氢的制造方法

专利名称：氢的制造方法
技术领域：
本发明涉及用于在低温低压下由水制造氢的氢的制造方法。
背景技术：
一直以来已知用氢作为燃料气体。作为制造氢的制造方法，提供有大量的发明。 例如已知将100%的水热分解而获得氢的方法、将硫酸热分解后用碘水获取氢的IS法 (Iodine-Sulfe，碘硫法)等。IS法是如下方法经过苯反应工序、碘化氢浓缩分解工序、硫 酸浓缩分解工序这3道工序，由水分解并获取氢和氧(专利文献1)。专利文献1 日本专利特开2005-4176
发明内容
将100%的水热分解而获得氢的方法中，因为水中的氢和氧的结合牢固，所以理论 上认为只有施加3000°C 5000°C的温度，水才会分解成氢和氧。在3000°C以上的温度下将 水热分解而获得氢的方法中，由于存在无法得到能获得3000°C以上的高温的实质性方法、 无法以低廉的价格制作用于保证这样的高温状态的空间不受外界影响的设备、无法想出向 高温的空间内连续地供水的方法等多种问题，因此尚未实现通过水的热分解来生成氢。专利文献1所示的IS法中，因为需要900°C左右的高热，所以必须使用高温燃气炉 等作为热源。该高温燃气炉的制造成本高，而且要经过3道工序来制造氢，用于制造氢的成 本非常高。本发明的目的是提供能在低温低压下容易地由水获取氢的氢的制造方法。为达到上述目的，本发明的特征在于，在容器内加入水、电气石和铝，用加热单元 对所述容器内的水加热，从而由水产生氢。本发明的特征在于，加入所述容器内的水采用如 下生成的特殊的水最初使水通过离子交换树脂，然后使所得的水先通过电气石和由流纹 岩或花岗岩中的至少一种形成的含65 76%二氧化硅的岩石中的任一方，再通过另一方 而生成。本发明的特征在于，在用于生成所述特殊的水的电气石中混合有铝、不锈钢、银中 的至少一种金属。本发明的特征在于，所述流纹岩采用由黑曜岩、珍珠岩、松脂岩中的至少 一种形成的岩石。本发明的特征在于，在加入所述容器内的水中添加氢氧化钠。本发明的 特征在于，在加入所述容器内的水中添加碳酸氢钠或碳酸钠。本发明的特征在于，使所述 容器处于不密闭的状态，通过所述加热单元将所述容器内的水加热至30°C以上。本发明的 特征在于，通过所述加热单元将所述容器内的水加热至80°C以上的温度。本发明的特征在 于，使所述容器处于密闭状态，通过所述加热单元将该密闭容器内的水加热蒸发，利用蒸发 的水蒸气的压力使所述密闭容器内的压力达到高压。本发明的特征在于，在所述容器内沿 上下方向具有多块搁板，所述搁板形成有大量能通过水和空气的小孔，所述各搁板上承载 有不能通过所述小孔的尺寸的大量的所述电气石和大量的所述铝。本发明的特征在于，在 所述各搁板上的所述铝中混合碳酸氢钠或碳酸钠。本发明的特征在于，通过水供给管向所 述容器内供给水，通过水量调整单元调整向所述容器内的水的供给量，从所述容器内的上部向最上方的所述搁板喷射水，通过所述水量调整单元调整水的供给量并通过所述加热单 元调整所述容器内的水的加热温度，藉此使得从所述水供给管向容器内供给的水在到达所 述容器的底部前蒸发或到达后在短时间内蒸发。本发明的特征在于，将在所述容器内产生 的气体通过连通通路导入辅助容器内，所述辅助容器在内部沿上下方向具有多块搁板，所 述搁板形成有大量能通过水和空气的小孔，且所述各搁板上承载有不能通过所述小孔的尺 寸的大量的所述电气石和大量的所述铝。本发明的氢的制造方法中，在容器内加入水、电气石和铝，用加热单元对所述容器 内的水加热，从而产生氢。本发明通过水的电解来产生氢，利用电气石(矿石)和铝(金 属)由水产生氢。电气石和铝在水中接触，电气石发生相互摩擦(日语共擦”)，电气石 出现许多正电极和负电极，该正电极和负电极产生微弱的电流，促进容器内的水的电解，产 生大量的氢。使容器内处于密闭状态的情况下，容器内的压力升高，而且容器内的温度达到水 的蒸发温度以上。一直以来已知如果达到高温高压则会由水产生氢，但本发明中，通过在容 器内加入水、电气石和铝并加热，可在密闭容器内的温度为180°C、容器内的压力为1.2MPa 的条件下产生氢。在密闭容器内加入水、电气石和铝并加热的本发明中，容器内的温度可以 是例如180°C左右，无需现有的水的热分解那样的3000°C 5000°C的高温，也无需现有的 IS法那样的900°C的高温。因此，本发明无需使用现有的制造氢的装置那样的大型且成本 高的制造装置，可使用现有的价格低廉的装置，可大幅削减制造装置的成本。本发明中，不使容器内密闭的情况下也可容易地制造氢。本发明中，关于产生氢的 水的温度，在常温下通过加热单元开始加热时就产生氢。容器内的水的温度如果达到30°c 以上，则由水产生氢。水的温度在30°C至80°C的范围内时，随着水的温度的上升，氢的产生 量逐渐增加。水的温度如果达到80°C以上，则氢的产生量急剧增大。因此，不使容器内密 闭的情况下，水的温度在30°C以上即产生氢。即，可在低温低压下产生氢，容器可使用例如 家用电饭锅等之类的容器，加热单元可使用家用的煤气炉等，可使用家庭中的日用器具来 简便地制造氢。此外，水的温度如果达到80°C以上(水的蒸发温度)，则产生大量的氢。因 此，本发明中，无需现有的水的热分解那样的3000°C 5000°C的高温，也无需现有的IS法 那样的900°C的高温，能以低成本制造氢。加入容器内的水采用不含钙离子和镁离子的水的情况下，不会有钙离子和镁离子 附着于电气石的负电极，因此电气石的负电极的作用可长时间持持。其结果是，不含钙离子 和镁离子的创制水(日语創生水)与含钙离子和镁离子的普通的水相比，可产生更多的
