氫的制備方法
【專利摘要】本發明提供一種氫的制備方法，該方法不像以往那樣使用氨，能夠簡便地制備作為清潔能源的氫，安全性非常高。氫的制備方法的特征為，通過將鈣鋁石(Mayenite：Ca12Al14O33)和氫氧化鈣[Ca(OH)2]投入到水中，使它們與水反應產生氫。在此，水的溫度為50～100℃，鈣鋁石與氫氧化鈣的摩爾比優選為1:9。
【專利說明】氫的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種氫的制備方法。
【背景技術】
[0002]近些年，人們提出了許多將清潔能源的氫作為能源使用的辦法。例如，人們正在開發通過以氫作為燃料的燃料電池進行驅動的汽車。從以氫作為燃料的燃料電池中排出的氣體，由于不含有從內燃機中排出的氣體中所包含的氮氧化物、顆粒狀物質、二氧化碳等，因此這種燃料電池作為能夠抑制環境污染以及地球變暖的清潔動力源而備受矚目。
[0003]但是氫在儲存時體積大，例如在汽車用燃料電池中，作為燃料的氫的供給方式成為了課題。
[0004]在下述專利文獻I中，公開了一種將氨等分解生成氫的方法，記載了一種具有分解器的燃料電池用氫的生成裝置，該分解器通過催化反應將由氨和/或肼構成的氫源分解為氮和氫，提供給燃料電池。此外，在下述專利文獻2中，公開了一種對專利文獻I的發明進行了改良的氫生成裝置以及氫生成方法，其從氨中高效地生成氫。
[0005]另一方面，人們謀求燃料電池本身的小型化，目的在于將其作為手機、PDA (Personal Digital Assistant,移動數據終端)、數碼相機、筆記本電腦等中使用的充電式蓄電池的AC-DC整流器的替代品而使用。
[0006]現有技術文獻
[0007]專利文獻
[0008]專利文獻1:日本專利公開2003-40602號公報
[0009]專利文獻2:日本專利公開2010-241647號公報
【發明內容】
[0010]本發明要解決的技術問題
[0011]但是，在上述專利文獻I和2所述的通過氨的催化反應制備氫的現有方法中，根據惡臭防止法，氣為特定的惡臭物質之一，其在有毒有害物質取締法中也被指定為有害物質，因此存在氨的處理十分麻煩的問題。
[0012]本發明的目的在于提供一種氫的制備方法，該方法能夠解決上述現有技術中的問題，且不像以往那樣使用氨，能夠簡便地制備作為清潔能源的氫，安全性非常高。
[0013]此外，本發明的目的在于提供一種氫的制備方法，該方法能夠將使用作為清潔能源的氫的燃料電池自身小型化，可適用于能夠作為比如手機、PDA(移動數據終端)、數碼相機、筆記本電腦等中使用的充電式蓄電池的AC-DC整流器的替代品而使用的燃料電池。
[0014]解決技術問題的技術手段
[0015]為了達成上述目的，權利要求1的氫的制備方法的發明，其特征為，通過將鈣鋁石(Mayenite =Ca12Al14O33)和氫氧化鈣[Ca(OH)2]投入到水中，使它們與水反應產生氫。
[0016]權利要求2的發明為權利要求1所述的氫的制備方法，其特征為，水的溫度為50?100°C，鈣鋁石與氫氧化鈣的摩爾比為1:9。
[0017]發明效果
[0018]權利要求1的氫的制備方法的發明，其特征為，通過將鈣鋁石和氫氧化鈣投入到水中，使它們與水反應產生氫，因此根據權利要求1的發明，起到了如下效果:不像以往那樣來使用氨，能夠簡便地制備作為清潔能源的氫，安全性非常高。
[0019]此外，根據本發明的氫的制備方法，還起到了如下效果:能夠將使用了作為清潔能源的氫的燃料電池自身小型化，能夠適用于可作為比如手機、PDA(移動數據終端)、數碼相機、筆記本電腦等中使用的充電式蓄電池的AC-DC整流器的替代品而使用的燃料電池。
[0020]權利要求2的發明為權利要求1所述的氫的制備方法，其特征為，水的溫度為50?100°C，鈣鋁石與氫氧化鈣的摩爾比為1: 9，因此根據權利要求2的發明，起到了如下效果:能夠由鈣鋁石和氫氧化鈣更高效地制備氫。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1為表示實施了本發明的氫的制備方法的氫制備用試驗裝置的例子的概略流程圖；
[0022]圖2為表示在實施了本發明的氫的制備方法的氫制備用試驗裝置中氫的生成速度沿時間變化的坐標圖。
【具體實施方式】
[0023]接下來對本發明的實施方式進行說明，但本發明并不限定于下述實施方式。
[0024]本發明的氫的制備方法，其特征為，通過將鈣鋁石(Mayenite =Ca12Al14O33)和氫氧化鈣[Ca(OH)2]投入到水中，使它們與水反應產生氫。
