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JP4553209B2 - マグネシウムの廃棄材料で水素を産出する方法及びその設備 - Google Patents
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マグネシウムの廃棄材料で水素を産出する方法及びその設備 Download PDF

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Description

本発明はマグネシウム(Magnesium)の廃棄材料で水素を産出する方法及びその設備に関するものであり、特に、余計なエネルギー(energy)が要らなくて、自発性の化学反応で、水素を産出すると言う方法を指す。
石油化学エネルギー(energy)の大量開発採用につれて、エネルギー(energy)の不足及び環境汚染の恐れは生じる。ゆえに、現今の石油化学エネルギー(energy)を基礎として、炭化エネルギー(energy)の循環は段々に、水素エネルギー(energy)の循環へ発展している。水素が特定の条件に、地殻に存在してあるが、量が少なくて、開発採用又は回収は難しいので、人為の製造技術で、水素を生産しなければならない。
現今、工業の水素製造方法は主に、石油、化学燃料（石油、天然ガス、煤など）を主要のソース(source)として、蒸気リフォーム方法（steam reforming）や部分酸化方法（partial oxidation）やガス化方法（gasification）など方法で、水素を生産する。
でも、環境保護の観点から調べて見ると、前掲の水素製造プロセス(process)に、沢山な二酸化炭素（地球の温室効果を招く気体）及び他の汚染物が出て来るので、経済、資源環境保護など範疇にとって、上策だと言えない。二次汚染に及ばない水素の製造方法しか、現今のエネルギー(energy)の発展趨勢に順応できない。
水を電解して、水素を製造するのは簡易かつ浄化の方式であるが、電力がよくかかるので、生産のコスト(cost)が高いばかりでなく、永続環境保護の要求にも合わない。つまり、水素の製造方式はエネルギー(energy)を省かないと、水素エネルギー(energy)の環境保護効果が得られない。現今、NaBH4 をアルカリ性溶液に入れたあとで、Ru、Ptなど触媒で、水素を産出する新しい方法は段々に、重視されてある。そんな方法が快速かつ簡便に、水素を製造するが、NaBH4 はホウ酸塩の鉱物から精錬しなければならない。いま、ワンキログラム(one kilogram)のNaBH4のコスト(cost)は約US＄８０である。況して、全球のホウ酸塩の鉱物はただ少数の国（例えば米国、トルコ）に集中するので、経済利益にも合わない。
その他、金属の廃棄物で、水素のエネルギー(energy)を再生する方法もある。前の人は廃棄のアルミニウムブロック(aluminum block)材料を粉末へ研磨した。より高い化学活性を持つので、水酸化ナトリウム(sodium)の水溶液に、水素が生じる。ある文献の報道により、マグネシウム(Magnesium)の粉は水素の生産原料として採用される。でも、前記の水素製造材料（アルミニウム、マグネシウムの粉末）の設備ならば、金属ブロック材料を微細の粉末へ研磨しなければならないので、余計なエネルギー(energy)で製造すれば、コスト(cost)も大幅に高まる。ひどいのになると、それらの粉末を貯える場合に、注意しないと、粉塵の暴発危険の恐れがある。
また、廃棄のアルミニウム(aluminum)缶の回収で、水素材料とする相関的な研究もある。ところが、回収のアルミニウム(aluminum)缶の表面に塗装した塑性料を硫酸溶液で洗浄しなければならないので、工業廃棄液の処理問題を招いた。
その結果、高効率として、余計なエネルギー(energy)がいらなくて、二次汚染が生じないと言う水素の製造方法及び設備を開発しなければならない。
本発明の目的はマグネシウム(Magnesium)の廃棄材料で水素を産出する方法及びその設備を提供することにある。伝統の水素製造方法の悪い効率問題を解決する。
