JP6203481B2 - Reagent pretreatment method for hydrogen generator - Google Patents
Reagent pretreatment method for hydrogen generator Download PDFInfo
- Publication number
- JP6203481B2 JP6203481B2 JP2012174876A JP2012174876A JP6203481B2 JP 6203481 B2 JP6203481 B2 JP 6203481B2 JP 2012174876 A JP2012174876 A JP 2012174876A JP 2012174876 A JP2012174876 A JP 2012174876A JP 6203481 B2 JP6203481 B2 JP 6203481B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- reactant
- iron oxide
- oxide film
- low
- oxygen
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- 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
Landscapes
- Compounds Of Iron (AREA)
Description
本発明は、水から水素を採集する水素発生装置に使用される反応剤の前処理方法に関する。 The present invention relates to a pretreatment method for a reactant used in a hydrogen generator that collects hydrogen from water.
反応剤としてのアルカリ金属溶融塩をステンレス製の反応セル内に収納し、これを500℃以上に加熱してその溶融塩から微細粒子を発散させ、この微細粒子と水蒸気とを反応せしめ、水を分解して水素を発生せしめる水素発生装置について、本件発明者は2〜3の出願を行っている。 The alkali metal molten salt as a reactant is stored in a stainless steel reaction cell, heated to 500 ° C. or more to emit fine particles from the molten salt, the fine particles react with water vapor, and water is added. The present inventor has filed a few applications for a hydrogen generator that decomposes and generates hydrogen.
しかしながら、前記特許文献1、2における反応剤としての水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムは親水性が強く、空気中の水分を著しく吸水するばかりでなく、空気に触れると劣化し、その後の水蒸気との反応においても大きな影響を与えるので、空気の影響を受けないような前処理が必要である。
However, sodium hydroxide or potassium hydroxide as a reactant in
そこで、本発明の第1発明は反応剤としての水酸化ナトリウム(NaOH)、水酸化カリウム(KOH)等のアルカリ金属水酸化物をステンレスの反応容器内に反応剤受けを介して収納し、前記反応剤を加熱するとともに水蒸気を反応剤に接触させて水素を発生させるようにした水素発生装置の反応剤の前処理方法において、前記反応剤を無酸素雰囲気内でそれら融点以上に加熱して溶融し、この溶融液を前記無酸素雰囲気内に設置した反応剤受けに所定量注入し、この反応剤受けを無酸素雰囲気内で反応セル内に設置して反応セルを電子ビーム溶接で密封するようにした。 Therefore, in the first invention of the present invention, alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide (NaOH) and potassium hydroxide (KOH) as a reactant are accommodated in a stainless steel reaction vessel via a reactant receiver, In a pretreatment method for a reactant in a hydrogen generator in which the reactant is heated and water vapor is brought into contact with the reactant to generate hydrogen, the reactant is melted by heating it above its melting point in an oxygen-free atmosphere. Then, a predetermined amount of this molten liquid is injected into a reagent receiver installed in the oxygen-free atmosphere, and the reagent receiver is installed in the reaction cell in an oxygen-free atmosphere so that the reaction cell is sealed by electron beam welding. I made it.
また、前記無酸素雰囲気は真空容器により形成され、この真空容器内に加熱釜が設置され、この加熱釜によって加熱溶融された反応剤は、真空容器内に設置された反応剤受けに供給されることが好ましい。 The oxygen-free atmosphere is formed by a vacuum vessel, and a heating kettle is installed in the vacuum vessel, and the reactant heated and melted by the heating kettle is supplied to a reactant receiver installed in the vacuum vessel. It is preferable.
更にまた、前記無酸素雰囲気は、アルゴン、窒素等の不活性ガスで形成されることが好ましい。 Furthermore, the oxygen-free atmosphere is preferably formed of an inert gas such as argon or nitrogen.
