(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リン酸二水素カリウム（ＫＨ２ＰＯ４）、リン酸二水素ナトリウム（ＮａＨ２ＰＯ４）、およびリン酸二水素アンモニウム（ＮＨ４Ｈ２ＰＯ４）からなる群より選択される少なくとも１種を含む水溶液を用い、これと金属マグネシウム（Ｍｇ）と接触させることを特徴とする水素水および水素ガスを生成する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明はパソコン、携帯電話、自動車などの電源として用いられる燃料電池用水素ガス（Ｈ２）、および半導体基板を含む電子部品の洗浄、体内の活性酸素の除去に有効とされる水素水などに必要な水素の発生法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】水素ガスまたは水素水生成装置として電気分解を利用したものがある。また、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）などの金属元素と、水、あるいはクエン酸などの有機酸との反応を利用したものがある。Ｍｇ（例えば特許文献１，３）やＡｌ（例えば特許文献２）と水との反応では生成される水素水はアルカリ性、酸との反応では酸性を示す。それを避けるために、それぞれ、酸及びアルカリで中和（例えば特許文献３）して中性水素水を得る場合もある。「さらに、りん酸二水素ナトリウムなどのｐＨ緩衝剤と金属鉄粉を接触させて水素ガスを発生させる方法もある（特許文献４）。【特許文献１】特開平４−４１９４９
【特許文献２】特開平６−２７３６０９
【特許文献３】特開平４−３３００２８
【特許文献４】特開２００６−００８４９５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】電気分解装置は別に電源を必要とし、コスト高になる。ＭｇまたはＡｌと水との接触による方法では、水素発生速度が遅く、速度を上げるためにはＭｇ、Ａｌの量を多くするか、または温度を上げる必要がある。温度上昇のためには別に装置が必要とされる。またＡｌの場合には、その他に粒径を数μｍから数十μｍの超微粒子にする必要も生じる。【０００４】また、金属と酸との反応を利用して水素を発生させる方法では酸性度を示すｐＨが３以下の強い酸性が必要であり一部の電子部品の洗浄や飲料水としては不適当であり課題が残る。【０００５】上記のように中和法も考えられているが、そのとき生じる過剰なイオン種の存在が洗浄妨害や飲用では生体への影響が課題となる。また、ｐＨ緩衝剤に鉄粉を接触させる方法では、水素ガス発生速度がきわめて低く、実用上限界がある。本発明は上記問題点を解決することを目的としている。
【課題解決のための手段】
【０００６】上記目的を達成するため本発明は、食品添加物として広く用いられているリン酸二水素カリウム（ＫＨ２ＰＯ４）またはリン酸二水素ナトリウム（ＮａＨ２ＰＯ４）あるいはリン酸二水素アンモニウム（ＮＨ４Ｈ２ＰＯ４）の水溶液に金属マグネシウムを加えて、水素ガスを発生させようとしたものであり、また水素高含有水を得ようとしたものである。
【０００７】すなわち、次の化学式
【化１】
0004517245.tif 000002
【化２】
0004517245.tif 000003
【化３】
0004517245.tif 000004
に示される分子内脱水素反応によって、水素ガス（Ｈ２）が発生するものと考えられる。
【発明の効果】
【０００８】本発明では反応速度が大きいために、大量の酸化還元電位の低い水素水が容易にえられ（表１参照）、その上得られた水はゲル状の水酸化物｛Ｍｇ（ＯＨ）２、Ａｌ（ＯＨ）３など｝がないために透明である。
【０００９】また、本発明による水素水は中性であるから酸性、アルカリ性が問題になるケースに対して安心して用いることができる（表１参照）。
【００１０】さらに、本発明によれば、水素水とともに水素ガスも速い速度で容易に得られる（表２参照）。水素ガス発生速度は上記特許文献４のそれの〜１００倍である。燃料としての水素ガス供給速度が大きくなると、大量消費の燃料電池車などへの水素の供給がスムーズに行われ、水素ボンベの搭載が不必要になる可能性がれる。