本発明のもう一つの目的はマグネシウム(Magnesium)の廃棄材料で水素を産出する方法及びその設備を提供することにある。伝統の水素製造方法の二次汚染の欠陥を克服する。
本発明のもう一つの目的はマグネシウム(Magnesium)の廃棄材料で水素を産出する方法及びその設備を提供することにある。伝統の水素製造方法の電力損耗の高過ぎ、経済利益に合わない問題を改善する。
以上の目的を達成するために、マグネシウム(Magnesium)の廃棄材料で水素を産出する方法は提出される。
まず、少なくとも、一つの白金チタン(Titanium)の網を提供し、水素の反応の触媒とする。本発明の理想的な実施例ならば、白金チタン(Titanium)の網の形成方式はチタン(Titanium)の網表面に、単層の白金層をめっきする。それから、マグネシウム(Magnesium)合金の廃棄材料を加熱し、半溶融状態のマグネシウム(Magnesium)廃棄材料になる。本発明の理想的な実施例により、半溶融状態のマグネシウム（Magnesium)廃棄材料の温度は５７０-５８０℃の間にされる。のちに、半溶融状態のマグネシウム(Magnesium)廃棄材料を白金チタン(Titanium)網に粘着させ、両者が緊密結合のように、マグネシウム(Magnesium)合金と白金チタン(Titanium)網との結合製品になって、水素製造反応の材料とする。
続いて、マグネシウム(Magnesium)合金と白金チタン(Titanium)の網との結合製品を気密の反応タンク(tank)に入れる。そのあと、３.５wt%の塩化ナトリウム(sodium)水溶液を気密の反応タンク(tank)へ抽入する。設定の水量に至るときに、気密の反応タンク(tank)のバルブ(valve)を閉めて、自発性の水素反応を行う。
最後に、出て来る気体を気密の反応タンク(tank)の唯一の出口から、低温の除湿装置へ導入する。気体中に含む水蒸気を凝結させ沈めるので、産出の気体が収集される。
本発明の目的により、提出される水素製造設備は少なくとも、一つの貯液タンク(tank)、一つの気密反応タンク(tank)、一つのモーター(motor)、一つの冷却水路、一つの低温の除湿装置、一つの気体収集装置など要素から組成される。装置毎の間はパイプ(pipe)で接続され、しかも、バルブ(valve)で、気体又は液体の出入りを制御する。
貯液タンク(tank)は塩化ナトリウム(sodium)の水溶液をストック(stock)する。モーター(motor)で、貯液タンク(tank)の塩化ナトリウム(sodium)の水溶液を気密反応タンク(tank)へ抽入する。気密反応タンク(tank)は塩化ナトリウム(sodium)の水溶液及び複数の白金チタン(Titanium)網を収容することができ、水素の製造反応を行う。貯液タンク(tank)と気密反応タンク(tank)との間はパイプ(pipe)で接続され、しかも、バルブ(valve)で、塩化ナトリウム(sodium)の水溶液が気密反応タンク(tank)に入る量を制御する。冷却水路は気密反応タンク(tank)の塩化ナトリウム(sodium)の水溶液温度を調節する。本発明の理想的な実施例により、熱電対(thermal couple)が用意され、気密反応タンク(tank)の塩化ナトリウム(sodium)の水溶液に浸入され、反応システム(system)の温度変化を検知する。さらに、冷却水路に合わせて、塩化ナトリウム(sodium)の水溶液温度を調節し、その温度を３０℃以下へ制御する。
低温の除湿装置はパイプ(pipe)で、気密反応タンク(tank)に接続される。水素製造反応から出て来る気体を低温の除湿装置に通過するときに、気体中に含む水蒸気を凝結させ沈める。気体収集装置はパイプ(pipe)で、低温の除湿装置に接続され、水素製造反応から出て来る気体を収集する。本発明の理想的な実施例により、気体の流量計(meter)もある。それを低温の除湿装置と気体収集装置との間に取り付けられる。リアルタイム(real time)のように、出て来る気体のスピード(speed)と時間との変化状況を検知する。本発明のもう一つ理想的実施例により、気相クロマトグラフィの分析装置の専用気体サンプリングバッグ(sampling bag)もある。それを気体収集装置のパイプ(pipe)に取り付け、しかも、バルブ(valve)で、流量を制御する。それで、気体の流量計(meter)を通過している部分の気体を収集する。さらに、気相クロマトグラフィの分析装置で、出て来る気体の成分を分析する。