また、本発明の第2発明は、高次の鉄酸化膜を反応剤として反応容器内に収納して加熱しつつ水蒸気と鉄酸化膜とを接触させるようにして水から水素を採集する水素発生装置の反応剤の前処理方法において、水酸化ナトリウム(NaOH)又は水酸化カリウム(KOH)等のアルカリ金属水酸化物を無酸素雰囲気内でそれらの融点以上に加熱して溶融し、この溶融液を無酸素雰囲気内の受け容器に所定量注入し、この受け容器をステンレス板で被われた無酸素雰囲気の加熱容器内で加熱して前記加熱容器内に多数配設した高次鉄酸化膜形成板に低次の鉄酸化膜を形成するようにし、鉄酸化膜を形成した低次鉄酸化膜形成板を反応セル内に収納するようにした。 Further, the second invention of the present invention is to generate hydrogen from water by collecting a high-order iron oxide film as a reactant in a reaction vessel and bringing the water vapor into contact with the iron oxide film while heating. In the pre-treatment method for the reactants in the apparatus, alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide (NaOH) or potassium hydroxide (KOH) are melted by heating them in an oxygen-free atmosphere to a temperature above their melting point. Is injected into a receiving container in an oxygen-free atmosphere, and the receiving container is heated in an oxygen-free heating container covered with a stainless steel plate to form a high-order iron oxide film disposed in the heating container. A low-order iron oxide film was formed on the plate, and the low-order iron oxide film-formed plate on which the iron oxide film was formed was housed in the reaction cell.
また、前記受け容器は、18Cr−8Ni−74Fe成分のSUS304であることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the said receiving container is SUS304 of a 18Cr-8Ni-74Fe component.
NaOH又はKOHを真空又は不活性ガス雰囲気内で加熱して溶融塩とすれは、それら反応剤に含まれていた水和物としての水、保存中に吸湿した水分及び空気中の酸素を放出でき、この不純物を放出した溶融塩を無酸素雰囲気で反応剤受けに注入し、この反応剤受けを反応セル内に無酸素雰囲気で収納して電子ビーム溶接を行えば、そのまま反応セルを密封できて反応剤を一切空気中の酸素に触れることなく反応セル内に収納でき、反応期間を著しく増大できる。 By heating NaOH or KOH in vacuum or in an inert gas atmosphere to form molten salt, water as a hydrate contained in these reactants, moisture absorbed during storage, and oxygen in the air can be released. If the molten salt from which this impurity has been released is injected into a reagent receiver in an oxygen-free atmosphere, and the reagent receiver is stored in an oxygen-free atmosphere in the reaction cell and electron beam welding is performed, the reaction cell can be sealed as it is. The reactant can be accommodated in the reaction cell without touching any oxygen in the air, and the reaction period can be significantly increased.
また、KOH又はKaOHとステンレス材とで形成する低次鉄酸化物を反応セル内に収納して水を分解して水素を採集する場合には、前記低次鉄酸化膜を無酸素状態で形成でき、これを反応セル内に収納した場合には、長期間水を分解する機能を有する反応セルとすることができる。 In addition, when low-order iron oxide formed from KOH or KaOH and stainless steel is stored in a reaction cell and water is decomposed to collect hydrogen, the low-order iron oxide film is formed in an oxygen-free state. When this is stored in the reaction cell, it can be a reaction cell having a function of decomposing water for a long time.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する、
図1において、本発明に係る水素発生装置Mは、ステンレス製(SUS04:Cr18%−Ni8%-Fe74%)からなる円筒状の反応セル1を有し、この反応セル1は、その一端に水又は水蒸気を供給する水供給口2を備え、その他端に水素排出口3を備えているとともにその内部に樋形で、且つ、ステンレス材(SUS304)からなる反応剤受け4を備え、この反応剤受け4内に反応剤5が収納されている。この反応剤5としては水酸化ナトリウム(NaOH)及び水酸化カリウム(KOH)等のアルカリ金属水酸化物が使用され、前記反応剤は加熱装置6によってそれら反応剤の融点以上(NaOH:318℃、KOH:360℃)に加熱され、好ましくは、500〜600℃に加熱される。前記反応剤は、その融点以上に加熱されると溶融して溶融塩を作り、この溶融塩の表面からは、微細粒子P1が飛散し、この微細粒子と水蒸気とが反応して水が分解され水素が発生する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