[0025]如上所述，將鈣鋁石和氫氧化鈣投入到水中，使它們與水反應，如下述反應式所述，生成加藤石[Ca3Al2(OH)12]和氫(H2)。
[0026]Ca12Al 14033_x+9Ca (OH) 2+ (33+x) H2O — 7Ca3AI2 (OH) 12+xH2
[0027]在本發明的氫的制備方法中，水的溫度為50?100°C，鈣鋁石與氫氧化鈣的摩爾比優選為1:9。
[0028]在此，若氫的制備方法中水的溫度低于50°C，則氫的生成反應速度變慢且收率變差，因此不優選。另外，在氫的生成反應時，水的溫度不超過100°c。
[0029]根據本發明的氫的制備方法，能夠不像以往那樣使用氨，簡便地制備作為清潔能源的氫。且鈣鋁石和氫氧化鈣均為無毒的粉粒狀體，易于使用操作，安全性非常高。
[0030]此外，根據本發明的氫的制備方法，能夠將使用了作為清潔能源的氫的燃料電池自身小型化，可適用于能夠作為比如手機、PDA(移動數據終端)、數碼相機、筆記本電腦等中使用的充電式蓄電池的AC-DC整流器的替代品而使用的燃料電池。
[0031]實施例
[0032]接下來將對本發明的實施例與比較例一同進行說明，但本發明并不限定于下述實施例。
[0033]實施例1
[0034]使用了圖1所示的氫制備用試驗裝置，實施了本發明的氫的制備方法。
[0035]首先，將200ml離子交換水裝入I升容量的反應器(可分離式燒瓶)中。接著，將9g的鋁粉(商品名#150,minalco公司制)和12g的氫氧化鈣[Ca(OH)2](和光純藥工業公司制)投入到反應器中攪拌。在氫氣生成結束后，過濾離子交換水，以70°C的溫度，在空氣下將濾過的固體成分干燥。
[0036]所得到的固體成分為加藤石，以300°C的溫度，在空氣下對其進行2小時的焙燒，生成I丐招石(Mayenite:Ca12Al14O33)和氫氧化隹丐。
[0037]將200ml離子交換水裝入I升容量的反應器(可分離式燒瓶)中。接著，將前述所得的鈣鋁石(Ca12Al14O33)和氫氧化鈣[Ca(OH)2]的混合物9g (摩爾比為1:9)投入到反應器中攪拌。加熱，將離子交換水的溫度設定為55°C。通過使鈣鋁石和氫氧化鈣與水反應，生成氫。將氫氣通過填充有作為除濕劑的硅膠的除濕機，除去水分之后，用皂膜流量計測定生成量。通過熱傳導檢測器(Thermal Conductivity Detecter, TO))型氣相色譜儀(商品名GC-8A,島津制作所公司制)的分析，確認所產生氣體的成分為氫。能夠確認離子交換水在達到規定溫度后經過60分鐘產生氫氣。此時氫的產生速度沿時間的變化如下述圖2所述。在大約60分鐘內的氫氣的產生量約為300ml。
[0038]在此，將鈣鋁石和氫氧化鈣投入到水中，使它們與水反應，如下述反應式所述，生成加藤石[Ca3Al2(OH)12]和氫(H2)。
[0039]Ca12Al 14033_x+9Ca (OH) 2+ (33+x) H2O — 7Ca3AI2 (OH) 12+xH2
[0040]由此，根據本發明的氫的制備方法，能夠不像以往那樣使用氨，簡便地制備作為清潔能源的氫，安全性非常高。此外還明確了下述內容:根據本發明的氫的制備方法，能夠將使用了作為清潔能源的氫的燃料電池自身小型化，可適用于能夠作為比如手機、PDA(移動數據終端)、數碼相機、筆記本電腦等中使用的充電式蓄電池的AC-DC整流器的替代品而使用的燃料電池。
[0041]比較例I和2
[0042]為了進行比較，進行了下述實驗。在比較例I中，將200ml離子交換水裝入與實施例I的情況相同的反應器(可分離式燒瓶)中，接著只將鈣鋁石投入到反應器中。加熱，將離子交換水的溫度設定為55°C，未發生反應，未確認到氫氣的產生。此外，在比較例2中，將200ml離子交換水裝入與實施例1的情況相同的反應器中，接著只將氫氧化鈣投入到反應器中。加熱，將離子交換水的溫度設定為55°C,未發生反應,未確認到氫氣的產生。
【權利要求】
1.一種氫的制備方法，其特征在于，通過將鈣鋁石(Mayenite =Ca12Al14O33)和氫氧化鈣[Ca(OH)2]投入到水中，使它們與水反應產生氫。
2.根據權利要求1所述的氫的制備方法，其特征在于，水的溫度為50?100°C，鈣鋁石與氫氧化鈣的摩爾比為1:9。
【文檔編號】C01F7/00GK104395231SQ201380012085
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2013年1月11日 優先權日:2012年3月28日
【發明者】日數谷進, 和久井敦, 古寺雅晴, 尾白仁志, 井上鐵也, 平尾一之 申請人:日立造船株式會社, 國立大學法人京都大學