本発明の実施例ならば、水素の製造設備の生産効率は既知の方法の効率より高い。また、白金チタン(Titanium)網は数回に繰り返すように使用され、一定の高い産出効率を維持する。要するに、本発明は次の利点がある。
１．本発明により、水素の製造の原始材料はマグネシウム(Magnesium)の廃棄材料である。マグネシウム(Magnesium)合金が既に、通信電子、家庭電器及びコンピュータ及び自動車のコンポーネント(component)など用途として大量に使われるので、将来、必ず、益々増えてあるマグネシウム(Magnesium)合金の殻体、コンポーネント(component)及び結構などの廃棄材料が生じる。本発明の方法がマグネシウム(Magnesium)合金廃棄材料を経済価値の水素エネルギー(energy)として再生するので、ローコスト(low cost)とハイ産量のエネルギー(energy)の生産方式は開発されるばかりでなく、資源の再利用を促進し、永続環境保護の目的にも役立つ。
２．本発明により、水素の製造反応はマグネシウム(Magnesium)の廃棄材料及び塩化ナトリウム(sodium)を反応の原料として使われ、白金チタン(Titanium)網を触媒として、自発性の反応を行う。材料の取りが容易であり、コスト(cost)もやすい。反応しているうちに、余計なエネルギー(energy)がいらなくても、マグネシウム(Magnesium)の廃棄材料を転換させ、水素が出て来る。水素の生産効率は既知の方法より高い。その他、白金チタン(Titanium)網の値段は安いし、繰り返すように使用でき、水素の一致の高い産出効率を保持する。ゆえに、本発明の水素製造方法を応用すれば、コスト(cost)を低降し、産量を向上する目的を遂げる。
請求項１の発明は、マグネシウムの廃棄材料で水素を産出する設備において、
塩化ナトリウムの水溶液をストックする貯液タンクと、
気密反応タンクであって、マグネシウム合金の廃棄材料を加熱してなる半溶融状態のマグネシウム廃棄材料を白金チタン網に粘着させてなるマグネシウム廃棄材料結合白金チタン網を収容し、該貯液タンクにパイプで接続されると共に該塩化ナトリウムの水溶液が気密反応タンクに入る量を制御するバルブを具え、該貯液タンクから送られた塩化ナトリウムの水溶液を使用して、水素の製造反応を行う、上記気密反応タンク、
該貯液タンクの塩化ナトリウムの水溶液を該気密反応タンクへ抽入するモーター、
該気密反応タンクの周囲に設けられて塩化ナトリウムの水溶液温度を制御する冷却水路、
パイプで該気密反応タンクに接続され、水素製造反応から出て来る気体を通過させて該気体中の水蒸気を凝結させ沈める低温の除湿装置、
パイプで該低温の除湿装置に接続され、水素製造反応から出て来る気体を収集する気体収集装置、
以上で構成されたことを特徴とする、マグネシウムの廃棄材料で水素を産出する設備としている。
請求項２の発明は、気密の反応タンクにおける塩化ナトリウム水溶液の温度変化を検知するための熱電対も設置されことを特徴とする請求項１記載のマグネシウムの廃棄材料で水素を産出する設備としている。
請求項３の発明は、該低温の除湿装置と該気体の収集装置との間にパイプで接続された気体の流量計を有し、該気体の流量計で出て来る気体のスピードと時間との変化状況をリアルタイムで検知することを特徴とする請求項１記載のマグネシウムの廃棄材料で水素を産出する設備としている。
請求項４の発明は、該気体の流量計と該気体の収集装置との間にパイプで接続された気相クロマトグラフィの分析装置の専用気体サンプリングバッグを有し、気体流量計を通過した一部の気体を収集し、出て来る気体の成分の分析に供することを特徴とする請求項３記載のマグネシウムの廃棄材料で水素を産出する設備としている。
