(57)【要約】【課題】安価にして水素ガス生成効率を高めることができる水素生成方法及び固形状の水素生成体の提供。【解決手段】第２の物質２をカーボントナーで構成し、該密着した状態のカーボントナーと第１の金属１を構成するマグネシウムの粒体とを、加熱により炭化する繋ぎ材３と共に混合し、これを空気遮断の容器内で加熱することにより繋ぎ材３を炭化させ、該炭化された繋ぎ材３ａを介してカーボントナーとマグネシウムの粒体とが互いに接続され又はカーボントナーとマグネシウムの粒体とが直接接触している構成の固形状の水素生成体を用いる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素よりイオン化傾向の大きい及び／又は電気陰性度の小さい方の第１の金属と、該第１の金属よりは電気陰性度の大きい第２の物質とを互いに密着させた状態に維持させた構造の固形状の水素生成体を反応水に浸漬させて反応させることにより、イオン化傾向の大きい及び／又は電気陰性度の小さい方の第１の金属からそれより、電気陰性度の大きい方の第２の物質へ電子を移動させる第１の金属と第２の物質との間の電池形成によって生じる酸化還元反応の腐蝕作用を利用して該第１の金属から溶出する金属イオンと反応水との化学反応で水素ガスを生成させるようにした水素生成方法であって、前記第２の物質を炭素で構成し、該炭素の粉体又は粒体と前記第１の金属の粒体とを、加熱により炭化する繋ぎ材と共に混合し、これを空気遮断の容器で加熱することにより前記繋ぎ材を炭化させ、該炭化された繋ぎ材を介して前記炭素の粒体又は粉体と前記第１の金属の粒体とが互いに接続され又は炭素の粉体又は粒体と第１の金属の粉体とが直接接触している構成の固形状の水素生成体を用いるようにしたことを特徴とする水素生成方法。
【請求項２】
水素よりイオン化傾向の大きい及び／又は電気陰性度の小さい方の第１の金属と、該第１の金属よりは電気陰性度の大きい第２の物質とを互いに密着させた状態に維持させた構造の固形状の水素生成体を反応水に浸漬させて反応させることにより、イオン化傾向の大きい及び／又は電気陰性度の小さい方の第１の金属からそれより、電気陰性度の大きい方の第２の物質へ電子を移動させる第１の金属と第２の物質との間の電池形成によって生じる酸化還元反応の腐蝕作用を利用して該第１の金属イオンと反応水との化学反応で水素ガスを生成させるようにした固形状の水素生成体であって、前記第２の物質を炭素で構成し、該密着した状態の炭素の粉体又は粒体と前記第１の金属の粒体とを、加熱により炭化する繋ぎ材と共に混合し、これを空気遮断の容器内で過熱することにより前記繋ぎ材を炭化させ、該炭化された繋ぎ材を介して前記密着した状態の炭素の粉体又は粒体と前記第１の金属の粒体とが互いに接続され又は炭素の粉体又は粒体と第１の金属の粒体とが直接接触している構成としたことを特徴とする固形状の水素生成体。
【請求項３】
請求項２項に記載の固形状の水素生成体において、前記第１の金属がマグネシウム又はマグネシウム合金で構成されていることを特徴とする固形状の水素生成体。
【請求項４】
請求項２項に記載の固形状の水素生成体において、前記第１の金属がアルミニウム又はアルミニウム合金で構成されていることを特徴とする固形状の水素生成体。
【請求項５】
請求項２項に記載の固形状の水素生成体において、前記第１の金属が亜鉛又は亜鉛合金で構成されていることを特徴とする固形状の水素生成体。
【請求項６】
請求項２項に記載の固形状の水素生成体において、前記第１の金属が鉄又は鉄合金で構成されていることを特徴とする固形状の水素生成体。
【請求項７】
請求項２〜６のいずれか１項に記載の固形状の水素生成体において、前記第２の物質を構成する炭素の粉体又は粒体がカーボントナーで構成されていることを特徴とする固形状の水素生成体。
【請求項８】
請求項２〜６のいずれか１項に記載の固形状の水素生成体において、前記第２の物質を構成する炭素の粉体又は粒体がコークスで構成されていることを特徴とする固形状の水素生成体。
【請求項９】
請求項２〜６のいずれか１項に記載の固形状の水素生成体において、前記第２の物質を構成する炭素の粉体又は粒体がヤシガラ炭で構成されていることを特徴とする固形状の水素生成体。
【請求項１０】
請求項２〜９のいずれか１項に記載の固定状の水素生成体において、前記反応水が通電性を有する水で構成されていることを特徴とする水素生成方法。
【請求項１１】
