(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンモニアを分解して水素を製造する方法であって、
アンモニア態窒素を含む廃棄物からアンモニアを分離する分離工程、
前記分離工程で分離したアンモニアを濃縮してアンモニア水を得る濃縮工程、
前記アンモニア水を触媒層に噴霧して水素と窒素に分解するアンモニア分解工程、
を含み、
前記アンモニア分解工程において、
触媒層に使用する触媒粒子は、５０ｎｍ以下のニッケル又はルテニウムを酸化ランタン、アルミナ、シリカ、酸化チタン、又はジルコニアに担持させたものであり、
反応温度は２５０〜７００℃であり、
前記アンモニア水のアンモニア濃度は１０ｗｔ％以上であり、
前記アンモニア水を前記触媒層に直接噴霧した後、生じる水蒸気濃度が２５ｗｔ％〜８０ｗｔ％であり、
前記触媒層が流動層である、アンモニア分解水素製造方法。
【請求項２】
前記アンモニア態窒素を含む廃棄物はメタン発酵消化液である、請求項１に記載のアンモニア分解水素製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンモニア態窒素含有廃棄物からのアンモニア分解水素製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アンモニア態窒素を含む廃棄物として、メタン発酵消化液や、生活排水、工業排水などがある。メタン発酵消化液に含まれるアンモニア態窒素の含有量が３，０００ｐｐｍ以上になると、メタン発酵が停止してしまう。この対策として、メタン発酵消化液を希釈する方法が採用されているが、希釈水を加えることで発酵槽容積が増大するという問題がある。また、放散塔を用いてアンモニア態窒素をアンモニアガスとして取り出し、アンモニアガスを硫酸溶液により硫化アンモニウムとして回収し、肥料として利用する方法もあるが、土壌の窒素過多が問題となるわが国において、肥料への利用以外に技術開発が行われていないのが現状である。また、生活排水や工業排水は活性汚泥法により処理されているが、この方法では曝気槽及び脱窒槽が必要となり、脱窒槽へは脱窒菌の活動に必要な炭化水素等の燃料を投入する必要がある。このように、従来の方法では、発酵槽サイズや土壌の窒素過多が問題となり、脱窒におけるエネルギーの投入も問題となる。
近年、燃料電池車の市場が立ち上がり、今後、出荷台数が急激に伸びると、保有台数に比例して、水素燃料の需要も高まることが期待される。石油燃料とは異なり、水素製造市場は、今後、発展していくことが予想される。
アンモニアは分子構造中に水素を含み、水素源として利用可能な物質であり、例えば、純アンモニアガスを分解して水素エネルギーを取り出すことが提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２７９４４２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、アンモニア態窒素を含む廃棄物を有効利用し、アンモニア水から水素エネルギーを取り出す方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
これまで、アンモニアに水蒸気が混合すると、触媒は一般に水蒸気酸化や-ＯＨ基によ
る金属表面の被覆によって触媒金属が失活するため、アンモニア水を水素と酸素に分解し水素エネルギーを取り出すことは不可能であると考えられていた。本発明者らは、鋭意検討の結果、アンモニア態窒素を含む廃棄物からアンモニアを分離し、濃縮したアンモニア水を特定の触媒粒子からなる触媒層に直接噴霧して、アンモニア水を水素と窒素に分解し、水素を製造できることに想到した。
【０００６】
すなわち、本発明は以下の通りである。
［１］  アンモニアを分解して水素を製造する方法であって、
アンモニア態窒素を含む廃棄物からアンモニアを分離する分離工程、
前記分離工程で分離したアンモニアを濃縮してアンモニア水を得る濃縮工程、
前記アンモニア水を触媒層に噴霧して水素と窒素に分解するアンモニア分解工程、