請求項５の発明は、気相クロマトグラフィの分析装置を包含し、該気相クロマトグラフィの分析装置の専用気体サンプリングバッグで採取した気体の成分を分析することを特徴とする請求項４記載のマグネシウムの廃棄材料で水素を産出する設備としている。
請求項６の発明は、マグネシウムの廃棄材料で水素を産出する方法において、
白金チタンの網を提供し、
マグネシウム合金の廃棄材料を加熱し、半溶融状態のマグネシウム廃棄材料を形成し、
半溶融状態のマグネシウム廃棄材料を白金チタン網に粘着させ、両者を緊密結合させてマグネシウム廃棄材料結合白金チタン網を形成し、
該マグネシウム廃棄材料結合白金チタン網を気密の反応タンクに設置し、３.５wt%の塩化ナトリウム水溶液を該気密の反応タンクへ抽入し、設定の水量に至るときに、気密の反応タンクのバルブを閉め、該気密反応タンクの周囲に設けた冷却水路により塩化ナトリウムの水溶液温度を設定温度に制御して、該気密の反応タンク中で水素製造の反応を行わせ、
生成された気体を該気密の反応タンクの出口から、低温の除湿装置へ導入し、気体中に含む水蒸気を凝結させ沈め、水素製造の反応より産出する水素を該気密の反応タンクにパイプで連結された気体収集装置に収集し、
以上のステップを包含することを特徴とするマグネシウムの廃棄材料で水素を産出する方法としている。
請求項７の発明は、白金チタンの網の形成方式はチタンの網に２-３μmの白金層をめっきすることを特徴とする請求項６記載のマグネシウムの廃棄材料で水素を産出する方法としている。
請求項８の発明は、半溶融状態のマグネシウム廃棄材料の温度は５７０-５８０℃の間であることを特徴とする請求項６記載のマグネシウムの廃棄材料で水素を産出する方法としている。
請求項９の発明は、３.５wt%塩化ナトリウムの水溶液の温度は２４-３０℃の間に制御されることを特徴とする請求項６記載のマグネシウムの廃棄材料で水素を産出する方法としている。
請求項１０の発明は、水素製造は自発性の放熱反応であり、反応方程式はMg+2H2O→Mg(OH)2+H2であることを特徴とする請求項６記載のマグネシウムの廃棄材料で水素を産出する方法としている。
請求項１１の発明は、水素製造の反応進行時間は５０-６０分間であることを特徴とする請求項６記載のマグネシウムの廃棄材料で水素を産出する方法としている。
請求項１２の発明は、水素製造の反応が終了したあとで、白金チタンの網の表面における残留物を除いて、改めて適量のマグネシウムの廃棄材料を粘着し、白金チタンの網を重複使用し、水素製造の反応を行うことを特徴とする請求項１０記載のマグネシウムの廃棄材料で水素を産出する方法としている。
請求項１３の発明は、低温の除湿装置の温度設定は-１５℃±１℃であることを特徴とする請求項６記載のマグネシウムの廃棄材料で水素を産出する方法としている。
本発明の方法がマグネシウム(Magnesium)合金廃棄材料を経済価値の水素エネルギー(energy)として再生するので、ローコスト(cost)とハイ産量のエネルギー(energy)の生産方式は開発されるばかりでなく、資源の再利用を促進し、永続環境保護の目的にも役立つ。
図１を御参照して下さい。それは本発明の理想的実施例により、マグネシウム(Magnesium)の廃棄材料で水素を産出する方法のフローチャート(flow chart)である。
まずはステップ(step)１１０に示すように、マグネシウム(Magnesium)の廃棄材料を加熱し、半溶融の状態になる。半溶融の状態のマグネシウム(Magnesium)の廃棄材料温度はおよそ５７０-５８０℃である。
その次、ステップ(step)１２０に示すように、白金チタン(Titanium)の網で、適量のマグネシウム(Magnesium)の廃棄材料を粘着し、両者を緊密に結合させ、マグネシウム(Magnesium)合金と白金チタン(Titanium)の網との結合製品を形成する。そのマグネシウム(Magnesium)合金と白金チタン(Titanium)の網との結合製品は水素の製造材料とする。図２を御参照して下さい。それは白金チタン(Titanium)の網の実物図である。本発明の理想的実施例により、白金チタン(Titanium)の網の形成方式はチタン(Titanium)の網に２- ３μmの白金層をめっきする。白金チタン(Titanium)の網毎のサイズ(size)は２* ８ＣＭ2を採用し、又はニーズ（needs）により、適当なサイズ(size)に設計する。本発明の実施例により、白金チタン(Titanium)の網におけるマグネシウム(Magnesium)の廃棄材料を除いたあとで、繰り返すように、新しいマグネシウム(Magnesium)の廃棄材料を付けて再利用することが出来る。