【実施例】
【００１１】以下に水素水の発生法と水素ガス発生に分けて説明する。
【水素水の発生】
【００１２】水素水発生は２５０ｍＬの容器を用い、酸化還元電位（ＯＲＰ）の値を水素水量の目安にした。測定はすべて室温で行った。用いた３種のりん酸二水素化合物の量はモル量が同じになるようにした。
実施例１
【００１３】２５０ｍＬ細口びん容器に同量の水を入れる。ついでＭｇ粒子０．０２ｇ（和光純薬製の純度９９．９、粒子径２００〜６００μｍ）をこの中に加える。ｐＨと酸化還元電位の時間変化を測定した。
実施例２
【００１４】実施例１の水の中に、０．６２ｇのＫＨ２ＰＯ４結晶粒を入れ、溶かす。次にこの中に実施例１と同量のＭｇ粒子０．０２ｇを加え、ｐＨと酸化還元電位の時間変化を測定した。
実施例３
【００１５】実施例１の水の中に、０．５２ｇのＮａＨ２ＰＯ４粉末を入れ、溶かす。次にこの中に実施例１と同量のＭｇ粒子０．０２ｇを入れ、ｐＨと酸化還元電位の時間変化を測定した。
実施例４
【００１６】実施例１の水の中に、０．５３ｇのＮＨ４ＰＯ４結晶粒を入れ、溶かす。次にこの中に実施例１と同量のＭｇ粒子０．０２ｇを入れ、ｐＨと酸化還元電位の時間変化を測定した。
【水素ガスの発生】
【００１７】水素ガス発生量の測定は、２０ｍＬの容器を用い、メスシリンダーによる水上置換法によって行なった。測定はすべて室温にて行なった。用いたＭｇ量はすべて０．１０ｇであった。また、りん酸二水素化物の量はＭｇ０．１ｇと等しいモル数（０．００４２）を用いた。
実施例５
【００１８】２０ｍＬの水に実施例１と同じＭｇ粒子を０．１ｇ加えた。ほとんど水素ガスの発生はみられなかった。約１時間経過後僅かの出泡がみられた。
実施例６
【００１９】２０ｍＬの水にＫＨ２ＰＯ４  ０．７１ｇを溶かし、つぎに実施例１と同じＭｇ粒子を０．１ｇ加えた。
ただちに、盛んな水素ガスの放出がみられた。
実施例７
【００２０】２０ｍＬの水にＮａＨ２ＰＯ４  ０．６１ｇを溶かし、つぎに実施例１と同じＭｇ粒子を０．１ｇ加えた。
ただちに、盛んな水素ガスの放出がみられた。
実施例８
【００２１】２０ｍＬの水にＮＨ４ＰＯ４  ０．４８ｇを溶かし、つぎに実施例１と同じＭｇ粒子０．１ｇ加えた。
ただちに、水素ガスの放出がみられたが、発生速度は上記実施例６および７に比べて小さいものであった。
【表１】
0004517245.tif 000005
【００２２】上記実施例１〜４の結果をまとめて表１に示す。水と金属マグネシウムとの反応では酸化還元電位（ＯＲＰ）の減少量は２時間後もマイナス値とはならないがｐＨは上昇している。一方、りん酸二水素化物水溶液ではいずれも３０分後にはマイナス値に達している。特に、ＫＨ２ＰＯ４とＮａＨ２ＰＯ４では３０分でＯＲＰが−１００以下に達し、優れた水素水が得られることがわかった。
【００２３】さらに、りん酸二水素化物はこのようにＯＲＰの大きな変化にも拘らず、ｐＨは〜６．４の中性値に保たれていることがわかった。これは本発明の大きな特徴である。
【表２】
0004517245.tif 000006
【００２４】上記実施例５〜８の結果をまとめて表２に示す。水単独ではＭｇ０．１ｇでは水素ガスの放出はほとんどみられない。
【００２５】一方、３種類のりん酸二水素化物では水素ガス発生の速度は大きい。特に、りん酸二水素カリウム（ＫＨ２ＰＯ４）およびりん酸二水素ナトリウム（ＮａＨ２ＰＯ４）の効果は顕著であり、ＮＨ４ＰＯ４の発生速度の〜１０倍である。
【産業上の利用可能性】
【００２６】水素水は半導体基板をはじめとする電子部品の洗浄水として、また、金属不純物の水素還元による除去、腐食防御剤などとして現在の高度産業技術に欠かすことができない。さらに、最近では、生体中の有害な活性酸素の除去（中和）剤とし注目されている。【００２７】これらの目的のためには、水素水の濃度が大であることの他に中性液であること、規模に拘らず容易に水素水が得られることも必要な因子である。本発明はこのために種々の分野において利用される可能性がある。【００２８】一方、水素ガスの生成速度が速く、しかも簡便な方法、かつ室温でえられることは水素燃料電池のエネルギー源として産業上利用可能である。