請求項２〜９のいずれか１項に記載の固形状の水素生成において、前記反応水が塩水で構成されていることを特徴とする水素生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、水素エンジン、燃料電池、発電装置等の燃料として用いられる水素ガスを生成させる水素生成方法及び固形状の水素生成体に関する。
【背景技術】
【０００２】従来の固形状の水素生成体としては、少なくとも一部が水素よりもイオン化傾向の大きな第１の金属（例えば、亜鉛、マグネシウム、アルミニウム）と、該第１の金属よりはイオン化傾向の小さな第２の物質（例えば、銅）を電気的に接続（板状のものを単に張り合わせた状態で接触又は接合）させた状態で酸性水溶液に浸漬させることにより、化学反応により酸性水溶液内にて水素ガスを生成させるようにした構造のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−２０２０１号公報
【発明の開示】
【０００３】しかしながら、上述の従来技術にあっては、板状の第１の金属と第２の物質を単に張り合わせた状態で接触又は接合させた構造であったため、以下に述べるような問題点があった。
【０００４】即ち、上述の従来例においては、第１の金属と第２の物質を接触させることによって水素ガスが効率的に生成される部分が、第１の金属と第２の物質との接触境界部分であるとの認識が全くなされておらず、このため、板状の第１の金属と第２の物質を単に張り合わせただけの構造とし、第１の金属の表面全体から水素ガスを効率的に生成させるように反応水として酸性水溶液を用いるようにしたものである。
【０００５】  従って、板状の第１の金属と第２の物質を単に張り合わせた状態で接触又は接合させた構造では、第１の金属と第２の物質との接触境界部分が極めて少なく、このため、装置が大型するだけでなく、水素ガス生成効率が極めて悪いという問題があった。
【０００６】    また、上述のように、水素生成効率を高めるためには、反応水として酸性水溶液を用いることが必要条件となるため、取り扱いが不便である共に、ランニングコストが高くつくという問題がある。
【０００７】  本発明は、かかる従来の問題点を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、安価にして水素ガス生成効率を高めることができる水素生成方法及び固形状の水素生成体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】
【０００８】    前記目的を達成するための手段として、請求項１に記載の水素生成方法は、水素よりイオン化傾向の大きな第１の金属と、該第１の金属よりは、電気陰性度の大きい第２の物質とを互いに密着させた状態に維持させた構造の固形状の水素生成体を反応水に浸漬させて反応させることにより、イオン化傾向の大きい及び／又は電気陰性度の小さい方の第１の金属からそれよりは電気陰性度の大きい方の第２の物質へ電子を移動させる第１の金属と第２の物質との間の電池形成によって生じる酸化還元反応の腐蝕作用を利用して該第１の金属から溶出する金属イオンと反応水との化学反応で水素ガスを生成させるようにした水素生成方法であって、前記第２の物質を炭素で構成し、該密着した状態の炭素の粉体又は粒体と前記第１の金属の粒体とを、加熱により炭化する繋ぎ材と共に混合し、これを空気遮断の容器内で加熱することにより前記繋ぎ材を炭化させ、該炭化された繋ぎ材を介して前記密着した状態の炭素の粉体又は粒体と前記第１の金属の粒体とが互いに接続され又は密着した状態の炭素の粉体又は粒体と第１の金属の粒体とが直接接触している構成の固形状の水素生成体を用いるようにしたことを特徴とする手段とした。
【０００９】    また、請求項２に記載の固形状の水素生成体では、水素よりイオン化傾向の大きい及び／又は電気性陰性度の小さい方の第１の金属と、該第１の金属よりは電気陰性度の大きい第２の物質とを互いに密着させた状態に維持させた構造の固形状の水素生成体を反応水に浸漬させて反応させることにより、イオン化傾向の大きい及び／又は電気陰性度の小さい方の第１の金属からそれより電気陰性度の大きい方の第２の物質へ電子を移動させる第１の金属と第２の物質との間の電池形成によって生じる酸化還元反応の腐蝕作用を利用して該第１の金属から溶出する金属イオンと反応水との化学反応で水素ガスを生成させるようにした固形状の水素生成体であって、前記第２の物質を炭素で構成し、該密着した状態の炭素の粉体又は粒体と前記第１の金属の粒体とを、加熱により炭化する繋ぎ材と共に混合し、これを空気遮断の容器内で加熱することにより前記繋ぎ材を炭化させ、該炭化された繋ぎ材を介して前記密着した状態の炭素の粉体又は粒体と前記第１の金属の粒体とが互いに接続され又は密着した状態の炭素の粉体又は粒体と第１の金属の粒体とが直接接触している構成としたことを特徴とする手段とした。
