(57)【要約】【課題】新規な水素の貯蔵・運搬方法として有用な、比較的軽量でしかも常温常圧に近い状態で水素を貯蔵することができる水素包接化合物とその製造方法を提供する。【解決手段】ホスト化合物と水素との接触反応により水素を包接したことを特徴とする水素包接化合物。ホスト化合物を溶媒に溶解し、この溶液中に水素を流通しながら前記ホスト化合物を再結晶させると共に前記ホスト化合物の結晶格子中に水素分子を挿入することを特徴とする水素包接化合物の製造方法。ホスト化合物に、水素ガスを加圧状態で接触させることを特徴とする水素包接化合物の製造方法。【選択図】図２２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機化合物に、水素ガスを加圧状態で接触させることを特徴とする水素貯蔵方法。
【請求項２】
請求項１において、該有機化合物が多孔質物質に担持されていることを特徴とする水素貯蔵方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、該有機化合物が水素ガスとの接触で水素分子化合物を形成する化合物であることを特徴とする水素貯蔵方法。
【請求項４】
請求項３において、該水素分子化合物は、前記有機化合物をホスト化合物とする水素包接化合物であることを特徴とする水素貯蔵方法。
【請求項５】
請求項４において、該有機化合物が単分子系ホスト化合物、多分子系ホスト化合物及び高分子系ホスト化合物よりなる群から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする水素貯蔵方法。
【請求項６】
請求項５において、単分子系ホスト化合物が、シクロデキストリン類、クラウンエーテル類、クリプタンド類、シクロファン類、アザシクロファン類、カリックスアレン類、シクロトリベラトリレン類、スフェランド類、及び環状オリゴペプチド類よりなる群から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする水素貯蔵方法。
【請求項７】
請求項５において、多分子系ホスト化合物が、尿素類、チオ尿素類、デオキシコール酸類、ペルヒドロトリフェニレン類、トリ−ｏ−チモチド類、ビアンスリル類、スピロビフルオレン類、シクロフォスファゼン類、モノアルコール類、ジオール類、アセチレンアルコール類、ヒドロキシベンゾフェノン類、フェノール類、ビスフェノール類、トリスフェノール類、テトラキスフェノール類、ポリフェノール類、ナフトール類、ビスナフトール類、ジフェニルメタノール類、カルボン酸アミド類、チオアミド類、ビキサンテン類、カルボン酸類、イミダゾール類、ヒドロキノン類、有機リン化合物及び有機ケイ素化合物よりなる群から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする水素貯蔵方法。
【請求項８】
請求項７において、多分子系ホスト化合物が、尿素、１，１，６，６−テトラフェニルヘキサ−２，４−ジイン−１，６−ジオール、１，１−ビス（２，４−ジメチルフェニル）−２−プロピン−１−オール、１，１，４，４−テトラフェニル−２−ブチン−１，４−ジオール、１，１，６，６−テトラキス（２，４−ジメチルフェニル）−２，４−ヘキサジイン−１，６−ジオール、９，１０−ジフェニル−９，１０−ジヒドロアントラセン−９，１０−ジオール、９，１０−ビス（４−メチルフェニル）−９，１０−ジヒドロアントラセン−９，１０−ジオール、１，１，２，２−テトラフェニルエタン−１，２−ジオール、４−メトキシフェノール、２，４−ジヒドロキシベンゾフェノン、４，４’−ジヒドロキシベンゾフェノン、２，２’−ジヒドロキシベンゾフェノン、２，２’，４，４’−テトラヒドロキシベンゾフェノン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、４，４’−スルホニルビスフェノール、２，２’−メチレンビス（４−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、４，４’−エチリデンビスフェノール、４，４’−チオビス（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、１，１，３−トリス（２−メチル−４−ヒドロキシ−５−ｔ−ブチルフェニル）ブタン、１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エタン、１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エチレン、１，１，２，２−テトラキス（３−メチル−４−ヒドロキシフェニル）エタン、１，１，２，２−テトラキス（３−フルオロ−４−ヒドロキシフェニル）エタン、α，α，α’，α’−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）−ｐ−キシレン、テトラキス（ｐ−メトキシフェニル）エチレン、３，６，３’，６’−テトラメトキシ−９，９’−ビ−９Ｈ−キサンテン、３，６，３’，６’−テトラアセトキシ−９，９’−ビ−９Ｈ−キサンテン、３，６，３’，６’−テトラヒドロキシ−９，９’−ビ−９Ｈ−キサンテン、没食子酸、没食子酸メチル、カテキン、ビス−β−ナフトール、α，α，α’，α’−テトラフェニル−１，１’−ビフェニル−２，２’−ジメタノール、ジフェン酸ビスジシクロヘキシルアミド、フマル酸ビスジシクロヘキシルアミド、コール酸、デオキシコール酸、１，１，２，２−テトラフェニルエタン、テトラキス（ｐ−ヨードフェニル）エチレン、９，９’−ビアンスリル、１，１，２，２−テトラキス（４−カルボキシフェニル）エタン、１，１，２，２−テトラキス（３−カルボキシフェニル）エタン、アセチレンジカルボン酸、２，４，５−トリフェニルイミダゾール、１，２，４，５−テトラフェニルイミダゾール、２−フェニルフェナントロ［９，１０−ｄ］イミダゾール、２−（ｏ−シアノフェニル）フェナントロ［９，１０−ｄ］イミダゾール、２−（ｍ−シアノフェニル）フェナントロ［９，１０−ｄ］イミダゾール、２−（ｐ−シアノフェニル）フェナントロ［９，１０−ｄ］イミダゾール、ヒドロキノン、２−ｔ−ブチルヒドロキノン、２，５−ジ−ｔ−ブチルヒドロキノン、２，５−ビス（２，４−ジメチルフェニル）ヒドロキノン、及びトリ−ｍ−トリルフォスフィンよりなる群から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする水素貯蔵方法。
【請求項９】
請求項８において、多分子系ホスト化合物が、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エタン、１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エチレン、テトラキス（ｐ−メトキシフェニル）エチレン、９，９’−ビアンスリル、１，１，２，２−テトラフェニルエタン、ジフェン酸ビス（ジシクロヘキシルアミド）、フマル酸ビスジシクロヘキシルアミド、α，α，α’，α’−テトラフェニル−１，１’−ビフェニル−２，２’−ジメタノール、１，１，６，６−テトラフェニルヘキサ−２，４−ジイン−１，６−ジオール、及び２−（ｍ−シアノフェニル）フェナントロ［９，１０−ｄ］イミダゾールよりなる群から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする水素貯蔵方法。
【請求項１０】
請求項５において、高分子系ホスト化合物が、セルロース類、デンプン類、キチン類、キトサン類、ポリビニルアルコール類、１，１，２，２−テトラキスフェニルエタンをコアとするポリエチレングリコールアーム型ポリマー類、及びα，α，α’，α’−テトラキスフェニルキシレンをコアとするポリエチレングリコールアーム型ポリマー類よりなる群から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする水素貯蔵方法。
【請求項１１】
請求項４において、該有機化合物が、芳香族系化合物、アミド系化合物、アルコール系化合物、イミダゾール系化合物、ヒドロキノン類、尿素類、カルボン酸類、シクロデキストリン類、ポリフェノール類、コール酸類、セルロース類及び有機リン化合物よりなる群から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする水素貯蔵方法。
【請求項１２】
請求項１１において、芳香族系化合物がフェノール系化合物であることを特徴とする水素貯蔵方法。
【請求項１３】
請求項１ないし１２のいずれか１項において、前記加圧条件が１．０×１０−１０ＭＰａ以上であることを特徴とする水素貯蔵方法。
【請求項１４】
請求項１ないし１３のいずれか１項において、前記加圧条件が１．０×１０−１０〜２００ＭＰａであることを特徴とする水素貯蔵方法。
【請求項１５】
ホスト化合物と水素との接触反応により水素を包接したことを特徴とする水素包接化合物。
【請求項１６】
請求項１５において、該ホスト化合物が単分子系ホスト化合物、多分子系ホスト化合物、高分子系ホスト化合物、及び無機系ホスト化合物よりなる群から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする水素包接化合物。
【請求項１７】
請求項１６において、単分子系ホスト化合物が、シクロデキストリン類、クラウンエーテル類、クリプタンド類、シクロファン類、アザシクロファン類、カリックスアレン類、シクロトリベラトリレン類、スフェランド類、及び環状オリゴペプチド類よりなる群から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする水素包接化合物。
【請求項１８】
請求項１６において、多分子系ホスト化合物が、尿素類、チオ尿素類、デオキシコール酸類、ペルヒドロトリフェニレン類、トリ−ｏ−チモチド類、ビアンスリル類、スピロビフルオレン類、シクロフォスファゼン類、モノアルコール類、ジオール類、アセチレンアルコール類、ヒドロキシベンゾフェノン類、フェノール類、ビスフェノール類、トリスフェノール類、テトラキスフェノール類、ポリフェノール類、ナフトール類、ビスナフトール類、ジフェニルメタノール類、カルボン酸アミド類、チオアミド類、ビキサンテン類、カルボン酸類、イミダゾール類、ヒドロキノン類、有機リン化合物及び有機ケイ素化合物よりなる群から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする水素包接化合物。
【請求項１９】
請求項１８において、多分子系ホスト化合物が、尿素、１，１，６，６−テトラフェニルヘキサ−２，４−ジイン−１，６−ジオール、１，１−ビス（２，４−ジメチルフェニル）−２−プロピン−１−オール、１，１，４，４−テトラフェニル−２−ブチン−１，４−ジオール、１，１，６，６−テトラキス（２，４−ジメチルフェニル）−２，４−ヘキサジイン−１，６−ジオール、９，１０−ジフェニル−９，１０−ジヒドロアントラセン−９，１０−ジオール、９，１０−ビス（４−メチルフェニル）−９，１０−ジヒドロアントラセン−９，１０−ジオール、１，１，２，２−テトラフェニルエタン−１，２−ジオール、４−メトキシフェノール、２，４−ジヒドロキシベンゾフェノン、４，４’−ジヒドロキシベンゾフェノン、２，２’−ジヒドロキシベンゾフェノン、２，２’，４，４’−テトラヒドロキシベンゾフェノン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、４，４’−スルホニルビスフェノール、２，２’−メチレンビス（４−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、４，４’−エチリデンビスフェノール、４，４’−チオビス（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、１，１，３−トリス（２−メチル−４−ヒドロキシ−５−ｔ−ブチルフェニル）ブタン、１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エタン、１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エチレン、１，１，２，２−テトラキス（３−メチル−４−ヒドロキシフェニル）エタン、１，１，２，２−テトラキス（３−フルオロ−４−ヒドロキシフェニル）エタン、α，α，α’，α’−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）−ｐ−キシレン、テトラキス（ｐ−メトキシフェニル）エチレン、３，６，３’，６’−テトラメトキシ−９，９’−ビ−９Ｈ−キサンテン、３，６，３’，６’−テトラアセトキシ−９，９’−ビ−９Ｈ−キサンテン、３，６，３’，６’−テトラヒドロキシ−９，９’−ビ−９Ｈ−キサンテン、没食子酸、没食子酸メチル、カテキン、ビス−β−ナフトール、α，α，α’，α’−テトラフェニル−１，１’−ビフェニル−２，２’−ジメタノール、ジフェン酸ビスジシクロヘキシルアミド、フマル酸ビスジシクロヘキシルアミド、コール酸、デオキシコール酸、１，１，２，２−テトラフェニルエタン、テトラキス（ｐ−ヨードフェニル）エチレン、９，９’−ビアンスリル、１，１，２，２−テトラキス（４−カルボキシフェニル）エタン、１，１，２，２−テトラキス（３−カルボキシフェニル）エタン、アセチレンジカルボン酸、２，４，５−トリフェニルイミダゾール、１，２，４，５−テトラフェニルイミダゾール、２−フェニルフェナントロ［９，１０−ｄ］イミダゾール、２−（ｏ−シアノフェニル）フェナントロ［９，１０−ｄ］イミダゾール、２−（ｍ−シアノフェニル）フェナントロ［９，１０−ｄ］イミダゾール、２−（ｐ−シアノフェニル）フェナントロ［９，１０−ｄ］イミダゾール、ヒドロキノン、２−ｔ−ブチルヒドロキノン、２，５−ジ−ｔ−ブチルヒドロキノン、２，５−ビス（２，４−ジメチルフェニル）ヒドロキノン及びトリ−ｍ−トリルフォスフィンよりなる群から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする水素包接化合物。
【請求項２０】
請求項１９において、多分子系ホスト化合物が、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エタン、１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エチレン、テトラキス（ｐ−メトキシフェニル）エチレン、９，９’−ビアンスリル、１，１，２，２−テトラフェニルエタン、ジフェン酸ビス（ジシクロヘキシルアミド）、フマル酸ビスジシクロヘキシルアミド、α，α，α’，α’−テトラフェニル−１，１’−ビフェニル−２，２’−ジメタノール、１，１，６，６−テトラフェニルヘキサ−２，４−ジイン−１，６−ジオール、及び２−（ｍ−シアノフェニル）フェナントロ［９，１０−ｄ］イミダゾールよりなる群から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする水素包接化合物。
【請求項２１】
請求項１６において、高分子系ホスト化合物が、セルロース類、デンプン類、キチン類、キトサン類、ポリビニルアルコール類、１，１，２，２−テトラキスフェニルエタンをコアとするポリエチレングリコールアーム型ポリマー類、及びα，α，α’，α’−テトラキスフェニルキシレンをコアとするポリエチレングリコールアーム型ポリマー類よりなる群から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする水素包接化合物。
【請求項２２】
請求項１６において、無機系ホスト化合物が、粘土鉱物類、モンモリロナイト類、及びゼオライト類よりなる群から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする水素包接化合物。
【請求項２３】
請求項１５において、該ホスト化合物が、芳香族系化合物、アミド系化合物、アルコール系化合物、イミダゾール系化合物、ヒドロキノン類、尿素類、カルボン酸類、シクロデキストリン類、ポリフェノール類、コール酸類、セルロース類及び有機リン化合物よりなる群から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする水素包接化合物。
【請求項２４】
請求項２３において、芳香族系化合物がフェノール系化合物であることを特徴とする水素包接化合物。
【請求項２５】
ホスト化合物を溶媒に溶解し、この溶液中に水素を流通しながら前記ホスト化合物を再結晶させると共に前記ホスト化合物の結晶格子中に水素分子を挿入することを特徴とする水素包接化合物の製造方法。
【請求項２６】
請求項２５において、該ホスト化合物が単分子系ホスト化合物、多分子系ホスト化合物、高分子系ホスト化合物、及び無機系ホスト化合物よりなる群から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする水素包接化合物の製造方法。
【請求項２７】
請求項２６において、単分子系ホスト化合物が、シクロデキストリン類、クラウンエーテル類、クリプタンド類、シクロファン類、アザシクロファン類、カリックスアレン類、シクロトリベラトリレン類、スフェランド類、及び環状オリゴペプチド類よりなる群から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする水素包接化合物の製造方法。
【請求項２８】
請求項２６において、多分子系ホスト化合物が、尿素類、チオ尿素類、デオキシコール酸類、ペルヒドロトリフェニレン類、トリ−ｏ−チモチド類、ビアンスリル類、スピロビフルオレン類、シクロフォスファゼン類、モノアルコール類、ジオール類、アセチレンアルコール類、ヒドロキシベンゾフェノン類、フェノール類、ビスフェノール類、トリスフェノール類、テトラキスフェノール類、ポリフェノール類、ナフトール類、ビスナフトール類、ジフェニルメタノール類、カルボン酸アミド類、チオアミド類、ビキサンテン類、カルボン酸類、イミダゾール類、ヒドロキノン類、有機リン化合物及び有機ケイ素化合物よりなる群から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする水素包接化合物の製造方法。
【請求項２９】
