JPS5983903A - 水素の製造方法 - Google Patents
水素の製造方法Info
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- JPS5983903A JPS5983903A JP57194555A JP19455582A JPS5983903A JP S5983903 A JPS5983903 A JP S5983903A JP 57194555 A JP57194555 A JP 57194555A JP 19455582 A JP19455582 A JP 19455582A JP S5983903 A JPS5983903 A JP S5983903A
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- h2so4
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- hydrogen
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
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- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は水素の製造方法、更に詳しくは、水を原料とし
、熱と光エネルギーを利用した多段の反応サイクルを形
成して水素を製造する方法に関する。
、熱と光エネルギーを利用した多段の反応サイクルを形
成して水素を製造する方法に関する。
石炭、石油など、いわゆ、）化石燃料資源の枯渇の虞れ
から、近年、新しいエネルギー開発技術が強く求められ
ている。
から、近年、新しいエネルギー開発技術が強く求められ
ている。
いくつかのエネルギー源のうち、近年、水素が注目を集
めている。これは、水素が■水を原料とする場合資源上
の制約がなり、シかも地域による偏在はない、■燃焼生
成物が水であるためクリーンで公害を発生しない、■地
球の物質循環サイクルを乱さない、■貯蔵が比較的容易
であるなどの種々の利点を持っておシ、もし水素が容菖
に製造できるようになれば、現在のエネルギー問題を解
決できる有力な手段となり得ると考えられるためである
。
めている。これは、水素が■水を原料とする場合資源上
の制約がなり、シかも地域による偏在はない、■燃焼生
成物が水であるためクリーンで公害を発生しない、■地
球の物質循環サイクルを乱さない、■貯蔵が比較的容易
であるなどの種々の利点を持っておシ、もし水素が容菖
に製造できるようになれば、現在のエネルギー問題を解
決できる有力な手段となり得ると考えられるためである
。
従来、水素の工業的製造法として実用化されているのは
、主に、天然ガス、石油などの炭素化合物を原料とする
製造方法と、水を原料とする電気分解法である。
、主に、天然ガス、石油などの炭素化合物を原料とする
製造方法と、水を原料とする電気分解法である。
しかしながら、前者の方法娃：、長期的に見た場合、資
源の炭素化合物が枯渇化するので、新たなエネルギー源
としての目的にそぐわない。
源の炭素化合物が枯渇化するので、新たなエネルギー源
としての目的にそぐわない。
また、後者の’Ｆ［気分解法も、分解に必要なエネルキ
ー源が、大部分石油を燃焼させて得られた電気を利用す
るため、現状ではコスト高となる。
ー源が、大部分石油を燃焼させて得られた電気を利用す
るため、現状ではコスト高となる。
そのため、上記した方法に代って、最近では水を原料と
し、この水を、各種の熱化学反応を組合せた多段階の反
応サイクルを利用して分解する、いわゆる熱化学法が検
討されている。この方法では、−次エネルギー源として
原子炉（高温ガス炉）の核熱の利用が考えられており、
また、組合せる熱化学反応のサイクルも今日までに１０
０種類にあまる方法が提案されている。
し、この水を、各種の熱化学反応を組合せた多段階の反
応サイクルを利用して分解する、いわゆる熱化学法が検
討されている。この方法では、−次エネルギー源として
原子炉（高温ガス炉）の核熱の利用が考えられており、
また、組合せる熱化学反応のサイクルも今日までに１０
