用小的電解能量來有效產(chǎn)生氫。通過對添加了電解質(zhì)的液體氨進行電解來產(chǎn)生氫，通過所產(chǎn)生的氫與氧之間的反應(yīng)來發(fā)電。由于液體氨的電解能量小，可以有效地產(chǎn)生大量的氫。來自由電解產(chǎn)生的氫所獲得的電能比液體氨的電解所需要的電能大。因此，可以從小的電源轉(zhuǎn)換為大的電力來利用。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及氫的產(chǎn)生方法、氫的利用方法以及發(fā)電系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
氫在石油精制、化學(xué)エ業(yè)、汽車エ業(yè)等為首的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中廣泛使用。特別是近年來，作為未來能源的氫受到關(guān)注，正在進行燃料電池、氫引擎等的研究。水是含有11質(zhì)量％的氫的液體物質(zhì)。作為產(chǎn)生氫的方法，周知有水的電解。但是，水的電解需要比由此而得到的能量更大的能量。因此，使用通過水的電解而得到的氫來運行燃料電池是不合算的。此外,專利文獻I中，公開了使用氨水溶液作為氫源來產(chǎn)生氫的用于產(chǎn)生氫的電解池。 現(xiàn)有技術(shù)文獻專利文獻專利文獻I :日本特開2010-53383號公報
技術(shù)實現(xiàn)思路
專利技術(shù)所要解決的問題專利文獻I中作為氫源使用氨水溶液。因此,在電解時，電カ的一部分被消耗于水的電解。由于水的電解需要比由此得到的能量更大的能量，因而也有氫的產(chǎn)生效率低的問題。此外，氨水溶液中，氨在O. 077V的電壓下分解。該電壓雖然比水的情形下的電壓要低，但氨的水溶液中的最大濃度為47質(zhì)量％。因此，與同體積的純粹的氨的情形相比，從氨水溶液中取出一半以下的來自氨的氫。因此，不能提高氫的產(chǎn)生效率。本專利技術(shù)就是鑒于上述事項而進行的，目的在于提供以小的電解能量來有效產(chǎn)生氫的氫的產(chǎn)生方法、氫的利用方法以及發(fā)電系統(tǒng)。解決問題的手段本專利技術(shù)的第I方面所涉及的氫的產(chǎn)生方法，特征在于，通過對添加了電解質(zhì)的液體氨進行電解來產(chǎn)生氫。此外，上述電解質(zhì)優(yōu)選為金屬酰胺。此外，上述金屬酰胺優(yōu)選為鉀酰胺。此外，上述鉀酰胺優(yōu)選添加IM以上8M以下。本專利技術(shù)的第2方面所涉及的氫的利用方法，特征在于，通過氧與由本專利技術(shù)的第I方面所涉及的氫的產(chǎn)生方法所產(chǎn)生的氫之間的電化學(xué)反應(yīng)來進行發(fā)電。本專利技術(shù)的第3方面所涉及的發(fā)電系統(tǒng)，特征在于，具有氫產(chǎn)生部，所述氫產(chǎn)生部根據(jù)本專利技術(shù)的第I方面所涉及的氫的產(chǎn)生方法來產(chǎn)生氫；和發(fā)電部，所述發(fā)電部通過氧與所產(chǎn)生的所述氫之間的電化學(xué)反應(yīng)進行發(fā)電。專利技術(shù)效果本專利技術(shù)所涉及的氫的產(chǎn)生方法中，通過對添加了電解質(zhì)的液體氨進行電解來產(chǎn)生氫。由于液體氨的電解能量小，可以有效地產(chǎn)生大量的氫。來自由電解產(chǎn)生的氫所得到的電能，比電解液體氨所需要的電能大。因此，可以從小的電源轉(zhuǎn)換為大的電カ來利用。附圖說明圖I是將產(chǎn)生的氫作為燃料電池的燃料來利用時的模式圖。圖2是氫引擎驅(qū)動系統(tǒng)的模式圖。圖3是實施例中制造的KNH2的XRD圖譜。圖4是KNH2的XRD圖譜。 圖5是顯示實施例I中的電流以及池內(nèi)壓カ隨時間變化的曲線。圖6是實施例I的池內(nèi)氣體氣相色譜曲線測定結(jié)果。圖7是實施例I、2及比較例I的CV測定圖。具體實施例方式對本專利技術(shù)的實施方式所涉及的氫的產(chǎn)生方法進行說明。在產(chǎn)生氫的方法中，通過對添加了電解質(zhì)的液體氨進行電解來產(chǎn)生氫。本實施方式中,作為液體氨使用無水液體氨。在無水液體氨中浸入負極和正極。在該兩電極上連接電池等電源從而施加電壓，由此可以從負極產(chǎn)生氫。只要在保持無水氨為液狀的條件下即可進行電解。氨的熔點是-77. 7°C，沸點是-33. 4°C。因此，在常壓下進行電解時，只要把氨的溫度維持在-77. 7°C -33. 4°C來進行即可。此外，在常溫下進行電解時，也可以提高壓カ來將無水氨維持為液狀。例如，在20°C、8. 5atm的條件下，可以維持無水氨為液狀，能夠進行電解。所添加的電解質(zhì)只要是對于氨的溶解度高的金屬酰胺即可。金屬酰胺可以是鋰酰胺(LiNH2)、鈉酰胺(NaNH2)、鉀酰胺(KNH2)等的堿金屬酰胺、鈣酰胺((Ca(NH2)2))等堿土金屬酰胺。添加到至少可以進行無水液體氨的電解的量的電解質(zhì)。此外，電解質(zhì)的添加量優(yōu)選添加無水液體氨中最大限能夠溶解的量。例如，在使用鉀酰胺時，可以在IM以上SM以下的范圍內(nèi)添加。