So本发明中所用的水使用创制水(最初使水通过离子交换树脂，然后使所得的水先 通过电气石和选自黑曜岩、珍珠岩、松脂岩和花岗岩的至少一种含65 76%二氧化硅的岩 石中的任一方，再通过另一方而生成的水)的情况下，如果以低温(30°C 蒸发温度)对与 电气石和铝接触的创制水加热，则与普通的水相比，可产生更大量的氢。这被认为是因为由 创制水中大量含有的水合氢离子(H30+)和水合氢氧根离子(H302_)产生氢。在加入水、电气石和铝的容器内加入碳酸氢钠或碳酸钠。由于氢的制造，铝的表面 被黑色的氧化膜覆盖，铝的作用变差，出现单位时间的氢的产生量逐渐减少的不良情况。为 消除此不良情况，可在容器内加入碳酸氢钠或碳酸钠，利用碳酸氢钠或碳酸钠来防止铝的
4表面的氧化膜的产生，可维持单位时间的氢的产生量。使用在加入容器内的水或创制水中混合氢氧化钠而得的氢氧化钠溶液。或者，将 氢氧化钠与水或创制水分开进入容器内。通过在容器内加入氢氧化钠，不仅氢的产生量增 加，还可减少氧的产生量。氢氧化钠在单独加入时具有更好的增加氢的产生量和减少氧的 产生量的效果。但是，既可以单独使用氢氧化钠，也可以在氢氧化钠中混合碳酸氢钠或碳酸 钠。碳酸氢钠或碳酸钠可防止铝的表面的氧化膜的产生，但会略微减少氢的产生量。为防 止该氢的产生量的减少而加入氢氧化钠。在容器内沿上下方向具有多块形成有多个能通过水和气体的孔的搁板，各搁板上 以接触混合的状态承载有电气石和铝。容器内的水蒸发，上升的蒸气作为水分附着于各搁 板上的电气石和铝，由各搁板的电气石和铝产生氢。藉此可大幅增加氢的产生量。此外，用 碳酸氢钠或碳酸钠覆盖承载于搁板上的铝的表面。藉此可防止铝的表面产生氧化膜，可维
持氢的产生量。使含氢的蒸气通过在内部沿上下方向具有多块电气石和铝接触混合的状态的搁 板的容器内。在容器内上升的蒸气作为水分附着于各搁板上的电气石和铝，由各搁板的电 气石和铝产生氢。藉此可进一步增加氢的产生量。在内部沿上下方向具有多块具备电气石和铝的状态的搁板的容器内，从上部(最 上方的搁板的上方)均等地散布水。然后用加热单元对整个容器均等地加热。水优选普通 的水(例如自来水)或创制水，或者在这些水中加入碳酸氢钠、碳酸钠、氢氧化钠中的至少 一种而得的水溶液。适当设定向容器内散布的水的量，并且设定加热单元，使得水在被加热 单元加热的容器内经过多块搁板而到达容器的底部的过程中蒸发。藉此，向容器内散布的 水在到达容器的底部的过程中必然蒸发，因此可连续且高效地由水产生氢。


图1是表示制作本发明的氢的制造方法中所用特殊的水(创制水)的制造装置的 一例的结构图。图2是图1所示的制造装置中所用的水生成器的剖视图。图3是图1所示的制造装置中所用的离子生成器的主要部分的剖视图。图4是表示制作本发明的氢的制造方法中所用特殊的水(创制水)的制造装置的 另一例的结构图。图5是表示本发明的产生氢的装置的实施例的剖视图。图6是表示在容器内以密闭状态对创制水加压加热时的氢的容积比的第一份测 定分析报告。图7是表示在容器内以密闭状态对创制水加压加热时的氢的容积比的第二份测 定分析报告。图8是表示在容器内以密闭状态对创制水加压加热时的氢的容积比的第三份测 定分析报告。图9是表示在容器内以密闭状态对自来水加压加热时的氢的容积比的测定分析报告。图10是将氢产生装置中产生的气体和水分分离的装置。
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图11是表示在不密闭的容器内对创制水加热时的氢的容积比的测定分析报告。图12是表示在不密闭的容器内对创制水加热时的氢的容积比的测定分析报告。图13是表示在不密闭的容器内对自来水加热时的氢的容积比的测定分析报告。图14是表示在不密闭的容器内对自来水加热时的氢的容积比的测定分析报告。图15是图11 图14的结果的一览表。图16是本发明中所用的二氧化碳除去装置的剖视图。图17是通过二氧化碳除去装置后的气体所含的氢和二氧化碳的以％表示的测定 分析报告。图18是表示本发明的另一实施例的容器的剖视图。图19是表示在不密闭的容器内对创制水加热时的氢的容积比的测定分析报告。图20是表示在不密闭的容器内对创制水加热时的氢的容积比的测定分析报告。图21是表示在不密闭的容器内对自来水加热时的氢的容积比的测定分析报告。