〈一般研究課題〉 水素を用いた再生可能エネルギーの安定化に関する研究－水から直接プロトンを取出す「プロトンフィルタ」の可能性検証－
助 成 研 究 者

大同大学

武田秀雄

水素を用いた再生可能エネルギーの安定化に関する研究－水から直接プロトンを取出す「プロトンフィルタ」の可能性検証－
武田 秀雄（大同大学）

Study for Stabilization of Recyclable Energy by Applying
Hydrogen-Possibility Verification for“Proton Filter”
that take out the protons directly from waterHideo Takeda(Daido University)
Abstract：
The new proton creation method“ Proton Filter”is proposed.
Palladium absorbs a large amount of hydrogen, and a part of it exists as proton. Under a highelectric field, the proton must be emitted out of palladium into vacuum. This is a principle of“Proton Filter”.
In order to absorb protons, water was electrolyzed with a cathode of the palladium. The otherend of the palladium electrode was as an electrode in a vacuum vessel included another electrode ofa copper plate. A high voltage was applied between these two electrodes, and electric currents(proton current) were measured.
When palladium needle electrode field was 1. 4 × 105 V/m and vacuum level was 10−2 Pa, theproton current 0 .11 nA was measured. This showed evidence of a new proton creation method“Proton Filter”.
１．はじめに（研究目的）
地球上のすべての人類に文明の恩恵をもたらすことと地球環境の維持という、相反する目的の協調を取るためには、人間の活動のためのエネルギー源として再生可能エネルギーを広く取り込む必－ 119 －

要がある。ところが一般に再生可能エネルギーを用いた発電の出力は不安定であり、これが既存の電力ネットワークと連系する際のネックになるとともに、強いては再生可能エネルギー導入拡大の阻害要因になっている。
水素を媒介させることによって再生可能エネルギーによる発電の安定性向上、および水素をエネルギーキャリアとする水素エネルギー循環社会の実現に貢献することが、本研究の最終的な目標である。
水素原子は１個の陽子（プロトン）と１個の電子で構成されている。この水素原子２個が結合して水素分子となり、常温常圧では気体（水素ガス）として存在する。すなわち、水素の活用はその構成素子であるプロトンの活用に他ならない。
本研究においては、水素活用のための最初のステップである、水から効率的にプロトンを取出す新しい方式の可能性についてその検証実験を行うことを目的とする。
水素原子が酸素原子と化合して水が生成される反応では同時に発電も行われる。いわゆる燃料電池である。すなわち、プロトンは燃料電池と直接的に関係している。さらにプロトンの用途は、核融合、イオンロケット、イオン注入、化合物合成、イオン加工、イオンを用いた各種計測、プロトン照射による医療分野等にまで広がっている。
このようなプロトンの取出しについて、本研究では新しい方式「プロトンフィルタ」を提案した
い。
２．基本原理２．１．従来の考え方
プロトンもプラス電荷を持ったイオンである。従来のイオン源を表2.1にまとめた。その原理に共通しているのは、気体を何らかの方法でイオン化し、それを様々な方法で取出し口に誘導して引出す、ということである。いずれの方式も、電源、磁石、真空装置、マイクロ波管等を用いた大規模な構成の設備を要する。
２．２．本研究において提案する基本的な考え方
パラジウムPdの基本的な特性と水素吸蔵能力について表2.2、2.3にそれぞれまとめた。
パラジウムは非常に大量の水素を吸着、吸収または溶解して吸蔵する。パラジウムが水素ガスを吸蔵する過程は次のようになる。
①

ファンデルワールス力による金属表面へのH2 分子の吸着（物理吸着）②

金属表面におけるH2 →2H＋＋2e−の解離（化学吸着）またはH2 →2H0 として水素原子状態③0H＋（プロトン）、H（水素原子）、H−の形態でパラジウム内に拡散、吸収