０種類にあまる方法が提案されている。
例えば、ニートラム・イスグラ研究所（イタリア）によ
って、無機ハロダン化合物及びハロゲン元素を主な媒体
とした水の多段熱分解による水素の製造方法、いわゆる
マーク方式が十数方式提案されている（ Ｐｒｏｃｅｅ
ｄｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ４ ｔｈ Ｗｏｒｌｄ Ｈｙ
ｄｒｏｇｅｎ ＥｎｅｒｇｙＣ！ｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、
Ｔｏｋｙｏ、 １９８１年参照）。
って、無機ハロダン化合物及びハロゲン元素を主な媒体
とした水の多段熱分解による水素の製造方法、いわゆる
マーク方式が十数方式提案されている（ Ｐｒｏｃｅｅ
ｄｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ４ ｔｈ Ｗｏｒｌｄ Ｈｙ
ｄｒｏｇｅｎ ＥｎｅｒｇｙＣ！ｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、
Ｔｏｋｙｏ、 １９８１年参照）。
これらのマーク方式のうち、マーク１５方式の開発研究
が進められているが、その化学反応サイクルは、以下に
示す４段階の熱化学反応を利用し組合せて水の分解を行
なう方法である。
が進められているが、その化学反応サイクルは、以下に
示す４段階の熱化学反応を利用し組合せて水の分解を行
なう方法である。
第１段： ３ Ｆｅｃ／２ ＋ ４Ｈ２０−＋Ｆｅｇ０
４＋ ６ＨＯ／ 十Ｈ２（６５０℃）第２段： Ｆｅ１
０４ ＋ ８ＨＣ１−＋ Ｆｅ０４ ＋２ＦｅＯ，／３
＋４Ｈ２０（１６０’Ｃ）第３段： ２ ｐｅｃ１ｇ＋
２Ｆｅｃ４＋ｃｌｆｆ（２８０℃）第４段： ＣＩＪ
２ ＋Ｈ！Ｏ→２ＨＣ１＋ｊｚ０２ （６００℃）全
反応： Ｈ，Ｏ−＋ ）（、＋−！−ｏ。
４＋ ６ＨＯ／ 十Ｈ２（６５０℃）第２段： Ｆｅ１
０４ ＋ ８ＨＣ１−＋ Ｆｅ０４ ＋２ＦｅＯ，／３
＋４Ｈ２０（１６０’Ｃ）第３段： ２ ｐｅｃ１ｇ＋
２Ｆｅｃ４＋ｃｌｆｆ（２８０℃）第４段： ＣＩＪ
２ ＋Ｈ！Ｏ→２ＨＣ１＋ｊｚ０２ （６００℃）全
反応： Ｈ，Ｏ−＋ ）（、＋−！−ｏ。
また、ゼネラルアトミック社（アメリカ）によって、以
下に示すような二酸化イオウ（ＳＯ＋＋）、ヨウ素（工
２）ヲ用いた３段階の熱化学反応を組合せた反応サイク
ルが提案されている。
下に示すような二酸化イオウ（ＳＯ＋＋）、ヨウ素（工
２）ヲ用いた３段階の熱化学反応を組合せた反応サイク
ルが提案されている。
第１段： Ｆ３ｏ！ ＋ Ｉ２ ＋ ｚＨ，ｏ−＋Ｈｆ
１ｓｏ４ ＋ ２ＨＩ （９７℃）第２段： Ｈ！９０
４−＋Ｈ，Ｏ＋ＳＯ３＋ｙＯ，（８７０℃）第３段＋
２ＨＩ→工２＋Ｈ１（３ｏｏ℃）全反応： Ｈ，ｏ−＋
Ｈ＝＋”ｏ＝ しかしながら、これらの方法はいずれも全反応を熱化学
反応のみで行なうものであるためその消費する熱エネル
ギーは大きく、各段階の反応バランスの制御、全反応め
マツチングが困難であシ、シかも副反応物（例えば硫化
物）が生成するなどの問題も生じ、更には反応装置も非
常に複雑化するという欠点を避は得なかった。
１ｓｏ４ ＋ ２ＨＩ （９７℃）第２段： Ｈ！９０
４−＋Ｈ，Ｏ＋ＳＯ３＋ｙＯ，（８７０℃）第３段＋
２ＨＩ→工２＋Ｈ１（３ｏｏ℃）全反応： Ｈ，ｏ−＋
Ｈ＝＋”ｏ＝ しかしながら、これらの方法はいずれも全反応を熱化学
反応のみで行なうものであるためその消費する熱エネル
ギーは大きく、各段階の反応バランスの制御、全反応め
マツチングが困難であシ、シかも副反応物（例えば硫化
物）が生成するなどの問題も生じ、更には反応装置も非
常に複雑化するという欠点を避は得なかった。
本発明は、部属な装置で、水素の生成反応を常温で行な
うことができて熱エネルギーの消費が少なく、水素生成
効率の高い水素の製造方法の提供を目的とする。
うことができて熱エネルギーの消費が少なく、水素生成
効率の高い水素の製造方法の提供を目的とする。
本発明者は、上記したゼネラルアトミック社（アメリカ
）の反応サイクルにおいて、第３段に示されている反応
は、ある種の光触媒の存在下では光化学的に常温で進行
するとの知見を得、この知見に基づいて、新規な光熱ハ