【発明の効果】
【００１０】    本発明請求項１記載の水素生成方法（及び請求項２記載の固形状の水素生成体）では、上述のように、第２の物質を炭素で構成し、該密着した状態の炭素の粉体又は粒体と前記第１の金属の粒体とを、加熱することにより前記繋ぎ材を炭化させ、該炭化された繋ぎ材を介して前記密着した状態の炭素の粉体又は粒体と前記第１の金属の粒体とが互いに接続され又は密着した状態の炭素の粉体又は粒体と第１の金属の粒体とが直接接触している構成の固形状の水素生成を用いるようにしたことで、以下のような効果が得られる。
【００１１】    即ち、固形状の水素生成体は、密着した状態の炭素の粉体又は粒体と第１の金属の粒体とを繋ぎ材と共に混合し、これを密閉容器内で加熱するだけで製造することができるため、製造コストを大幅に低減できるようになる。
【００１２】    また、繋ぎ材を加熱して炭化させるようにしたことで、繋ぎ材が炭化する際に水分が飛んで該炭化された繋ぎ材に無数の小さなヒビ割れ（クラック）が形成されたポーラス状になると共に、第１の金属と第２の物質である炭素の粉体又は粒体との間を縫うように連続する隙間が形成される結果、固形状の水素生成体の表面部分だけではなく内部全体に第１の金属と第２の物質である炭素の粉体又は粒体及び／又は炭化された繋ぎ材との接触境界部分が多数露出し、この接触境界部分に反応水が浸透した状態となる。
【００１３】    このため、固形状の水素生成体として反応水との接触面積が多くなり単位体積あたりの水素ガスの生成量を大幅の増大させ、生成効率を大幅に向上させることができるようなると共に、固形状の水素生成体の小形化が可能になる。
【００１４】    また、第２物質としての炭素は他の金属に比べて安価であり安定しかつ、電気陰性度が大きいため、安価にして水素生成効率を高めることができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】    以下にこの発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１６】    この実施例１の水素生成方法及び固形状の水素生成体は、請求項１〜３、７、１０に記載の発明に対応する。【００１７】まず、この実施例１の固形状の水素生成体を図面に基づいて説明する。【００１８】    図１はこの実施例１の固形状の水素生成体を示す図、図２は図１のＡ１−Ａ１線における拡大断面図である。【００１９】    この固形状の水素生成体Ｈは、第１金属１と第２物質２と、繋ぎ材３とを備えている。【００２０】    さらに詳述すると、上記第１金属１は、水素よりはイオン化傾向の大きい金属であり、この実施例１ではマグネシウムの粒体が用いられている。【００２１】    上記第２物質２は、上記第１の金属より陰性度の大きい物質を構成する炭素の粉体であり、この実施例１ではカーボントナーが用いられている。【００２２】    上記繋ぎ材３は、上記第１の金属１を構成するマグネシウムの粒体と第２の物質２を構成するカーボントナーとを互いに密着させて固形化させることを主目的とする他に、加熱処理により炭素を構成させることを目的とする。【００２３】    この繋ぎ材３としては、化学系、天然系を全て含め、親水性を持ち、加熱により炭化する接着剤、固型化剤、粘着剤、のり等が用いられる。【００２４】    次に、固形状の水素生成体Ｈの製造方法を説明する。【００２５】    まず、第１の金属１を構成するマグネシウムの粒体群に第２の物質２を構成するカーボントナーを加えて混合することにより、第１の金属１よりは小さい第２の物質２がファンデルワールスカ（液架橋、静電気力）で第１金属１の表面全体に付着状態になる【００２６】    そこで、これに繋ぎ材３（例えばデンプンのり）を混ぜて所定の大きさの塊にした物を、酸素の供給を遮断した空気遮断の容器内で炭化温度まで加熱することにより、炭化された繋ぎ材３ａを介して第１の金属１を構成するマグネシウムの粒体と第２の物質２を構成するカーボントナーとが炭化された繋ぎ材３ａを介して接続された固形状の水素生成体Ｈが製造される。