つまり、パラジウム内での水素はプロトン、水素原子、H−の形で存在している。金属内におおきな欠陥があれば水素分子状態でも存在するであろう。
ここではプロトン状態にある水素に注目する。パラジウムに高電場を与えてプロトンをパラジウム中から引き出す、というのが基本的な考え方である。
ガス状の水素をパラジウムに吸蔵するには前述の①〜③の過程が必要であり吸着、吸収速度が遅い。そこで、水を電気分解する際の陰極にパラジウムを用い、パラジウム表面にプロトンH＋を直－ 120 －接吸着させる方法を用いる。そして、この水の電気分解に再生可能エネルギーによって発電した電力を使用するのである。海辺や洋上において、風力発電や太陽光発電の電力で海水の電気分解を行うことは容易と考えられる。
この原理図を図2.1に示す。
図2.1に示すように、電解容器（水面は大気圧）を真空容器内に組込み、水の電気分解を行う。電気分解の陰極側の電極にはパラジウムのような水素吸蔵性能の高い電極材料を用いる。パラジウム電極の一端を真空容器中に引き出す。この構成で水の電気分解を行うと、気体として蓄えられる水素とともに陰極のパラジウム内にはプロトンの形で水素が蓄積される。電解容器内の陰極中のプロトンは拡散によって真空容器内の電極に移動する。この真空中に引き出された電極に、プロトン取出し用電極に負電圧を印加することによって負の高電界を与え、プロトンをパラジウム電極から真空中に取出すのである。


表 2 . 1 イオン源の種類と主な用途
表  イオン源の種類と主な用途

基本原理

方式

用途例

気中放電による電子の衝突電高周波放電形

加速器、イオンロケット、離を利用

イオン注入
電離衝撃形

加速器、イオンロケット、
イオン注入

3,* 形

加速器、イオンロケット、
イオン注入、
多価重イオン源、負イオン源

電子振動形

イオン注入

ビームプラズマ形

加速器、イオン注入

電子ビーム形

加速器、多価重イオン源

デュアプラズマトロン形 応用範囲が広い
レーザ照射形

多価重イオン源

スパッタ形

イオン注入、イオデポジション

表面電離形：

表面供給形

イオン注入、

金属蒸気が高温で仕事関数の

イオンマイクロスコープ

大きな他の金属表面でイオン背面供給形

イオンロケット化

熱イオン放出形：

イオンマイクロスコープ、

アルカリ金属を塗布した熱陰イオンマイクロアナライザー

極からアルカリイオンが放出
強電界印加形

電界電離形

イオンマイクロスコープ、
イオンマイクロアナライザー

電界蒸発形

イオンマイクロスコープ、
イオンマイクロアナライザー－ 121 －

印加電圧が低くてもパラジウム先端に高電界が得られるようにパラジウム電極の真空容器側は先端を針状に鋭く尖らせる。
図2.1の基本構成により水の電気分解と気体の水素、およびプロトンの取出しが可能であること、およびこれらの連続運転の可能性について実験的に検証する。
表 2 .水素の吸収量
2 水素の吸収量（室温）
表 2.2（室温）