图22是表示在不密闭的容器内对自来水加热时的氢的容积比的测定分析报告。图23是图17 图22的结果的一览表。图24是表示与图16的容器连通的辅助容器的剖视图。图25是表示本发明的另一实施例的容器的剖视图。图26在不密闭的容器内加入各种水时的气体的氢百分比和氢总量的一览表。图27是图26的第一项的所用的水采用自来水时的测定分析报告。图28是图26的第一项的所用的水采用自来水时的测定分析报告。图29是图26的第六项的所用的水采用自来水+氢氧化钠时的测定分析报告。图30是图26的第一项的所用的水采用创制水时的测定分析报告。图31是图26的第六项的所用的水采用创制水+氢氧化钠时的测定分析报告。图32是图26的第五项的所用的水采用创制水+碳酸钠+氢氧化钠时的测定分析 报告。符号的说明10第一软水生成器12第二软水生成器14 离子生成器16 岩石收纳器32 离子交换树脂46 电气石48 金属54 岩石60 容器60a 容器60b 容器60c 容器62 密闭盖63 水导入通路
64水喷射单元
65连通通路
66喷嘴
74加热单元
76电气石
78铝
108搁板
114水喷射单元
118电加热器
具体实施例方式本发明的氢的制造方法是在低温低压下由水制造氢的方法。在对本发明的氢的制造方法进行说明之前，首先对本发明中所用的第一种特殊的 水(以下称为“创制水”)基于图1 图3进行说明。图1是表示创制水的制造装置的一实 施例的结构图。将第一软水生成器10、第二软水生成器12、离子生成器14和岩石收纳器16 通过连接管18a、18b、18c依次串联连结。第一软水生成器10中，例如自来水等具有压力的 水从水供给管20通过连接管22被导入至内部。水供给管20与连接管22之间具备如龙头 等入口用开关阀24，连接管22的途中具备止回阀26。岩石收纳器16的出口侧安装有吐出 管28，吐出管28的前端或途中具备出口用开关阀30。自来水的情况下，从水供给管20所送出的水依次经过第一软水生成器10、第二软 水生成器12、离子生成器14和岩石收纳器16，通过打开出口用开关阀30而从吐出管28取 出。自来水以外的情况未图示，积存于水槽中的水通过泵经水供给管20导入第一软水生成 器10。该情况下，泵和第一软水生成器10之间具备止回阀26。第一软水生成器10和第二软水生成器12在其内部收纳大量粒状的离子交换树脂 32，其剖视图示于图2。软水生成器10、12的主体34呈筒状，该筒状的上下端面具有水的出 入口 36a、36b。在筒状的主体34的内部，稍稍离开上下的端面的位置的内壁分别具备中央 开孔的遮挡构件38a、38b。在这一对遮挡构件38a、38b之间以放入于细网40的状态收纳 离子交换树脂32。稍稍离开上下的出入口 36a、36b的位置的内壁具备中央开孔的遮挡构 件38，这是为了将放入有离子交换树脂32的网40配置于一对遮挡构件38之间，在出入口 36a、36b附近形成空间42a、42b。此外，使水从遮挡构件38a、38b的中央的孔出入，这是为 了确保水与离子交换树脂32接触。将离子交换树脂32放入网40，这是使得在为了清洗粒 状的离子交换树脂32而取出时，将粒状的离子交换树脂32与网40 —起取出。第一软水生成器10和第二软水生成器12的高度设为例如为80cm，内径设为 10cm。并且，例如离子交换树脂32的收纳高度设为70cm(使上下存在空间42a、42b)。此 时，离子交换树脂32的收纳高度必须是可以对水充分进行离子交换的高度。另一方面，若 离子交换树脂32的收纳高度过高(例如若离子交换树脂32的收纳高度为约200cm以上)， 则离子交换树脂32变成水的阻抗，通过软水生成器内部的流量减少，因此将离子交换树脂 32的收纳高度设为流量不会减少的高度。将收纳离子交换树脂32的容器分成2个，这是 为了将第一软水生成器10和第二软水生成器12的高度控制在与离子生成器14和岩石收纳器16同等程度的高度，并且避免流量因通过其的水的压力损失而减少。此外，也可以将 2个软水生成器10、12并成1个，采用1个软水生成器。离子交换树脂32用于除去水中所含的Ca2+、Mg2+、Fe2+等金属离子，使水成为软水， 特别是使水的硬度降低至接近0的程度。作为离子交换树脂32，例如使用将苯乙烯-二乙 烯基苯的球状共聚物均勻地磺化而得的强酸性阳离子交换树脂(RzS03Na)。该离子交换树 脂32与水中所含的Ca2+、Mg2+、Fe2+等金属离子发生以下的离子交换反应。2RzS03Na+Ca2+— (RzS03) 2Ca+2Na+2RzS03Na+Mg2+— (RzS03) 2Mg+2Na+2RzS03Na+Fe2+— (RzS03) 2Fe+2Na+即，藉由通过离子交换树脂32，可除去水中所含的Ca2+、Mg2+、Fe2+等。通过使用强 酸性阳离子交换树脂(RzS03Na)作为离子交换树脂32，产生钠离子(Na2+)。离子交换树脂 32可以产生除Na+以外的离子，但较好是产生Na+。