請求項２８において、多分子系ホスト化合物が、尿素、１，１，６，６−テトラフェニルヘキサ−２，４−ジイン−１，６−ジオール、１，１−ビス（２，４−ジメチルフェニル）−２−プロピン−１−オール、１，１，４，４−テトラフェニル−２−ブチン−１，４−ジオール、１，１，６，６−テトラキス（２，４−ジメチルフェニル）−２，４−ヘキサジイン−１，６−ジオール、９，１０−ジフェニル−９，１０−ジヒドロアントラセン−９，１０−ジオール、９，１０−ビス（４−メチルフェニル）−９，１０−ジヒドロアントラセン−９，１０−ジオール、１，１，２，２−テトラフェニルエタン−１，２−ジオール、４−メトキシフェノール、２，４−ジヒドロキシベンゾフェノン、４，４’−ジヒドロキシベンゾフェノン、２，２’−ジヒドロキシベンゾフェノン、２，２’，４，４’−テトラヒドロキシベンゾフェノン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、４，４’−スルホニルビスフェノール、２，２’−メチレンビス（４−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、４，４’−エチリデンビスフェノール、４，４’−チオビス（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、１，１，３−トリス（２−メチル−４−ヒドロキシ−５−ｔ−ブチルフェニル）ブタン、１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エタン、１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エチレン、１，１，２，２−テトラキス（３−メチル−４−ヒドロキシフェニル）エタン、１，１，２，２−テトラキス（３−フルオロ−４−ヒドロキシフェニル）エタン、α，α，α’，α’−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）−ｐ−キシレン、テトラキス（ｐ−メトキシフェニル）エチレン、３，６，３’，６’−テトラメトキシ−９，９’−ビ−９Ｈ−キサンテン、３，６，３’，６’−テトラアセトキシ−９，９’−ビ−９Ｈ−キサンテン、３，６，３’，６’−テトラヒドロキシ−９，９’−ビ−９Ｈ−キサンテン、没食子酸、没食子酸メチル、カテキン、ビス−β−ナフトール、α，α，α’，α’−テトラフェニル−１，１’−ビフェニル−２，２’−ジメタノール、ジフェン酸ビスジシクロヘキシルアミド、フマル酸ビスジシクロヘキシルアミド、コール酸、デオキシコール酸、１，１，２，２−テトラフェニルエタン、テトラキス（ｐ−ヨードフェニル）エチレン、９，９’−ビアンスリル、１，１，２，２−テトラキス（４−カルボキシフェニル）エタン、１，１，２，２−テトラキス（３−カルボキシフェニル）エタン、アセチレンジカルボン酸、２，４，５−トリフェニルイミダゾール、１，２，４，５−テトラフェニルイミダゾール、２−フェニルフェナントロ［９，１０−ｄ］イミダゾール、２−（ｏ−シアノフェニル）フェナントロ［９，１０−ｄ］イミダゾール、２−（ｍ−シアノフェニル）フェナントロ［９，１０−ｄ］イミダゾール、２−（ｐ−シアノフェニル）フェナントロ［９，１０−ｄ］イミダゾール、ヒドロキノン、２−ｔ−ブチルヒドロキノン、２，５−ジ−ｔ−ブチルヒドロキノン、２，５−ビス（２，４−ジメチルフェニル）ヒドロキノン及びトリ−ｍ−トリルフォスフィンよりなる群から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする水素包接化合物の製造方法。
【請求項３０】
請求項２９において、多分子系ホスト化合物が、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エタン、１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エチレン、テトラキス（ｐ−メトキシフェニル）エチレン、９，９’−ビアンスリル、１，１，２，２−テトラフェニルエタン、ジフェン酸ビス（ジシクロヘキシルアミド）、フマル酸ビスジシクロヘキシルアミド、α，α，α’，α’−テトラフェニル−１，１’−ビフェニル−２，２’−ジメタノール、１，１，６，６−テトラフェニルヘキサ−２，４−ジイン−１，６−ジオール、及び２−（ｍ−シアノフェニル）フェナントロ［９，１０−ｄ］イミダゾールよりなる群から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする水素包接化合物の製造方法。
【請求項３１】
請求項２６において、高分子系ホスト化合物が、セルロース類、デンプン類、キチン類、キトサン類、ポリビニルアルコール類、１，１，２，２−テトラキスフェニルエタンをコアとするポリエチレングリコールアーム型ポリマー類、及びα，α，α’，α’−テトラキスフェニルキシレンをコアとするポリエチレングリコールアーム型ポリマー類よりなる群から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする水素包接化合物の製造方法。
【請求項３２】
請求項２６において、無機系ホスト化合物が、粘土鉱物類、モンモリロナイト類、及びゼオライト類よりなる群から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする水素包接化合物の製造方法。
【請求項３３】
請求項２５において、ホスト化合物がフェノール系ホスト化合物等の多分子系ホスト化合物であり、溶媒がメタノール、エタノール等のアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、酢酸エチル等のエステル類、ジエチルエーテル、ジブチルエーテル等のエーテル類、テトラヒドロフラン等のフラン類、ジメチルアセトアミド等のアミド類、アセトアルデヒド、及びベンズアルデヒド等のアルデヒド類よりなる群から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする水素包接化合物の製造方法。
【請求項３４】
ホスト化合物に、水素ガスを加圧状態で接触させることを特徴とする水素包接化合物の製造方法。
【請求項３５】
請求項３４において、該ホスト化合物が単分子系ホスト化合物、多分子系ホスト化合物、及び高分子系ホスト化合物よりなる群から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする水素包接化合物の製造方法。
【請求項３６】
請求項３５において、単分子系ホスト化合物が、シクロデキストリン類、クラウンエーテル類、クリプタンド類、シクロファン類、アザシクロファン類、カリックスアレン類、シクロトリベラトリレン類、スフェランド類、及び環状オリゴペプチド類よりなる群から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする水素包接化合物の製造方法。
【請求項３７】
請求項３５において、多分子系ホスト化合物が、尿素類、チオ尿素類、デオキシコール酸類、ペルヒドロトリフェニレン類、トリ−ｏ−チモチド類、ビアンスリル類、スピロビフルオレン類、シクロフォスファゼン類、モノアルコール類、ジオール類、アセチレンアルコール類、ヒドロキシベンゾフェノン類、フェノール類、ビスフェノール類、トリスフェノール類、テトラキスフェノール類、ポリフェノール類、ナフトール類、ビスナフトール類、ジフェニルメタノール類、カルボン酸アミド類、チオアミド類、ビキサンテン類、カルボン酸類、イミダゾール類、ヒドロキノン類、有機リン化合物及び有機ケイ素化合物よりなる群から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする水素包接化合物の製造方法。
【請求項３８】
請求項３７において、多分子系ホスト化合物が、尿素、１，１，６，６−テトラフェニルヘキサ−２，４−ジイン−１，６−ジオール、１，１−ビス（２，４−ジメチルフェニル）−２−プロピン−１−オール、１，１，４，４−テトラフェニル−２−ブチン−１，４−ジオール、１，１，６，６−テトラキス（２，４−ジメチルフェニル）−２，４−ヘキサジイン−１，６−ジオール、９，１０−ジフェニル−９，１０−ジヒドロアントラセン−９，１０−ジオール、９，１０−ビス（４−メチルフェニル）−９，１０−ジヒドロアントラセン−９，１０−ジオール、１，１，２，２−テトラフェニルエタン−１，２−ジオール、４−メトキシフェノール、２，４−ジヒドロキシベンゾフェノン、４，４’−ジヒドロキシベンゾフェノン、２，２’−ジヒドロキシベンゾフェノン、２，２’，４，４’−テトラヒドロキシベンゾフェノン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、４，４’−スルホニルビスフェノール、２，２’−メチレンビス（４−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、４，４’−エチリデンビスフェノール、４，４’−チオビス（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、１，１，３−トリス（２−メチル−４−ヒドロキシ−５−ｔ−ブチルフェニル）ブタン、１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エタン、１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エチレン、１，１，２，２−テトラキス（３−メチル−４−ヒドロキシフェニル）エタン、１，１，２，２−テトラキス（３−フルオロ−４−ヒドロキシフェニル）エタン、α，α，α’，α’−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）−ｐ−キシレン、テトラキス（ｐ−メトキシフェニル）エチレン、３，６，３’，６’−テトラメトキシ−９，９’−ビ−９Ｈ−キサンテン、３，６，３’，６’−テトラアセトキシ−９，９’−ビ−９Ｈ−キサンテン、３，６，３’，６’−テトラヒドロキシ−９，９’−ビ−９Ｈ−キサンテン、没食子酸、没食子酸メチル、カテキン、ビス−β−ナフトール、α，α，α’，α’−テトラフェニル−１，１’−ビフェニル−２，２’−ジメタノール、ジフェン酸ビスジシクロヘキシルアミド、フマル酸ビスジシクロヘキシルアミド、コール酸、デオキシコール酸、９，９’−ビアンスリル、１，１，２，２−テトラフェニルエタン、テトラキス（ｐ−ヨードフェニル）エチレン、１，１，２，２−テトラキス（４−カルボキシフェニル）エタン、１，１，２，２−テトラキス（３−カルボキシフェニル）エタン、アセチレンジカルボン酸、２，４，５−トリフェニルイミダゾール、１，２，４，５−テトラフェニルイミダゾール、２−フェニルフェナントロ［９，１０−ｄ］イミダゾール、２−（ｏ−シアノフェニル）フェナントロ［９，１０−ｄ］イミダゾール、２−（ｍ−シアノフェニル）フェナントロ［９，１０−ｄ］イミダゾール、２−（ｐ−シアノフェニル）フェナントロ［９，１０−ｄ］イミダゾール、ヒドロキノン、２−ｔ−ブチルヒドロキノン、２，５−ジ−ｔ−ブチルヒドロキノン、２，５−ビス（２，４−ジメチルフェニル）ヒドロキノン及びトリ−ｍ−トリルフォスフィンよりなる群から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする水素包接化合物の製造方法。
【請求項３９】
請求項３８において、多分子系ホスト化合物が、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エタン、１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エチレン、テトラキス（ｐ−メトキシフェニル）エチレン、９，９’−ビアンスリル、１，１，２，２−テトラフェニルエタン、ジフェン酸ビス（ジシクロヘキシルアミド）、フマル酸ビスジシクロヘキシルアミド、α，α，α’，α’−テトラフェニル−１，１’−ビフェニル−２，２’−ジメタノール、１，１，６，６−テトラフェニルヘキサ−２，４−ジイン−１，６−ジオール、及び２−（ｍ−シアノフェニル）フェナントロ［９，１０−ｄ］イミダゾールよりなる群から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする水素包接化合物の製造方法。
【請求項４０】
請求項３５において、高分子系ホスト化合物が、セルロース類、デンプン類、キチン類、キトサン類、ポリビニルアルコール類、１，１，２，２−テトラキスフェニルエタンをコアとするポリエチレングリコールアーム型ポリマー類、及びα，α，α’，α’−テトラキスフェニルキシレンをコアとするポリエチレングリコールアーム型ポリマー類よりなる群から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする水素包接化合物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素を、比較的軽量に、しかも常温常圧に近い状態で安定に貯蔵することができ、また、貯蔵した水素を容易に取り出すことができる水素貯蔵方法と、水素を包接した水素包接化合物及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＯ２排出に伴う地球環境問題に対処する方策として、水素をエネルギー媒体とする新しいクリーンエネルギーシステムが提案されている。中でも燃料電池は、水素が酸素と結合して水になる際に発生する化学エネルギーを電気エネルギーとして取り出すエネルギー変換技術であり、自動車のガソリンエンジンに替わる動力源、家庭用オンサイト発電、ＩＴ用の直流給電設備として、次世代の最も重要な技術の１つとして注目されている。
【０００３】
しかしながら、水素燃料の最大の問題は、その貯蔵法と運搬法にある。
【０００４】
即ち、従来、水素の貯蔵法としては、様々な方法が提案され、その一つとして、高圧ガスボンベに水素を気体として貯蔵する方法がある。しかし、このような高圧貯蔵は、単純ではあるが、厚肉の容器が必要であり、そのため容器の重量が重く、貯蔵・運搬効率が低いために、例えば軽量化が重視される自動車等への適用は困難である。一方、水素を液体として貯蔵する場合には、気体水素に比較して貯蔵・運搬効率は向上するが、液体水素の製造には高純度の水素が必要であること、また液化温度が−２５２．６℃という低温であり、このような超低温用の特殊な容器が必要であることなど、経済的に問題がある。水素貯蔵合金を用いることも提案されているが、合金自体の重量が重く、しかもＭｇ系の軽量な水素貯蔵合金では水素を放出させる使用温度が３００℃近い高温であるなどの問題がある。カーボンナノチューブなどの多孔性炭素素材などを用いることも提案されているが、水素貯蔵の再現性が低く、高圧条件での貯蔵となり、また、カーボンナノチューブの製造が容易ではないなど多くの問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記従来の問題点を解決する、新規な水素の貯蔵・運搬方法として有用な、水素を比較的軽量に、しかも常温常圧に近い状態で安定に貯蔵することができ、また貯蔵した水素の取り出しも容易な水素貯蔵方法を提供することを目的とする。
【０００６】
本発明は、また、上記従来の問題点を解決する、新規な水素の貯蔵・運搬方法として有用な、比較的軽量でしかも常温常圧に近い状態で水素を貯蔵することができる水素包接化合物とその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の水素貯蔵方法は、有機化合物に、水素ガスを加圧状態で接触させることを特徴とする。
【０００８】
なお、本発明において、有機化合物とは、グラファイト、カーボンナノチューブ、フラーレンなどの炭素原子のみからなるものは包含せず、また、金属成分を含む有機金属化合物を包含するものであり、基本的には固体であるが、加圧状態で水素を包接可能であれば液体であってもよい。また、固体の場合、結晶状態であっても非晶質であってもよい。
【０００９】
本発明者は、水素を貯蔵する方法について鋭意検討を行った結果、有機化合物に水素ガスを加圧状態で接触させることにより、水素を比較的軽量で常温常圧に近い条件で安定に保持し得る水素分子化合物等として、容易に貯蔵することができることを見出した。
【００１０】
本発明でいう分子化合物とは、単独で安定に存在することのできる化合物の２種類以上の化合物が水素結合やファンデルワールス力などに代表される、共有結合以外の比較的弱い相互作用によって結合した化合物であり、水化物、溶媒化物、付加化合物、包接化合物などが含まれる。このような水素分子化合物は、水素分子化合物を形成する有機化合物と水素との加圧下での接触反応により形成することができ、比較的軽量で常温常圧に近い状態で水素を貯蔵することができ、かつ、この水素分子化合物からは簡単な加熱等で水素を放出させることが可能である。
【００１１】
本発明に係る水素分子化合物としては、有機化合物と水素分子との接触反応により水素分子を包接した水素包接化合物が挙げられる。
【００１２】
本発明の水素包接化合物は、ホスト化合物と水素との接触反応により水素を包接したことを特徴とする。
【００１３】
ホスト化合物に水素を接触反応させることにより、水素をホスト化合物に対して選択的かつ安定に包接させることができ、水素を常温、常圧条件で貯蔵し、また貯蔵した水素を比較的低温で放出させることができる。
【００１４】
本発明において、ホスト化合物としては多分子系ホスト化合物、特にフェノール系ホスト化合物やイミダゾール系化合物を用いることが好ましい。
【００１５】
本発明の水素包接化合物の製造方法は、ホスト化合物を溶媒に溶解し、この溶液中に水素を流通しながら前記ホスト化合物を再結晶させると共に前記ホスト化合物の結晶格子中に水素分子を挿入することを特徴とするものであり、常温常圧条件にて、ホスト化合物に水素を包接させた水素包接化合物を効率的に製造することができる。
【００１６】
本発明の別の実施の形態に係る水素包接化合物の製造方法は、ホスト化合物に、水素ガスを加圧状態で接触させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の水素貯蔵方法によれば、水素を常温、常圧条件で貯蔵することができるため、耐圧容器、低温容器等が不要であり、比較的小型、軽量な状態で水素を貯蔵・運搬することができ、しかも、貯蔵した水素を容易に放出させて各種用途に用いることができる。