ステップ(step)１３０に示すように、マグネシウム(Magnesium)合金の廃棄材料と白金チタン(Titanium)の網との結合製品を気密の反応タンク(tank)に入れる。図３を御参照して下さい。それは水素の製造設備の組成を示す説明図である。水素製造設備３００は少なくとも、一つの貯液タンク(tank)３１０、一つの気密反応タンク(tank)３２０、一つのモーター(motor)３３０、一つの冷却水路３２２、一つの低温の除湿装置３４０、一つの気体の流量計(meter)３５０及び一つの気体収集装置３６０など要素から組成される。
貯液タンク(tank)３１０は塩化ナトリウム(sodium)の水溶液をストック(stock)する。本発明の実施例により、塩化ナトリウム(sodium)の水溶液の濃度はおよそ３.５wt%であり、温度は約２４℃である。気密の反応タンク(tank)３２０は水素の製造反応箇所である。タンク(tank)の中に、塩化ナトリウム(sodium)の水溶液及び複数の白金チタン(Titanium)の網３２４を収容する。モーター(motor)３３０は貯液タンク(tank)３１０における塩化ナトリウム(sodium)の水溶液を気密の反応タンク(tank)３２０へ抽入する。貯液タンク(tank)３１０と気密の反応タンク(tank)３２０との間に、パイプ(pipe)３３５で接続され、しかも、バルブ(valve)で、塩化ナトリウム(sodium)の水溶液が気密反応タンク(tank)３２０に入る量を制御する。
その他、本発明により、水素の製造反応は放熱反応だから、反応を行っているうちに、タンク(tank)における塩化ナトリウム(sodium)の水溶液の温度は次第に上げられる。本発明の理想的な実施例により、水素の製造設備の気密の反応タンク(tank)３２０に、さらに、一つの熱電対(thermal couple)３２６、及び冷却水路３２２を含む。気密反応タンク(tank)の塩化ナトリウム(sodium)の水溶液に浸入される熱電対(thermal couple)３２６で、反応システム(system)の温度変化を検知する。また、冷却水路３２２に合わせて、塩化ナトリウム(sodium)の水溶液温度を調節し、その温度を３０℃以下へ制御する。
ステップ(step)１４０に示すように、モーター(motor)３３０で抽出する塩化ナトリウム(sodium)の水溶液はパイプ(pipe)３３５を通過し、気密の反応タンク(tank)３２０へ送る。設定の水位まで至ったあとで、ステップ(step)１５０にしめすように、気密反応タンク(tank)のバルブ(valve)を閉めて、水素の製造反応を行う。反応しているうちに、白金チタン(Titanium)の網３２４は反応の触媒として、反応の進行を加速する。また、水素の産出は自発性の反応だから、余計なエネルギー(energy)がなくても、マグネシウム(Magnesium)合金の廃棄材料から、水素は釈放される。その反応方程式はMg+2H2O→Mg(OH)2+H2である。
その他、本発明のもう一つの特徴は水素の製造反応が塩化ナトリウム(sodium)の水溶液（海水の成分）で進行してある。余計なエネルギー(energy)が要らなくて、材料の取りが容易で、コスト(cost)が安いばかりでなく、水素の出て来ると同時に、副産物Mg(OH)2も産出され、消防材料の燃焼阻止剤として使われる。