金属表 2 . 3 パラジウムのPdの基本特性
表 2.3
パラジウムの Pd の基本特性

金属の体積に対す

原子番号46る

元素記号Pd吸収量パラジウム
Pd（倍）原子量106.4

300 から色

銀白色

最大で 2000

密度12.16g/cm3

白金 Pt

50

融点1555℃

金 Au

40

沸点

2963℃

鉄 Fe

20

電気抵抗105.4nΩ

ニッケル Ni

20

結晶構造

銅 Cu

5

確認埋蔵量

アルミニウム3

面心立方構造

fcc
8000t

Al
鉛 Pb

0.1

水の電気分解用電極
水素（気体状態）

プロトン取出し用電極

電解液
電解容器
水素吸蔵金属水素（プロトン状態）
真空容器
図2.1

図 2.1

プロトン発生、取出しの原理図

プロトン発生、取出しの原理図− 122 −


３．検証実験の方法
３．検証実験の方法
３．１．実験装置
３．１．実験装置
 図  の原理図を実現するために、図  の写真に示す実験装置を製作した。また、図 
図2.1の原理図を実現するために、図3.1の写真に示す実験装置を製作した。また、図3.1中の右中の右側部分に見える特殊な真空装置の断面を模式的に描いたものが図  である。 図 側部分に見える特殊な真空装置の断面を模式的に描いたものが図3.2である。図3.2において、中において、中央に見える容器が真空容器中に入れ込んだ電解容器である。ここに水（電気分解し央に見える容器が真空容器中に組込んだ電解容器である。ここに水（電気分解し易いように若干の易いように若干のナトリウムを溶解させた電解液）を入れ、水の電気分解を水上置換法で行う。
ナトリウムを溶解させた電解液）を入れ、水の電気分解を水上置換法で行う。陰極にはパラジウム
陰極にはパラジウムの針金を用い、真空容器側に突き出す部分の先端はやすりによって針状に尖の針金を用い、真空容器側に突き出す部分の先端はやすりによって針状に尖らした。パラジウム電らした。パラジウム電極としては、長さ PP、直径 PP のものを数本用いた。
極としては、長さ100mm、直径1mmのものを数本用いた。
 図  は実験回路図である。図の左上の電気分解装置側では、定電流源を用いて水の電気分解
図3.3は実験回路図である。図の左上の電気分解装置側では、定電流源を用いて水の電気分解をを行う。実際に流れている電流と継続時間をデータロガーで測定する。電気分解が終了したら図行う。実際に流れている電流と継続時間をデータロガーで測定する。電気分解が終了したら図の中の中央の切替え部分で電気分解装置からプロトン放出用電圧印加装置にパラジウム電極の回路
央の切替え部分で電気分解装置からプロトン放出用電圧印加装置にパラジウム電極の回路を切り替を切り替える。
える。
 プロトン放出用電圧印加装置側は、直流定電圧電源で9 を &X 平板電極に印加し、先端をプロトン放出用電圧印加装置側は、直流定電圧電源で−500VをCu平板電極に印加し、先端を尖尖らしたパラジウム電極に負の高電界を与える。なお電源保護のために１0Ωの抵抗を回路に直列らしたパラジウム電極に負の高電界を与える。なお電源保護のために１MΩの抵抗を回路に直列にに挿入している。
挿入している。
電流計はピコアンペア程度まで測定可能な高精度直流電流計を用いた。
電流計はピコアンペア程度まで測定可能な高精度直流電流計を用いた。



















図3.1

プロトンフィルタ実験装置
左：真空ポンプ
図  プロトンフィルタ実験装置
右：特殊な真空装置



図3.2真空装置部分の断面図

図  真空装置部分の断面図

 左：真空ポンプ
 右：特殊な真空装置

− 123 −















図3.3

プロトンフィルタ実験回路

図  プロトンフィルタ実験回路

３．２．水素吸蔵能力の確認実験とその結果
パラジウムが、水の電気分解によって吸蔵する水素の量を把握するために、次のような水の電気
分解実験を行った。
水の電気分解は、定電流電源を用いて概ね2Aを維持し、１回あたり５分間行った。つまり通過３．２．水素吸蔵能力の確認実験とその結果
電荷量は約600Cとなり、発生水素量は20℃１気圧の条件で概ね74mlとなる。この発生水素量のう パラジウムが、水の電気分解によって吸蔵する水素の量を把握するために、次のような水の電ち、気体として検出した量（水上置換法によるシリンダー内の体積から実測）を差し引いた残りがパ気分解実験を行った。 （気体の体積に換算）と考えられる。
ラジウムに吸蔵された水素量
水の電気分解は、定電流電源を用いて概ね $ を維持し、 回あたり  分間行った。つまり通図3.4は、水の電気分解を10回行った時の、パラジウムの水素吸蔵量と気体としての発生量をま過電荷量は約 & となり、発生水素量は ℃ 気圧の条件で概ね PO となる。この発生水素量とめたものである。用いたパラジウム電極は直径1mm、長さ100mmなので、その体積は0.0785mlのうち、気体として検出した量（水上置換法によるシリンダー内の体積から実測）を差し引いたである。仮にパラジウム電極の体積の1000倍程度（最大で2000倍といわれる）水素を吸蔵すると、残りがパラジウムに吸蔵された水素量（気体の体積に換算）と考えられる。
吸蔵される水素の量は、気体の体積換算で78.5mlとなる。すなわち、１回の電気分解で発生する
図  は、水の電気分解を  回行った時の、パラジウムへの水素吸蔵量と気体としての発生水素のほぼ全量を吸蔵できる計算になる。
量をまとめたものである。実験回数が増えるにしたがってパラジウムへの水素吸蔵量が減る傾向
図3.4を見ると、実験回数が多くなるにしたがって吸蔵される水素量が減る傾向がある。１回のにある。用いたパラジウム電極は直径 PP、長さ PP なので、その体積は PO である。
電気分解を終え、次の電気分解の実験までに電極から水素が気体として放出される。今回の実験で仮にパラジウム電極の体積の  倍程度（最大で  倍といわれる）水素を吸蔵すると、吸蔵は、10回の電気分解の測定間隔は不定期であるとともに、水温の変化もあるので一概にはいえなされる水素の量は、気体の体積換算で PO となる。すなわち、 回の電気分解で発生する水いが、回数が増えるにしたがって新規の吸蔵量が減ることは明らかなようである。一度パラジウム素のほぼ全量を吸蔵できる計算になる。
内に吸蔵された水素が放出し切らないうちに次の電気分解が行われたためであろう。
図  を見ると、実験回数が多くなるにしたがって吸蔵される水素量が減る傾向がある。 回
この実験結果から、電気分解により発生した水素の85%から95%がパラジウム電極内に吸蔵されの電気分解を終え、次の電気分解の実験までに電極から水素が気体として放出される。今回の実ることがわかった。
験では、 回の電気分解の測定間隔は不定期であるとともに、水温の変化もあるので一概には３．３．プロトン引出し実験の方法いえないが、回数が増えるにしたがって新規の吸蔵量が減ることは明らかなようである。一度パ水の電気分解後、切替え回路でパラジウム電極をプロトン引出しのための高電圧直流電源側に接ラジウム内に吸蔵された水素が放出し切らないうちに次の電気分解が行われたためであろう。
続する。先端を尖らせて真空中に突き出ているパラジウム電極に対向して置いた銅の平板電極に、−500Vの電圧を与え、パラジウム電極先端に負の高電界を発生させる。パラジウムを針状に尖らせることによって、金属表面からイオンを引きはがす電界蒸発よりもはるかに低い電源電圧でパラジウムからプロトンを引き出すことができると推定する。
図3.5にパラジウム電極の真空装置側（針状電極）を示す。
プロトンを引き出し易くするために、針状電極側は高真空（10−2 Pa程度以上）にする。