を含む、アンモニア分解水素製造方法。
［２］  前記アンモニア分解工程は、多孔質セラミック粒子または高比表面積を有する炭素材料に金属ナノ粒子を担持した触媒粒子が設けられた触媒反応器内で行う、［１］記載
のアンモニア分解水素製造方法。
［３］  前記多孔質セラミック粒子は、アルミナ、シリカ、ゼオライト、酸化チタン、ジルコニア、酸化ランタン及びセリアからなる群から選ばれる少なくとも１種を含む、［２］記載のアンモニア分解水素製造方法。
［４］  前記多孔質セラミック粒子はアルミナ及び／又はシリカである、［３］記載のアンモニア分解水素製造方法。
［５］  前記金属ナノ粒子は、ルテニウム、鉄及びニッケルからなる群から選ばれる少なくとも１種を含む、［２］〜［４］のいずれかに記載のアンモニア分解水素製造方法。
［６］  前記金属ナノ粒子はニッケル及び／又はルテニウムである、［５］記載のアンモニア分解水素製造方法。
［７］  前記アンモニア水は１０ｗｔ％以上のアンモニア水である、［１］〜［６］のいずれかに記載のアンモニア分解水素製造方法。
［８］  アンモニア分解工程における触媒反応器内の温度が２５０℃〜７００℃である、［１］〜［７］のいずれかに記載のアンモニア分解水素製造方法。
［９］  前記アンモニア態窒素を含む廃棄物はメタン発酵消化液である、［１］〜［８］のいずれかに記載のアンモニア分解水素製造方法。
【発明の効果】
【０００７】
本発明により、アンモニア態窒素を含む廃棄物から水素エネルギーを得ることができる廃棄物処理技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の、アンモニア水分解水素製造方法の概要を示す図である。
【図２】ＮＡＳＡ−ＣＥＡによるアンモニア水の分解の熱力学平衡計算結果を示すグラフである。
【図３】純アンモニア又はアンモニア水のＮｉ／ＳｉＯ２触媒を用いた分解反応におけるアンモニア転化率を示すグラフである。
【図４】本発明のアンモニア水分解水素製造方法の、Ｎｉ／ＳｉＯ２触媒を用いた分解反応における、反応温度、流量がアンモニア転化率に及ぼす影響を示すグラフである。
【図５】本発明のアンモニア水分解水素製造方法の、Ｒｕ／Ａｌ２Ｏ３触媒を用いた分解反応における、反応温度、流量がアンモニア転化率に及ぼす影響を示すグラフである。
【図６】本発明のアンモニア水分解水素製造方法の、流量とアンモニア転化率の関係を示すグラフである。
【図７】Ｎｉ／ＳｉＯ２触媒を用いた固定層又は流動層反応器による、反応温度８７３Ｋでの分解反応におけるアンモニア転化率を示すグラフである。
【図８】Ｎｉ／ＳｉＯ２触媒を用いた固定層又は流動層反応器による、反応温度９２３Ｋでの分解反応におけるアンモニア転化率を示すグラフである。
【図９】Ｎｉ／ＳｉＯ２触媒を用いた固定層又は流動層反応器による、反応温度９７３Ｋでの分解反応におけるアンモニア転化率を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を実施形態に即して詳細に説明する。ただし、本発明は本明細書に明示的または黙示的に記載された実施形態に限定されるものではない。
【００１０】
本発明は、アンモニア態窒素を含む廃棄物からアンモニアを分離する分離工程、前記分離工程で分離したアンモニアを濃縮してアンモニア水を得る濃縮工程、前記アンモニア水を触媒層に噴霧して、水素と窒素に分解するアンモニア分解工程を含む。本発明のアンモニア水分解水素製造方法の概要を図１に示す。
【００１１】
本発明のアンモニア態窒素を含む廃棄物としては、再生可能エネルギー利用及び触媒層への反応熱供給の観点から、メタン発酵槽で発酵された消化液が好ましい。メタン発酵槽で発酵される排水としては、下水汚泥、し尿、家畜ふん尿や食品廃棄物などが挙げられる。これら含水率の高いバイオマスはメタン発酵槽で発酵され、メタンガスとともに原料とほぼ同量の消化液（水性廃棄物）が生成される。この水性廃棄物は、アンモニア態窒素を含む。本発明においては、発酵槽容積抑制の観点から、メタン発酵槽で発酵される排水は畜産廃棄物が好ましい。
【００１２】