若水为自来水，则除了 Ca2+、Mg2+、Fe2+等 金属离子以外，该自来水中还含有氯，该氯不会因自来水通过离子交换树脂32而发生任何变化。另一方面，水(H20)藉由通过离子交换树脂32而发生如下的变化。h2o — H++or.........(1)H20+H+ — H30+.........(2)g卩，如⑴、⑵所示，藉由通过离子交换树脂32，由水产生氢氧根离子(0h_)和水 合氢离子(h30+)。如上所述，水为硬水的情况下，藉由通过离子交换树脂32，Ca2+、Mg2+、Fe2+等金属离 子被从水中除去而形成软水。此外，藉由通过离子交换树脂32，水中产生Na+、0H_*水合氢 离子(H30+)。但是，自来水中所含的氯(C1)直接在未离子化的状态下通过。还有，根据离 子交换树脂32的种类的不同，也可能会不产生Na+。其次，所述离子生成器14的部分剖视图示于图3。离子生成器14是将多个筒44 以相同的配置上下连续地串联连结而成。各筒44的内部仅收纳粒状的电气石46，或者收 纳粒状的电气石46和板状的金属48的混合物。电气石具有正电极和负电极，用于通过其 正电极和负电极使水具有4 14微米的波长的电磁波，并且切断水的簇而产生水合氢离子 (H30+)。该4 14微米的波长的电磁波所具有的能量为0. 004瓦/cm2。在这里，电气石46 可以是将电气石石材粉碎而得，也可以是使电气石、陶瓷和氧化铝(有时也含银)的重量比 为约10 80 10的市售的被称为电气石颗粒的电气石混合体。该电气石颗粒所含的陶瓷 起到预先分离正电极和负电极的作用。在这里，通过将电气石46相对于陶瓷以重量比10% 以上的比例混合并于800°C以上加热，可以制成通过水的搅拌在规定时间(例如直径4mm时 约3个月)内消失的电气石46。电气石46通过加热增加强度，可延长磨损消失时间。通过 离子交换树脂32而使水成为硬度接近0的软水，使电气石46在该软水中相互摩擦。通过 硬度接近0的软水，可防止电气石46的负电极上附着镁和钙，且可防止电气石46的作为正 电极和负电极的作用下降。作为所述金属48，使用铝、不锈钢、银中的至少一种金属。作为该金属48，理想的 是不会在水中生锈或溶于水的金属。该金属48中，铝具有杀菌作用和抗菌作用的同时具有 漂白作用，不锈钢具有杀菌作用和抗菌作用的同时具有提高洗净力的作用，银具有杀菌作用和抗菌作用。作为金属48，铜和铅因具有毒性而不能采用。此外，金等昂贵的原材料从成 本的角度来看也无法采用。所述电气石46与金属48的重量比较好是10 1 1 10。 若超过此范围，则一种原材料过多，无法同时发挥两种原材料的效果。筒44呈一端开放的筒状，其底面50设有大量的孔52。在筒44的内部放入电气 石46和金属48的情况下，以电气石46和金属48不会通过底面50的孔52的条件设定孔 52的大小。如图3所示，各筒44以设有大量的孔52的底面50为下侧，在该底面50上承 载电气石46和金属48。并且，将各筒44的内部设定为自下方向上方流动。S卩，在各筒44 中，设定为通过底面50的大量的孔52的水自下向上喷射于电气石46和金属48。在这里， 因为自来水具有高水压，所以该具有水压的水有力地冲击筒44内的电气石46和金属48，以 电气石46与金属48通过该水势在筒44内被搅拌的条件设定孔52的大小以及个数。将水 喷射于电气石来搅拌电气石是为了通过该搅拌使电气石与水产生摩擦，正电极和负电极从 电气石溶出至水中而切断水的簇，生成大量水合氢离子(H30+)。作为实际的设置例，重叠4节具有内径5cm、深度为7cm的收纳容积的筒44，该筒 44内充分收纳电气石46和金属48，采用电气石46与金属48可在筒44内自由移动的量。 可以增减筒44的节数，也可以采用增大了收纳容积的1个筒44。如上所述，使电气石46与 金属48分散于减小了收纳容积的多个筒44中，使这多个筒44连接，从而可以通过水势提 高电气石46与金属48的搅拌效率。收纳于筒44内的电气石46溶于水中而经数月后消失， 所以使各筒44可以通过例如螺合等手段容易地脱卸，从而可容易地向各筒44内补充电气 石46。还有，因为金属48不溶于水，所以不需要补充，但也可以将放入有电气石46和金属 48的筒44整体进行更换。筒44可以根据使用流量的大小来改变其收纳容积。为了增加向通过筒44的水中加入的负离子，可藉由通过电气石46相互摩擦而产 生正电极和负电极并使水与该电气石46接触来实现负离子的增加。此外，为了切断水的 簇，生成大量水合氢离子(H30+)，在筒44内仅收纳电气石46即可。但是，通过使金属48与 电气石46混合，可以进一步增加因它们相互接触而产生于电气石46的负离子。由于电气石46具有正电极和负电极，因此若以水搅拌电气石，则水(H20)离解成 氢离子(H+)和氢氧根离子(0H_)。H2O — H++or.........(1)进而，通过氢离子(H+)和水(H20)，生成具有表面活性作用的水合氢离子(H30+)。 