【００１８】
本発明の水素包接化合物及びその製造方法によれば、次のような優れた効果が奏される。
i)  水素を常温、常圧条件で貯蔵することができる。
ii)  耐圧容器、低温容器等が不要であり、比較的小型、軽量な状態で水素を貯蔵・運搬することができる。
iii)  貯蔵した水素を５０℃付近という比較的低い温度で放出させることができる。
iv)  水素ガスのみならず、混合ガス中の水素分子をも選択的に包接して貯蔵することができる。
v)  加熱して水素が放出させた後のホスト化合物は、水素と接触反応させることにより再度水素包接化合物を得ることができ、再利用できる。
vi)  加熱して水素が放出した後のホスト化合物は、水素の包接選択性が極めて高くなり、水素を含む混合ガスに接触させるだけで、選択的な水素貯蔵が可能となる。
vii)工業的な種々のプロセスで発生し、現状では希釈して系外へ排出している水素含有ガスにホスト化合物を接触させることにより、エネルギー源である水素を回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施例１におけるＢＨＣの水素貯蔵性能評価結果を示すグラフである。
【図２】実施例２におけるＢＨＣの水素貯蔵性能評価結果を示すグラフである。
【図３】実施例３におけるＢＡの水素貯蔵性能評価結果を示すグラフである。
【図４】実施例４におけるＴＨＰＥＹの水素貯蔵性能評価結果を示すグラフである。
【図５】実施例５におけるＴＭＰＥの水素貯蔵性能評価結果を示すグラフである。
【図６】実施例６におけるＴＰＥの水素貯蔵性能評価結果を示すグラフである。
【図７】実施例７におけるＤＢＤＣＡの水素貯蔵性能評価結果を示すグラフである。
【図８】実施例８におけるＦＢＤＣＡの水素貯蔵性能評価結果を示すグラフである。
【図９】実施例９におけるＴＰＢＤＭの水素貯蔵性能評価結果を示すグラフである。
【図１０】実施例１０におけるＴＰＨＤＤの水素貯蔵性能評価結果を示すグラフである。
【図１１】実施例１１におけるＣＰＰＩＺの水素貯蔵性能評価結果を示すグラフである。
【図１２】実施例１２におけるＴＨＰＥＡの水素貯蔵性能評価結果を示すグラフである。
【図１３】実施例１３におけるＨＱの水素貯蔵性能評価結果を示すグラフである。
【図１４】実施例１４における尿素の水素貯蔵性能評価結果を示すグラフである。
【図１５】実施例１５におけるＡＣの水素貯蔵性能評価結果を示すグラフである。
【図１６】実施例１６におけるＣＤの水素貯蔵性能評価結果を示すグラフである。
【図１７】実施例１７におけるＧＡＭの水素貯蔵性能評価結果を示すグラフである。
【図１８】実施例１８におけるＤＣＡの水素貯蔵性能評価結果を示すグラフである。
【図１９】実施例１９におけるセルロースの水素貯蔵性能評価結果を示すグラフである。
【図２０】実施例２０におけるキトサンの水素貯蔵性能評価結果を示すグラフである。
【図２１】実施例２１におけるＴＴＰの水素貯蔵性能評価結果を示すグラフである。
【図２２】実施例２２で製造された水素包接化合物（結晶Ａ）のＩＲスペクトル図である。
【図２３】実施例２２で製造されたメタノール包接化合物（結晶Ｂ）のＩＲスペクトル図である。
【図２４】図２２のＩＲスペクトル図と図２３のＩＲスペクトル図を重ね合わせた図である。
【図２５】実施例２２で製造された水素包接化合物（結晶Ａ）のＴＧ−ＤＴＡ測定図である。
【図２６】実施例２２で製造されたメタノール包接化合物（結晶Ｂ）のＴＧ−ＤＴＡ測定図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
［水素貯蔵方法の説明］
以下に本発明の水素貯蔵方法の実施の形態を詳細に説明する。
【００２１】
本発明において、水素の貯蔵に用いる有機化合物は、炭素原子のみからなるものを除く有機化合物であって、水素ガスと加圧下で接触させることにより水素を貯蔵できるものであれば良く、特に制限はない。この有機化合物は、金属成分を含まないものであっても、また、金属成分を含む有機金属化合物であっても良い。
【００２２】
水素分子化合物のうち、水素分子を包接した水素包接化合物を形成する有機化合物としては、単分子系、多分子系、高分子系などが知られている。
【００２３】
単分子系ホスト化合物としては、シクロデキストリン類、クラウンエーテル類、クリプタンド類、シクロファン類、アザシクロファン類、カリックスアレン類、シクロトリベラトリレン類、スフェランド類、環状オリゴペプチド類などが挙げられる。また多分子系ホスト化合物としては、尿素類、チオ尿素類、デオキシコール酸類、ペルヒドロトリフェニレン類、トリ−ｏ−チモチド類、ビアンスリル類、スピロビフルオレン類、シクロフォスファゼン類、モノアルコール類、ジオール類、アセチレンアルコール類、ヒドロキシベンゾフェノン類、フェノール類、ビスフェノール類、トリスフェノール類、テトラキスフェノール類、ポリフェノール類、ナフトール類、ビスナフトール類、ジフェニルメタノール類、カルボン酸アミド類、チオアミド類、ビキサンテン類、カルボン酸類、イミダゾール類、ヒドロキノン類などが挙げられる。また、高分子系ホスト化合物としては、セルロース類、デンプン類、キチン類、キトサン類、ポリビニルアルコール類、１，１，２，２−テトラキスフェニルエタンをコアとするポリエチレングリコールアーム型ポリマー類、α，α，α’，α’−テトラキスフェニルキシレンをコアとするポリエチレングリコールアーム型ポリマー類などが挙げられる。
【００２４】
また、その他に有機リン化合物、有機ケイ素化合物なども挙げられる。
【００２５】
更に、有機金属化合物にもホスト化合物としての性質を示すものがあり、例えば有機アルミニウム化合物、有機チタン化合物、有機ホウ素化合物、有機亜鉛化合物、有機インジウム化合物、有機ガリウム化合物、有機テルル化合物、有機スズ化合物、有機ジルコニウム化合物、有機マグネシウム化合物などが挙げられる。また、有機カルボン酸の金属塩や有機金属錯体などを用いることも可能であるが、有機金属化合物であれば、特にこれらに限定されるものではない。
【００２６】
これらのホスト化合物のうち、包接能力がゲスト化合物の分子の大きさに左右されにくい多分子系ホスト化合物が好適である。
【００２７】
多分子系ホスト化合物としては、具体的には、尿素、１，１，６，６−テトラフェニルヘキサ−２，４−ジイン−１，６−ジオール、１，１−ビス（２，４−ジメチルフェニル）−２−プロピン−１−オール、１，１，４，４−テトラフェニル−２−ブチン−１，４−ジオール、１，１，６，６−テトラキス（２，４−ジメチルフェニル）−２，４−ヘキサジイン−１，６−ジオール、９，１０−ジフェニル−９，１０−ジヒドロアントラセン−９，１０−ジオール、９，１０−ビス（４−メチルフェニル）−９，１０−ジヒドロアントラセン−９，１０−ジオール、１，１，２，２−テトラフェニルエタン−１，２−ジオール、４−メトキシフェノール、２，４−ジヒドロキシベンゾフェノン、４，４’−ジヒドロキシベンゾフェノン、２，２’−ジヒドロキシベンゾフェノン、２，２’，４，４’−テトラヒドロキシベンゾフェノン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、４，４’−スルホニルビスフェノール、２，２’−メチレンビス（４−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、４，４’−エチリデンビスフェノール、４，４’−チオビス（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、１，１，３−トリス（２−メチル−４−ヒドロキシ−５−ｔ−ブチルフェニル）ブタン、１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エタン、１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エチレン、１，１，２，２−テトラキス（３−メチル−４−ヒドロキシフェニル）エタン、１，１，２，２−テトラキス（３−フルオロ−４−ヒドロキシフェニル）エタン、α，α，α’，α’−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）−ｐ−キシレン、テトラキス（ｐ−メトキシフェニル）エチレン、３，６，３’，６’−テトラメトキシ−９，９’−ビ−９Ｈ−キサンテン、３，６，３’，６’−テトラアセトキシ−９，９’−ビ−９Ｈ−キサンテン、３，６，３’，６’−テトラヒドロキシ−９，９’−ビ−９Ｈ−キサンテン、没食子酸、没食子酸メチル、カテキン、ビス−β−ナフトール、α，α，α’，α’−テトラフェニル−１，１’−ビフェニル−２，２’−ジメタノール、ジフェン酸ビスジシクロヘキシルアミド、フマル酸ビスジシクロヘキシルアミド、コール酸、デオキシコール酸、１，１，２，２−テトラフェニルエタン、テトラキス（ｐ−ヨードフェニル）エチレン、９，９’−ビアンスリル、１，１，２，２−テトラキス（４−カルボキシフェニル）エタン、１，１，２，２−テトラキス（３−カルボキシフェニル）エタン、アセチレンジカルボン酸、２，４，５−トリフェニルイミダゾール、１，２，４，５−テトラフェニルイミダゾール、２−フェニルフェナントロ［９，１０−ｄ］イミダゾール、２−（ｏ−シアノフェニル）フェナントロ［９，１０−ｄ］イミダゾール、２−（ｍ−シアノフェニル）フェナントロ［９，１０−ｄ］イミダゾール、２−（ｐ−シアノフェニル）フェナントロ［９，１０−ｄ］イミダゾール、ヒドロキノン、２−ｔ−ブチルヒドロキノン、２，５−ジ−ｔ−ブチルヒドロキノン、２，５−ビス（２，４−ジメチルフェニル）ヒドロキノン、などが挙げられる。ホスト化合物としては、上記したものの中でも１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エタン、１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エチレンのようなフェノール系ホスト化合物、テトラキス（ｐ−メトキシフェニル）エチレン、９，９’−ビアンスリル、１，１，２，２−テトラフェニルエタンのような芳香族ホスト化合物、また、ジフェン酸ビス（ジシクロヘキシルアミド）、フマル酸ビスジシクロヘキシルアミドのようなアミド系、α，α，α’，α’−テトラフェニル−１，１’−ビフェニル−２，２’−ジメタノール、１，１，６，６−テトラフェニルヘキサ−２，４−ジイン−１，６−ジオールのようなアルコール系、２−（ｍ−シアノフェニル）フェナントロ［９，１０−ｄ］イミダゾールのようなイミダゾール系、トリ−ｍ−トリルフォスフィンのような有機リン化合物が包接能力の面で有利である。
【００２８】
これらのホスト化合物は１種を単独で用いても良く、２種以上を併用しても良い。
【００２９】
有機化合物は、水素ガスとの接触効率等の面から、特に、粉末状の固体であることが好ましいが、何らこれに限定されず粒状、塊状であっても良く、さらに結晶状、非晶状（アモルファス状）のいずれでもよい。また、液体、気体状態であっても良い。有機化合物が粉末状の固体である場合、その粒径には特に制限はないが、通常の場合、１ｍｍ以下程度であることが好ましい。
【００３０】
また、これらの有機化合物は、多孔質物質に担持させた有機化合物含有複合素材として使用することもできる。この場合、有機化合物を担持する多孔質物質としては、シリカ類、ゼオライト類、活性炭類の他に、粘土鉱物類、モンモリロナイト類などの層間化合物などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。このような有機化合物含有複合素材は、前述の有機化合物を、これを溶解することのできる溶媒に溶解させ、その溶液を多孔質物質中に含浸させ、溶媒を乾燥、減圧乾燥するなどの方法で製造することができる。多孔質物質に対する有機化合物の担持量としては特に制限はないが、通常の場合、多孔質物質に対して１０〜８０重量％程度である。
【００３１】
前述の１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、ジフェン酸ビス（ジシクロヘキシルアミド）のようなホスト化合物は、種々のゲスト分子を取り込み、結晶性の包接化合物を形成することが知られている。また、ゲスト化合物（固体，液体，気体のいずれの状態であっても良い。）と直接接触反応させることにより包接化合物が形成されることも知られている。本発明では、水素ガスという気体分子を、ホスト化合物としての有機化合物と加圧状態で接触反応させて包接化合物中に水素分子を取り込ませることにより、水素を安定に貯蔵することができる。
【００３２】
水素ガスと固体の有機化合物とを接触させる加圧条件としては、圧力が高いほど、水素の貯蔵量及び貯蔵速度が大きくなる傾向にあり好ましいが、反面、加圧設備が高くつくばかりか、高圧ガス保存法の条件を満足する必要がでてくる。通常の場合加圧条件としては、１．０×１０−１０ＭＰａ以上、好ましくは、１．０×１０−１０〜２００ＭＰａの加圧条件、特に０．１〜７０ＭＰａ、実質的にはとりわけ０．１〜０．９ＭＰａ程度常圧よりも高い加圧条件であることが好ましい。
【００３３】
また、接触時間も長いほど水素の貯蔵量を多くすることができるが、作業効率等の面から０．０１〜２４時間程度とするのが好ましい。
【００３４】
なお、有機化合物と接触させる水素ガスは、高純度水素ガスが好ましいが、後述のように、水素の選択的包接能を有したホスト化合物を用いる場合には、水素ガスと他のガスとの混合ガスであっても良い。
【００３５】
このようにして得られる水素包接化合物は、用いたホスト化合物の種類、水素との接触条件等によっても異なるが、通常ホスト化合物１モルに対して水素分子０．１〜２０モルを包接した水素包接化合物である。
【００３６】
このような水素包接化合物は、常温常圧において、長期に亘り水素を安定に包接する。しかも、この水素包接化合物は、水素貯蔵合金と比べ、軽量で取り扱い性にも優れ、しかも固体状であるため、この水素包接化合物は粒径１ｍｍ以下程度の粉末としてガラス、金属、プラスチック等の容器に入れて容易に貯蔵・運搬することができる。
【００３７】
本発明方法により、水素を貯蔵した状態から水素を取り出す方法としては、水素加圧状態で貯蔵されている場合には、その加圧状態を減圧することで取り出すことができ、また、加熱することでも取り出すことができる。さらに、加熱と減圧を同時に行うことで、貯蔵された水素を取り出すこともできる。
【００３８】
特に、前述の水素包接化合物から水素を放出させるには、ホスト化合物の種類にもよるが、常圧又は常圧から１．０×１０−２〜１．０×１０−５ＭＰａ程度の減圧下、３０〜２００℃、特に４０〜１００℃程度に加熱すれば良く、これにより容易に水素包接化合物中から水素を放出させて各種用途に用いることができる。
【００３９】
なお、水素包接化合物から水素を放出した後のホスト化合物は、水素の選択的包接能を有し、有効に再利用可能である。
【００４０】
［水素包接化合物及びその製造方法の説明］
次に本発明の水素包接化合物及びその製造方法の実施の形態を詳細に説明する。
【００４１】
本発明の水素包接化合物及びその製造方法において、水素を包接するホスト化合物については、水素を包接できるものであれば良く、特に限定はされない。ホスト化合物としては、本発明の水素貯蔵方法において例示した単分子系、多分子系、高分子系等の有機化合物や、無機系ホスト化合物などが知られている。無機系ホスト化合物としては、粘土鉱物類、モンモリロナイト類、ゼオライト類などが挙げられる。
【００４２】
これらのホスト化合物のうち、包接能力がゲスト化合物の分子の大きさに左右されにくい多分子系ホスト化合物が好適であり、多分子系ホスト化合物としては、中でも１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサンのようなフェノール系のホスト化合物が包接能力、及び工業的な入手の面で有利である。
【００４３】
このようなホスト化合物に水素を包接させて水素包接化合物を製造する方法としては、
１．  ホスト化合物を溶媒に溶解して再結晶する際に水素と接触反応させる方法、
２．  水素とホスト化合物を直接接触させる方法（例えば、前述の水素貯蔵方法におけるように、水素ガスとホスト化合物とを加圧状態で接触させる方法）、
３．  水素雰囲気の状態でホスト化合物を粉砕しながら直接反応させる方法
などがあり、特に限定されるものではないが、ホスト化合物の結晶格子中に水素分子を挿入するためには、ホスト化合物を溶媒等に溶解させてホスト化合物を分子として十分に分散させた後、結晶化する際にゲスト分子である水素と反応させる方が、効率的に包接化合物を製造することができ好ましい。
【００４４】
この場合、ホスト化合物を溶解させる溶媒としては、ホスト化合物を溶解できるものであれば良く、ホスト化合物の種類によって適宜選択使用されるが、例えば、前述のフェノール系ホスト化合物等の多分子系ホスト化合物の場合には、メタノール、エタノール等のアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、酢酸エチル等のエステル類、ジエチルエーテル、ジブチルエーテル等のエーテル類、テトラヒドロフラン等のフラン類、ジメチルアセトアミド等のアミド類、アセトアルデヒド、ベンズアルデヒド等のアルデヒド類を用いることができ、これらの中で揮発性の高い溶媒が好ましい。なおさらには、使用するホスト化合物に包接されない溶媒を用いるのが好ましい（得られる水素包接化合物から水素を取り出す際に水素以外の溶媒が水素に混入する可能性があるため）が、ホスト化合物、水素および溶媒の３成分で安定な包接化合物を形成する場合もあるので、水素を包接するために必要な溶媒であるならその限りではない。
【００４５】
溶液中のホスト化合物の濃度はホスト化合物の種類、溶媒の種類によって溶解度が異なるため特に制限はない。
【００４６】
ホスト化合物を溶解した溶液中のホスト化合物と水素とを接触させるには、この溶液中に水素をバブリングするなどして注入すれば良い。これにより、溶液中のホスト化合物が水素と接触して反応すると共に、溶媒が気化蒸発することにより、水素をゲスト分子として包接した水素包接化合物の結晶が析出する。この反応は、常温、常圧にて行うことができる。
【００４７】
このようにして得られる水素包接化合物は、用いたホスト化合物の種類、水素との接触条件等によっても異なるが、通常ホスト化合物１モルに対して水素分子０．２〜２０モルを包接した水素包接化合物である。
【００４８】