− 124 −㻞㻡㻞㻜㻝㻡㻝㻜 この実験結果からは、電気分解により発生した水素の㻡㻝㻜 㻝㻜 㻝㻝㻥㻚㻡 がパラジウム電極内に吸蔵㻥 㻥㻚㻡 㻝㻜から㻤㻣㻠㻜

水

水素発生量㼇㼙ℓ㼉㻞㻟㻠㻡㻢㻣㻤㻥㻝㻜
されることがわかった。㻝回数
気体としての放出量
パラジウムへの吸蔵量
図  パラジウム電極への水素吸蔵量㻤㻜㻣㻡㻣㻜㻢㻡
㻢㻜㻡㻡
３．２．プロトン引出し実験の方法㻡㻜㻠㻡 水の電気分解後、㻠㻜切替え回路でパラジウム電極をプロトン引出しのための高電圧直流電源側に㻣㻜㻚㻝 㻢㻢㻚㻥 㻢㻡㻚㻥 㻢㻠㻚㻤 㻢㻠㻚㻟 㻢㻠㻚㻜 㻢㻠㻚㻠 㻢㻟㻚㻤 㻢㻟㻚㻤 㻢㻞㻚㻤㻟㻡㻟㻜
接続する。先端を尖らせて真空中に突き出ているパラジウム電極に対向して置いた銅の平板電極㻞㻡
㻞㻜に、9 の電圧を与え、パラジウム電極先端に負の高電界を発生させる。パラジウムを針状に㻝㻡㻝㻜
尖らせることによって、金属表面からイオンを引きはがす電界蒸発よりもはるかに低い電源電圧㻡㻥 㻥㻚㻡 㻝㻜 㻥㻚㻡 㻝㻜 㻝㻜 㻝㻝㻤㻣㻠㻜㻝㻞㻟㻠㻡㻢㻣㻤㻥㻝㻜でパラジウムからプロトンを引き出すことができると推定する。
回数
 図  にパラジウム電極の真空装置側（針状電極）を示す。

図 3 . 4 パラジウム電極への水素吸蔵量
図  パラジウム電極への水素吸蔵量





３．２．プロトン引出し実験の方法
 水の電気分解後、切替え回路でパラジウム電極をプロトン引出しのための高電圧直流電源側に接続する。先端を尖らせて真空中に突き出ているパラジウム電極に対向して置いた銅の平板電極
に、9 の電圧を与え、パラジウム電極先端に負の高電界を発生させる。パラジウムを針状に
尖らせることによって、金属表面からイオンを引きはがす電界蒸発よりもはるかに低い電源電圧