In FIG. 1, a hydrogen generator M according to the present invention has a
このようなステンレス成分雰囲気内(Fe、Cr、Ni)において、微細粒子(NaOH、KOH)Pと水蒸気は反応して低次の鉄酸化物(例えば、NaOHの場合、Na2FeO2、NaFeO2)を作ることが観察されているが、この際、微細粒子P1に空気中の酸素又は空気中で吸湿された水分等の不純物が入っていると純粋な低次の鉄酸化物が出来ずに反応性の弱い酸化物となり水の分解能力が低く、しかもその触媒機能が短命であることが考えられる。なお、NaOH、KOHは親水性が著しく高く、使用前の保存中に空気に曝されると著しく湿気を吸収し潮解する性質があり、空気中に放置すると劣化が激しい。なお、水又は水蒸気なしの反応では、低次鉄酸化膜が一般には生じるが、時として高次鉄酸化膜が発生する場合がある。 In such a stainless steel component atmosphere (Fe, Cr, Ni), fine particles (NaOH, KOH) P and water vapor react with each other to produce a low-order iron oxide (for example, Na 2 FeO 2 , NaFeO 2 in the case of NaOH). ) has been observed to make, but this time, can not pure low order iron oxide when impurities are contained in water or the like which is moisture in the oxygen or air in the air into fine particles P 1 It is considered that the oxide has a low reactivity and has a low ability to decompose water, and its catalytic function is short-lived. NaOH and KOH have extremely high hydrophilicity and have a property of absorbing moisture and deliquescent when exposed to air during storage before use, and are severely degraded when left in the air. In the reaction without water or water vapor, a low-order iron oxide film is generally generated, but sometimes a high-order iron oxide film is sometimes generated.
そこで、反応剤の前処理が必要となり、先ず図2に示すような第1真空容器10内で反応剤5が処理される。前記第1真空容器10内には、加熱釜11が配設され、この加熱釜11はステンレス材(SUS304)又はセラミックスで形成される。前記加熱釜11は、縦形の容器12を有し、その周囲には面状ヒータ13が巻回され、加熱釜11内には、撹拌羽根14が設けられている。前記反応剤5は加熱釜11内で400℃程度に撹拌羽根13で撹拌しつつ3〜4時間加熱される。これにより、反応剤5内に混入している水和物としての水、及び吸入した空気中の酸素、水蒸気が放出され、この放出気体は真空容器10の排出口10aからポンプ15によって排出される。このようにして処理された反応剤の溶融塩は、その底部に設けられた注出口16の弁17を開いてその下方に配置された反応剤受け4内に供給される。この反応剤受け4は、ステンレス製であり、真空容器10の底部に設けられたコンベア18により移動され、図3に示すアルゴン箱30に移される。
Therefore, pretreatment of the reactant is required, and the reactant 5 is first treated in the first vacuum vessel 10 as shown in FIG. A heating pot 11 is disposed in the first vacuum vessel 10, and the heating pot 11 is made of stainless steel (SUS304) or ceramics. The heating pot 11 has a vertical container 12 around which a
前記アルゴン箱30は、箱状本体31と、これを開閉自在とする蓋箱32からなり、これら本体31及び蓋箱32で形成される空間には、アルゴンタンク33から供給されるアルゴンガスが充填され、前記箱状本体31内には、固化した反応剤5を収納した反応剤受け4が収納され、これによって無酸素状態に保持された反応剤受け4は、図4に示すような電子ビーム溶接装置40を備えた第2真空容器41内に開閉ドア42を開放して一端が開放した反応セル4内に挿入される。その後、反応セル1の端板1aを開放端にセットしてその周囲部分Cを電子ビーム溶接で密閉する。
The argon box 30 includes a box-shaped main body 31 and a lid box 32 that can be opened and closed. The space formed by the main body 31 and the lid box 32 is filled with argon gas supplied from an
このようにして、反応剤受け4を反応セル1内に収納するようにすれば、反応剤の不純物を放出した状態で反応セル内に反応剤をセットでき、長時間の反応継続が可能となる。このような反応セル1を500〜600℃以上に加熱すれば、反応セル1の内壁及び反応剤受け4の内壁に低次の鉄酸化物が形成される。この低次鉄酸化物が水の分解作用をすることが判明しているので、低次鉄酸化物を付着した物を予め形成し、これを反応セル1内に収納することが考えられる。
If the
すなわち、図5に示すような低次鉄酸化膜形成装置50が準備され、ここで高次鉄酸化膜形成板が作られる。 That is, a low-order iron oxide film forming apparatus 50 as shown in FIG. 5 is prepared, and a high-order iron oxide film forming plate is produced here.