得られた水素包接化合物は、常温常圧において、長期に亘り水素を安定に包接する。しかも、この水素包接化合物は、水素貯蔵合金と比べ、軽量で取り扱い性にも優れる。この水素包接化合物はガラス、金属、プラスチック等の容器に入れて容易に貯蔵・運搬することができる。
【００４９】
また、この水素包接化合物から水素を放出させるには、ホスト化合物にもよるが、３０〜２００℃、特に４０〜１００℃程度に加熱すれば良く、これにより容易に水素包接化合物中から水素を放出させて回収することができる。
【００５０】
なお、前述の如く、ホスト化合物を溶媒に溶解させた溶液に水素を流通させて水素包接化合物を製造した場合、通常はホスト化合物と水素の２成分からなる包接化合物が得られるが、使用した溶媒も包接された、ホスト化合物、水素および溶媒の３成分からなる包接化合物が得られる場合もある。この３成分水素包接化合物から水素を放出させる際に、この溶媒も同時に放出されることを防止するためには、溶媒の放出温度と水素の放出温度との間に、２０〜３０℃以上の差異を有するのが好ましく、特にこの場合に使用する溶媒としては、水素の放出温度よりも沸点の高い溶媒を用いることが好ましい。
【００５１】
このようにして、一旦水素を包接した後これを放出したホスト化合物は、再び水素と接触反応させることにより、再度水素を包接した水素包接化合物とすることができる。即ち、ホスト化合物は繰り返し使用が可能である。しかも、一旦水素を包接した後これを放出した固体状態のホスト化合物は、水素の選択的包接能が向上し、水素ガスのみならず、水素を含む混合ガスと接触反応させた場合でも、水素を選択的に包接することが可能となる。
【００５２】
このように水素の選択的包接性が向上したホスト化合物であれば、水素を含有する各種のプロセス排ガス中から、水素のみを選択的に回収してエネルギー源等として有効利用することが可能である。
【実施例】
【００５３】
以下に実施例を挙げて本発明の水素貯蔵方法をより具体的に説明する。なお、以下の実施例１〜１９において、水素貯蔵性能の評価試験は次の方法により行った。
【００５４】
＜水素貯蔵性能の評価試験方法＞
１）  評価方法
ＪＩＳ  Ｈ  ７２０１“水素吸蔵合金のＰＣＴ特性の測定方法”に準じ、（株）レスカ製の水素吸蔵放出評価装置で測定を行った。
２）  サンプル
測定用試料管（評価容量約２５ｍｌ）にサンプル（５００μｍ以下）を０．１〜１ｇ充填し、精秤してサンプルの重量を測定した。この試料管にヘリウムガスを導入して１２時間以上の気密テストを行い、問題がないことを確認した。その後、試料管内のサンプル以外の体積を測定した。
３）  前処理
サンプルを５０℃に加熱し、ロータリーポンプで３時間真空減圧を行った。
４）  評価条件
サンプルの入った試料管は試験中、２５℃の恒温バス内に保持した。これに水素ガスを圧力を変化させながら導入し、平衡圧力時の貯蔵量を算出した。なお、各圧力時での平衡状態の保持時間は１時間又は８時間として測定を行った。
５）  水素貯蔵確認方法
上記の評価で水素圧力を常圧に戻して採取したサンプルをTG-DTA測定を行い、気体成分が放出される温度を確認した。また、採取したサンプルをテドラーバックに入れ、これを気体成分が放出される温度に調節した恒温槽に３０分放置し、気化した成分を水素分析用の検知管で評価して、気化した成分が水素であることを確認した。
【００５５】
実施例１
１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン（以下「ＢＨＣ」と略記する。）の固体粉末０．５６０２ｇをサンプルとし、各圧力での保持時間を１時間として上記試験方法で評価を行った。平衡圧力と水素貯蔵量の関係を表１及び図１に示した。なお、Ｅ−０２は１０−２を示し、Ｅ−０３は１０−３を示し、Ｅ−０４は１０−４を示し、Ｅ−５は１０−５を示す。
【００５６】
【表１】
2009203159.tif 000003
【００５７】
表１及び図１の結果より、水素圧力を増加させると共に水素貯蔵量は増加していくことが確認された。また５ＭＰａ付近から減圧しても、貯蔵量は減少せず、単なる物理的吸着による水素貯蔵ではないことが分かった。これは固体のＢＨＣ中に水素分子が取り込まれ、水素包接化合物を形成したためと考えられる。
【００５８】
なお、貯蔵された水素は、５０℃での常圧及び減圧条件（０．００５ＭＰａ）で放出させることができることを確認した。
【００５９】
実施例２
実施例１で水素を放出させたＢＨＣの固体粉末０．２３６１ｇをサンプルとし、各圧力での保持時間を８時間として上記試験方法で評価を行った。平衡圧力と水素貯蔵量の関係を表２及び図２に示す。
【００６０】
【表２】
2009203159.tif 000004
【００６１】
表２及び図２の結果より、保持時間を８時間にすることで水素貯蔵量は保持時間１時間の場合に比べて増加することが分かった。
【００６２】
なお、貯蔵された水素は、５０℃での常圧及び減圧条件（０．００５ＭＰａ）で放出させることができることを確認した。これにより、本発明の水素貯蔵方法では繰り返し水素の包接・放出が可能であることがわかる。
【００６３】
実施例３
９，９’−ビアンスリル（以下「ＢＡ」と略記する。）の固体粉末０．５８９７ｇをサンプルとし、各圧力での保持時間を１時間として上記試験方法で評価を行った。平衡圧力と水素貯蔵量の関係を表３及び図３に示した。
【００６４】
【表３】
2009203159.tif 000005
【００６５】
表３及び図３の結果より、水素圧力を増加させると共に水素貯蔵量は増加していくことが確認された。また８ＭＰａ付近から減圧しても、貯蔵量は減少せず、単なる物理的吸着による水素貯蔵ではないことが分かった。これは固体のＢＡ中に水素分子が取り込まれ、水素包接化合物を形成したためと考えられる。
【００６６】
なお、貯蔵された水素は、５０℃での常圧及び減圧条件（０．００５ＭＰａ）で放出させることができることを確認した。
【００６７】
実施例４
１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エチレン（以下「ＴＨＰＥＹ」と略記する。）の固体粉末０．５２３ｇをサンプルとし、各圧力での保持時間を１時間として上記試験方法で評価を行った。平衡圧力と水素貯蔵量の関係を表４及び図４に示した。
【００６８】
【表４】
2009203159.tif 000006
【００６９】
表４及び図４の結果より、水素圧力を増加させると共に水素貯蔵量は増加していくことが確認された。また８ＭＰａ付近から減圧しても、貯蔵量は減少せず、単なる物理的吸着による水素貯蔵ではないことが分かった。これは固体のＴＨＰＥＹ中に水素分子が取り込まれ、水素包接化合物を形成したためと考えられる。
【００７０】
なお、貯蔵された水素は、５０℃での常圧及び減圧条件（０．００５ＭＰａ）で放出させることができることを確認した。
【００７１】
実施例５
テトラキス（ｐ−メトキシフェニル）エチレン（以下「ＴＭＰＥ」と略記する。）の固体粉末０．５１０ｇをサンプルとし、各圧力での保持時間を１時間として上記試験方法で評価を行った。平衡圧力と水素貯蔵量の関係を表５及び図５に示した。
【００７２】
【表５】
2009203159.tif 000007
【００７３】
表５及び図５の結果より、水素圧力を増加させると共に水素貯蔵量は増加していくことが確認された。また８ＭＰａ付近から減圧しても、貯蔵量は減少せず、単なる物理的吸着による水素貯蔵ではないことが分かった。これは固体のＴＭＰＥ中に水素分子が取り込まれ、水素包接化合物を形成したためと考えられる。
【００７４】
なお、貯蔵された水素は、５０℃での常圧及び減圧条件（０．００５ＭＰａ）で放出させることができることを確認した。
【００７５】
実施例６
１，１，２，２−テトラフェニルエタン（以下「ＴＰＥ」と略記する。）の固体粉末０．６１５ｇをサンプルとし、各圧力での保持時間を１時間として上記試験方法で評価を行った。平衡圧力と水素貯蔵量の関係を表６及び図６に示した。
【００７６】
【表６】
2009203159.tif 000008
【００７７】
表６及び図６の結果より、水素圧力を増加させると共に水素貯蔵量は増加していくことが確認された。また８ＭＰａ付近から減圧しても、貯蔵量は減少せず、単なる物理的吸着による水素貯蔵ではないことが分かった。これは固体のＴＰＥ中に水素分子が取り込まれ、水素包接化合物を形成したためと考えられる。
【００７８】
なお、貯蔵された水素は、５０℃での常圧及び減圧条件（０．００５ＭＰａ）で放出させることができることを確認した。
【００７９】
実施例７
ジフェン酸ビス（ジシクロヘキシルアミド）（以下「ＤＢＤＣＡ」と略記する。）の固体粉末０．５４７ｇをサンプルとし、各圧力での保持時間を１時間として上記試験方法で評価を行った。平衡圧力と水素貯蔵量の関係を表７及び図７に示した。
【００８０】
【表７】
2009203159.tif 000009
【００８１】
表７及び図７の結果より、水素圧力を増加させると共に水素貯蔵量は増加していくことが確認された。また８ＭＰａ付近から減圧しても、貯蔵量は減少せず、単なる物理的吸着による水素貯蔵ではないことが分かった。これは固体のＤＢＤＣＡ中に水素分子が取り込まれ、水素包接化合物を形成したためと考えられる。
【００８２】
なお、貯蔵された水素は、５０℃での常圧及び減圧条件（０．００５ＭＰａ）で放出させることができることを確認した。
【００８３】
実施例８
フマル酸ビス（ジシクロヘキシルアミド）（以下「ＦＢＤＣＡ」と略記する。）の固体粉末０．６４４２ｇをサンプルとし、各圧力での保持時間を１時間として上記試験方法で評価を行った。平衡圧力と水素貯蔵量の関係を表８及び図８に示した。
【００８４】
【表８】
2009203159.tif 000010
【００８５】
表８及び図８の結果より、水素圧力を増加させると共に水素貯蔵量は増加していくことが確認された。また８ＭＰａ付近から減圧しても、貯蔵量は減少せず、単なる物理的吸着による水素貯蔵ではないことが分かった。これは固体のＦＢＤＣＡ中に水素分子が取り込まれ、水素包接化合物を形成したためと考えられる。
【００８６】
なお、貯蔵された水素は、５０℃での常圧及び減圧条件（０．００５ＭＰａ）で放出させることができることを確認した。
【００８７】
実施例９
α，α，α’，α’−テトラフェニル−１，１’−ビフェニル−２，２’−ジメタノール（以下「ＴＰＢＤＭ」と略記する。）の固体粉末０．６４５６ｇをサンプルとし、各圧力での保持時間を１時間として上記試験方法で評価を行った。平衡圧力と水素貯蔵量の関係を表９及び図９に示した。
【００８８】
【表９】
2009203159.tif 000011
【００８９】
表９及び図９の結果より、水素圧力を増加させると共に水素貯蔵量は増加していくことが確認された。また８ＭＰａ付近から減圧しても、貯蔵量は減少せず、単なる物理的吸着による水素貯蔵ではないことが分かった。これは固体のＴＰＢＤＭ中に水素分子が取り込まれ、水素包接化合物を形成したためと考えられる。
【００９０】
なお、貯蔵された水素は、５０℃での常圧及び減圧条件（０．００５ＭＰａ）で放出させることができることを確認した。
【００９１】
実施例１０
１，１，６，６−テトラフェニルヘキサ−２，４−ジイン−１，６−ジオール（以下「ＴＰＨＤＤ」と略記する。）の固体粉末０．６３１ｇをサンプルとし、各圧力での保持時間を１時間として上記試験方法で評価を行った。平衡圧力と水素貯蔵量の関係を表１０及び図１０に示した。
【００９２】
【表１０】
2009203159.tif 000012
【００９３】
表１０及び図１０の結果より、水素圧力を増加させると共に水素貯蔵量は増加していくことが確認された。また８ＭＰａ付近から減圧しても、貯蔵量は減少せず、単なる物理的吸着による水素貯蔵ではないことが分かった。これは固体のＴＰＨＤＤ中に水素分子が取り込まれ、水素包接化合物を形成したためと考えられる。
【００９４】
なお、貯蔵された水素は、５０℃での常圧及び減圧条件（０．００５ＭＰａ）で放出させることができることを確認した。
【００９５】
実施例１１
２−（ｍ−シアノフェニル）フェナントロ［９，１０−ｄ］イミダゾール（以下「ＣＰＰＩＺ」と略記する。）の固体粉末０．２２５６ｇをサンプルとし、各圧力での保持時間を１時間として上記試験方法で評価を行った。平衡圧力と水素貯蔵量の関係を表１１及び図１１に示した。
【００９６】
【表１１】
2009203159.tif 000013
【００９７】
表１１及び図１１の結果より、水素圧力を増加させると共に水素貯蔵量は増加していくことが確認された。また８ＭＰａ付近から減圧しても、貯蔵量は減少せず、単なる物理的吸着による水素貯蔵ではないことが分かった。これは固体のＣＰＰＩＺ中に水素分子が取り込まれ、水素包接化合物を形成したためと考えられる。
【００９８】
なお、貯蔵された水素は、５０℃での常圧及び減圧条件（０．００５ＭＰａ）で放出させることができることを確認した。
【００９９】
実施例１２
１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エタン（以下「ＴＨＰＥＡ」と略記する。）の固体粉末０．５１８８ｇをサンプルとし、各圧力での保持時間を１時間として上記試験方法で評価を行った。平衡圧力と水素貯蔵量の関係を表１２及び図１２に示した。
【０１００】
【表１２】
2009203159.tif 000014
【０１０１】
表１２及び図１２の結果より、水素圧力を増加させると共に水素貯蔵量は増加していくことが確認された。また８ＭＰａ付近から減圧しても、貯蔵量は減少せず、単なる物理的吸着による水素貯蔵ではないことが分かった。これは固体のＴＨＰＥＡ中に水素分子が取り込まれ、水素包接化合物を形成したためと考えられる。
【０１０２】
なお、貯蔵された水素は、５０℃での常圧及び減圧条件（０．００５ＭＰａ）で放出させることができることを確認した。
【０１０３】
実施例１３
ヒドロキノン（以下「ＨＱ」と略記する。）の固体粉末０．７０２９ｇをサンプルとし、各圧力での保持時間を１時間として上記試験方法で評価を行った。平衡圧力と水素貯蔵量の関係を表１３及び図１３に示した。
【０１０４】
【表１３】
2009203159.tif 000015
【０１０５】
表１３及び図１３の結果より、水素圧力を増加させると共に水素貯蔵量は増加していくことが確認された。
【０１０６】
なお、貯蔵された水素は、５０℃での常圧及び減圧条件（０．００５ＭＰａ）で放出させることができることを確認した。
【０１０７】
実施例１４
尿素の固体粉末０．３４８２ｇをサンプルとし、各圧力での保持時間を１時間として上記試験方法で評価を行った。平衡圧力と水素貯蔵量の関係を表１４及び図１４に示した。
【０１０８】
【表１４】
2009203159.tif 000016
【０１０９】
表１４及び図１４の結果より、水素圧力を増加させると共に水素貯蔵量は増加していくことが確認された。また８ＭＰａ付近から減圧しても、貯蔵量は減少せず、単なる物理的吸着による水素貯蔵ではないことが分かった。これは固体の尿素中に水素分子が取り込まれ、水素包接化合物を形成したためと考えられる。
【０１１０】
なお、貯蔵された水素は、５０℃での常圧及び減圧条件（０．００５ＭＰａ）で放出させることができることを確認した。
【０１１１】
実施例１５
アセチレンジカルボン酸（以下「ＡＣ」と略記する。）の固体粉末０．８８８ｇをサンプルとし、各圧力での保持時間を１時間として上記試験方法で評価を行った。平衡圧力と水素貯蔵量の関係を表１５及び図１５に示した。
【０１１２】
【表１５】
2009203159.tif 000017
【０１１３】
表１５及び図１５の結果より、水素圧力を増加させると共に水素貯蔵量は増加していくことが確認された。また８ＭＰａ付近から減圧しても、貯蔵量は減少せず、単なる物理的吸着による水素貯蔵ではないことが分かった。これは固体のＡＣ中に水素分子が取り込まれ、水素包接化合物を形成したためと考えられる。
【０１１４】
なお、貯蔵された水素は、５０℃での常圧及び減圧条件（０．００５ＭＰａ）で放出させることができることを確認した。
【０１１５】
実施例１６
β−シクロデキストリン（以下「ＣＤ」と略記する。）の固体粉末０．８９６７ｇをサンプルとし、各圧力での保持時間を１時間として上記試験方法で評価を行った。平衡圧力と水素貯蔵量の関係を表１６及び図１６に示した。
【０１１６】
【表１６】
2009203159.tif 000018
【０１１７】
表１６及び図１６の結果より、水素圧力を増加させると共に水素貯蔵量は増加していくことが確認された。
【０１１８】
実施例１７
没食子酸メチル（以下「ＧＡＭ」と略記する。）の固体粉末０．７３８３ｇをサンプルとし、各圧力での保持時間を１時間として上記試験方法で評価を行った。平衡圧力と水素貯蔵量の関係を表１７及び図１７に示した。
【０１１９】
【表１７】
2009203159.tif 000019
【０１２０】
表１７及び図１７の結果より、水素圧力を増加させると共に水素貯蔵量は増加していくことが確認された。また８ＭＰａ付近から減圧しても、貯蔵量は減少せず、単なる物理的吸着による水素貯蔵ではないことが分かった。これは固体のＧＡＭ中に水素分子が取り込まれ、水素包接化合物を形成したためと考えられる。
【０１２１】
なお、貯蔵された水素は、５０℃での常圧及び減圧条件（０．００５ＭＰａ）で放出させることができることを確認した。
【０１２２】
実施例１８
デオキシコール酸（以下「ＤＣＡ」と略記する。）の固体粉末０．７４１１ｇをサンプルとし、各圧力での保持時間を１時間として上記試験方法で評価を行った。平衡圧力と水素貯蔵量の関係を表１８及び図１８に示した。
【０１２３】
【表１８】
2009203159.tif 000020
【０１２４】
表１８及び図１８の結果より、水素圧力を増加させると共に水素貯蔵量は増加していくことが確認された。また８ＭＰａ付近から減圧しても、貯蔵量は減少せず、単なる物理的吸着による水素貯蔵ではないことが分かった。これは固体のＤＣＡ中に水素分子が取り込まれ、水素包接化合物を形成したためと考えられる。
【０１２５】
なお、貯蔵された水素は、５０℃での常圧及び減圧条件（０．００５ＭＰａ）で放出させることができることを確認した。
【０１２６】
実施例１９
セルロースの固体粉末０．６５７ｇをサンプルとし、各圧力での保持時間を１時間として上記試験方法で評価を行った。平衡圧力と水素貯蔵量の関係を表１９及び図１９に示した。
【０１２７】
【表１９】
2009203159.tif 000021
【０１２８】