でパラジウムからプロトンを引き出すことができると推定する。
 図  にパラジウム電極の真空装置側（針状電極）を示す。

図 3 . 5 パラジウムの針状電極（真空装置側） 左：1 本針構成、 右：3 本針構成

図  パラジウムの針状電極（真空装置側） 左： 本針構成、 右： 本針構成
水の電気分解前に−500Vを印加して電流を測定する。電流測定は10秒毎に行い電流の変化を観測する。その後水の電気分解を定電流3Aで10分間行う。そして再び−500Vを印加して電流を測定する。電流測定は水の電気分解前と同様に10秒毎に行う。今回は140秒測定した。水の電気分解の
前後の電流の差がプロトン引出し量と考えられる。これを、条件を変えて数回繰り返す。
４．プロトンフィルタ実験結果

表4.1に７回行った実験結果をまとめた。水の電気分解は電流値が必ずしも一定ではないため、

通過電荷量には差がある。また、パラジウム針状電極の形状、本数およびプロトン引出し印加電圧を変化させた。表中の針電極のγは、図4.1に示す先鋭度を示す角度である。これを用いて針状電
極先端部における電界を計算する。
図  パラジウムの針状電極（真空装置側） 左： 本針構成、 右： 本針構成
図4.2が水の電気分解前後の電流の差で、表4.1の７回目について、時間と差電流の関係を示したものである。電気分解前後の電流の差分を求めることによって、プロトン引出し以外の電流要素を取り除くことができると考える。
図4.2を見ると、時間によって差電流に大小はあるものの明らかに電気分解後（パラジウム電極に水素を吸蔵した後）は電流が増加していることから、提案している本方式によってプロトンが電流− 125 −となって引き出されていることが確かめられた。
図4.2の電流グラフとⅹ軸とで囲まれた面積が引き出された電荷量になる。この面積を求めると21nAs、すなわち21nCになる。この実験は直径1mm、長さ100mmのパラジウムを３本使用しているので水素吸蔵量は１本当たり（70ml程度）の約３倍、206mlになる。この水素（プロトン）の持つ電荷量は、約1800Cにもなる。したがって、140秒間で取り出されたプロトンは、仮に全量をプロトン状態で真空中に引き出すことができるとした場合でも1.2%程度に過ぎない結果となった。現実には、電気分解停止直後からパラジウム電極表面から水素が気体となって放出されていると思われるので「全量引出し」は、今回の装置では考え難い。








図 4.1


針状電極対平面電極における電界強度（電気工学ハンドブックより）




図4.1



針状電極対平面電極における電界強度（電気工学ハンドブックより）

図  針状電極対平面電極における電界強度 （電気工学ハンドブックより）  


表 4.1


プロトン引出し実験のまとめ
表 4 . 1 プロトン引出し実験のまとめ

時間[S] 水温[℃]
真空度[Pa] 電荷量[C]

電気分解 水素吸 吸蔵量分の 吸蔵領分の針電極
電流値[A] 蔵量[mℓ] プロトン数 電荷量[C]最大印加 最大電界強度 測定電流値
備考
電圧[V] [V/m]
[ｎA]


1回目

600

2回目

600

3回目
4回目

5回目

6回目

7回目




17.2 3.5×10-2

600

173.1 4.17×1024

6.68×105

1本針：γ＝40°200

1.83*10＾41電線の絶縁性の問題
で測定電流値は正しくない恐れがある。

0.01μAの電流計では測れなかった。

若干ではあるがプロト
24600
19.2 2.5×10-2603.4
1.01 電気分解
74.5 4.29×10
1本針：γ＝28°200
5.77*10＾4最大電界強度
0.2 測定電流値
6.87×105 吸蔵領分の水素吸 吸蔵量分の最大印加
ンの反応が見られた
時間[S] 水温[℃] 真空度[Pa] 電荷量[C]
針電極
備考
電流値[A] 蔵量[mℓ] プロトン数 電荷量[C]電圧[V] 㼇㼂㻛㼙㼉[ｎA]
190V付近から反応が-224660019.2 2.2×101201.6
2 145.9 8.39×10
1本針：γ＝28°200
5.77*10＾40.11.34×10
見られるようになった電線の絶縁性の問題

