細片物と水を混合する混合槽１を有する。
混合槽１で得られた混合物をフィルターを備えた余剰水の除去槽２にポンプＰ_１等にて輸送する。
この段階では、切粉の隙間に水が含有された状態にあり、アルカリ性水溶液が貯留されている反応タンク３にポンプＰ_２にて投入される。
アルカリ水溶液は、水酸化ナトリウム，水酸化カリウム等のｐＨが１３以上の水溶液である。
反応タンク３では、アルミニウムがアルカリ性水溶液にアルミン酸イオンとして溶解し、水素が発生する。
反応した水素は、洗浄槽７を経由して貯留タンク８に貯留される。
反応が終了した反応終了液は、ポンプＰ_３にて反応終了液タンク４にポンプアップされて冷却される。
水酸化アルミニウムを折出させた後に、ポンプＰ_４にて輸送され、フィルタープレス６等を用いて固液分離される。
アルカリ水溶液は回収槽５を経由して、ポンプＰ_５により反応タンク３にリターンされる。

【0011】

ＪＩＳ規格にて定められているアルミダイカスト用合金を用いた製品の機械加工過程にて発生した切粉を用いて、
上記製造装置にて水素を製造したところ、水素の純度はＩＳＯに定められている以上を確保していた。

【符号の説明】

【0012】

１ 混合槽
２ 除去槽
３ 反応タンク
４ 反応終了液タンク
５ 回収槽
６ フィルタープレス
７ 洗浄槽
８ 水素の貯留タンク

【図1】