该水合氢离子(H30+)的生成量远多于由所述离子交换树脂32生成的量。H20+H+ — H30+.........(2)该水合氢离子(H30+)的一部分与水(H20)结合而形成水合氢氧根离子(H302_)和氢 离子(H+)。H30++H20 — H302>2H+.........(3)藉由使通过了离子交换树脂32的水通过离子生成器14，在水的内部生成水合氢 离子(H30+)、水合氢氧根离子(H302_)、H+和0H_。还有，通过了离子交换树脂32的氯(C1)和 通过离子交换树脂32所生成的Na+不发生反应，直接通过离子生成器14。接着，使通过了离子生成器14的水通过收纳火成岩中的含有65 76%二氧化硅 的岩石54的岩石收纳器16的内部。作为火成岩(分成火山岩和深成岩)中的含有大量二 氧化硅的岩石54，火山岩有黑曜岩、珍珠岩和松脂岩等流纹岩，深成岩有花岗岩。岩石收纳器16的内部收纳黑曜岩、珍珠岩、松脂岩和花岗岩中的至少一种以上的岩石。黑曜岩、珍珠 岩和松脂岩等流纹岩或花岗岩带有负电子。另外，黑曜岩、珍珠岩和松脂岩等流纹岩和花岗 岩是酸性岩。流纹岩具有和花岗岩相同的化学组成。这些火成岩中的含有约65 76 % 二氧化硅的岩石(黑曜岩、珍珠岩和松脂岩等流 纹岩或花岗岩等深成岩)在原石的状态下具有-20 -240mV的氧化还原电位。但是，岩石 54不包括溶于水的物质。岩石收纳器16例如为内径10cm、高80cm的筒，其内部以不会降 低水的通过流量的程度的量收纳例如5mm 50mm左右大小的火成岩中的含有大量二氧化 硅的岩石54。若使通过了离子生成器14的水通过该岩石收纳器16的内部，则在水中加(负 电子)。其结果是，自来水中所含的氯(C1)藉由负电子而变成氯离子。Cl+e- —Cr.........(4)该Cl_与前述Na+作为离子呈稳定的状态。稳定的状态是指不会蒸发，长期保持 离子状态。此外，前述水合氢氧根离子(H302_)也作为离子呈稳定的状态。藉由水通过岩石 54，与通过了离子生成器14的水相比，进一步生成水合氢离子(H30+)，且也进一步生成水合 氢氧根离子(H302_)和氢离子(H+)。H20+H+ —H30+.........(2)H30++H20 — H302>2H+.........(3)藉由水通过岩石54，除此之外，还发生下列反应。0IT+H+ —H20.........(5)2H++2e-—2H2.........(6)另外，若水通过岩石收纳器16，则藉由岩石54的负电子，水的氧化还原电位由 +340mV变成-20 -240mV。若使用热水代替冷水，则负的氧化还原电位更为稳定。另外， 通过了岩石54的水含有大量溶解氧和活性氢。如图1所示，水最初通过离子交换树脂，其次通过电气石46(或电气石46和金属 48的混合物)，然后通过岩石收纳器16，所得的水为特殊的水(创制水)。创制水中含有大 量妝+、(1-、11+、011-、112、水合氢离子(H30+)、水合氢氧根离子(H302_)、活性氢和溶解氧。该水 具有其能量为0. 004瓦/cm2的4 14微米的波长的电磁波，且具有_20 _240mV的氧化 还原电位。作为采用本发明的氢的制造方法时所使用的水，使用使水依次通过离子交换树脂 32、电气石46 (或电气石46和金属48的混合物)、岩石54而得的创制水。图1中，使水依次 通过离子交换树脂32、电气石46 (或电气石46和金属48的混合物)、岩石54，但也可以使 水依次通过离子交换树脂32、岩石54、电气石46 (或电气石46和金属48的混合物)。艮口， 如图4所示，可以使水依次通过第一软水生成器10、第二软水生成器12、岩石收纳器16和 离子生成器14。该图4中，通过的离子交换树脂32的水接着通过岩石54。藉由该岩石54，在水的 内部生成6_(负电子)。其结果是，自来水所含的氯通过负电子而变成氯离子。Cl+e- —Cr.........(4)该Cl_与通过离子交换树脂32所生成的Na+作为离子呈稳定的状态。还有，即使 是通过了离子交换树脂32的水，有时也会不含Na+。
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通过了离子交换树脂32的水中，如前述(1) (2)所示，存在H+、0H_和水合氢离子 (H30+)。通过了离子交换树脂32的水然后通过岩石54，也发生以下的反应。0IT+H+ —H20.........(5)H20+H+ —H30+.........(2)2H++2e-—2H2.........(6)该反应中，水合氢离子(H30+)的生成量比比通过离子交换树脂32所生成的量更
^^ o如上所述，藉由在通过离子交换树脂32后通过岩石54，水中存在原来就一直存在 的Na+和0H—以及新生成的CI—和水合氢离子(H30+)。此外，通过了岩石54的水的氧化还原 电位为-20 -240mV。若使用热水代替冷水，则负的氧化还原电位更为稳定。另外，通过了 岩石54的水含有大量溶解氧和活性氢。使通过了该岩石54的水接着通过内藏电气石46和金属48的离子生成器14的内