表１９及び図１９の結果より、水素圧力を増加させると共に水素貯蔵量は増加していくことが確認された。また８ＭＰａ付近から減圧しても、貯蔵量は減少せず、単なる物理的吸着による水素貯蔵ではないことが分かった。これは固体のセルロース中に水素分子が取り込まれ、水素包接化合物を形成したためと考えられる。
【０１２９】
なお、貯蔵された水素は、５０℃での常圧及び減圧条件（０．００５ＭＰａ）で放出させることができることを確認した。
【０１３０】
実施例２０
キトサンの固体粉末０．６７２５ｇをサンプルとし、各圧力での保持時間１時間として上記試験方法で評価を行った。平衡圧力と水素貯蔵量の関係を表２０及び図２０に示す。
【０１３１】
【表２０】
2009203159.tif 000022
【０１３２】
表２０及び図２０の結果より、水素圧力を増加させると共に水素貯蔵量は増加していくことが確認された。また８ＭＰａ付近から減圧しても、貯蔵量はあまり減少せず、単なる物理的吸着による水素貯蔵ではないことがわかった。これは、固体のキトサン中に水素分子が取り込まれ、水素包接化合物を形成したためと考えられる。
【０１３３】
なお、貯蔵された水素は、５０℃での常圧または減圧条件（０．００５ＭＰａ）で放出させることができることを確認した。
【０１３４】
実施例２１
トリ−ｍ−トリルホスフィン（以下「ＴＴＰ」と略記する。）の固体粉末０．５９２２ｇをサンプルとし、各圧力での保持時間１時間として上記試験方法で評価を行った。平衡圧力と水素貯蔵量の関係を表２１及び図２２に示す。
【０１３５】
【表２１】
2009203159.tif 000023
【０１３６】
表２１及び図２１の結果より、水素圧力を増加させると共に水素貯蔵量は増加していくことが確認された。なお貯蔵された水素は、５０℃での常圧または減圧条件（０．００５ＭＰａ）で放出させることができることを確認した。
【０１３７】
以下に実施例を挙げて本発明の水素包接化合物及びその製造方法をより具体的に説明する。
【０１３８】
実施例２２
［水素包接化合物の製造］
１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン（以下「ＢＨＣ」と略記する）０．２ｇとメタノール３ｍｌをサンプル瓶に入れて混合してＢＨＣを溶解させた。この溶液中に市販の水素ガスボンベから水素をバブリングさせると、溶媒であるメタノールが気化蒸発し、結晶化物が得られた。この結晶を室温下で１時間程度風乾して溶媒であるメタノールを蒸発させた（結晶Ａ）。
【０１３９】
比較のため、ＢＨＣ０．２ｇをメタノール３ｍｌに溶解させたものをそのまま放置し（水素とは反応させない）、析出してくる結晶を採取した（結晶Ｂ）。
【０１４０】
上記で得られた結晶Ａ，ＢをそれぞれＩＲスペクトル測定を行った結果を図２２，２３に、またこれらを重ね合わせたデータを図２４に示す。図２３〜２４のＩＲスペクトル図から明らかなように、結晶Ａと結晶ＢのＩＲスペクトルは、ホスト化合物であるＢＨＣの水素基に由来する３１００〜３７００ｃｍ−１の領域及び１２００ｃｍ−１付近で明らかに異なり、異なる結晶が得られていることが確認された。
【０１４１】
また、この２種類の結晶のＴＧ−ＤＴＡ測定を行った。測定条件は温度範囲２５〜５００℃、昇温条件は１０℃／分とした。結晶Ａでの結果を図２５に、結晶Ｂでの結果を図２６に示す。その結果、結晶Ｂでは８０〜１１０℃で気化する成分（メタノールと考えられる）が認められるが、結晶Ａでは５０℃までと８０℃付近の２段階で気化する成分があり、結晶Ｂでは認められなかった５０℃までに気化する成分が存在することがわかった。この結晶Ａをテドラーバックに入れ、これを５０℃に調節した恒温槽に３０分放置し、気化した成分を水素分析用の検知管で評価した結果、気化した成分が水素であることが確認できた。
【０１４２】
これらの結果より、結晶Ａはホスト化合物であるＢＨＣ−水素−メタノールの３成分（ＢＨＣ／水素／メタノール＝１／１０／１（モル比））から成る包接化合物であり、４０〜５０℃付近で水素が放出されることが推定された。
【０１４３】
［水素包接化合物の特性確認］
（１）  製造された水素包接化合物（結晶Ａ）を常温常圧でガラス容器に入れて２日間放置した後、再度ＩＲスペクトル測定とＴＧ−ＤＴＡ測定を行ったところ、いずれも放置前の結晶Ａの測定結果とほぼ同等の結果が得られ、水素を安定に貯蔵できることが確認された。
（２）  製造された水素包接化合物（結晶Ａ）をガラス容器に入れ湯浴にて加温することにより５０℃に加熱したところ、水素が発生し、１ｇの水素包接化合物から、０．０６ｇの水素を回収することができた。この割合は、ＢＨＣ１モルに対して水素約１０モルを包接したことになる。
（３）  （２）で水素を放出させた後の結晶を上記と同様にしてメタノールに溶解させた後、水素をバブリングさせ、溶媒のメタノールを気化蒸発させて結晶を得た。この結晶について、実施例２２と同様にして風乾した後、ＩＲ測定及びＴＧ−ＤＴＡ測定を行ったところ、いずれも結晶Ａの測定結果とほぼ同等であり、水素を再度包接して貯蔵することができることが確認された。
（４）  （３）で水素を包接した水素包接化合物を上記（２）と同様に加熱したところ、水素が発生し、１ｇの水素包接化合物から０．０６ｇの水素を回収することができた。
【０１４４】
これらの結果から、一旦水素を包接した後水素を放出したホスト化合物は、再度ほぼ同量の水素を包接して、放出することができることが確認された。
【図１】
2009203159.tif 000024
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年6月17日(2009.6.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素を包接した水素包接化合物及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＯ２排出に伴う地球環境問題に対処する方策として、水素をエネルギー媒体とする新しいクリーンエネルギーシステムが提案されている。中でも燃料電池は、水素が酸素と結合して水になる際に発生する化学エネルギーを電気エネルギーとして取り出すエネルギー変換技術であり、自動車のガソリンエンジンに替わる動力源、家庭用オンサイト発電、ＩＴ用の直流給電設備として、次世代の最も重要な技術の１つとして注目されている。
【０００３】
しかしながら、水素燃料の最大の問題は、その貯蔵法と運搬法にある。
【０００４】
即ち、従来、水素の貯蔵法としては、様々な方法が提案され、その一つとして、高圧ガスボンベに水素を気体として貯蔵する方法がある。しかし、このような高圧貯蔵は、単純ではあるが、厚肉の容器が必要であり、そのため容器の重量が重く、貯蔵・運搬効率が低いために、例えば軽量化が重視される自動車等への適用は困難である。一方、水素を液体として貯蔵する場合には、気体水素に比較して貯蔵・運搬効率は向上するが、液体水素の製造には高純度の水素が必要であること、また液化温度が−２５２．６℃という低温であり、このような超低温用の特殊な容器が必要であることなど、経済的に問題がある。水素貯蔵合金を用いることも提案されているが、合金自体の重量が重く、しかもＭｇ系の軽量な水素貯蔵合金では水素を放出させる使用温度が３００℃近い高温であるなどの問題がある。カーボンナノチューブなどの多孔性炭素素材などを用いることも提案されているが、水素貯蔵の再現性が低く、高圧条件での貯蔵となり、また、カーボンナノチューブの製造が容易ではないなど多くの問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記従来の問題点を解決する、新規な水素の貯蔵・運搬方法として有用な、比較的軽量でしかも常温常圧に近い状態で水素を貯蔵することができる水素包接化合物とその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の水素包接化合物は、ホスト化合物と水素との接触反応により水素を包接したことを特徴とする。
【０００７】
ホスト化合物に水素を接触反応させることにより、水素をホスト化合物に対して選択的かつ安定に包接させることができ、水素を常温、常圧条件で貯蔵し、また貯蔵した水素を比較的低温で放出させることができる。
【０００８】
本発明において、ホスト化合物としては多分子系ホスト化合物、特にフェノール系ホスト化合物やイミダゾール系化合物を用いることが好ましい。
【０００９】
本発明の水素包接化合物の製造方法は、ホスト化合物を溶媒に溶解し、この溶液中に水素を流通しながら前記ホスト化合物を再結晶させると共に前記ホスト化合物の結晶格子中に水素分子を挿入することを特徴とするものであり、常温常圧条件にて、ホスト化合物に水素を包接させた水素包接化合物を効率的に製造することができる。
【００１０】
本発明の別の実施の形態に係る水素包接化合物の製造方法は、ホスト化合物に、水素ガスを加圧状態で接触させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の水素包接化合物及びその製造方法によれば、次のような優れた効果が奏される。
i)  水素を常温、常圧条件で貯蔵することができる。
ii)  耐圧容器、低温容器等が不要であり、比較的小型、軽量な状態で水素を貯蔵・運搬することができる。
iii)  貯蔵した水素を５０℃付近という比較的低い温度で放出させることができる。
iv)  水素ガスのみならず、混合ガス中の水素分子をも選択的に包接して貯蔵することができる。
v)  加熱して水素が放出させた後のホスト化合物は、水素と接触反応させることにより再度水素包接化合物を得ることができ、再利用できる。
vi)  加熱して水素が放出した後のホスト化合物は、水素の包接選択性が極めて高くなり、水素を含む混合ガスに接触させるだけで、選択的な水素貯蔵が可能となる。
vii)工業的な種々のプロセスで発生し、現状では希釈して系外へ排出している水素含有ガスにホスト化合物を接触させることにより、エネルギー源である水素を回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例１におけるＢＨＣの水素貯蔵性能評価結果を示すグラフである。
【図２】実施例２におけるＢＨＣの水素貯蔵性能評価結果を示すグラフである。
【図３】実施例３におけるＢＡの水素貯蔵性能評価結果を示すグラフである。
【図４】実施例４におけるＴＨＰＥＹの水素貯蔵性能評価結果を示すグラフである。
【図５】実施例５におけるＴＭＰＥの水素貯蔵性能評価結果を示すグラフである。
【図６】実施例６におけるＴＰＥの水素貯蔵性能評価結果を示すグラフである。
【図７】実施例７におけるＤＢＤＣＡの水素貯蔵性能評価結果を示すグラフである。
【図８】実施例８におけるＦＢＤＣＡの水素貯蔵性能評価結果を示すグラフである。
【図９】実施例９におけるＴＰＢＤＭの水素貯蔵性能評価結果を示すグラフである。
【図１０】実施例１０におけるＴＰＨＤＤの水素貯蔵性能評価結果を示すグラフである。
【図１１】実施例１１におけるＣＰＰＩＺの水素貯蔵性能評価結果を示すグラフである。
【図１２】実施例１２におけるＴＨＰＥＡの水素貯蔵性能評価結果を示すグラフである。
【図１３】実施例１３におけるＨＱの水素貯蔵性能評価結果を示すグラフである。
【図１４】実施例１４における尿素の水素貯蔵性能評価結果を示すグラフである。
【図１５】実施例１５におけるＡＣの水素貯蔵性能評価結果を示すグラフである。
【図１６】実施例１６におけるＣＤの水素貯蔵性能評価結果を示すグラフである。
【図１７】実施例１７におけるＧＡＭの水素貯蔵性能評価結果を示すグラフである。
【図１８】実施例１８におけるＤＣＡの水素貯蔵性能評価結果を示すグラフである。
【図１９】実施例１９におけるセルロースの水素貯蔵性能評価結果を示すグラフである。
【図２０】実施例２０におけるキトサンの水素貯蔵性能評価結果を示すグラフである。
【図２１】実施例２１におけるＴＴＰの水素貯蔵性能評価結果を示すグラフである。
【図２２】実施例２２で製造された水素包接化合物（結晶Ａ）のＩＲスペクトル図である。
【図２３】実施例２２で製造されたメタノール包接化合物（結晶Ｂ）のＩＲスペクトル図である。
【図２４】図２２のＩＲスペクトル図と図２３のＩＲスペクトル図を重ね合わせた図である。
【図２５】実施例２２で製造された水素包接化合物（結晶Ａ）のＴＧ−ＤＴＡ測定図である。
【図２６】実施例２２で製造されたメタノール包接化合物（結晶Ｂ）のＴＧ−ＤＴＡ測定図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［水素貯蔵方法の説明］
以下に参考例に係る水素貯蔵方法を詳細に説明する。
【００１４】
水素の貯蔵に用いる有機化合物は、炭素原子のみからなるものを除く有機化合物であって、水素ガスと加圧下で接触させることにより水素を貯蔵できるものであれば良く、特に制限はない。この有機化合物は、金属成分を含まないものであっても、また、金属成分を含む有機金属化合物であっても良い。
【００１５】
水素分子化合物のうち、水素分子を包接した水素包接化合物を形成する有機化合物としては、単分子系、多分子系、高分子系などが知られている。
【００１６】
単分子系ホスト化合物としては、シクロデキストリン類、クラウンエーテル類、クリプタンド類、シクロファン類、アザシクロファン類、カリックスアレン類、シクロトリベラトリレン類、スフェランド類、環状オリゴペプチド類などが挙げられる。また多分子系ホスト化合物としては、尿素類、チオ尿素類、デオキシコール酸類、ペルヒドロトリフェニレン類、トリ−ｏ−チモチド類、ビアンスリル類、スピロビフルオレン類、シクロフォスファゼン類、モノアルコール類、ジオール類、アセチレンアルコール類、ヒドロキシベンゾフェノン類、フェノール類、ビスフェノール類、トリスフェノール類、テトラキスフェノール類、ポリフェノール類、ナフトール類、ビスナフトール類、ジフェニルメタノール類、カルボン酸アミド類、チオアミド類、ビキサンテン類、カルボン酸類、イミダゾール類、ヒドロキノン類などが挙げられる。また、高分子系ホスト化合物としては、セルロース類、デンプン類、キチン類、キトサン類、ポリビニルアルコール類、１，１，２，２−テトラキスフェニルエタンをコアとするポリエチレングリコールアーム型ポリマー類、α，α，α’，α’−テトラキスフェニルキシレンをコアとするポリエチレングリコールアーム型ポリマー類などが挙げられる。
【００１７】
また、その他に有機リン化合物、有機ケイ素化合物なども挙げられる。
【００１８】
更に、有機金属化合物にもホスト化合物としての性質を示すものがあり、例えば有機アルミニウム化合物、有機チタン化合物、有機ホウ素化合物、有機亜鉛化合物、有機インジウム化合物、有機ガリウム化合物、有機テルル化合物、有機スズ化合物、有機ジルコニウム化合物、有機マグネシウム化合物などが挙げられる。また、有機カルボン酸の金属塩や有機金属錯体などを用いることも可能であるが、有機金属化合物であれば、特にこれらに限定されるものではない。
【００１９】
これらのホスト化合物のうち、包接能力がゲスト化合物の分子の大きさに左右されにくい多分子系ホスト化合物が好適である。
【００２０】
多分子系ホスト化合物としては、具体的には、尿素、１，１，６，６−テトラフェニルヘキサ−２，４−ジイン−１，６−ジオール、１，１−ビス（２，４−ジメチルフェニル）−２−プロピン−１−オール、１，１，４，４−テトラフェニル−２−ブチン−１，４−ジオール、１，１，６，６−テトラキス（２，４−ジメチルフェニル）−２，４−ヘキサジイン−１，６−ジオール、９，１０−ジフェニル−９，１０−ジヒドロアントラセン−９，１０−ジオール、９，１０−ビス（４−メチルフェニル）−９，１０−ジヒドロアントラセン−９，１０−ジオール、１，１，２，２−テトラフェニルエタン−１，２−ジオール、４−メトキシフェノール、２，４−ジヒドロキシベンゾフェノン、４，４’−ジヒドロキシベンゾフェノン、２，２’−ジヒドロキシベンゾフェノン、２，２’，４，４’−テトラヒドロキシベンゾフェノン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、４，４’−スルホニルビスフェノール、２，２’−メチレンビス（４−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、４，４’−エチリデンビスフェノール、４，４’−チオビス（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、１，１，３−トリス（２−メチル−４−ヒドロキシ−５−ｔ−ブチルフェニル）ブタン、１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エタン、１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エチレン、１，１，２，２−テトラキス（３−メチル−４−ヒドロキシフェニル）エタン、１，１，２，２−テトラキス（３−フルオロ−４−ヒドロキシフェニル）エタン、α，α，α’，α’−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）−ｐ−キシレン、テトラキス（ｐ−メトキシフェニル）エチレン、３，６，３’，６’−テトラメトキシ−９，９’−ビ−９Ｈ−キサンテン、３，６，３’，６’−テトラアセトキシ−９，９’−ビ−９Ｈ−キサンテン、３，６，３’，６’−テトラヒドロキシ−９，９’−ビ−９Ｈ−キサンテン、没食子酸、没食子酸メチル、カテキン、ビス−β−ナフトール、α，α，α’，α’−テトラフェニル−１，１’−ビフェニル−２，２’−ジメタノール、ジフェン酸ビスジシクロヘキシルアミド、フマル酸ビスジシクロヘキシルアミド、コール酸、デオキシコール酸、１，１，２，２−テトラフェニルエタン、テトラキス（ｐ−ヨードフェニル）エチレン、９，９’−ビアンスリル、１，１，２，２−テトラキス（４−カルボキシフェニル）エタン、１，１，２，２−テトラキス（３−カルボキシフェニル）エタン、アセチレンジカルボン酸、２，４，５−トリフェニルイミダゾール、１，２，４，５−テトラフェニルイミダゾール、２−フェニルフェナントロ［９，１０−ｄ］イミダゾール、２−（ｏ−シアノフェニル）フェナントロ［９，１０−ｄ］イミダゾール、２−（ｍ−シアノフェニル）フェナントロ［９，１０−ｄ］イミダゾール、２−（ｐ−シアノフェニル）フェナントロ［９，１０−ｄ］イミダゾール、ヒドロキノン、２−ｔ−ブチルヒドロキノン、２，５−ジ−ｔ−ブチルヒドロキノン、２，５−ビス（２，４−ジメチルフェニル）ヒドロキノン、などが挙げられる。ホスト化合物としては、上記したものの中でも１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エタン、１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エチレンのようなフェノール系ホスト化合物、テトラキス（ｐ−メトキシフェニル）エチレン、９，９’−ビアンスリル、１，１，２，２−テトラフェニルエタンのような芳香族ホスト化合物、また、ジフェン酸ビス（ジシクロヘキシルアミド）、フマル酸ビスジシクロヘキシルアミドのようなアミド系、α，α，α’，α’−テトラフェニル−１，１’−ビフェニル−２，２’−ジメタノール、１，１，６，６−テトラフェニルヘキサ−２，４−ジイン−１，６−ジオールのようなアルコール系、２−（ｍ−シアノフェニル）フェナントロ［９，１０−ｄ］イミダゾールのようなイミダゾール系、トリ−ｍ−トリルフォスフィンのような有機リン化合物が包接能力の面で有利である。