本発明の分離工程では、例えば、アンモニア態窒素を含む水性廃棄物を、メタン発酵槽から放散塔に導入し、放散塔で圧縮空気と混合し、放散塔内において水性廃棄物中のアンモニア分を放散することで水性廃棄物からアンモニアを分離し、アンモニア含有空気としてアンモニア洗浄塔に送る。アンモニア除去後の水性廃棄物は、メタン発酵槽に戻される。また、放散塔での分離は液状であれば可能であるので、アンモニア態窒素を含む固形廃棄物を液状にして、分離工程に供することもできる。
【００１３】
本発明の濃縮工程では、前記分離工程で分離されアンモニア洗浄塔に送られたアンモニア含有空気が、アンモニア洗浄塔で洗浄され、アンモニア濃縮水（以下、アンモニア水という）が生成され、アンモニア水とアンモニアを除去した空気とに分離される。
【００１４】
本発明のアンモニア分解工程では、前記濃縮工程で生成されたアンモニア水がアンモニア洗浄塔から導管を通じて触媒層が設けられた触媒反応器に送られ、触媒反応器内に送られたアンモニア水は触媒層に直接噴霧される。そして、アンモニア水は分解され、水素・窒素混合水蒸気ガスが得られる。
【００１５】
本発明のアンモニア水分解水素製造方法のアンモニア分解工程における、アンモニア分解反応について、ＮＨ３：２０ｍｏｌ％、Ｈ２Ｏ：８０ｍｏｌ％の初期条件から、熱力学平衡計算により平衡組成を計算した。熱力学平衡計算には、Ｓ．Ｇｏｒｄｏｎ  ａｎｄ  Ｂ．Ｊ．ＭｃＢｒｉｄｅ， “Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｐｒｏｇｒａｍ  ｆｏｒ  Ｃａｌｕｃ
ｕｌａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｃｏｍｐｌｅｘ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｏｎｓ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，”ＮＡＳＡ  Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ  １３１１（１９９６）に記載されている、ＮＡＳＡ−ＣＥＡを用いた。結果を図２に示す。ＮＡＳＡ−ＣＥＡの結果から、本発明のアンモニア水分解水素製造方法のアンモニア分解工程では、＊Ｈ、ＨＮＯ、ＨＮＯ２、ＨＯ２、Ｈ２Ｏ２、＊Ｎ、＊ＮＨ、ＮＨ２、ＮＨ２ＯＨ、＊ＮＯ、ＮＯ２、ＮＯ３、Ｎ２Ｈ２、ＮＨ２ＮＯ２、Ｎ２Ｈ４、Ｎ２Ｏ、Ｎ２Ｏ３、Ｎ２Ｏ４、Ｎ２Ｏ５、Ｎ３、Ｎ３Ｈ、＊Ｏ、＊ＯＨ、＊Ｏ２、Ｏ３、Ｈ２Ｏ（ｃｒ）は熱力学的に生成しないことがわかった。
【００１６】
本発明のアンモニア分解工程に用いる触媒反応器は、管型反応器（連続）、連続槽型反応器を用いることができる。触媒層は、流通式固定層としてもよいし、流動層（反応器）としてもよい。触媒反応器の素材としては、ステンレスなどが挙げられ、ＳＵＳ３１６が好ましい。また、メタン発酵プロセスで発生するメタンガスを部分燃焼した際に生じる燃焼ガスの熱交換で加熱して反応温度を制御することが好ましい。流動層反応器を用いる場合、アンモニア流量が大きくなっても、高いアンモニア転化率を達成することができる。
反応器内の反応温度は、触媒層に設けたＣＨＩＮＯ製のＫ熱電対により測定することができる。反応温度は、アンモニア転化率の観点から、２５０℃以上が好ましく、５００℃以上がより好ましい。また、７００℃以下が好ましく、６５０℃以下がより好ましい。
反応器内の圧力は、アンモニア分解の平衡の観点からは、低圧になるほど有利である。一方、減圧するためには動力を要する。そのため、本実施形態においては、反応器内の圧力は大気圧程度の圧力が好ましい。
一般に、固定層反応器に比べ流動層反応器のほうが性能は低くなるといわれているが、