部。由此，发生下列反应。H20 —H++0IT.........(1)H20+H+ —H3(T.........(2)该水合氢离子(H30+)大量生成。此外，水合氢离子(H30+)的一部分变成水合氢氧 根离子(H302_)。H30++H20 — H302>2H+.........(3)其结果是，通过了电气石46与金属48的水中，水合氢离子(H30+)、水合氢氧根离 子(H302-)、0H_ 和 H+增加。如图4所示，使水依次通过离子交换树脂32、岩石54、电气石46 (或电气石46和 金属48的混合物)而得的水含有Na+、CI—、0H_、水合离子(H30+)、水合氢氧根离子(H302_)、 H+、溶解氧和活性氢，含有与图1中制成的创制水相同的成分。另外，具有能量为0.004瓦/ cm2的4 14微米的电磁波和-20 -240mV的氧化还原电位。其结果是，图4中制成的水 与图1中制成的水具有相同效果。从结果来看，通过图4的装置生成的水与图1中生成的 创制水在水中所含的成分方面相同，所以通过图4的装置生成的水也认为是创制水。该创制水的水质检查结果如下所示。与该创制水比较的自来水的值示于括号内。 其中，自来水中与创制水相同的值记作“相同”。亚硝酸性氮及硝酸性氮1. 8mg/l (相同)， 氯离子6. 8mg/l (9. Omg/1)，一般细菌:0个/ml (相同)，氰离子不足0. 01mg/l (相同)，汞 0. 0005mg/l (相同)，有机磷不足0. lmg/1(相同)，铜不足0. 01mg/l (相同)，铁不足 0. 05mg/l (不足 0. 08mg/l)，锰不足 0. 0lmg/1 (相同)，锌不足 0. 005mg/l (不足 0. 054mg/ 1)，铅不足0.01mg/l (相同)，六价铬不足0. 02mg/l (相同)，镉不足0. 005mg/l (相同)， 砷不足0.005mg/l (相同)，氟不足0. 15mg/l (相同)，钙、镁等(硬度)1. 2mg/l (49. Omg/ 1)，酚类不足0. 005mg/l (相同)，阴离子表面活性剂不足0. 2mg/l (相同)，pH值6. 9 (相 同)，臭气无异臭(相同)，味道无异味(相同)，色度2度(相同)，混浊度0度(1度)。创制水具有以下列举的多个特点。(a)含有水合氢离子(H30+)、水合氢氧根离子(H302_)、氢离子(H+)、氢、氢氧根 (0H_)、硫酸根离子(S042_)、碳酸氢根离子(HC03_)、碳酸根离子(C032_)、硅酸(H2Si03)和游离 二氧化碳(C02)。
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(b)具有表面活性作用。具有表面活性作用(0W型创制水乳化作用)。(c)具有微弱能量(孕育光线)作用。电气石放出微弱能量(4 14微米的波长的电磁波)。该微弱能量切断水的大簇， 将包在簇内的有毒气体和重金属类从水中释放至外部。(d)具有-20 _240mV的氧化还原电位。(e)含有溶解氧和活性氢。(f)是除去了钙离子和镁离子的软水。藉由使自来水等通过离子交换树脂，可除去水中所含的钙离子和镁离子。(g)含有活性氢、碳酸氢根离子(HC03_)和硅酸(H2Si03)。实施例1下面，基于图5对本发明的氢的制造方法进行说明。本发明的氢的制造方法中，将 自来水等普通的水或特殊的水(创制水)收纳于容器60内。关于本发明的实施例1中使 用的水，对使用创制水或普通的水(例如自来水)中的任一种的例子进行说明，但也可以使 用将产生大量氢的物质溶于水而得的溶液。创制水是完全不含钙离子和镁离子的水，即使 是普通的水，也优选几乎不含钙离子和镁离子的水。本发明的氢的制造方法中使用的容器60优选例如不锈钢制的可耐高压(例如10 个大气压以上)的容器，也可使用家用的高压锅程度的压力(例如3个大气压)的容器。容器60内除了加入水以外还加入电气石76和铝(也可以是氧化铝)78。在这里， 电气石76优选将电气石石材粉碎而得的粒状的电气石。此外，铝78也优选使用小的板状的 铝。通过采用小的电气石76和铝78，可增大它们与水的接触面积。电气石76也可以使用 由电气石、陶瓷和氧化铝(有时也含银)形成的市售的被称为电气石颗粒的电气石混合物。 电气石颗粒中，电气石的混合比例越高越好。加入容器内的电气石76和铝78的混合物的 量是发生生成氢的反应的量即可，理想的是即使多次在容器60内加入新的水也能发生氢 生成反应的量。该量以电气石76和铝78的总和计为能铺满容器60的底部的20 50%左 右的量即可，也可以是其以上的量。电气石76和铝78的混合物的量理想的是在使水在容 器60内蒸发时，电气石76和铝78在水中自由移动，电气石76和铝78相互摩擦的程度的 量。