JP6353755B2 - 水素発生用固液分離装置及び水素発生触媒の再利用方法 - Google Patents
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Description
本発明は、アルミニウム原材料を用いた水素発生技術に関し、特に水素発生に用いた触媒の回収及び再利用方法に係る。
水素を発生させる方法としては、水酸化ナトリウム，水酸化カリウム等のアルカリ性水溶液にアルミニウム原材料を投入し、反応させる技術は周知である。
しかし、単にアルミをアルカリ性水溶液に投入するだけでは反応性が弱いことから、本願特許出願人は先に水素発生触媒を用いる技術を提案している（特許文献１）。
この技術に用いる触媒は、比較的高価であることから再利用できることが要求されていた。
しかし、単にアルミをアルカリ性水溶液に投入するだけでは反応性が弱いことから、本願特許出願人は先に水素発生触媒を用いる技術を提案している（特許文献１）。
この技術に用いる触媒は、比較的高価であることから再利用できることが要求されていた。
本発明は、水素発生装置における触媒の回収装置及びその回収方法の提供を目的とする。
本発明に係る水素発生用固液分離装置は、アルミニウム原材料，アルカリ性水溶液及び水溶性の塩からなる水素発生触媒を投入する反応器と、前記反応器で反応終了後の混合液を固液分離する分離器を備え、前記分離器は傾斜部を有するフィルターと、当該傾斜部の下端部に取出口とを有し、前記混合液中のコロイド状のアルミン酸塩は前記フィルターの傾斜部に沿って下降し、前記取出口から回収され、前記混合液中の水素発生触媒を含む水溶液は前記フィルターを通過し、落下回収されることで前記水素発生触媒が再利用されることを特徴とする。
また、本発明に係る水素発生触媒の再利用方法は、上記水素発生用固液分離装置を用いて分離回収した溶液分を前記反応器に再投入することを特徴とする。
また、本発明に係る水素発生触媒の再利用方法は、上記水素発生用固液分離装置を用いて分離回収した溶液分を前記反応器に再投入することを特徴とする。
本発明に係る水素発生触媒は、アルカリ性水溶液に溶解する塩を用いた点に特徴がある。
溶解性塩としては、Ｆｅ２（ＳＯ４）３，ＦｅＣｌ３，Ｆｅ（ＮＨ４）（ＳＯ４）２，（ＮＨ４）２Ｆ２（ＳＯ４）２，ＭｇＣｌ２，Ａｇ３ＳＯ４，Ｃｏ（ＮＯ３）２，Ｋ２ＣＯ３，ＣｕＳＯ４，ＺｎＳＯ４，ＮａＦ，Ｎａ２ＳＯ４，Ｎａ３ＰＯ４，ＮａＣｌＯ４等が例として挙げられ、その中でもＦｅ系の塩又は／及びリン酸系の塩が好ましい。
本発明に用いる触媒は、固液分離にて溶液側に回収される。
溶解性塩としては、Ｆｅ２（ＳＯ４）３，ＦｅＣｌ３，Ｆｅ（ＮＨ４）（ＳＯ４）２，（ＮＨ４）２Ｆ２（ＳＯ４）２，ＭｇＣｌ２，Ａｇ３ＳＯ４，Ｃｏ（ＮＯ３）２，Ｋ２ＣＯ３，ＣｕＳＯ４，ＺｎＳＯ４，ＮａＦ，Ｎａ２ＳＯ４，Ｎａ３ＰＯ４，ＮａＣｌＯ４等が例として挙げられ、その中でもＦｅ系の塩又は／及びリン酸系の塩が好ましい。
本発明に用いる触媒は、固液分離にて溶液側に回収される。
アルミニウム原材料をアルカリ性水溶液と反応させると、コロイド状のアルミン酸塩が副生成物として発生する。
このような状態の反応終了混合液を傾斜部を有するフィルター上に投下する。
するとコロイド状の副生成物は、フィルターの傾斜部に沿って下降する。
この下降時に溶液分はフィルターの目を通して、下側に回収され、固形分は取出口から回収される。
触媒の量としては極かでよいが、溶液中の濃度としては０．００１〜０．１モル／リットルの範囲でよく、好ましくは０．００５〜０．０１モル／リットルの範囲である。
このような状態の反応終了混合液を傾斜部を有するフィルター上に投下する。
するとコロイド状の副生成物は、フィルターの傾斜部に沿って下降する。
この下降時に溶液分はフィルターの目を通して、下側に回収され、固形分は取出口から回収される。
触媒の量としては極かでよいが、溶液中の濃度としては０．００１〜０．１モル／リットルの範囲でよく、好ましくは０．００５〜０．０１モル／リットルの範囲である。
本発明においては、水溶性の塩からなる水素発生触媒を用い、固液分離により水溶液側にこの触媒を回収したので、繰り返し再利用ができ、消耗分だけ適宜補充すればよくなり、安価な水素発生方法となる。
本発明に係る固液分離方法を採用した装置の構造例を図１に模式的に示す。
図１に示した例は、反応器を２基並列に設けることで交互に連続使用できるようにした例である。
第１反応器１２と第２反応器１３とが、反応液タンク１１と制御バルブ１１ａ等を介して連結されている。
第１，第２反応器１１，１２は、交互に使用できるようにバルブ１２ａ，１３ａをそれぞれ有し、バルブを開きアルミニウム原材料を投入する。
反応液タンク１１には、ｐＨ１３以上のアルカリ性水溶液と、溶解性の水素発生触媒を貯留してある。
配管系の詳細は省略したが、反応液タンク側の制御側のバルブ１１ａを開くと触媒が溶解した反応液が第１反応器１２、又は第２反応器１３に注入され、水素ガスが発生する。
発生した水素ガスは、燃料電池等に供給され、発電等に利用される。