本発明においては、流動層反応器を用いても、低い処理温度で高いアンモニア転化率を達成することができる。そのメカニズムの詳細は明らかではないが、流動層反応器は粉体の触媒が撹拌されることにより加熱器からの熱供給が促進されるため、反応容器全体に効率的に加熱器から供給される熱をいきわたらせることができること、反応容器内でのアンモニアの滞留時間などが寄与していると推測される。装置を大型化する場合、流動層反応器を採用することで、より低い温度で高いアンモニア転化率を達成できることが予想される。
【００１７】
本発明の触媒層は触媒粒子の層からなり、触媒反応器内の中央部などに設けることができる。本発明では、前記濃縮工程が行われたアンモニア洗浄塔から導管を通じて導入されたアンモニア水を、触媒層に直接噴霧することで、アンモニアを水素と窒素に分解する。アンモニア水の噴霧方法としては、触媒に直接噴霧できればよく、ネブライザまたは二流体ノズルなどにより、マイクロメートルオーダーの液滴として触媒層に噴霧する方法が挙げられる。
本発明においてアンモニア水は、触媒活性の観点、処理効率の観点から、アンモニア濃度が１０ｗｔ％以上であるアンモニア水が好ましく、２０ｗｔ％以上がより好ましく、飽和アンモニア水を用いることが特に好ましい。
本発明においては、アンモニア水を触媒層に直接噴霧することで、アンモニア水は分解され、水素・窒素混合水蒸気ガスが得られる。アンモニアの飽和水溶液を直接噴霧する場合、３７３Ｋにおいて、水蒸気濃度が８０ｗｔ％になる。
本発明において、水蒸気濃度が高くなると、触媒の活性は低下する傾向にあるが、水蒸気濃度が２５ｗｔ％〜８０ｗｔ％までは、活性低下割合は一定であり、一定のアンモニアの転化率を達成することが可能であることを見出した。これは、触媒粒子において、水蒸気酸化による失活、または、競合吸着が起き、他方でアンモニア分解反応由来の水素による触媒還元反応も同時に起こるため、両者の酸化還元反応がバランスがとれた状態が維持されるものであることによるものと推察する。
触媒反応器内には、キャリアガスとして、不活性なＡｒガスなどを流してもよい。ガス流量は、反応効率の観点から、触媒充填量あたりのアンモニアガス流量が１００ｍｌ／（ｍｉｎ・ｇｃａｔ）以上が好ましく、２５０ｍｌ／（ｍｉｎ・ｇｃａｔ）以上がより好ましい。また、５００ｍｌ／（ｍｉｎ・ｇｃａｔ）以下が好ましく、３００ｍｌ／（ｍｉｎ・ｇｃａｔ）以下がより好ましい。なお、気体の供給量は、ノルマル表記による気体流量を表した単位であり、０℃、１ａｔｍ（大気圧）の状態（基準状態）における気体の流量を表す。
【００１８】
本発明の触媒層を構成する触媒粒子としては、アンモニア水を分解できるものであれば特に限定されないが、多孔質セラミック粒子または高比表面積を有する炭素材料に、金属ナノ粒子を担持した触媒粒子が好ましい。触媒金属粒子の粒径は小さい程触媒活性が高いため、アンモニア分解反応速度の観点から、５０ｎｍ以下が好ましく、１０ｎｍ以下がより好ましい。触媒金属粒子の粒径の下限は特に限定されないが、通常は、５ｎｍ以上である。また、金属が担持された触媒粒子の大きさはμｍのオーダーであり、粒子径は篩を用いて測定することができる。担持する金属は特に限定されないが、触媒粒子全体の２ｗｔ％以上が好ましく、５ｗｔ％以上がより好ましく、１０ｗｔ％以上が特に好ましい。また、触媒粒子全体の５０ｗｔ％以下が好ましく、４０ｗｔ％以下がより好ましい。
【００１９】
多孔質セラミック粒子としては特に限定されないが、アルミナ、シリカ、ゼオライト、酸化チタン、ジルコニア、酸化ランタン及びセリアからなる群から選ばれる少なくとも１種を含むことが好ましく、アルミナ及び／又はシリカがより好ましい。多孔質セラミック粒子としては、例えば、ゾルゲル法によって作製して用いることもできるし、市販されている和光純薬社製活性アルミナなどを用いることもできる。
【００２０】
高比表面積を有する炭素材料とは、いわゆる活性炭やカーボンナノチューブであり、高比表面積を持つものであれば特に限定されないが、比表面積は、ＢＥＴ法により測定することができ、１００ｍ２／ｇ以上が好ましく、３００ｍ２／ｇ以上がより好ましい。市販の炭素材料を用いることができ、例えば、和光純薬社製、多層カーボンナノチューブが挙げられる。
【００２１】