で測定電流値は正し1回目㻢㻜㻜㻝㻣㻚㻞 3.5×10㻙㻞㻢㻜㻜㻝㻣㻟㻚㻝 4.17×10 㻞㻠 6.68×10 㻡 1本針：γ ＝40°
㻞㻜㻜 5 1.83*10＾4200V付近から反応が㻝くない恐れがある。
A針：1.44×10
3本針：A針γ＝28°
見られたが、電圧をB針γ＝29°600  19.2 3.8×10-2 1200.1
2 145.2 8.35×1024 1.34×106
500 B針：1.38×105
0.1
上げても数値は一定
C針γ＝31°㻜㻚㻜㻝μ Aの電流計でC針：1.30×105

2回目
㻢㻜㻜
㻝㻣㻚㻞 3.2×10㻙㻞㻢㻜㻞㻚㻠㻝㻢㻥㻚㻠 3.96×10 㻞㻠 6.35×10 㻡 1本針：γ ＝40°
㻡㻜㻜
4.59*10＾4だった。
㻜は測れなかった。
5若干ではあるがプロト㻙㻞
㻞㻠3本針：A針γ＝28°㻡
A針：1.44×10
水素発生量を増やし
3回目㻢㻜㻜㻝㻥㻚㻞 2.5×10
㻢㻜㻟㻚㻠㻝㻚㻜㻝㻣㻠㻚㻡 4.29×10
1本針：γ ＝28°
㻞㻜㻜
5.77*10＾4㻜㻚㻞
6.87×10ンの反応が見られた
B針γ＝29°600
19 2.9×10-2 1800.5
3 209.7 1.21×1025 1.93×106
500 B針：1.38×105
0.05 ても電流値は上がら190V付近から反応が㻢
C針γ＝31°
4回目㻢㻜㻜㻝㻥㻚㻞 2.2×10㻙㻞 㻝㻞㻜㻝㻚㻢㻞 㻝㻠㻡㻚㻥 8.39×10 㻞㻠 1.34×10
1本針：γ ＝28°
㻞㻜㻜 5 5.77*10＾4なかった。 㻜㻚㻝C針：1.30×10
見られるようになった
電流値が下がるとき
A針：1.44×105
3本針：A針γ＝28°
もあるが、時間ごとに200V付近から反応がB針γ＝29°600
19 2.6×10-2
1800
3 206.1 1.18×1025 1.90×1060.11 㻡
B針：1.38×105 A針：1.44×10
3本針：A針γ500＝28°上昇し、一定の数値見られたが、電圧を5㻙㻞㻞㻠㻢㻡C針γ＝31°
5回目㻢㻜㻜㻝㻥㻚㻞 3.8×10
㻝㻞㻜㻜㻚㻝㻞 㻝㻠㻡㻚㻞 8.35×10
㻡㻜㻜 B針：1.38×10になる。 㻜㻚㻝B針γ ＝29°
C針：1.30×10
1.34×10
上げても数値は一定
C針γ ＝31°
C針：1.30×10 㻡だった。
-2
プロトン引出し実験のまとめ
17.2 表602.4
169.4 3.96×1024 6.35×105
3.2×101本針：γ＝40°500

4.59*10＾40


6回目

㻢㻜㻜

㻝㻥 2.9×10㻙㻞㻝㻤㻜㻜㻚㻡

㻟㻞㻜㻥㻚㻣 1.21×10 㻞㻡

3本針：A針γ ＝28°
B針γ ＝29°
C針γ ＝31°

A針：1.44×10 㻡㻡㻜㻜 B針：1.38×10 㻡
C針：1.30×10 㻡

水素発生量を増やし㻜㻚㻜㻡 ても電流値は上がらなかった。

3本針：A針γ ＝28°
B針γ ＝29°
1.90×10C針γ ＝31°

A針：1.44×10 㻡㻡㻜㻜 B針：1.38×10 㻡
C針：1.30×10 㻡

電流値が下がるときもあるが、時間ごとに㻜㻚㻝㻝
上昇し、一定の数値になる。

1.93×10 㻢



7回目



㻢㻜㻜

㻝㻥 2.6×10

㻙㻞

㻝㻤㻜㻜

㻟

㻞㻜㻢㻚㻝
－ 1.18×10
126 －㻞㻡

㻢


















図4.2



電気分解前後の差分電流

図   電気分解前後の差分電流

５．考察

図4.3は、簡易な装置で水の中から選択的にプロトンを取出すことができる、すなわち本提案の装置は水に対する「プロトンフィルタ」としての動作させることができる可能性を示している。
５．考察