反応が終了した反応器側のバルブ（１２ｂ，１３ｂ）を開くと、反応終了間がない溶液は反応熱により５０℃以上になっていることもあり、コロイド状である。
この状態で分離器１４の上部に設けた投入口（１５ａ，１５ｂ）のうち、一方から投下する。
分離器１４の内部には、傾斜部１４ｂを有するフィルター１４ａが配置されている。
副生成物がコロイド状に発生した反応終了液をフィルター１４ａの上に投下すると、コロイド状の固形分２１は、フィルター１４ａの傾斜部１４ｂに沿って降下し、傾斜部下端部の取出口１４ｃから回収される。
フィルター１４ａの目を通過した溶液分は、ポンプアップ等により反応液タンク１１に戻される。
図１に示した例は、反応器を２基並列に設けることで交互に連続使用できるようにした例である。
第１反応器１２と第２反応器１３とが、反応液タンク１１と制御バルブ１１ａ等を介して連結されている。
第１，第２反応器１１，１２は、交互に使用できるようにバルブ１２ａ，１３ａをそれぞれ有し、バルブを開きアルミニウム原材料を投入する。
反応液タンク１１には、ｐＨ１３以上のアルカリ性水溶液と、溶解性の水素発生触媒を貯留してある。
配管系の詳細は省略したが、反応液タンク側の制御側のバルブ１１ａを開くと触媒が溶解した反応液が第１反応器１２、又は第２反応器１３に注入され、水素ガスが発生する。
発生した水素ガスは、燃料電池等に供給され、発電等に利用される。
反応が終了した反応器側のバルブ（１２ｂ，１３ｂ）を開くと、反応終了間がない溶液は反応熱により５０℃以上になっていることもあり、コロイド状である。
この状態で分離器１４の上部に設けた投入口（１５ａ，１５ｂ）のうち、一方から投下する。
分離器１４の内部には、傾斜部１４ｂを有するフィルター１４ａが配置されている。
副生成物がコロイド状に発生した反応終了液をフィルター１４ａの上に投下すると、コロイド状の固形分２１は、フィルター１４ａの傾斜部１４ｂに沿って降下し、傾斜部下端部の取出口１４ｃから回収される。
フィルター１４ａの目を通過した溶液分は、ポンプアップ等により反応液タンク１１に戻される。
本発明においては、触媒の消耗量を分析にて計測してもよく、アルカリ性のｐＨを測定し、アルカリ分の消耗を代替特性として用いてもよい。
ｐＨが所定の値以上、例えばｐＨ＝１３．５以上であれば水のみを補給し、ｐＨがそれ以下になると所定濃度に触媒を溶解したアルカリ性水溶液又はその原液を補給することで反応性を回復させることができる。
ｐＨが所定の値以上、例えばｐＨ＝１３．５以上であれば水のみを補給し、ｐＨがそれ以下になると所定濃度に触媒を溶解したアルカリ性水溶液又はその原液を補給することで反応性を回復させることができる。
１１ 反応液タンク
１２ 第１反応器
１３ 第２反応器
１４ 分離器
１４ａ フィルター
１４ｂ 傾斜部
２１ 固形分
２２ 溶液分
１２ 第１反応器
１３ 第２反応器
１４ 分離器
１４ａ フィルター
１４ｂ 傾斜部
２１ 固形分
２２ 溶液分
Claims (1)
- アルミニウム原材料，アルカリ性水溶液及び水溶性の塩からなる水素発生触媒を投入する反応器と、
前記反応器で反応終了後の混合液を固液分離する分離器を備え、
前記分離器は傾斜部を有するフィルターと、当該傾斜部の下端部に取出口とを有し、
前記混合液中のコロイド状のアルミン酸塩は前記フィルターの傾斜部に沿って下降し、前記取出口から回収され、
前記混合液中の水素発生触媒を含む水溶液は前記フィルターを通過し、落下回収されることで前記水素発生触媒が再利用されることを特徴とする水素発生用固液分離装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014193207A JP6353755B2 (ja) | 2014-09-24 | 2014-09-24 | 水素発生用固液分離装置及び水素発生触媒の再利用方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014193207A JP6353755B2 (ja) | 2014-09-24 | 2014-09-24 | 水素発生用固液分離装置及び水素発生触媒の再利用方法 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2016064937A JP2016064937A (ja) | 2016-04-28 |
| JP2016064937A5 JP2016064937A5 (ja) | 2017-08-24 |
| JP6353755B2 true JP6353755B2 (ja) | 2018-07-04 |
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| JP2014193207A Active JP6353755B2 (ja) | 2014-09-24 | 2014-09-24 | 水素発生用固液分離装置及び水素発生触媒の再利用方法 |
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