金属ナノ粒子としては、アンモニアを水素と酸素に分解できるものであれば特に限定されないが、アンモニア分解反応活性の観点から、ルテニウム、鉄及びニッケルからなる群から選ばれる少なくとも１種を含むことが好ましく、ニッケル及び／又はルテニウムがより好ましい。上記元素は、単独で用いてもよく、２種以上を複合化して用いてもよい。担持体である多孔質セラミック粒子をアルミナとし、金属ナノ粒子としてルテニウムを担持した場合、特に高い触媒活性を示し、好ましい。また、担持体である多孔質セラミック粒子をシリカとし、金属ナノ粒子としてニッケルを担持した場合、水蒸気導入前後での活性がほとんど低下しない。また、担持体である多孔質セラミック粒子をアルミナとし、金属ナノ粒子としてニッケルを担持した場合、流動層反応器でより高いアンモニア転化率を得ることができる。
金属ナノ粒子の粒径は、５０ｎｍ以下が好ましく、１０ｎｍ以下がより好ましい。担持する金属ナノ粒子の粒子径は、Ｘ線回折を用いて、Ｓｃｈｅｒｒｅｒ式により算出することができる。
【００２２】
本発明の触媒粒子は、通常の方法を用いて作製することができ、特に制限されないが、湿式含浸法、共沈法などが挙げられる。
以下に、湿式含浸法によるＮｉ／Ａｌ２Ｏ３触媒の調製方法を述べる。まず、硝酸ニッケル六水和物（Ｎｉ（ＮＯ３）・６Ｈ２Ｏ）を前駆体として、１０ｗｔ％のＮｉが担持されるようにする。次に、触媒金属と担体の混合物を７００℃で２時間Ａｒガス流通下で焼成し、その後、７００℃で１時間、Ｈ２ガス流通下で還元処理を行うことにより、Ｎｉ／Ａｌ２Ｏ３触媒が得られる。
触媒の表面構造は、Ｘ線回折（ＸＲＤ）により解析することができる。
【００２３】
上記触媒粒子は、一定の形に成形して使用することができる。成形体の形状は、顆粒状、ペレット状、リング状、ハニカム状などが挙げられる。また、ハニカム等のモノリス、リング状、球状等に成形された構造体表面に上記触媒粒子を被覆した状態で使用してもよい。
【実施例】
【００２４】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
【００２５】
＜水蒸気が触媒活性に及ぼす影響＞
反応温度を８７３Ｋ、流量（図３において、Ｆと表記する）を７５０ｍｌ／（ｍｉｎ・ｇｃａｔ）に固定し、５種の触媒のアンモニア転化率を調べた。触媒層を設けた触媒反応器（固定層反応器）内に、純アンモニアを３０分間導入し、アンモニア転化率を測定した。続いて、純アンモニアに代えて飽和アンモニア水溶液からの水素製造を模擬するため、アンモニア２０ｗｔ％、水蒸気８０ｗｔ％を導入し、アンモニア分解を行い、転化率を測定した。触媒は、ニッケルを酸化ランタンに担持した触媒粒子（Ｎｉ／ＬａＯ３）、ニッケルをγ−アルミナに担持した触媒粒子（Ｎｉ／Ａｌ２Ｏ３）、ニッケルをシリカに担持した触媒粒子（Ｎｉ／ＳｉＯ２）、ニッケルを酸化チタン（ルチル）に担持した触媒粒子、ニッケルをジルコニアに担持した触媒粒子（Ｎｉ／ＺｒＯ２）を用いた。結果を図３に示す。
図３より、純アンモニアの分解ではアルミナや酸化ランタンのように固体塩基担体で高
活性を示していたが、アンモニア水からの分解ではシリカのような中性担体が高活性であることがわかる。特に、Ｎｉ／ＳｉＯ２触媒は水蒸気導入前後での活性がほとんど低下しておらず、アンモニア水から純アンモニアの分解と同程度の高いアンモニア転化率を達成できることがわかる。
【００２６】
＜反応温度、流量がアンモニア転化率に及ぼす影響＞
反応温度、流量を変化させ、アンモニアの分解（以下、アンモニア転化率という。）に及ぼす影響を検討した。
（１）ニッケル／シリカ触媒
飽和アンモニア水溶液からの水素製造を模擬するため、触媒層を設けた触媒反応器（固定層反応器）内に、アンモニア２０ｗｔ％、水蒸気８０ｗｔ％を導入し、アンモニア分解を行った。触媒は、１０ｗｔ％のニッケルをシリカに担持した触媒粒子（Ｎｉ／ＳｉＯ２）を用いた。
反応温度が８７３Ｋ（６００℃）、９２３Ｋ（６５０℃）、９７３Ｋ（７００℃）の各温度で、また、流量（図４において、Ｆと表記する）が１５０〜１５００ｍｌ／（ｍｉｎ・ｇｃａｔ）の条件下での、アンモニア転化率を測定した。また、参考として、８７３Ｋ（６００℃）及び９２３Ｋ（６５０℃）における純アンモニアからのアンモニア転化率も測定した。結果を図４に示す。