【００２１】
これらのホスト化合物は１種を単独で用いても良く、２種以上を併用しても良い。
【００２２】
有機化合物は、水素ガスとの接触効率等の面から、特に、粉末状の固体であることが好ましいが、何らこれに限定されず粒状、塊状であっても良く、さらに結晶状、非晶状（アモルファス状）のいずれでもよい。また、液体、気体状態であっても良い。有機化合物が粉末状の固体である場合、その粒径には特に制限はないが、通常の場合、１ｍｍ以下程度であることが好ましい。
【００２３】
また、これらの有機化合物は、多孔質物質に担持させた有機化合物含有複合素材として使用することもできる。この場合、有機化合物を担持する多孔質物質としては、シリカ類、ゼオライト類、活性炭類の他に、粘土鉱物類、モンモリロナイト類などの層間化合物などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。このような有機化合物含有複合素材は、前述の有機化合物を、これを溶解することのできる溶媒に溶解させ、その溶液を多孔質物質中に含浸させ、溶媒を乾燥、減圧乾燥するなどの方法で製造することができる。多孔質物質に対する有機化合物の担持量としては特に制限はないが、通常の場合、多孔質物質に対して１０〜８０重量％程度である。
【００２４】
前述の１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、ジフェン酸ビス（ジシクロヘキシルアミド）のようなホスト化合物は、種々のゲスト分子を取り込み、結晶性の包接化合物を形成することが知られている。また、ゲスト化合物（固体，液体，気体のいずれの状態であっても良い。）と直接接触反応させることにより包接化合物が形成されることも知られている。本発明では、水素ガスという気体分子を、ホスト化合物としての有機化合物と加圧状態で接触反応させて包接化合物中に水素分子を取り込ませることにより、水素を安定に貯蔵することができる。
【００２５】
水素ガスと固体の有機化合物とを接触させる加圧条件としては、圧力が高いほど、水素の貯蔵量及び貯蔵速度が大きくなる傾向にあり好ましいが、反面、加圧設備が高くつくばかりか、高圧ガス保存法の条件を満足する必要がでてくる。通常の場合加圧条件としては、１．０×１０−１０ＭＰａ以上、好ましくは、１．０×１０−１０〜２００ＭＰａの加圧条件、特に０．１〜７０ＭＰａ、実質的にはとりわけ０．１〜０．９ＭＰａ程度常圧よりも高い加圧条件であることが好ましい。
【００２６】
また、接触時間も長いほど水素の貯蔵量を多くすることができるが、作業効率等の面から０．０１〜２４時間程度とするのが好ましい。
【００２７】
なお、有機化合物と接触させる水素ガスは、高純度水素ガスが好ましいが、後述のように、水素の選択的包接能を有したホスト化合物を用いる場合には、水素ガスと他のガスとの混合ガスであっても良い。
【００２８】
このようにして得られる水素包接化合物は、用いたホスト化合物の種類、水素との接触条件等によっても異なるが、通常ホスト化合物１モルに対して水素分子０．１〜２０モルを包接した水素包接化合物である。
【００２９】
このような水素包接化合物は、常温常圧において、長期に亘り水素を安定に包接する。しかも、この水素包接化合物は、水素貯蔵合金と比べ、軽量で取り扱い性にも優れ、しかも固体状であるため、この水素包接化合物は粒径１ｍｍ以下程度の粉末としてガラス、金属、プラスチック等の容器に入れて容易に貯蔵・運搬することができる。
【００３０】
水素を貯蔵した状態から水素を取り出す方法としては、水素加圧状態で貯蔵されている場合には、その加圧状態を減圧することで取り出すことができ、また、加熱することでも取り出すことができる。さらに、加熱と減圧を同時に行うことで、貯蔵された水素を取り出すこともできる。
【００３１】
特に、前述の水素包接化合物から水素を放出させるには、ホスト化合物の種類にもよるが、常圧又は常圧から１．０×１０−２〜１．０×１０−５ＭＰａ程度の減圧下、３０〜２００℃、特に４０〜１００℃程度に加熱すれば良く、これにより容易に水素包接化合物中から水素を放出させて各種用途に用いることができる。
【００３２】
なお、水素包接化合物から水素を放出した後のホスト化合物は、水素の選択的包接能を有し、有効に再利用可能である。
【００３３】
［水素包接化合物及びその製造方法の説明］
次に本発明の水素包接化合物及びその製造方法の実施の形態を詳細に説明する。
【００３４】
本発明の水素包接化合物及びその製造方法において、水素を包接するホスト化合物については、水素を包接できるものであれば良く、特に限定はされない。ホスト化合物としては、参考例に係る水素貯蔵方法において例示した単分子系、多分子系、高分子系等の有機化合物や、無機系ホスト化合物などが知られている。無機系ホスト化合物としては、粘土鉱物類、モンモリロナイト類、ゼオライト類などが挙げられる。
【００３５】
これらのホスト化合物のうち、包接能力がゲスト化合物の分子の大きさに左右されにくい多分子系ホスト化合物が好適であり、多分子系ホスト化合物としては、中でも１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサンのようなフェノール系のホスト化合物が包接能力、及び工業的な入手の面で有利である。
【００３６】
このようなホスト化合物に水素を包接させて水素包接化合物を製造する方法としては、
１．  ホスト化合物を溶媒に溶解して再結晶する際に水素と接触反応させる方法、
２．  水素とホスト化合物を直接接触させる方法（例えば、前述の水素貯蔵方法におけるように、水素ガスとホスト化合物とを加圧状態で接触させる方法）、
３．  水素雰囲気の状態でホスト化合物を粉砕しながら直接反応させる方法
などがあり、特に限定されるものではないが、ホスト化合物の結晶格子中に水素分子を挿入するためには、ホスト化合物を溶媒等に溶解させてホスト化合物を分子として十分に分散させた後、結晶化する際にゲスト分子である水素と反応させる方が、効率的に包接化合物を製造することができ好ましい。
【００３７】
この場合、ホスト化合物を溶解させる溶媒としては、ホスト化合物を溶解できるものであれば良く、ホスト化合物の種類によって適宜選択使用されるが、例えば、前述のフェノール系ホスト化合物等の多分子系ホスト化合物の場合には、メタノール、エタノール等のアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、酢酸エチル等のエステル類、ジエチルエーテル、ジブチルエーテル等のエーテル類、テトラヒドロフラン等のフラン類、ジメチルアセトアミド等のアミド類、アセトアルデヒド、ベンズアルデヒド等のアルデヒド類を用いることができ、これらの中で揮発性の高い溶媒が好ましい。なおさらには、使用するホスト化合物に包接されない溶媒を用いるのが好ましい（得られる水素包接化合物から水素を取り出す際に水素以外の溶媒が水素に混入する可能性があるため）が、ホスト化合物、水素および溶媒の３成分で安定な包接化合物を形成する場合もあるので、水素を包接するために必要な溶媒であるならその限りではない。
【００３８】
溶液中のホスト化合物の濃度はホスト化合物の種類、溶媒の種類によって溶解度が異なるため特に制限はない。
【００３９】
ホスト化合物を溶解した溶液中のホスト化合物と水素とを接触させるには、この溶液中に水素をバブリングするなどして注入すれば良い。これにより、溶液中のホスト化合物が水素と接触して反応すると共に、溶媒が気化蒸発することにより、水素をゲスト分子として包接した水素包接化合物の結晶が析出する。この反応は、常温、常圧にて行うことができる。
【００４０】
このようにして得られる水素包接化合物は、用いたホスト化合物の種類、水素との接触条件等によっても異なるが、通常ホスト化合物１モルに対して水素分子０．２〜２０モルを包接した水素包接化合物である。
【００４１】
得られた水素包接化合物は、常温常圧において、長期に亘り水素を安定に包接する。しかも、この水素包接化合物は、水素貯蔵合金と比べ、軽量で取り扱い性にも優れる。この水素包接化合物はガラス、金属、プラスチック等の容器に入れて容易に貯蔵・運搬することができる。
【００４２】
また、この水素包接化合物から水素を放出させるには、ホスト化合物にもよるが、３０〜２００℃、特に４０〜１００℃程度に加熱すれば良く、これにより容易に水素包接化合物中から水素を放出させて回収することができる。
【００４３】
なお、前述の如く、ホスト化合物を溶媒に溶解させた溶液に水素を流通させて水素包接化合物を製造した場合、通常はホスト化合物と水素の２成分からなる包接化合物が得られるが、使用した溶媒も包接された、ホスト化合物、水素および溶媒の３成分からなる包接化合物が得られる場合もある。この３成分水素包接化合物から水素を放出させる際に、この溶媒も同時に放出されることを防止するためには、溶媒の放出温度と水素の放出温度との間に、２０〜３０℃以上の差異を有するのが好ましく、特にこの場合に使用する溶媒としては、水素の放出温度よりも沸点の高い溶媒を用いることが好ましい。
【００４４】
このようにして、一旦水素を包接した後これを放出したホスト化合物は、再び水素と接触反応させることにより、再度水素を包接した水素包接化合物とすることができる。即ち、ホスト化合物は繰り返し使用が可能である。しかも、一旦水素を包接した後これを放出した固体状態のホスト化合物は、水素の選択的包接能が向上し、水素ガスのみならず、水素を含む混合ガスと接触反応させた場合でも、水素を選択的に包接することが可能となる。
【００４５】
このように水素の選択的包接性が向上したホスト化合物であれば、水素を含有する各種のプロセス排ガス中から、水素のみを選択的に回収してエネルギー源等として有効利用することが可能である。
【実施例】
【００４６】
以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。なお、以下の実施例１〜１９において、水素貯蔵性能の評価試験は次の方法により行った。
【００４７】
＜水素貯蔵性能の評価試験方法＞
１）  評価方法
ＪＩＳ  Ｈ  ７２０１“水素吸蔵合金のＰＣＴ特性の測定方法”に準じ、（株）レスカ製の水素吸蔵放出評価装置で測定を行った。
２）  サンプル
測定用試料管（評価容量約２５ｍｌ）にサンプル（５００μｍ以下）を０．１〜１ｇ充填し、精秤してサンプルの重量を測定した。この試料管にヘリウムガスを導入して１２時間以上の気密テストを行い、問題がないことを確認した。その後、試料管内のサンプル以外の体積を測定した。
３）  前処理
サンプルを５０℃に加熱し、ロータリーポンプで３時間真空減圧を行った。
４）  評価条件
サンプルの入った試料管は試験中、２５℃の恒温バス内に保持した。これに水素ガスを圧力を変化させながら導入し、平衡圧力時の貯蔵量を算出した。なお、各圧力時での平衡状態の保持時間は１時間又は８時間として測定を行った。
５）  水素貯蔵確認方法
上記の評価で水素圧力を常圧に戻して採取したサンプルをTG-DTA測定を行い、気体成分が放出される温度を確認した。また、採取したサンプルをテドラーバックに入れ、これを気体成分が放出される温度に調節した恒温槽に３０分放置し、気化した成分を水素分析用の検知管で評価して、気化した成分が水素であることを確認した。
【００４８】
実施例１
１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン（以下「ＢＨＣ」と略記する。）の固体粉末０．５６０２ｇをサンプルとし、各圧力での保持時間を１時間として上記試験方法で評価を行った。平衡圧力と水素貯蔵量の関係を表１及び図１に示した。なお、Ｅ−０２は１０−２を示し、Ｅ−０３は１０−３を示し、Ｅ−０４は１０−４を示し、Ｅ−５は１０−５を示す。
【００４９】
【表１】
2009203159.tif 000050
【００５０】
表１及び図１の結果より、水素圧力を増加させると共に水素貯蔵量は増加していくことが確認された。また５ＭＰａ付近から減圧しても、貯蔵量は減少せず、単なる物理的吸着による水素貯蔵ではないことが分かった。これは固体のＢＨＣ中に水素分子が取り込まれ、水素包接化合物を形成したためと考えられる。
【００５１】
なお、貯蔵された水素は、５０℃での常圧及び減圧条件（０．００５ＭＰａ）で放出させることができることを確認した。
【００５２】
実施例２
実施例１で水素を放出させたＢＨＣの固体粉末０．２３６１ｇをサンプルとし、各圧力での保持時間を８時間として上記試験方法で評価を行った。平衡圧力と水素貯蔵量の関係を表２及び図２に示す。
【００５３】
【表２】
2009203159.tif 000051
【００５４】
表２及び図２の結果より、保持時間を８時間にすることで水素貯蔵量は保持時間１時間の場合に比べて増加することが分かった。
【００５５】
なお、貯蔵された水素は、５０℃での常圧及び減圧条件（０．００５ＭＰａ）で放出させることができることを確認した。これにより、本発明の水素貯蔵方法では繰り返し水素の包接・放出が可能であることがわかる。
【００５６】
実施例３
９，９’−ビアンスリル（以下「ＢＡ」と略記する。）の固体粉末０．５８９７ｇをサンプルとし、各圧力での保持時間を１時間として上記試験方法で評価を行った。平衡圧力と水素貯蔵量の関係を表３及び図３に示した。
【００５７】
【表３】
2009203159.tif 000052
【００５８】
表３及び図３の結果より、水素圧力を増加させると共に水素貯蔵量は増加していくことが確認された。また８ＭＰａ付近から減圧しても、貯蔵量は減少せず、単なる物理的吸着による水素貯蔵ではないことが分かった。これは固体のＢＡ中に水素分子が取り込まれ、水素包接化合物を形成したためと考えられる。
【００５９】
なお、貯蔵された水素は、５０℃での常圧及び減圧条件（０．００５ＭＰａ）で放出させることができることを確認した。
【００６０】
実施例４
１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エチレン（以下「ＴＨＰＥＹ」と略記する。）の固体粉末０．５２３ｇをサンプルとし、各圧力での保持時間を１時間として上記試験方法で評価を行った。平衡圧力と水素貯蔵量の関係を表４及び図４に示した。
【００６１】
【表４】
2009203159.tif 000053
【００６２】
表４及び図４の結果より、水素圧力を増加させると共に水素貯蔵量は増加していくことが確認された。また８ＭＰａ付近から減圧しても、貯蔵量は減少せず、単なる物理的吸着による水素貯蔵ではないことが分かった。これは固体のＴＨＰＥＹ中に水素分子が取り込まれ、水素包接化合物を形成したためと考えられる。
【００６３】
なお、貯蔵された水素は、５０℃での常圧及び減圧条件（０．００５ＭＰａ）で放出させることができることを確認した。
【００６４】
実施例５
テトラキス（ｐ−メトキシフェニル）エチレン（以下「ＴＭＰＥ」と略記する。）の固体粉末０．５１０ｇをサンプルとし、各圧力での保持時間を１時間として上記試験方法で評価を行った。平衡圧力と水素貯蔵量の関係を表５及び図５に示した。
【００６５】
【表５】
2009203159.tif 000054
【００６６】
表５及び図５の結果より、水素圧力を増加させると共に水素貯蔵量は増加していくことが確認された。また８ＭＰａ付近から減圧しても、貯蔵量は減少せず、単なる物理的吸着による水素貯蔵ではないことが分かった。これは固体のＴＭＰＥ中に水素分子が取り込まれ、水素包接化合物を形成したためと考えられる。
【００６７】
なお、貯蔵された水素は、５０℃での常圧及び減圧条件（０．００５ＭＰａ）で放出させることができることを確認した。
【００６８】
実施例６
１，１，２，２−テトラフェニルエタン（以下「ＴＰＥ」と略記する。）の固体粉末０．６１５ｇをサンプルとし、各圧力での保持時間を１時間として上記試験方法で評価を行った。平衡圧力と水素貯蔵量の関係を表６及び図６に示した。
【００６９】
【表６】
2009203159.tif 000055
【００７０】
表６及び図６の結果より、水素圧力を増加させると共に水素貯蔵量は増加していくことが確認された。また８ＭＰａ付近から減圧しても、貯蔵量は減少せず、単なる物理的吸着による水素貯蔵ではないことが分かった。これは固体のＴＰＥ中に水素分子が取り込まれ、水素包接化合物を形成したためと考えられる。
【００７１】
なお、貯蔵された水素は、５０℃での常圧及び減圧条件（０．００５ＭＰａ）で放出させることができることを確認した。
【００７２】
実施例７
ジフェン酸ビス（ジシクロヘキシルアミド）（以下「ＤＢＤＣＡ」と略記する。）の固体粉末０．５４７ｇをサンプルとし、各圧力での保持時間を１時間として上記試験方法で評価を行った。平衡圧力と水素貯蔵量の関係を表７及び図７に示した。
【００７３】
【表７】
2009203159.tif 000056
【００７４】
表７及び図７の結果より、水素圧力を増加させると共に水素貯蔵量は増加していくことが確認された。また８ＭＰａ付近から減圧しても、貯蔵量は減少せず、単なる物理的吸着による水素貯蔵ではないことが分かった。これは固体のＤＢＤＣＡ中に水素分子が取り込まれ、水素包接化合物を形成したためと考えられる。
【００７５】
なお、貯蔵された水素は、５０℃での常圧及び減圧条件（０．００５ＭＰａ）で放出させることができることを確認した。
【００７６】
実施例８
フマル酸ビス（ジシクロヘキシルアミド）（以下「ＦＢＤＣＡ」と略記する。）の固体粉末０．６４４２ｇをサンプルとし、各圧力での保持時間を１時間として上記試験方法で評価を行った。平衡圧力と水素貯蔵量の関係を表８及び図８に示した。