無水液體氨的電解中正極和負極上發(fā)生的反應(yīng)示于下式。[化I]正極 3NH2- l/2N2+2NH3+3e'負極 3NH3+3e- — 3/2 H2 + 3NH2_NH3—1/2Ν2+3/2Η2此外，氨的理論分解電壓如下式所示為O. 077V。[數(shù)I]E0 = - Δ G°/3F+RT In (pN21/2pH23/2) /3F= O. 077VAG0 = -10. 984kJ/mol NH3, pN2 = pH2 = 0. 99MPa另ー方面，水的電解中正極及負極上發(fā)生的反應(yīng)示于下式中。[化2] 正極 20ΙΓ I/202+H2O+ 2e' 負極 2H20 + 2e' — H2 + 20H- H2O ~> H2 +1/202此外，水的理論分解電壓為如下式所示的I. 23V。[數(shù)2]E0 = - Δ G°/2F= I. 23V AG0 = -237. lkj/mol H2O這樣，氨的電解所需要的電能在理論上與水的電解所需要的電能相比是5%以下。而且，本實施方式中，使用不含有水的無水液體氨。因此，電解中所使用的電能不用于水的電解，有效地用于氨的電解。如此，通過使用無水液體氨可以以少量電能產(chǎn)生大量的氫。接著，對如上所產(chǎn)生的氫的利用方法以及發(fā)電系統(tǒng)進行說明。作為通過所產(chǎn)生的氫與氧之間的電化學(xué)反應(yīng)來進行發(fā)電的氫的利用方法以及發(fā)電系統(tǒng)的一例，在圖I中示出了將產(chǎn)生的氫作為燃料電池的燃料來利用時的模式圖。首先，在氫產(chǎn)生部10，電解在電解槽12內(nèi)的無水液體氨16而產(chǎn)生氫。使用電源11在正極13和負極14之間施加電壓，則在負極14上產(chǎn)生氫。將產(chǎn)生的氫經(jīng)過氫供給管15供給到在發(fā)電部30的氧化還原反應(yīng)槽31中配置的負極32。另ー方面，來自氧罐21的氧經(jīng)過氧供給管22供給到在氧化還原反應(yīng)槽31中配置的正極33。這里，正極33與負極32分別經(jīng)過配線與電機、照明、蓄電裝置等的電氣裝置40連接。在負極32上氫失去電子。從氫放出的電子經(jīng)過配線以及用電裝置40流向正極33，在正極33上氧接受該電子而被還原。由此，通過氫和氧之間的氧化還原反應(yīng)，可以發(fā)電以驅(qū)動用電裝置40。需要說明的是，被氧化的氫與被還原的氧生成水34。通過使用電源11進行電解從無水液體氨16產(chǎn)生氫。以產(chǎn)生的氫作為燃料的燃料電池可以供給比電源11更多的電力。電氣裝置40可以是能夠使汽車行走的電機，也可以用于電動汽車。通過采用本實施方式所涉及的氫的產(chǎn)生方法，使用電源11對無水液體氨進行電解來產(chǎn)生氫，用所產(chǎn)生的氫來進行發(fā)電，可以向電機或電動汽車供給電力。另ー方面，也可以從同容量的電源11自身向電機或電動汽車供給電カ。由所產(chǎn)生的氫帶來的電カ導(dǎo)致的電動汽車的走行距離比由電源11自身的電カ所導(dǎo)致的行走距離長。需要說明的是，在無水液體氨16的電解中，除了氫以外還產(chǎn)生氮。因此，優(yōu)選將氫和氮進行分離，僅將氫供給至負極32。此外，可以將產(chǎn)生的氫應(yīng)用于氫引擎的驅(qū)動。作為一例，圖2示出了利用所產(chǎn)生的氫作為燃料來驅(qū)動氫引擎的氫引擎驅(qū)動系統(tǒng)的模式圖。與上述同樣，產(chǎn)生的氫經(jīng)過氫供給管15供給到氫引擎50的殼體(ハゥジング)54內(nèi)。氫被壓縮并由點火裝置52來點火而燃燒，使轉(zhuǎn)子51旋轉(zhuǎn)。通過該轉(zhuǎn)子51的旋轉(zhuǎn)而使軸53旋轉(zhuǎn)，通過將軸53的旋轉(zhuǎn)傳導(dǎo)到車軸，可以使汽車行走。此外，可以將所產(chǎn)生的氫作為燃料來驅(qū)動發(fā)電機來發(fā)電。例如，在參照圖2所說明的氫引擎的軸53上連接作為發(fā)電裝置的電機的軸。電機是利用電磁感應(yīng)的法則通過旋轉(zhuǎn)能夠從機械能得到電能的裝置。如上所述所產(chǎn)生的氫作為燃料來驅(qū)動氫引擎，則軸53本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】2010.03.25 JP 2010-0702751.ー種氫的產(chǎn)生方法，其特征在于，通過對添加了電解質(zhì)的液體氨進行電解來產(chǎn)生氫。2.如權(quán)利要求I所述的氫的產(chǎn)生方法，其特征在于，所述電解質(zhì)是金屬酰胺。3.如權(quán)利要求2所述的氫的產(chǎn)生方法，其特征在于，所述金屬酰胺是鉀酰胺。4.如權(quán)利要求3所述的氫的產(chǎn)生方法...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：小島由繼，市川貴之，鈴木啟史，花田信子，
申請(專利權(quán))人：國立大學(xué)法人廣島大學(xué)，學(xué)校法人上智學(xué)院，
類型：
國別省市：
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