【００２７】    次に、この実施例１の作用を説明する。【００２８】    この実施例１の固形状の水素生成体では上述のように、繋ぎ材３を加熱して炭化させるようにしたことで、繋ぎ材３が炭化する際に水分が飛んで該炭化された繋ぎ材３ａに無数の小さなヒビ割れ（クラック）が形成されたポーラス状になると共に、第１の金属１を構成するマグネシウムの粒体と第２の物質２を構成するカーボントナーとの間を縫うよう連続する隙間が形成される結果、固形状の水素生成体Ｈの表面部分だけでなく内部全体に第１の金属１を構成するマグネシウムの粒体と第２の物質２を構成するカーボントナー及び／又は炭化された繋ぎ材３ａとの接触境界部分が多数露出し状態になる結果、この固形状の水素生成体Ｈを反応水としての水に浸漬させると、この接触境界部分に反応水としての水が浸透した状態となる。【００２９】    即ち、以上のようにして製造された固形状の水素生成体Ｈを密閉された容器に収容された反応水としての水に浸漬させて反応させることにより、イオン化傾向の大きい及び／又は電気陰性度の小さい方の第１の金属を構成するマグネシウムの粒体からそれよりは電気陰性度の大きい方の第２の物質を構成するカーボントナーへ��子を移動させる第１の金属１を構成するマグネシウムの粒体と第２の物質２を構成するカーボントナーとの間の電池形成によって生じる酸化還元反応の腐蝕作用によって該第１の金属１を構成するマグネシウムの粒体から金属イオン（マグネシウムイオン）が溶出され、この溶出する金属イオンと反応水との化学反応で水素ガスを生成させることができる。【００３０】    次に、この実施例１の効果を説明する。【００３１】    以上説明してきたように、この実施例１の水素生成方法及び固形状の水素生成体Ｈでは、固形状の水素生成体Ｈの表面部分だけでなく内部全体に第１の金属１を構成するマグネシウムの粒体と第２の物質２を構成するカーボントナー及び／又は炭化された繋ぎ材３ａとの接触境界部分が多数露出した状態になるため、固形状の水素生成体Ｈとして反応水との接触面積が多くなり単位体積あたりの水素ガスの生成量を大幅に増大させ、生成効率を大幅に向上させることができるようになると共に、固形状の水素生成Ｈの小形化が可能になる。【００３２】    また、固形状の水素生成体Ｈは、カーボントナー等の第２の物質２とマグナシウム等の第１の金属１の粒体とをデンプンのり等の繋ぎ材３と共に混合し、これを空気遮断の容器内で加熱するだけで製造することができるため、製造コストを大幅に低減できるようになり、この固形状の水素生成体Ｈを用いることにより、水素ガスの製造単価を大幅に低減できるようになる。【００３３】    以上本実施例１を説明してきたが、本発明は上述の実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。【００３４】    例えば、実施例１では、第２の物質としてカーボントナーを例にとって説明したが、コークス、ヤシガラ炭、黒鉛、スス、木炭、竹炭、その他炭素成分から成り立っているものであればよい。【００３５】    また、実施例１では、第１の金属１として、マグネシウムを例に採って説明したが、アルミニウム、亜鉛、鉄等、第２の物質よりイオン化傾向の大きい及び／又は電気陰性度の小さい金属であればよい。また、それらの金属の合金であってもよい。また、第２の物質２の粒体の大きさも任意である。また、第１の金属１の粒体の形状も任意であり、金属薄板を小さくきざんだチップ状であってもよい。【００３６】    また、繋ぎ材３は完全に炭化される必要はなく、また、炭化された繋ぎ材３ａは反応水内でその一部が溶け出しても、反応水が導電媒体となるため、電池が形成される。この場合、第１の金属１と第２の物質２とが密着状態である場合に比べて反応が遅くはなるが、金属の酸化反応は起こるため、問題はない。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】この実施例１の固形状の水素生成体を示す図である。
【図２】図１のＡ１−Ａ１線における拡大断面図である。
【符号の説明】
【００３８】１  第１の金属
２  第２の物質炭素
３  繋ぎ材
３ａ  炭化された繋ぎ材
【図１】
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【図２】
2009102211.tif 000004