【００７７】
【表８】
2009203159.tif 000057
【００７８】
表８及び図８の結果より、水素圧力を増加させると共に水素貯蔵量は増加していくことが確認された。また８ＭＰａ付近から減圧しても、貯蔵量は減少せず、単なる物理的吸着による水素貯蔵ではないことが分かった。これは固体のＦＢＤＣＡ中に水素分子が取り込まれ、水素包接化合物を形成したためと考えられる。
【００７９】
なお、貯蔵された水素は、５０℃での常圧及び減圧条件（０．００５ＭＰａ）で放出させることができることを確認した。
【００８０】
実施例９
α，α，α’，α’−テトラフェニル−１，１’−ビフェニル−２，２’−ジメタノール（以下「ＴＰＢＤＭ」と略記する。）の固体粉末０．６４５６ｇをサンプルとし、各圧力での保持時間を１時間として上記試験方法で評価を行った。平衡圧力と水素貯蔵量の関係を表９及び図９に示した。
【００８１】
【表９】
2009203159.tif 000058
【００８２】
表９及び図９の結果より、水素圧力を増加させると共に水素貯蔵量は増加していくことが確認された。また８ＭＰａ付近から減圧しても、貯蔵量は減少せず、単なる物理的吸着による水素貯蔵ではないことが分かった。これは固体のＴＰＢＤＭ中に水素分子が取り込まれ、水素包接化合物を形成したためと考えられる。
【００８３】
なお、貯蔵された水素は、５０℃での常圧及び減圧条件（０．００５ＭＰａ）で放出させることができることを確認した。
【００８４】
実施例１０
１，１，６，６−テトラフェニルヘキサ−２，４−ジイン−１，６−ジオール（以下「ＴＰＨＤＤ」と略記する。）の固体粉末０．６３１ｇをサンプルとし、各圧力での保持時間を１時間として上記試験方法で評価を行った。平衡圧力と水素貯蔵量の関係を表１０及び図１０に示した。
【００８５】
【表１０】
2009203159.tif 000059
【００８６】
表１０及び図１０の結果より、水素圧力を増加させると共に水素貯蔵量は増加していくことが確認された。また８ＭＰａ付近から減圧しても、貯蔵量は減少せず、単なる物理的吸着による水素貯蔵ではないことが分かった。これは固体のＴＰＨＤＤ中に水素分子が取り込まれ、水素包接化合物を形成したためと考えられる。
【００８７】
なお、貯蔵された水素は、５０℃での常圧及び減圧条件（０．００５ＭＰａ）で放出させることができることを確認した。
【００８８】
実施例１１
２−（ｍ−シアノフェニル）フェナントロ［９，１０−ｄ］イミダゾール（以下「ＣＰＰＩＺ」と略記する。）の固体粉末０．２２５６ｇをサンプルとし、各圧力での保持時間を１時間として上記試験方法で評価を行った。平衡圧力と水素貯蔵量の関係を表１１及び図１１に示した。
【００８９】
【表１１】
2009203159.tif 000060
【００９０】
表１１及び図１１の結果より、水素圧力を増加させると共に水素貯蔵量は増加していくことが確認された。また８ＭＰａ付近から減圧しても、貯蔵量は減少せず、単なる物理的吸着による水素貯蔵ではないことが分かった。これは固体のＣＰＰＩＺ中に水素分子が取り込まれ、水素包接化合物を形成したためと考えられる。
【００９１】
なお、貯蔵された水素は、５０℃での常圧及び減圧条件（０．００５ＭＰａ）で放出させることができることを確認した。
【００９２】
実施例１２
１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エタン（以下「ＴＨＰＥＡ」と略記する。）の固体粉末０．５１８８ｇをサンプルとし、各圧力での保持時間を１時間として上記試験方法で評価を行った。平衡圧力と水素貯蔵量の関係を表１２及び図１２に示した。
【００９３】
【表１２】
2009203159.tif 000061
【００９４】
表１２及び図１２の結果より、水素圧力を増加させると共に水素貯蔵量は増加していくことが確認された。また８ＭＰａ付近から減圧しても、貯蔵量は減少せず、単なる物理的吸着による水素貯蔵ではないことが分かった。これは固体のＴＨＰＥＡ中に水素分子が取り込まれ、水素包接化合物を形成したためと考えられる。
【００９５】
なお、貯蔵された水素は、５０℃での常圧及び減圧条件（０．００５ＭＰａ）で放出させることができることを確認した。
【００９６】
実施例１３
ヒドロキノン（以下「ＨＱ」と略記する。）の固体粉末０．７０２９ｇをサンプルとし、各圧力での保持時間を１時間として上記試験方法で評価を行った。平衡圧力と水素貯蔵量の関係を表１３及び図１３に示した。
【００９７】
【表１３】
2009203159.tif 000062
【００９８】
表１３及び図１３の結果より、水素圧力を増加させると共に水素貯蔵量は増加していくことが確認された。
【００９９】
なお、貯蔵された水素は、５０℃での常圧及び減圧条件（０．００５ＭＰａ）で放出させることができることを確認した。
【０１００】
実施例１４
尿素の固体粉末０．３４８２ｇをサンプルとし、各圧力での保持時間を１時間として上記試験方法で評価を行った。平衡圧力と水素貯蔵量の関係を表１４及び図１４に示した。
【０１０１】
【表１４】
2009203159.tif 000063
【０１０２】
表１４及び図１４の結果より、水素圧力を増加させると共に水素貯蔵量は増加していくことが確認された。また８ＭＰａ付近から減圧しても、貯蔵量は減少せず、単なる物理的吸着による水素貯蔵ではないことが分かった。これは固体の尿素中に水素分子が取り込まれ、水素包接化合物を形成したためと考えられる。
【０１０３】
なお、貯蔵された水素は、５０℃での常圧及び減圧条件（０．００５ＭＰａ）で放出させることができることを確認した。
【０１０４】
実施例１５
アセチレンジカルボン酸（以下「ＡＣ」と略記する。）の固体粉末０．８８８ｇをサンプルとし、各圧力での保持時間を１時間として上記試験方法で評価を行った。平衡圧力と水素貯蔵量の関係を表１５及び図１５に示した。
【０１０５】
【表１５】
2009203159.tif 000064
【０１０６】
表１５及び図１５の結果より、水素圧力を増加させると共に水素貯蔵量は増加していくことが確認された。また８ＭＰａ付近から減圧しても、貯蔵量は減少せず、単なる物理的吸着による水素貯蔵ではないことが分かった。これは固体のＡＣ中に水素分子が取り込まれ、水素包接化合物を形成したためと考えられる。
【０１０７】
なお、貯蔵された水素は、５０℃での常圧及び減圧条件（０．００５ＭＰａ）で放出させることができることを確認した。
【０１０８】
実施例１６
β−シクロデキストリン（以下「ＣＤ」と略記する。）の固体粉末０．８９６７ｇをサンプルとし、各圧力での保持時間を１時間として上記試験方法で評価を行った。平衡圧力と水素貯蔵量の関係を表１６及び図１６に示した。
【０１０９】
【表１６】
2009203159.tif 000065
【０１１０】
表１６及び図１６の結果より、水素圧力を増加させると共に水素貯蔵量は増加していくことが確認された。
【０１１１】
実施例１７
没食子酸メチル（以下「ＧＡＭ」と略記する。）の固体粉末０．７３８３ｇをサンプルとし、各圧力での保持時間を１時間として上記試験方法で評価を行った。平衡圧力と水素貯蔵量の関係を表１７及び図１７に示した。
【０１１２】
【表１７】
2009203159.tif 000066
【０１１３】
表１７及び図１７の結果より、水素圧力を増加させると共に水素貯蔵量は増加していくことが確認された。また８ＭＰａ付近から減圧しても、貯蔵量は減少せず、単なる物理的吸着による水素貯蔵ではないことが分かった。これは固体のＧＡＭ中に水素分子が取り込まれ、水素包接化合物を形成したためと考えられる。
【０１１４】
なお、貯蔵された水素は、５０℃での常圧及び減圧条件（０．００５ＭＰａ）で放出させることができることを確認した。
【０１１５】
実施例１８
デオキシコール酸（以下「ＤＣＡ」と略記する。）の固体粉末０．７４１１ｇをサンプルとし、各圧力での保持時間を１時間として上記試験方法で評価を行った。平衡圧力と水素貯蔵量の関係を表１８及び図１８に示した。
【０１１６】
【表１８】
2009203159.tif 000067
【０１１７】
表１８及び図１８の結果より、水素圧力を増加させると共に水素貯蔵量は増加していくことが確認された。また８ＭＰａ付近から減圧しても、貯蔵量は減少せず、単なる物理的吸着による水素貯蔵ではないことが分かった。これは固体のＤＣＡ中に水素分子が取り込まれ、水素包接化合物を形成したためと考えられる。
【０１１８】
なお、貯蔵された水素は、５０℃での常圧及び減圧条件（０．００５ＭＰａ）で放出させることができることを確認した。
【０１１９】
実施例１９
セルロースの固体粉末０．６５７ｇをサンプルとし、各圧力での保持時間を１時間として上記試験方法で評価を行った。平衡圧力と水素貯蔵量の関係を表１９及び図１９に示した。
【０１２０】
【表１９】
2009203159.tif 000068
【０１２１】
表１９及び図１９の結果より、水素圧力を増加させると共に水素貯蔵量は増加していくことが確認された。また８ＭＰａ付近から減圧しても、貯蔵量は減少せず、単なる物理的吸着による水素貯蔵ではないことが分かった。これは固体のセルロース中に水素分子が取り込まれ、水素包接化合物を形成したためと考えられる。
【０１２２】
なお、貯蔵された水素は、５０℃での常圧及び減圧条件（０．００５ＭＰａ）で放出させることができることを確認した。
【０１２３】
実施例２０
キトサンの固体粉末０．６７２５ｇをサンプルとし、各圧力での保持時間１時間として上記試験方法で評価を行った。平衡圧力と水素貯蔵量の関係を表２０及び図２０に示す。
【０１２４】
【表２０】
2009203159.tif 000069
【０１２５】
表２０及び図２０の結果より、水素圧力を増加させると共に水素貯蔵量は増加していくことが確認された。また８ＭＰａ付近から減圧しても、貯蔵量はあまり減少せず、単なる物理的吸着による水素貯蔵ではないことがわかった。これは、固体のキトサン中に水素分子が取り込まれ、水素包接化合物を形成したためと考えられる。
【０１２６】
なお、貯蔵された水素は、５０℃での常圧または減圧条件（０．００５ＭＰａ）で放出させることができることを確認した。
【０１２７】
実施例２１
トリ−ｍ−トリルホスフィン（以下「ＴＴＰ」と略記する。）の固体粉末０．５９２２ｇをサンプルとし、各圧力での保持時間１時間として上記試験方法で評価を行った。平衡圧力と水素貯蔵量の関係を表２１及び図２２に示す。
【０１２８】
【表２１】
2009203159.tif 000070
【０１２９】
表２１及び図２１の結果より、水素圧力を増加させると共に水素貯蔵量は増加していくことが確認された。なお貯蔵された水素は、５０℃での常圧または減圧条件（０．００５ＭＰａ）で放出させることができることを確認した。
【０１３０】
以下に実施例を挙げて本発明の水素包接化合物及びその製造方法をより具体的に説明する。
【０１３１】
実施例２２
［水素包接化合物の製造］
１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン（以下「ＢＨＣ」と略記する）０．２ｇとメタノール３ｍｌをサンプル瓶に入れて混合してＢＨＣを溶解させた。この溶液中に市販の水素ガスボンベから水素をバブリングさせると、溶媒であるメタノールが気化蒸発し、結晶化物が得られた。この結晶を室温下で１時間程度風乾して溶媒であるメタノールを蒸発させた（結晶Ａ）。
【０１３２】
比較のため、ＢＨＣ０．２ｇをメタノール３ｍｌに溶解させたものをそのまま放置し（水素とは反応させない）、析出してくる結晶を採取した（結晶Ｂ）。
【０１３３】
上記で得られた結晶Ａ，ＢをそれぞれＩＲスペクトル測定を行った結果を図２２，２３に、またこれらを重ね合わせたデータを図２４に示す。図２３〜２４のＩＲスペクトル図から明らかなように、結晶Ａと結晶ＢのＩＲスペクトルは、ホスト化合物であるＢＨＣの水素基に由来する３１００〜３７００ｃｍ−１の領域及び１２００ｃｍ−１付近で明らかに異なり、異なる結晶が得られていることが確認された。
【０１３４】
また、この２種類の結晶のＴＧ−ＤＴＡ測定を行った。測定条件は温度範囲２５〜５００℃、昇温条件は１０℃／分とした。結晶Ａでの結果を図２５に、結晶Ｂでの結果を図２６に示す。その結果、結晶Ｂでは８０〜１１０℃で気化する成分（メタノールと考えられる）が認められるが、結晶Ａでは５０℃までと８０℃付近の２段階で気化する成分があり、結晶Ｂでは認められなかった５０℃までに気化する成分が存在することがわかった。この結晶Ａをテドラーバックに入れ、これを５０℃に調節した恒温槽に３０分放置し、気化した成分を水素分析用の検知管で評価した結果、気化した成分が水素であることが確認できた。
【０１３５】
これらの結果より、結晶Ａはホスト化合物であるＢＨＣ−水素−メタノールの３成分（ＢＨＣ／水素／メタノール＝１／１０／１（モル比））から成る包接化合物であり、４０〜５０℃付近で水素が放出されることが推定された。
【０１３６】
［水素包接化合物の特性確認］
（１）  製造された水素包接化合物（結晶Ａ）を常温常圧でガラス容器に入れて２日間放置した後、再度ＩＲスペクトル測定とＴＧ−ＤＴＡ測定を行ったところ、いずれも放置前の結晶Ａの測定結果とほぼ同等の結果が得られ、水素を安定に貯蔵できることが確認された。
（２）  製造された水素包接化合物（結晶Ａ）をガラス容器に入れ湯浴にて加温することにより５０℃に加熱したところ、水素が発生し、１ｇの水素包接化合物から、０．０６ｇの水素を回収することができた。この割合は、ＢＨＣ１モルに対して水素約１０モルを包接したことになる。
（３）  （２）で水素を放出させた後の結晶を上記と同様にしてメタノールに溶解させた後、水素をバブリングさせ、溶媒のメタノールを気化蒸発させて結晶を得た。この結晶について、実施例２２と同様にして風乾した後、ＩＲ測定及びＴＧ−ＤＴＡ測定を行ったところ、いずれも結晶Ａの測定結果とほぼ同等であり、水素を再度包接して貯蔵することができることが確認された。
（４）  （３）で水素を包接した水素包接化合物を上記（２）と同様に加熱したところ、水素が発生し、１ｇの水素包接化合物から０．０６ｇの水素を回収することができた。
【０１３７】
これらの結果から、一旦水素を包接した後水素を放出したホスト化合物は、再度ほぼ同量の水素を包接して、放出することができることが確認された。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホスト化合物と水素との接触反応により水素を包接したことを特徴とする水素包接化合物。
【請求項２】
請求項１において、該ホスト化合物が単分子系ホスト化合物、多分子系ホスト化合物、高分子系ホスト化合物、及び無機系ホスト化合物よりなる群から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする水素包接化合物。
【請求項３】
請求項２において、単分子系ホスト化合物が、シクロデキストリン類、クラウンエーテル類、クリプタンド類、シクロファン類、アザシクロファン類、カリックスアレン類、シクロトリベラトリレン類、スフェランド類、及び環状オリゴペプチド類よりなる群から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする水素包接化合物。
【請求項４】
請求項２において、多分子系ホスト化合物が、尿素類、チオ尿素類、デオキシコール酸類、ペルヒドロトリフェニレン類、トリ−ｏ−チモチド類、ビアンスリル類、スピロビフルオレン類、シクロフォスファゼン類、モノアルコール類、ジオール類、アセチレンアルコール類、ヒドロキシベンゾフェノン類、フェノール類、ビスフェノール類、トリスフェノール類、テトラキスフェノール類、ポリフェノール類、ナフトール類、ビスナフトール類、ジフェニルメタノール類、カルボン酸アミド類、チオアミド類、ビキサンテン類、カルボン酸類、イミダゾール類、ヒドロキノン類、有機リン化合物及び有機ケイ素化合物よりなる群から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする水素包接化合物。
【請求項５】
請求項４において、多分子系ホスト化合物が、尿素、１，１，６，６−テトラフェニルヘキサ−２，４−ジイン−１，６−ジオール、１，１−ビス（２，４−ジメチルフェニル）−２−プロピン−１−オール、１，１，４，４−テトラフェニル−２−ブチン−１，４−ジオール、１，１，６，６−テトラキス（２，４−ジメチルフェニル）−２，４−ヘキサジイン−１，６−ジオール、９，１０−ジフェニル−９，１０−ジヒドロアントラセン−９，１０−ジオール、９，１０−ビス（４−メチルフェニル）−９，１０−ジヒドロアントラセン−９，１０−ジオール、１，１，２，２−テトラフェニルエタン−１，２−ジオール、４−メトキシフェノール、２，４−ジヒドロキシベンゾフェノン、４，４’−ジヒドロキシベンゾフェノン、２，２’−ジヒドロキシベンゾフェノン、２，２’，４，４’−テトラヒドロキシベンゾフェノン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、４，４’−スルホニルビスフェノール、２，２’−メチレンビス（４−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、４，４’−エチリデンビスフェノール、４，４’−チオビス（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、１，１，３−トリス（２−メチル−４−ヒドロキシ−５−ｔ−ブチルフェニル）ブタン、１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エタン、１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エチレン、１，１，２，２−テトラキス（３−メチル−４−ヒドロキシフェニル）エタン、１，１，２，２−テトラキス（３−フルオロ−４−ヒドロキシフェニル）エタン、α，α，α’，α’−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）−ｐ−キシレン、テトラキス（ｐ−メトキシフェニル）エチレン、３，６，３’，６’−テトラメトキシ−９，９’−ビ−９Ｈ−キサンテン、３，６，３’，６’−テトラアセトキシ−９，９’−ビ−９Ｈ−キサンテン、３，６，３’，６’−テトラヒドロキシ−９，９’−ビ−９Ｈ−キサンテン、没食子酸、没食子酸メチル、カテキン、ビス−β−ナフトール、α，α，α’，α’−テトラフェニル−１，１’−ビフェニル−２，２’−ジメタノール、ジフェン酸ビスジシクロヘキシルアミド、フマル酸ビスジシクロヘキシルアミド、コール酸、デオキシコール酸、１，１，２，２−テトラフェニルエタン、テトラキス（ｐ−ヨードフェニル）エチレン、９，９’−ビアンスリル、１，１，２，２−テトラキス（４−カルボキシフェニル）エタン、１，１，２，２−テトラキス（３−カルボキシフェニル）エタン、アセチレンジカルボン酸、２，４，５−トリフェニルイミダゾール、１，２，４，５−テトラフェニルイミダゾール、２−フェニルフェナントロ［９，１０−ｄ］イミダゾール、２−（ｏ−シアノフェニル）フェナントロ［９，１０−ｄ］イミダゾール、２−（ｍ−シアノフェニル）フェナントロ［９，１０−ｄ］イミダゾール、２−（ｐ−シアノフェニル）フェナントロ［９，１０−ｄ］イミダゾール、ヒドロキノン、２−ｔ−ブチルヒドロキノン、２，５−ジ−ｔ−ブチルヒドロキノン、２，５−ビス（２，４−ジメチルフェニル）ヒドロキノン及びトリ−ｍ−トリルフォスフィンよりなる群から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする水素包接化合物。