イブリッド法である本発明方法を完成するに到った。す
なわち、本発明方法は、二酸化イオウとヨウ素と水を熱
化学的に反応させてヨウ化水素と硫酸を生成させる第１
段工程、該硫酸を熱化学的に分解して水と二酸化イオウ
と酸素全生成させる第２段工程、該ヨウ化水素を、光触
媒の存在下で、可視光線及び／又は紫外線領域の光エネ
ルギーで分解して水素とヨウ素を生成させる第３段工程
、とを組合せたことを特徴とする。
）の反応サイクルにおいて、第３段に示されている反応
は、ある種の光触媒の存在下では光化学的に常温で進行
するとの知見を得、この知見に基づいて、新規な光熱ハ
イブリッド法である本発明方法を完成するに到った。す
なわち、本発明方法は、二酸化イオウとヨウ素と水を熱
化学的に反応させてヨウ化水素と硫酸を生成させる第１
段工程、該硫酸を熱化学的に分解して水と二酸化イオウ
と酸素全生成させる第２段工程、該ヨウ化水素を、光触
媒の存在下で、可視光線及び／又は紫外線領域の光エネ
ルギーで分解して水素とヨウ素を生成させる第３段工程
、とを組合せたことを特徴とする。
以下に、各工程につき説明する。
第１段工程：ＳＯ２＋工２ ＋２Ｈ２０−＋ Ｈ２ＳＯ
４＋ ２ＨＩこの工程は、後述する第２段工程で得られ
たＳ０２ とＩ２０、第３段工程で得られた工２を原料
とし、これらを５０〜１００℃の比較的低温で熱化学反
応させて、Ｈ２ＳＯ４、Ｈ工、を生成させるものである
。
４＋ ２ＨＩこの工程は、後述する第２段工程で得られ
たＳ０２ とＩ２０、第３段工程で得られた工２を原料
とし、これらを５０〜１００℃の比較的低温で熱化学反
応させて、Ｈ２ＳＯ４、Ｈ工、を生成させるものである
。
反応生成物はＨ２ＳＯ４と）ＴＩの混合物なので、これ
を例えば蒸留法でそれぞれにｙｊ・Ｉ’ｊ：’Ｃするこ
とができ、）１２８０４は第２段工程に、Ｈ工は第３段
工程に移送する。
を例えば蒸留法でそれぞれにｙｊ・Ｉ’ｊ：’Ｃするこ
とができ、）１２８０４は第２段工程に、Ｈ工は第３段
工程に移送する。
この工程は、第１段工程で得られた■（２ＦＩ０４を分
解して、Ｉ２０ 、 Ｓ０２ 、 ｏ２を生成させるも
のである。この分解反応は８００〜９００℃という比較
的高温で行なわれる。また、生成したＩ２０ 、 ＳＯ
２は再び第１段工程に戻して循環利用に供する。０２は
貯蔵して本発明方法は、この第３段工程に最大の特徴が
ある。この工程は、第１段工程で得られたＨ工を光化学
反応で分解して目的物たるＨ２と第１段工程の原料の１
つたる１２ヲ生成させるものである。
解して、Ｉ２０ 、 Ｓ０２ 、 ｏ２を生成させるも
のである。この分解反応は８００〜９００℃という比較
的高温で行なわれる。また、生成したＩ２０ 、 ＳＯ
２は再び第１段工程に戻して循環利用に供する。０２は
貯蔵して本発明方法は、この第３段工程に最大の特徴が
ある。この工程は、第１段工程で得られたＨ工を光化学
反応で分解して目的物たるＨ２と第１段工程の原料の１
つたる１２ヲ生成させるものである。
この第３段工程の光化学反応は、光触媒の存在下で反応
系に所定の光エネルギーを投入することによって進行す
る。
系に所定の光エネルギーを投入することによって進行す
る。
投入する光エネルギーは、可視光線、紫外線のいずれか
又は両方である。実際的には、コストの面からすれば太
陽光をその！！ま利用することができる。また、太陽光
の外に、例えばキセノンショートアークラング、水銀放
電管からの光も利用することができる。
又は両方である。実際的には、コストの面からすれば太
陽光をその！！ま利用することができる。また、太陽光
の外に、例えばキセノンショートアークラング、水銀放
電管からの光も利用することができる。
用いる光触媒としては、可視光線及び／又は紫外線領域
の光エネルギーが照射されると触媒機能全発揮して光化
学反応を起させるものであれば何であってもよく、例え
ば半導体があげられる。
の光エネルギーが照射されると触媒機能全発揮して光化
学反応を起させるものであれば何であってもよく、例え
ば半導体があげられる。
このような半導体としては、金属酸化物、金属硫化物、
金属リン化物、金属砒化物、金属セレン化物若しくは金
属テルル化物の１種又は２種以上から成るもので、具体
的には、Ｔｉ０１ 、５ｒＴｉＯ１、ＺｎＯ、Ｆｅ２０