 図4.2の方法で針先端の尖鋭度を求め、これからDC︲500V印加した時の針先端での電界強度を求図  は、簡易な装置で水の中から選択的にプロトンを取出すことができる、すなわち本提案5の装置は水に対する「プロトンフィルタ」としての動作をすることができる可能性を示している。
めると−1.4×10V/mである。
8 金属を構成している金属イオンは10
図  の方法で針先端の尖鋭度を求め、これから'&9 印加した時の針先端での電界強度をV/m程度で真空中に放出される。パラジウムも同様であ5求めると ×9P である。
る。パラジウムの質量の約1/100であるプロトンは10V/m程度でも十分に真空中に引き出すこと

金属を構成している金属イオンは 9P程度で真空中に放出される。パラジウムも同等であができると考えられる。
＋−る。パラジウムの質量の約 であるプロトンは
9P 程度でも十分に真空中に引き出すこ
パラジウム内の水素は、プロトンH、水素原子H0、あるいはHの形で存在し、パラジウムの結とができると考えられる。
晶格子内を自由に移動できる状態にあると考えられるが、針先端に移動するまでには時間がかかる
パラジウム内の水素は、プロトン +、水素原子 +、あるいは +の形で存在し、パラジウムのので、吸蔵されていると推定されるプロトン量に対して、今回の実験の引出し時間（−500V印加時
結晶格子内を自由に移動できる状態にあると考えられるが、針先端に移動するまでには時間がか間）
140秒は、結果的に極めて短時間であった。差電流がほぼゼロになるまで実験継続すべきでかるので、吸蔵されていると推定されるプロトン量に対して、今回の実験の引出し時間（9あったろう。
印加時間） 秒は、結果的に極めて短時間であった。差電流がほぼゼロになるまで実験継続すべきであったろう。
６．結論と今後の課題
今回提案している方式で水から選択的にプロトンを取出すという「プロトンフィルタ」の可能性を検証することができた。
さらに精密な実験検証を行うために、新しい実験装置（「第２世代プロトンフィルタ検証用真空実
験装置」図6.1参照）を設計、製作した。この装置では、電気分解容器と真空容器の境界面に様々な形状のパラジウム電極を容易に設置できるようになっており、効率的な実験が可能になる。この新しい装置を用いて、様々な条件でのプロトン量、その定量的評価、多量にプロトンを発生させる方法等について研究を進め、最終的な目標である水素を用いた再生可能エネルギーの安定化と水素エ− 127 −置」図  参照）を設計、製作した。この装置では、電気分解容器と真空容器の境界面に様々な形状のパラジウム電極を容易に設置できるようになっており、効率的な実験が可能になる。この新しい装置を用いて、様々な条件でのプロトン量、その定量的評価、多量にプロトンを発生させる方法等について研究を進め、最終的な目標である水素を用いた再生可能エネルギーの安定化と水素エネルギー循環社会の実現にいささかでも貢献したいと考える。
ネルギー循環社会の実現にいささかでも貢献したいと考える。


図6.1

新しい実験装置（第２世代プロトンフィルタ検証用真空実験装置）



図  新しい実験装置（第２世代プロトンフィルタ検証用真空実験装置）

謝辞
これらの実験を助けてくれた研究室の学生諸君に感謝いたします。

この研究を発展させて再生可能エネルギーの適用拡大と水素エネルギー社会の実現に少しでも貢献したいと考えます。
謝辞
このたびの、プロトン生成に関する新しい方式－プロトンフィルタ－の実験検証立ち上げに際し、多大なるご支援をいただきました日比財団殿に深く感謝いたします。
これらの実験を助けてくれた研究室の学生諸君に感謝いたします。
この研究を発展させて再生可能エネルギーの適用拡大と水素エネルギー社会の実現に少しでも貢献したいと考えます。

12－ 128 －