【請求項６】
請求項５において、多分子系ホスト化合物が、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エタン、１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エチレン、テトラキス（ｐ−メトキシフェニル）エチレン、９，９’−ビアンスリル、１，１，２，２−テトラフェニルエタン、ジフェン酸ビス（ジシクロヘキシルアミド）、フマル酸ビスジシクロヘキシルアミド、α，α，α’，α’−テトラフェニル−１，１’−ビフェニル−２，２’−ジメタノール、１，１，６，６−テトラフェニルヘキサ−２，４−ジイン−１，６−ジオール、及び２−（ｍ−シアノフェニル）フェナントロ［９，１０−ｄ］イミダゾールよりなる群から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする水素包接化合物。
【請求項７】
請求項２において、高分子系ホスト化合物が、セルロース類、デンプン類、キチン類、キトサン類、ポリビニルアルコール類、１，１，２，２−テトラキスフェニルエタンをコアとするポリエチレングリコールアーム型ポリマー類、及びα，α，α’，α’−テトラキスフェニルキシレンをコアとするポリエチレングリコールアーム型ポリマー類よりなる群から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする水素包接化合物。
【請求項８】
請求項２において、無機系ホスト化合物が、粘土鉱物類、モンモリロナイト類、及びゼオライト類よりなる群から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする水素包接化合物。
【請求項９】
請求項１において、該ホスト化合物が、芳香族系化合物、アミド系化合物、アルコール系化合物、イミダゾール系化合物、ヒドロキノン類、尿素類、カルボン酸類、シクロデキストリン類、ポリフェノール類、コール酸類、セルロース類及び有機リン化合物よりなる群から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする水素包接化合物。
【請求項１０】
請求項９において、芳香族系化合物がフェノール系化合物であることを特徴とする水素包接化合物。
【請求項１１】
ホスト化合物を溶媒に溶解し、この溶液中に水素を流通しながら前記ホスト化合物を再結晶させると共に前記ホスト化合物の結晶格子中に水素分子を挿入することを特徴とする水素包接化合物の製造方法。
【請求項１２】
請求項１１において、該ホスト化合物が単分子系ホスト化合物、多分子系ホスト化合物、高分子系ホスト化合物、及び無機系ホスト化合物よりなる群から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする水素包接化合物の製造方法。
【請求項１３】
請求項１２において、単分子系ホスト化合物が、シクロデキストリン類、クラウンエーテル類、クリプタンド類、シクロファン類、アザシクロファン類、カリックスアレン類、シクロトリベラトリレン類、スフェランド類、及び環状オリゴペプチド類よりなる群から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする水素包接化合物の製造方法。
【請求項１４】
請求項１２において、多分子系ホスト化合物が、尿素類、チオ尿素類、デオキシコール酸類、ペルヒドロトリフェニレン類、トリ−ｏ−チモチド類、ビアンスリル類、スピロビフルオレン類、シクロフォスファゼン類、モノアルコール類、ジオール類、アセチレンアルコール類、ヒドロキシベンゾフェノン類、フェノール類、ビスフェノール類、トリスフェノール類、テトラキスフェノール類、ポリフェノール類、ナフトール類、ビスナフトール類、ジフェニルメタノール類、カルボン酸アミド類、チオアミド類、ビキサンテン類、カルボン酸類、イミダゾール類、ヒドロキノン類、有機リン化合物及び有機ケイ素化合物よりなる群から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする水素包接化合物の製造方法。
【請求項１５】
請求項１４において、多分子系ホスト化合物が、尿素、１，１，６，６−テトラフェニルヘキサ−２，４−ジイン−１，６−ジオール、１，１−ビス（２，４−ジメチルフェニル）−２−プロピン−１−オール、１，１，４，４−テトラフェニル−２−ブチン−１，４−ジオール、１，１，６，６−テトラキス（２，４−ジメチルフェニル）−２，４−ヘキサジイン−１，６−ジオール、９，１０−ジフェニル−９，１０−ジヒドロアントラセン−９，１０−ジオール、９，１０−ビス（４−メチルフェニル）−９，１０−ジヒドロアントラセン−９，１０−ジオール、１，１，２，２−テトラフェニルエタン−１，２−ジオール、４−メトキシフェノール、２，４−ジヒドロキシベンゾフェノン、４，４’−ジヒドロキシベンゾフェノン、２，２’−ジヒドロキシベンゾフェノン、２，２’，４，４’−テトラヒドロキシベンゾフェノン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、４，４’−スルホニルビスフェノール、２，２’−メチレンビス（４−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、４，４’−エチリデンビスフェノール、４，４’−チオビス（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、１，１，３−トリス（２−メチル−４−ヒドロキシ−５−ｔ−ブチルフェニル）ブタン、１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エタン、１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エチレン、１，１，２，２−テトラキス（３−メチル−４−ヒドロキシフェニル）エタン、１，１，２，２−テトラキス（３−フルオロ−４−ヒドロキシフェニル）エタン、α，α，α’，α’−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）−ｐ−キシレン、テトラキス（ｐ−メトキシフェニル）エチレン、３，６，３’，６’−テトラメトキシ−９，９’−ビ−９Ｈ−キサンテン、３，６，３’，６’−テトラアセトキシ−９，９’−ビ−９Ｈ−キサンテン、３，６，３’，６’−テトラヒドロキシ−９，９’−ビ−９Ｈ−キサンテン、没食子酸、没食子酸メチル、カテキン、ビス−β−ナフトール、α，α，α’，α’−テトラフェニル−１，１’−ビフェニル−２，２’−ジメタノール、ジフェン酸ビスジシクロヘキシルアミド、フマル酸ビスジシクロヘキシルアミド、コール酸、デオキシコール酸、１，１，２，２−テトラフェニルエタン、テトラキス（ｐ−ヨードフェニル）エチレン、９，９’−ビアンスリル、１，１，２，２−テトラキス（４−カルボキシフェニル）エタン、１，１，２，２−テトラキス（３−カルボキシフェニル）エタン、アセチレンジカルボン酸、２，４，５−トリフェニルイミダゾール、１，２，４，５−テトラフェニルイミダゾール、２−フェニルフェナントロ［９，１０−ｄ］イミダゾール、２−（ｏ−シアノフェニル）フェナントロ［９，１０−ｄ］イミダゾール、２−（ｍ−シアノフェニル）フェナントロ［９，１０−ｄ］イミダゾール、２−（ｐ−シアノフェニル）フェナントロ［９，１０−ｄ］イミダゾール、ヒドロキノン、２−ｔ−ブチルヒドロキノン、２，５−ジ−ｔ−ブチルヒドロキノン、２，５−ビス（２，４−ジメチルフェニル）ヒドロキノン及びトリ−ｍ−トリルフォスフィンよりなる群から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする水素包接化合物の製造方法。
【請求項１６】
請求項１５において、多分子系ホスト化合物が、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エタン、１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エチレン、テトラキス（ｐ−メトキシフェニル）エチレン、９，９’−ビアンスリル、１，１，２，２−テトラフェニルエタン、ジフェン酸ビス（ジシクロヘキシルアミド）、フマル酸ビスジシクロヘキシルアミド、α，α，α’，α’−テトラフェニル−１，１’−ビフェニル−２，２’−ジメタノール、１，１，６，６−テトラフェニルヘキサ−２，４−ジイン−１，６−ジオール、及び２−（ｍ−シアノフェニル）フェナントロ［９，１０−ｄ］イミダゾールよりなる群から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする水素包接化合物の製造方法。
【請求項１７】
請求項１２において、高分子系ホスト化合物が、セルロース類、デンプン類、キチン類、キトサン類、ポリビニルアルコール類、１，１，２，２−テトラキスフェニルエタンをコアとするポリエチレングリコールアーム型ポリマー類、及びα，α，α’，α’−テトラキスフェニルキシレンをコアとするポリエチレングリコールアーム型ポリマー類よりなる群から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする水素包接化合物の製造方法。
【請求項１８】
請求項１２において、無機系ホスト化合物が、粘土鉱物類、モンモリロナイト類、及びゼオライト類よりなる群から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする水素包接化合物の製造方法。
【請求項１９】
請求項１１において、ホスト化合物がフェノール系ホスト化合物等の多分子系ホスト化合物であり、溶媒がメタノール、エタノール等のアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、酢酸エチル等のエステル類、ジエチルエーテル、ジブチルエーテル等のエーテル類、テトラヒドロフラン等のフラン類、ジメチルアセトアミド等のアミド類、アセトアルデヒド、及びベンズアルデヒド等のアルデヒド類よりなる群から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする水素包接化合物の製造方法。
【請求項２０】
ホスト化合物に、水素ガスを加圧状態で接触させることを特徴とする水素包接化合物の製造方法。
【請求項２１】
請求項２０において、該ホスト化合物が単分子系ホスト化合物、多分子系ホスト化合物、及び高分子系ホスト化合物よりなる群から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする水素包接化合物の製造方法。
【請求項２２】
請求項２１において、単分子系ホスト化合物が、シクロデキストリン類、クラウンエーテル類、クリプタンド類、シクロファン類、アザシクロファン類、カリックスアレン類、シクロトリベラトリレン類、スフェランド類、及び環状オリゴペプチド類よりなる群から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする水素包接化合物の製造方法。
【請求項２３】
請求項２１において、多分子系ホスト化合物が、尿素類、チオ尿素類、デオキシコール酸類、ペルヒドロトリフェニレン類、トリ−ｏ−チモチド類、ビアンスリル類、スピロビフルオレン類、シクロフォスファゼン類、モノアルコール類、ジオール類、アセチレンアルコール類、ヒドロキシベンゾフェノン類、フェノール類、ビスフェノール類、トリスフェノール類、テトラキスフェノール類、ポリフェノール類、ナフトール類、ビスナフトール類、ジフェニルメタノール類、カルボン酸アミド類、チオアミド類、ビキサンテン類、カルボン酸類、イミダゾール類、ヒドロキノン類、有機リン化合物及び有機ケイ素化合物よりなる群から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする水素包接化合物の製造方法。
【請求項２４】
請求項２３において、多分子系ホスト化合物が、尿素、１，１，６，６−テトラフェニルヘキサ−２，４−ジイン−１，６−ジオール、１，１−ビス（２，４−ジメチルフェニル）−２−プロピン−１−オール、１，１，４，４−テトラフェニル−２−ブチン−１，４−ジオール、１，１，６，６−テトラキス（２，４−ジメチルフェニル）−２，４−ヘキサジイン−１，６−ジオール、９，１０−ジフェニル−９，１０−ジヒドロアントラセン−９，１０−ジオール、９，１０−ビス（４−メチルフェニル）−９，１０−ジヒドロアントラセン−９，１０−ジオール、１，１，２，２−テトラフェニルエタン−１，２−ジオール、４−メトキシフェノール、２，４−ジヒドロキシベンゾフェノン、４，４’−ジヒドロキシベンゾフェノン、２，２’−ジヒドロキシベンゾフェノン、２，２’，４，４’−テトラヒドロキシベンゾフェノン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、４，４’−スルホニルビスフェノール、２，２’−メチレンビス（４−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、４，４’−エチリデンビスフェノール、４，４’−チオビス（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、１，１，３−トリス（２−メチル−４−ヒドロキシ−５−ｔ−ブチルフェニル）ブタン、１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エタン、１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エチレン、１，１，２，２−テトラキス（３−メチル−４−ヒドロキシフェニル）エタン、１，１，２，２−テトラキス（３−フルオロ−４−ヒドロキシフェニル）エタン、α，α，α’，α’−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）−ｐ−キシレン、テトラキス（ｐ−メトキシフェニル）エチレン、３，６，３’，６’−テトラメトキシ−９，９’−ビ−９Ｈ−キサンテン、３，６，３’，６’−テトラアセトキシ−９，９’−ビ−９Ｈ−キサンテン、３，６，３’，６’−テトラヒドロキシ−９，９’−ビ−９Ｈ−キサンテン、没食子酸、没食子酸メチル、カテキン、ビス−β−ナフトール、α，α，α’，α’−テトラフェニル−１，１’−ビフェニル−２，２’−ジメタノール、ジフェン酸ビスジシクロヘキシルアミド、フマル酸ビスジシクロヘキシルアミド、コール酸、デオキシコール酸、９，９’−ビアンスリル、１，１，２，２−テトラフェニルエタン、テトラキス（ｐ−ヨードフェニル）エチレン、１，１，２，２−テトラキス（４−カルボキシフェニル）エタン、１，１，２，２−テトラキス（３−カルボキシフェニル）エタン、アセチレンジカルボン酸、２，４，５−トリフェニルイミダゾール、１，２，４，５−テトラフェニルイミダゾール、２−フェニルフェナントロ［９，１０−ｄ］イミダゾール、２−（ｏ−シアノフェニル）フェナントロ［９，１０−ｄ］イミダゾール、２−（ｍ−シアノフェニル）フェナントロ［９，１０−ｄ］イミダゾール、２−（ｐ−シアノフェニル）フェナントロ［９，１０−ｄ］イミダゾール、ヒドロキノン、２−ｔ−ブチルヒドロキノン、２，５−ジ−ｔ−ブチルヒドロキノン、２，５−ビス（２，４−ジメチルフェニル）ヒドロキノン及びトリ−ｍ−トリルフォスフィンよりなる群から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする水素包接化合物の製造方法。
【請求項２５】
請求項２４において、多分子系ホスト化合物が、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エタン、１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エチレン、テトラキス（ｐ−メトキシフェニル）エチレン、９，９’−ビアンスリル、１，１，２，２−テトラフェニルエタン、ジフェン酸ビス（ジシクロヘキシルアミド）、フマル酸ビスジシクロヘキシルアミド、α，α，α’，α’−テトラフェニル−１，１’−ビフェニル−２，２’−ジメタノール、１，１，６，６−テトラフェニルヘキサ−２，４−ジイン−１，６−ジオール、及び２−（ｍ−シアノフェニル）フェナントロ［９，１０−ｄ］イミダゾールよりなる群から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする水素包接化合物の製造方法。
【請求項２６】
請求項２１において、高分子系ホスト化合物が、セルロース類、デンプン類、キチン類、キトサン類、ポリビニルアルコール類、１，１，２，２−テトラキスフェニルエタンをコアとするポリエチレングリコールアーム型ポリマー類、及びα，α，α’，α’−テトラキスフェニルキシレンをコアとするポリエチレングリコールアーム型ポリマー類よりなる群から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする水素包接化合物の製造方法。