ｇ 。
金属リン化物、金属砒化物、金属セレン化物若しくは金
属テルル化物の１種又は２種以上から成るもので、具体
的には、Ｔｉ０１ 、５ｒＴｉＯ１、ＺｎＯ、Ｆｅ２０
ｇ 。
Ｃｄ１３ 、 ＣｄＳｅ 、 ０ｄＴｅ
、 ＯａＰ 、 ０ａＡｓ 、 ■ｎＰ
、 ＺｎＳ 。
、 ＯａＰ 、 ０ａＡｓ 、 ■ｎＰ
、 ＺｎＳ 。
Ｚｎ５ｅなど紮あげることができる。また、光触媒とし
ての活性能を高めるために、上記した半導体にＮｉ 、
Ｐｂ、 Ｒｈ 、 Ｐｔなとの金属を担持せしめるこ
とが有用である。
ての活性能を高めるために、上記した半導体にＮｉ 、
Ｐｂ、 Ｒｈ 、 Ｐｔなとの金属を担持せしめるこ
とが有用である。
光触媒は、粉末で又は板状の形で使用される。
このような光触媒を反応槽内に配置１虻し、ここに気体
又はＨＩ水溶液を含む反応体を導入し、光触媒に所定の
光エネルギー金照射することにより、見掛上一段階の反
応で第３段エイ呈の光分解反応が起り馬と１２が生成す
る。この反応は常温で容易に進行するので反応槽にフッ
１〜エネルギーを投入する（加熱する）必要はない。
又はＨＩ水溶液を含む反応体を導入し、光触媒に所定の
光エネルギー金照射することにより、見掛上一段階の反
応で第３段エイ呈の光分解反応が起り馬と１２が生成す
る。この反応は常温で容易に進行するので反応槽にフッ
１〜エネルギーを投入する（加熱する）必要はない。
第１段工程：５００ｍ６の円筒フラスコに、工２を３０
重・１９Ｃ含有する水溶液を入れ、ここに、ＳＯ２を底
部から２０ ｍｅ ／ ｍｉｎで吹き込んで全体全１０
０℃に加熱しン′ζ。化学量論的に３０％の変換効率で
１■工と穐ｓｏ４が生成した。
重・１９Ｃ含有する水溶液を入れ、ここに、ＳＯ２を底
部から２０ ｍｅ ／ ｍｉｎで吹き込んで全体全１０
０℃に加熱しン′ζ。化学量論的に３０％の変換効率で
１■工と穐ｓｏ４が生成した。
詑２段工程；長さ５ｃｒｎ内径１．８ ｃｌｎり石英べ
、セルを９００℃の電気炉中にｊ［ｆ、 ＠ 、このベ
ッセルに２１のＦ ｅ２０１１１触媒（３０重−？ｔ
５’４、Ａ４０ｓ担陣）’ｃいれて、Ｈｅガスをキャリ
アとして第１段工程で得られたＨ２ＳＯ４を０、５ ｍ
ｌ／ｓｅｃで流入させた。反応効率８０％で分解反応が
起ｐ Ｈ２ＯとＳｅ２とＯ，が生成した。
、セルを９００℃の電気炉中にｊ［ｆ、 ＠ 、このベ
ッセルに２１のＦ ｅ２０１１１触媒（３０重−？ｔ
５’４、Ａ４０ｓ担陣）’ｃいれて、Ｈｅガスをキャリ
アとして第１段工程で得られたＨ２ＳＯ４を０、５ ｍ
ｌ／ｓｅｃで流入させた。反応効率８０％で分解反応が
起ｐ Ｈ２ＯとＳｅ２とＯ，が生成した。
第３段工程：第１段工程で得られたＨＩを水に溶解して
５重量％のＨＩ溶液を調製した。これを１０９ｍ１のフ
ラスコに入れ、ここにＰｔ２重量％担持するＴｉＯ２粉
末（平均粒径０．２μｍ）の光触媒３００キを懸濁させ
、攪拌しながら室温（２５℃）下で５００Ｗキセノンシ
ヨートアークランプからの光を照射した。量子効率１５
％の反応効率でＨ２と工２が生成した。
５重量％のＨＩ溶液を調製した。これを１０９ｍ１のフ
ラスコに入れ、ここにＰｔ２重量％担持するＴｉＯ２粉
末（平均粒径０．２μｍ）の光触媒３００キを懸濁させ
、攪拌しながら室温（２５℃）下で５００Ｗキセノンシ
ヨートアークランプからの光を照射した。量子効率１５
％の反応効率でＨ２と工２が生成した。
以上の説明から明らかなように、本発明方法は■第３段
工程の反応は常温下で、光エネルギーの投入によって進
行するので、全体として消費する熱エネルギーが大幅に
節減される。■また、装置が簡単でかつ全工程における
反応制御も容易となる、などの効果を奏するのでその工
業的価値は犬である。
工程の反応は常温下で、光エネルギーの投入によって進
行するので、全体として消費する熱エネルギーが大幅に
節減される。■また、装置が簡単でかつ全工程における
反応制御も容易となる、などの効果を奏するのでその工
業的価値は犬である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 二酸化イオウとヨウ素と水を熱化学的に反応させてヨウ
化水素と硫酸を生成させる第１段工程、該硫酸を熱化学
的に分解して水と二酸化イオウと酸素を生成させる第２