电气石76和铝78的混合容积比为铝78相对于1份电气石76在0. 2份以上即可，尤 其是铝78相对于电气石76的量越多，氢的产生率越高。在容器60内加入水、电气石76和铝78后，用密闭盖61封闭容器60的上部开口 部，使容器60内部处于密闭状态。实施例1是使容器60内处于密闭状态来产生氢的例子。 加入容器60内的水的量理想的是例如盖过加入至容器60底部的电气石76和铝78的上表 面的程度的高度或者比上述高度低的高度。这是因为如果加入容器60内的水的量少，则容 器60内的水蒸发的时间缩短。容器60内部具备用于供给水的水供给通路62。该水供给通 路62的途中具备电磁阀63，藉由电磁阀63来调整向容器60内供给的水的量。容器60内 的水供给通路62的前端具备水喷射单元64，该水喷射单元64用于从电气石76和铝78的 上方由多处向它们喷射水。关于从该水喷射单元64喷射水的时间点，在加入至容器60底 部的水蒸发而容器60内的水减少时，从水喷射单元64间歇地少量逐次供给水。通过间歇 地少量逐次供给水，所供给的少量水立刻受热蒸发。其结果是蒸发效率提高，氢的生产效率提闻。盖61安装有气体取出用喷嘴66，该气体取出用喷嘴66的内部形成有连通容器60 的内部和外部的连通通路65。气体取出用喷嘴66的途中具备开关连通通路65的开关阀 68。容器60的壁的上部安装有气压计70和温度计72，该气压计70用于测定容器60内部 的气压，该温度计72用于测定容器60内部的温度。容器60的上方的形状优选水平截面朝 盖61侧逐渐变窄的圆锥形状或棱锥形状。这是为了使生成的轻质的氢积存于容器60的上 方，从容器60经喷嘴66容易地取出氢。容器60的下方具备加热单元74，该加热单元74用 于对容器60内的水、电气石76和铝78加热。藉由该加热单元74对容器60 (收纳于其内 部的水、电气石76和铝78)加热。还有，加热单元74的热功率没有限制，可以是太阳光或 电加热器等。此外，加热单元74的配置位置不限于容器60的下方。实施例1是在加入有电气石76、铝78和水的密闭容器60内使水蒸发的例子。水 的蒸发温度在1个大气压下为100°c，若密闭容器60内的气压升高，则蒸发温度升高。例 如，密闭容器60内的压力为3个大气压的情况下，水的蒸发温度约为近130°C，所以如果 将加热单元74对容器60的加热温度设在130°C左右，则由密闭容器60内的水产生大量的 氢。本发明中，为产生氢，水的温度为水的蒸发温度左右即可，因此具有不需要具备产生例 如1000°C左右的现有技术的高温的装置这一优点。密闭容器60内的电气石76和铝58通过加热(密闭容器60内水蒸发的温度)和 加压(例如2 3个大气压或以上)而介以水反复发生相互接触和碰撞，藉由电气石76彼 此的相互摩擦和电气石76与铝78的相互摩擦而使电气石76暴露出更多的正电极和负电 极。只要具有加热、加压、相互摩擦中的至少1个条件即可产生电气石76的正电极和负电 极，但如果是2个以上的条件的组合，则可产生更多的电气石76的正电极和负电极。藉由电 气石76的正电极和负电极产生微弱电流，藉由此微弱电流产生水的电解，由水产生氢(也 同时产生氧)。仅加入电气石76而未加入铝78的情况下，氢的产生量少，相反地，仅加入 铝78而未加入电气石76的情况下，氢的产生量也少。因此，使用普通的水来产生氢的情况 下，同时需要电气石76和铝78。与普通的水相比创制水是除去了钙离子和镁离子的水，所以不会阻碍电气石76 的负电极的作用，可长时间产生氢。普通的水的情况下，因为含有少许钙离子和镁离子，所 以经过一定时间后，钙离子和镁离子逐渐附着于电气石76的负电极，最终电气石76的电解 水的性能消失，但到电解水的性能消失为止的一定时间内可产生氢。下面，对使用特殊的水(创制水)的情况进行说明。创制水是通过了离子交换树 脂的水，所以不含钙离子和镁离子。此外，如上所述，创制水本身含有大量水合氢离子(H30+) 和水合氢氧根离子(H302_)。因此，通过加热、加压以及因电气石76和铝78的相互摩擦而产 生的微弱电流，密闭容器60内的创制水含有更大量的水合氢离子(H30+)和水合氢氧根离子 (HA—)。然后，水合氢离子(H30+)和水合氢氧根离子(H302_)发生如下述(7)所述的变化。2H30++2H3(V — 4H20+2H2+02......(7)其结果是，在密闭容器60内，与普通的水相比，由创制水可产生更大量的氢(H2)。 而且认为通过电气石76引发创制水的电解，由创制水中原本含有的氢离子(H+)、活性氢、碳 酸氢根离子(HC03_)、硅酸(H2Si03)等也产生氢。通过在加入有电气石76和水的容器60内加入大量作为电极两性元素的铝78，发生电气石76彼此的相互摩擦和铝78与电气石76的相互摩擦，电气石76暴露出更多的正 电极和负电极，而且铝78也产生正电极和负电极，进一步促进水的电解。