図４から、Ｎｉ／ＳｉＯ２触媒は、高流量より低流量のほうが高いアンモニア転化率を示すことがわかる。また、高温のほうが高いアンモニア転化率を示すことがわかる。Ｎｉ／ＳｉＯ２触媒は低流量、９２３Ｋ以上でアンモニア水を完全分解可能であることがわかる。９７３Ｋでは、完全分解可能な流量が９２３Ｋより広範囲であることがわかる。
（２）ルテニウム／アルミナ触媒
飽和アンモニア水溶液からの水素製造を模擬するため、触媒層を設けた触媒反応器（固定層反応器）内に、アンモニア２０ｗｔ％、水蒸気８０ｗｔ％を導入し、アンモニア分解を行った。触媒は、１ｗｔ％のルテニウムをγ−Ａｌ２Ｏ３に担持した触媒粒子（Ｒｕ／Ａｌ２Ｏ３）を用いた。
反応温度が７７３Ｋ（５００℃）、８７３Ｋ（６００℃）、９７３Ｋ（７００℃）の各温度で、また、流量が７５０〜１５００ｍｌ／（ｍｉｎ・ｇｃａｔ）の条件下での、アンモニア転化率を測定した。結果を図５に示す。
図５に示されるように、アンモニア転化率は反応温度８７３Ｋ（６００℃）のときに一番高かった。また、アンモニア流量を増加させると、アンモニア転化率が低下する傾向を示した。これは、触媒粒子において、水蒸気酸化による失活、または、競合吸着が起きるためと推察する。
【００２７】
＜流量とアンモニア転化率との関係＞
反応温度を８７３Ｋ（６００℃）に固定し、アンモニア流量を変化させ、アンモニア転化率を調べた。飽和アンモニア水溶液からの水素製造を模擬するため、触媒層を設けた触媒反応器（固定層反応器）内に、アンモニア２０ｗｔ％、水蒸気８０ｗｔ％を導入し、アンモニア分解を行った。触媒は、１ｗｔ％のルテニウムをγ−Ａｌ２Ｏ３に担持した触媒粒子を用いた。結果を図６に示す。
図６からは、６００℃においては、触媒層重量当たりに供給するアンモニア流量が小さいほど、アンモニア転化率が高いことがわかった。また、ルテニウムを担持したアルミナ触媒粒子を用いることにより、Ｎｉ/ＳｉＯ２触媒より低い反応温度においてアンモニア
を完全に分解できることを見出した。
これらの実験結果から、流量と反応温度を制御することで、本発明のアンモニア分解水素製造方法により、水素と窒素に完全分解できることが示された。
このように、本発明のアンモニア分解水素製造方法により、アンモニア態窒素を含有する廃棄物からアンモニア分解と水素製造とを行うこと、すなわち、廃棄物処理と、アンモニア水から水素エネルギーを取り出すことができる。
【００２８】
＜参考例＞
固定層反応器と流動層反応器を用い、反応温度８７３Ｋ（６００℃）、９２３Ｋ（６５０℃）、９７３Ｋ（７００℃）の条件下、アンモニア流量を変化させ、アンモニア転化率を調べた。触媒は、１０ｗｔ％のニッケルをシリカに担持した触媒粒子（Ｎｉ／ＳｉＯ２）を用いた。結果を図７〜９に示す。
図７に示されるように、アンモニア流量７００ｍｌ／（ｍｉｎ・ｇｃａｔ）以上の流量でアンモニアを完全分解するためには、固定層反応器では６５０℃以上の高温とする必要があるが、流動層反応器を用いることで、同じＮｉ／ＳｉＯ２触媒であっても、６００℃という低温でアンモニアを完全分解できることがわかった。また、図８及び図９から、９７３Ｋでは同程度のアンモニア転化率を示すが、９２３Ｋでは固定層のアンモニア転化率が流量の増加にほぼ反比例したのに対し、流動層反応器ではほぼ１００％で一定であったことがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明の水素製造方法により、畜産排水（し尿等）、工業排水、発酵消化液などのアンモニア態窒素を含む廃棄物から得られるアンモニア水から簡便に水素を得ることができる方法が提供される。特に、バイオマスからのエネルギー変換プロセスとして産業上非常に有用である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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