前記装置50は、反応剤から不純物を取り除く反応剤処理部51と、ここで処理された反応剤を板に付着せしめる低次鉄酸化膜形成部52とからなる。 The apparatus 50 includes a reactive agent processing unit 51 that removes impurities from the reactive agent, and a low-order iron oxide film forming unit 52 that adheres the reactive agent processed here to a plate.
前記処理部51及び形成部52は共に真空雰囲気とされ、前記処理部51内には、反応剤が加熱溶融される加熱釜53を備え、溶融された反応剤は、ステンレス製(SUS304)の受け容器54、54〜54内に受け入れられ、この受け容器54は、前記処理部51と形成部52間に設けられた真空バルブ55を開放して前記形成部52内に設けられた加熱炉55内に送られ、その底部に配置される。また、前記加熱炉55の内壁はステンレス板(SUS304)で被われ、その前面側に開閉扉56が取り付けられている。前記加熱炉55の中央部空間には、多数のステンレス製(SUS304)の付着板57、57…57が適宜上下左右に間隔を配してセットされ、加熱炉55が500〜600℃に加熱されることにより、受け容器54内の反応剤の溶融塩から炉内に微細粒子が飛散されて付着板57表面に低次鉄酸化膜(NaFeO2、Na2Fe5O2)が形成される。この高次鉄酸化膜形成板60(図6)を図7に示すように、反応セル1内に単に収納せしめ、水又は水蒸気を水供給口2を通して水受け2aに供給すれば、ステンレス成分元素雰囲気内(Fe、Cr、Ni)で前記形成板60の表面及びここから飛散する低次鉄酸化物の微細粒子P2と水蒸気との反応により、付着板57の表面及び反応セル1の内壁には高次鉄酸化膜(Na3Fe5O9、Na8Fe2O7)が発達して水蒸気が分解されて水素が発生する。なお、高次鉄酸化膜は一定厚になると、付着板57及び反応セル1の内壁から剥離して新たな膜が古い膜の内側に形成されていく。
The processing section 51 and the forming section 52 are both in a vacuum atmosphere, and the processing section 51 is provided with a heating kettle 53 in which the reactant is heated and melted. The melted reactant is made of stainless steel (SUS 304). The containers 54 and 54 to 54 are received in the heating furnace 55 provided in the forming unit 52 by opening the vacuum valve 55 provided between the processing unit 51 and the forming unit 52. And placed at the bottom. The inner wall of the heating furnace 55 is covered with a stainless steel plate (SUS304), and an open / close door 56 is attached to the front side thereof. In the central space of the heating furnace 55, a large number of stainless steel (SUS304) attachment plates 57, 57... 57 are set with appropriate vertical and horizontal spacing, and the heating furnace 55 is heated to 500 to 600 ° C. As a result, fine particles are scattered from the molten salt of the reactant in the receiving container 54 into the furnace, and a low-order iron oxide film (NaFeO 2 , Na 2 Fe 5 O 2 ) is formed on the surface of the adhesion plate 57. If this high-order iron oxide film forming plate 60 (FIG. 6) is simply stored in the
本技術はオンサイトで水素を必要とする水素ステーション、水素発電等に適用できる。 This technology can be applied to hydrogen stations that require hydrogen on-site, hydrogen power generation, etc.