続いて、ステップ(step)１６０に示すように、出て来る気体を低温の除湿装置へ導入し、含める水蒸気を凝結する。図３を御参照して下さい。低温の除湿装置３４０はパイプ(pipe)３４５で、気密の反応タンク(tank)３２０に接続される。そんなパイプ(pipe)３４５は気密の反応タンク(tank)３２０の唯一の出口だから、水素の製造反応から出て来る気体が低温の除湿装置３４０を通過し、気体中の含める水蒸気を凝結して沈める。本発明の理想的な実施例により、低温の除湿装置３４０の温度設定は約-１５℃±１℃である。
最後に、ステップ(step)１７０に示すように、気体の収集装置３６０で、水素の製造反応から出て来る気体を収集する。図３を御参照して下さい。気体の収集装置３６０はパイプ(pipe)３５５で、低温の除湿装置３４０に接続される。気体質量の流量メーター(meter)（gas mass flow meter）３５０を通過したあとで、水素の製造反応から出て来る気体を収集する。また、本発明の理想的な実施例により、気体の収集装置３６０はさらに、気相クロマトグラフィ分析の専用の気体サンプリングバッグ(sampling bag)３７６を含め、収集の気体を分析する。
本発明の理想的な実施例により、水素の製造設備はさらに、リアルタイム(real time)の検知システム(system)３７０を含め、資料の取り装置３７２を持ち、コンピューター(computer)３７４へ接続する。資料の取り装置３７２は気体質量の流量メーター(meter)（gas mass flow meter ）３５０のデータを収集し、リアルタイム(real time)のように、出て来る水素のスピード(speed)と流量との関係又は熱電対(thermal couple)３２６の感知の温度の変化を検知する。それで、リアルタイム(real time)のように、気密の反応タンク(tank)における塩化ナトリウム(sodium)の温度を調整し、反応の順調進行を維持する。コンピューター(computer)３７４は資料取り装置３７２の入力情報を処理、分析、セーブすることが出来る。
４０枚の白金チタン(Titanium)の網に、適量のマグネシウム(Magnesium)の廃棄材料を粘着し、水素の生産ソース(source)とする。水素の産出時間（５０-５６分間）を経たあとで、白金チタン(Titanium)の網の表面における残留物を除いて、改めて適量のマグネシウムの廃棄材料を粘着する。もう一度試験を行う。それで、繰り返すように白金チタン(Titanium)の網を使用すれば、水素の産出効率が低降するかどうかは分かる。
図４に示すのは本発明の方法で産出する水素の累積総量と時間との関係図である。横軸は反応の進行時間（分間、min）を代表し、縦軸は水素の製造産量（リッター、liter）を代表する。曲線４１１、曲線４１２、曲線４１３はそれぞれ、繰り返すように白金チタン(Titanium)の網を使用するときに、水素の総量と時間との関係を代表する。つまり、曲線４１１は第一回の使用状況であり、曲線４１２は再び、適量のマグネシウムの廃棄材料を粘着したあとの重複使用状況であり、曲線４１３は第三回の重複使用状況である。
その結果の掲示により、水素の産出時間が約５０分間に持続する場合に、皆、２８リッター位の水素を産出するので、白金チタン(Titanium)の網の優れた重複使用性を顕す。数回に使用したあとでも、水素の産出効率も相当に接近してある。三回の試験には、水素の産出量及びマグネシウム(Magnesium)金属の消耗量は次のとおりである。第一回の使用量は１.１４ ｌ／ｇ（liter/gram of Mg Weight）であり、第二回の使用量は０.９ ｌ／ｇ（liter/gram of Mg Weight）であり、第三回の使用量は０.９４ ｌ／ｇ（liter/gram of Mg Weight）である。また、産出の水素の純度は約９７.２ mol%であり、他の成分は水気である。注意したいのは陽子の交換タイプの電池（PEMFC）だから、陽極、陰極へ導入する気体が水気を含めなければならなくて、電子の伝導効率を向上する。すなわち、本発明の方法で、産出する水素が水気を含むので、直接に、PEMFCへ導入してもよいし、水素の潤すステップ(step)がいらない。それも本発明のもう一つの特色である。