段工程、 該ヨウ化水素を、光触媒の存在下で、可視光線及び／又
は紫外線領域の光エネルギーで分解して水素とヨウ素を
生成させる第３段工程、とを組合せたことを特徴とする
水素の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57194555A JPS5983903A (ja) | 1982-11-08 | 1982-11-08 | 水素の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57194555A JPS5983903A (ja) | 1982-11-08 | 1982-11-08 | 水素の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5983903A true JPS5983903A (ja) | 1984-05-15 |
Family
ID=16326472
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57194555A Pending JPS5983903A (ja) | 1982-11-08 | 1982-11-08 | 水素の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5983903A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004099359A (ja) * | 2002-09-09 | 2004-04-02 | Yukio Wakahata | 水素エネルギーを利用したエネルギー供給システム、及びその応用形態である各種システム |
| CN112142001A (zh) * | 2020-08-31 | 2020-12-29 | 山东大学 | 一种基于高效光能利用的碘硫循环制氢方法及系统 |
| IT202200014377A1 (it) * | 2022-07-07 | 2024-01-07 | Whydron S R L | Impianto e processo per la produzione idrogeno e/o metanolo |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50109888A (ja) * | 1974-02-08 | 1975-08-29 | ||
| JPS50113491A (ja) * | 1974-02-15 | 1975-09-05 | ||
| JPS50140392A (ja) * | 1974-04-27 | 1975-11-11 | ||
| JPS5220394A (en) * | 1975-08-04 | 1977-02-16 | Gen Atomic Co | Thermoochemical manufacture of hydrogen |
-
1982
- 1982-11-08 JP JP57194555A patent/JPS5983903A/ja active Pending
Patent Citations (4)
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| JPS50109888A (ja) * | 1974-02-08 | 1975-08-29 | ||
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| IT202200014377A1 (it) * | 2022-07-07 | 2024-01-07 | Whydron S R L | Impianto e processo per la produzione idrogeno e/o metanolo |
| WO2024009275A1 (en) * | 2022-07-07 | 2024-01-11 | Whydron S.R.L. | Plant and process for the production of hydrogen and/or methanol |
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