1…反応セル
3…反応剤受け
5…反応剤
6…加熱装置
10…第1真空容器
11…加熱釜
30…アルゴン箱
41…第2真空容器
50…低次鉄酸化膜形成装置
51…反応剤処理部
52…低次鉄酸化膜形成部
57…付着板
60…低次鉄酸化膜形成
DESCRIPTION OF
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012174876A JP6203481B2 (en) | 2012-08-07 | 2012-08-07 | Reagent pretreatment method for hydrogen generator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012174876A JP6203481B2 (en) | 2012-08-07 | 2012-08-07 | Reagent pretreatment method for hydrogen generator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2014034477A JP2014034477A (en) | 2014-02-24 |
| JP6203481B2 true JP6203481B2 (en) | 2017-09-27 |
Family
ID=50283687
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2012174876A Expired - Fee Related JP6203481B2 (en) | 2012-08-07 | 2012-08-07 | Reagent pretreatment method for hydrogen generator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6203481B2 (en) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5874502A (en) * | 1981-10-28 | 1983-05-06 | Nissan Motor Co Ltd | Alcohol reforming apparatus |
| JP4678025B2 (en) * | 2007-12-17 | 2011-04-27 | カシオ計算機株式会社 | Reaction apparatus and electronic equipment |
| WO2010084790A1 (en) * | 2009-01-20 | 2010-07-29 | Ishikawa Yasuo | Catalyst for hydrogen generation, method for generating hydrogen, and hydrogen generator |
-
2012
- 2012-08-07 JP JP2012174876A patent/JP6203481B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2014034477A (en) | 2014-02-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3164934U (en) | Hydrogen gas generator | |
| CN102333722A (en) | Be used to generate the compsn and the method for hydrogen | |
| KR102648265B1 (en) | The hydrogen generating apparatus using metal fuel and the hydrogen generating method using thereof | |
| US6080977A (en) | Apparatus for concentrating salt-containing solutions with microwave energy | |
| JP6203481B2 (en) | Reagent pretreatment method for hydrogen generator | |
| JP2003226502A (en) | Hydrogen production apparatus and method | |
| JP6130655B2 (en) | Periodic table Group 1 and 2 hydride production method, production apparatus and method of use thereof | |
| Sato et al. | Hydrogen storage and transportation system through lithium hydride using molten salt technology | |
| JP2013112576A (en) | Method and apparatus for generating hydrogen | |
| KR102716210B1 (en) | Method for producing sodium borohydride | |
| Lahiri et al. | Cavitation-assisted decontamination of yttria from graphite of different densities | |
| US12012332B1 (en) | Dual hydrogen and suspension production system using effervescent tablets containing hydrogen active production metallic particles | |
| JP6110088B2 (en) | Hydrogen generator and hydrogen generation method | |
| JP7120098B2 (en) | Equipment for producing tetrahydroborate and method for producing tetrahydroborate | |
| JP6084404B2 (en) | Manufacturing method of electrode plate of fuel cell | |
| JP5925521B2 (en) | How to use oxides for hydrogen generation | |
| JP5887148B2 (en) | Hydrogen generating method and hydrogen generating apparatus | |
| CN222861588U (en) | Hole sealing agent permeation device for thermal spraying of tungsten-based shielding coating on surface of nuclear power station pipeline | |
| JP2011140420A (en) | Hydrogen generating apparatus and fuel cell system | |
| JP6259849B2 (en) | Hydrogen generating method and hydrogen generating apparatus | |
| CN217528670U (en) | Ball valve production waste recovery equipment | |
| JP2010007097A (en) | Method and device for removing rust in magnesium material | |
| JP5854424B2 (en) | Apparatus and method for treating hydrogen-containing gas with alkali particles | |
| JP2009179526A (en) | Metal oxide reduction method, hydrogen production method, and hydrogen storage device | |
| JP6880376B1 (en) | Hydrogen production equipment and hydrogen production method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20150805 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20160630 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160712 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160912 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20161025 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20161214 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170214 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170417 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170829 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170830 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6203481 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |