[发明专利]氢的产生方法、氢的利用方法以及发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及氢的产生方法、氢的利用方法以及发电系统。

背景技术

氢在石油精制、化学工业、汽车工业等为首的产业领域中广泛使用。特别是近年来，作为未来能源的氢受到关注，正在进行燃料电池、氢引擎等的研究。

水是含有11质量％的氢的液体物质。作为产生氢的方法，周知有水的电解。但是，水的电解需要比由此而得到的能量更大的能量。因此，使用通过水的电解而得到的氢来运行燃料电池是不合算的。

此外，专利文献1中，公开了使用氨水溶液作为氢源来产生氢的用于产生氢的电解池。

现有技术文献

专利文献：

专利文献1：日本特开2010-53383号公报

发明内容

发明所要解决的问题

专利文献1中作为氢源使用氨水溶液。因此，在电解时，电力的一部分被消耗于水的电解。由于水的电解需要比由此得到的能量更大的能量，因而也有氢的产生效率低的问题。

此外，氨水溶液中，氨在0.077V的电压下分解。该电压虽然比水的情形下的电压要低，但氨的水溶液中的最大浓度为47质量％。因此，与同体积的纯粹的氨的情形相比，从氨水溶液中取出一半以下的来自氨的氢。因此，不能提高氢的产生效率。

本发明就是鉴于上述事项而进行的，目的在于提供以小的电解能量来有效产生氢的氢的产生方法、氢的利用方法以及发电系统。

解决问题的手段

本发明的第1方面所涉及的氢的产生方法，特征在于，通过对添加了电解质的液体氨进行电解来产生氢。

此外，上述电解质优选为金属酰胺。

此外，上述金属酰胺优选为钾酰胺。

此外，上述钾酰胺优选添加1M以上8M以下。

本发明的第2方面所涉及的氢的利用方法，特征在于，通过氧与由本发明的第1方面所涉及的氢的产生方法所产生的氢之间的电化学反应来进行发电。

本发明的第3方面所涉及的发电系统，特征在于，具有：氢产生部，所述氢产生部根据本发明的第1方面所涉及的氢的产生方法来产生氢；和发电部，所述发电部通过氧与所产生的所述氢之间的电化学反应进行发电。

发明效果

本发明所涉及的氢的产生方法中，通过对添加了电解质的液体氨进行电解来产生氢。由于液体氨的电解能量小，可以有效地产生大量的氢。来自由电解产生的氢所得到的电能，比电解液体氨所需要的电能大。因此，可以从小的电源转换为大的电力来利用。

附图说明

图1是将产生的氢作为燃料电池的燃料来利用时的模式图。

图2是氢引擎驱动系统的模式图。

图3是实施例中制造的KNH₂的XRD图谱。

图4是KNH₂的XRD图谱。

图5是显示实施例1中的电流以及池内压力随时间变化的曲线。

图6是实施例1的池内气体气相色谱曲线测定结果。

图7是实施例1、2及比较例1的CV测定图。

具体实施方式

对本发明的实施方式所涉及的氢的产生方法进行说明。在产生氢的方法中，通过对添加了电解质的液体氨进行电解来产生氢。

本实施方式中，作为液体氨使用无水液体氨。在无水液体氨中浸入负极和正极。在该两电极上连接电池等电源从而施加电压，由此可以从负极产生氢。

只要在保持无水氨为液状的条件下即可进行电解。氨的熔点是-77.7℃，沸点是-33.4℃。因此，在常压下进行电解时，只要把氨的温度维持在-77.7℃～-33.4℃来进行即可。此外，在常温下进行电解时，也可以提高压力来将无水氨维持为液状。例如，在20℃、8.5atm的条件下，可以维持无水氨为液状，能够进行电解。

所添加的电解质只要是对于氨的溶解度高的金属酰胺即可。金属酰胺可以是锂酰胺(LiNH₂)、钠酰胺(NaNH₂)、钾酰胺(KNH₂)等的碱金属酰胺、钙酰胺((Ca(NH₂)₂))等碱土金属酰胺。添加到至少可以进行无水液体氨的电解的量的电解质。此外，电解质的添加量优选添加无水液体氨中最大限能够溶解的量。例如，在使用钾酰胺时，可以在1M以上8M以下的范围内添加。

无水液体氨的电解中正极和负极上发生的反应示于下式。

[化1]

此外，氨的理论分解电压如下式所示为0.077V。

[数1]