その他、図４は別の方式の水素製造効率と本発明の方法の効率を比べる。曲線４２０及び曲線４３０はそれぞれアルミニウム(aluminum)缶、アルミニウム(aluminum)粉と水酸化ナトリウム(sodium)と作用して、水素を産出する方式を表す。曲線４４０ならば、ホウ素化ナトリウム(sodium)の溶液に、触媒RUを加えて（ＮABH4 solution + Ru catalyst）、水素を産出する方式を示す。曲線４５０はマグネシウム(Magnesium)粉の塩化カリウム(kalium)で水素を産出する結果を表す。図４から調べて見ると、以上の四種の方法で、水素を産出する効率は皆、本発明の方法を応用し、産出する水素の量、効率より低い。
本発明の水素製造反応がマグネシウム(Magnesium)合金の廃棄材料及び塩化ナトリウム(sodium)を反応材料として使われ、白金チタン(Titanium)の網を触媒として、自発性の水素産出反応を行うので、材料の取りが容易であり、コスト(cost)もやすい。反応しているうちに、余計なエネルギー(energy)がいらなくても、マグネシウム(Magnesium)の廃棄材料を転換させ、水素が出て来る。水素の生産効率は既知の方法より高い。その他、白金チタン(Titanium)網の値段は安いし、繰り返すように使用でき、水素の一致の高い産出効率を保持する。ゆえに、本発明の水素製造方法を応用すれば、コスト(cost)を低降し、産量を向上する目的を遂げる。
本発明の水素製造プロセス(process)は二次汚染が生じないので、現今の環境保護のニーズ(needs)を満足することができる。水素反応の副産物Mg(OH)2も産出され、消防材料の燃焼阻止剤として使われるので、本発明の付加価値を向上させ、立派な産業の利用性を持つ。
本発明の方法で、産出する水素が水気を含めて、直接に、陽子の交換タイプの燃料電池PEMFCを導入してもよいし、水素の潤すステップ(step)がいらないので、プロセス(process)のステップ(step)を減らし、複雑程度を低降するばかりでなく、現今の技術にも繋いで、産業に直接に応用できると言う積極の目的を果たす。
本発明の理想的な実施例により、マグネシウム(Magnesium)の廃棄材料で水素を産出する方法のフローチャート(flow chart)である。 白金チタン(Titanium)の網の実物図である。 本発明の理想的な実施例により、水素製造設備の組成を示す説明図である。 本発明の方法により、出て来る水素の累積総量と時間との関係図である。
１１０ ステップ(step) １２０ ステップ(step)
１３０ ステップ(step) １４０ ステップ(step)
１５０ ステップ(step) １６０ ステップ(step)
１７０ ステップ(step)
３００ 水素の製造設備
３１０ 貯液タンク(tank)
３２０ 気密の反応タンク(tank)
３２２ 冷却水路
３２４ 白金チタン(Titanium)の網
３２６ 熱電対(thermal couple)
３３０ モーター(motor)
３３５ パイプ(pipe)
３４０ 低温の除湿装置
３４５ パイプ(pipe)
３５０ 気体質量の流量メーター(meter)
３５５ パイプ(pipe)
３６０ 気体の収集装置
３７０ リアルタイム(real time)の検知システム(system)
３７２ 資料の取り装置
３７４ コンピューター(computer)
３７６ 気体のサンプリングバッグ(sampling bag)
４１１ 曲線 ４１２ 曲線
４１３ 曲線 ４２０ 曲線
４３０ 曲線 ４４０ 曲線
４５０ 曲線

Claims (13)

  1. マグネシウムの廃棄材料で水素を産出する設備において、
    塩化ナトリウムの水溶液をストックする貯液タンクと、
    気密反応タンクであって、マグネシウム合金の廃棄材料を加熱してなる半溶融状態のマグネシウム廃棄材料を白金チタン網に粘着させてなるマグネシウム廃棄材料結合白金チタン網を収容し、該貯液タンクにパイプで接続されると共に該塩化ナトリウムの水溶液が気密反応タンクに入る量を制御するバルブを具え、該貯液タンクから送られた塩化ナトリウムの水溶液を使用して、水素の製造反応を行う、上記気密反応タンク、
    該貯液タンクの塩化ナトリウムの水溶液を該気密反応タンクへ抽入するモーター、
    該気密反応タンクの周囲に設けられて塩化ナトリウムの水溶液温度を制御する冷却水路、
    パイプで該気密反応タンクに接続され、水素製造反応から出て来る気体を通過させて該気体中の水蒸気を凝結させ沈める低温の除湿装置、
    パイプで該低温の除湿装置に接続され、水素製造反応から出て来る気体を収集する気体収集装置、
    以上で構成されたことを特徴とする、マグネシウムの廃棄材料で水素を産出する設備。
  2. 気密の反応タンクにおける塩化ナトリウム水溶液の温度変化を検知するための熱電対も設置されことを特徴とする請求項１記載のマグネシウムの廃棄材料で水素を産出する設備。
  3. 該低温の除湿装置と該気体の収集装置との間にパイプで接続された気体の流量計を有し、該気体の流量計で出て来る気体のスピードと時間との変化状況をリアルタイムで検知することを特徴とする請求項１記載のマグネシウムの廃棄材料で水素を産出する設備。
  4. 該気体の流量計と該気体の収集装置との間にパイプで接続された気相クロマトグラフィの分析装置の専用気体サンプリングバッグを有し、気体流量計を通過した一部の気体を収集し、出て来る気体の成分の分析に供することを特徴とする請求項３記載のマグネシウムの廃棄材料で水素を産出する設備。
  5. 気相クロマトグラフィの分析装置を包含し、該気相クロマトグラフィの分析装置の専用気体サンプリングバッグで採取した気体の成分を分析することを特徴とする請求項４記載のマグネシウムの廃棄材料で水素を産出する設備。
  6. マグネシウムの廃棄材料で水素を産出する方法において、
    白金チタンの網を提供し、
    マグネシウム合金の廃棄材料を加熱し、半溶融状態のマグネシウム廃棄材料を形成し、
    半溶融状態のマグネシウム廃棄材料を白金チタン網に粘着させ、両者を緊密結合させてマグネシウム廃棄材料結合白金チタン網を形成し、
    該マグネシウム廃棄材料結合白金チタン網を気密の反応タンクに設置し、３.５wt%の塩化ナトリウム水溶液を該気密の反応タンクへ抽入し、設定の水量に至るときに、気密の反応タンクのバルブを閉め、該気密反応タンクの周囲に設けた冷却水路により塩化ナトリウムの水溶液温度を設定温度に制御して、該気密の反応タンク中で水素製造の反応を行わせ、
    生成された気体を該気密の反応タンクの出口から、低温の除湿装置へ導入し、気体中に含む水蒸気を凝結させ沈め、水素製造の反応より産出する水素を該気密の反応タンクにパイプで連結された気体収集装置に収集し、
    以上のステップを包含することを特徴とするマグネシウムの廃棄材料で水素を産出する方法。
  7. 白金チタンの網の形成方式はチタンの網に２-３μmの白金層をめっきすることを特徴とする請求項６記載のマグネシウムの廃棄材料で水素を産出する方法。
  8. 半溶融状態のマグネシウム廃棄材料の温度は５７０-５８０℃の間であることを特徴とする請求項６記載のマグネシウムの廃棄材料で水素を産出する方法。
  9. ３.５wt%塩化ナトリウムの水溶液の温度は２４-３０℃の間に制御されることを特徴とする請求項６記載のマグネシウムの廃棄材料で水素を産出する方法。
  10. 水素製造は自発性の放熱反応であり、反応方程式はMg+2H2O→Mg(OH)2+H2であることを特徴とする請求項６記載のマグネシウムの廃棄材料で水素を産出する方法。
  11. 水素製造の反応進行時間は５０-６０分間であることを特徴とする請求項６記載のマグネシウムの廃棄材料で水素を産出する方法。
  12. 水素製造の反応が終了したあとで、白金チタンの網の表面における残留物を除いて、改めて適量のマグネシウムの廃棄材料を粘着し、白金チタンの網を重複使用し、水素製造の反応を行うことを特徴とする請求項１０記載のマグネシウムの廃棄材料で水素を産出する方法。
  13. 低温の除湿装置の温度設定は-１５℃±１℃であることを特徴とする請求項６記載のマグネシウムの廃棄材料で水素を産出する方法。
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