同时将电气石76 和铝78加入容器60内的情况下，与仅将电气石76和铝78中的一方加入容器60内的情况 相比，氢(H2)的产生量明显更多。此外，使用创制水来代替普通的水的情况下，氢的产生量 更多。推测这是因为创制水中所含的氢离子(H+)、氢氧根离子(0H—)、活性氢、碳酸氢根离子 (HC03_)、硅酸(H2Si03)等中的某几种成分与铝反应而促进氢的产生。如果在密闭容器60内的压力足够高且水大量蒸发的状态下打开开关阀68，则密 闭容器60内的高温高压的气体(不仅包含氢，也混有氧气)从喷嘴66向容器60的外部喷 射。如果预先在喷嘴66的前端安装用于收集气体的收集器，则可利用该收集器收集氢(也 包含氧)。如果打开开关阀68，则可高效地将密闭容器60内产生的氢等气体从喷嘴66收 集至外部的收集器。在这里，对于在未加入电气石和铝的状态下在密闭容器60内加入普通的水(自来 水)并用加热单元74加热而产生蒸气的情况下能产生多少氢进行了验证。首先对使用普通 的水时的结果进行说明。在以约180°C加热水、密闭容器60内的压力为5 10个大气压、 经过了 30分钟的状态下，密闭容器60内的空气中的氢的容积比为0.04%。即，未加入电气 石和铝的状态下由自来水产生的氢的量与下述的通过本发明而产生的氢的量相比少很多， 因此未由第三方进行测定分析。下面，对基于图5的实验(在容器60内部加入水、电气石76和铝78并用加热单 元加热的实验)的结果进行说明。为使该实验结果具有客观性，委托了第三方进行测定分 析。作为其分析结果的测定分析报告示于图6 图9。该测定分析报告由地址为日本长野 县佐久郡立科町芦田1835的株式会社信浓公害研究所(株式会社信濃公害研究所)(电话 0267-56-2189)于 2009 年 5 月 22 日完成。图6 图8中，所用的水是第一种特殊的水，S卩创制水。在密闭容器60内加入创制 水、适量的电气石76和铝78，于180°C加热50分钟。密闭容器60内的压力为1. 2MPa。然 后从密闭容器60内取出空气进行分析，分析结果是图6 图8的分析结果。所记载的试样 名不同，即图6的试样名记作“创制水54C”，图7的试样名记作“创制水H1”，图8的试样名 记作“创制水GW”，这些试样虽然在创制水的制造方法方面有所不同，但都是沿袭上述创制 水的制造方法而制得的水。图6中，密闭容器60内生成的气体(百分比包含氮)中的氢的 容积比为15.8%。图7中，密闭容器60内生成的气体(百分比包含氮)中的氢的容积比为 12.0%。图8中，密闭容器60内生成的气体(百分比包含氮)中的氢的容积比为13.0%。 由这些图6 图8的测定分析报告可知，在密封容器60内加入电气石76和铝78且水使用 创制水的情况下，产生大量的氢(图6 图8的平均的氢的百分比为13. 6% )。该情况下， 确认产生未加入电气石76和铝78的自来水的约350倍的氢。下面，将使用自来水并加入电气石76和铝78时的测定分析报告示于图9。对于 图9所示的自来水，在密闭容器60内加入自来水、电气石76和铝78，于150°C加热40分 钟。密闭容器60内的压力为0.5MPa。其结果是，使用自来水时的气体(百分比包含氮) 中的氢的容积比为4. 9%。该容积比是未加入电气石76和铝78时的自来水的约122. 5倍 (4.9% +0.04%)。综上可知，对于自来水，与未加入电气石76和铝78的自来水相比，本 发明的加入有电气石76和铝78的自来水产生更大量的氢。还有，由图6 图10可知，自
14来水所产生的氢的比例较小(4. 9% )，创制水所产生的氢的比例较大(13. 6% )。即使是产 生率较小的自来水，气体中也含有4. 9%的氢，由此可知，本发明可获得大量的氢。认为自来 水等普通的水含有少许钙离子和镁离子，钙离子和镁离子附着于电气石76的负电极，电气 石76的电解水的性能逐渐消失，因此自来水等普通的水的氢的产生率低。图5所示的氢产生装置中，所产生的氢等气体通过气体连通通路64从喷嘴66直 接排出至外部。从喷嘴66排出至外部的气体包含氢等气体以及蒸气等水分，蒸气等水分可 能会导致无法迅速地取出氢或无法准确地测定氢气的产生量。图10的气体和水分的分离 装置用于迅速地分离氢等气体和蒸气等水分。如图10所示，用于将容器60内产生的氢等气体从容器60内排出至外部的连通通 路64被导入用于冷却气体的冷却槽80内。冷却槽80内具备具有长距离的例如螺线管状 的冷却管82，连通通路64与冷却管82的一端连通。冷却槽80内填充有水，并且与用于向 该冷却槽80供给冷却水的冷却水供给通路84连通，且与从冷却槽80排出冷却水的冷却水 排出通路86连通。冷却槽80内所具备的冷却管82的另一端与冷却槽80的外部所具备的 连通管88连通。连通管88的途中具备开关阀89。该连通管88的前部分成2股，一方成为 朝向下方的水排出管90，另一方成为朝向上方的气体取出管92。水排出管90在水贮留槽 94内开口，水贮留槽94具备回流管96，该回流管96用于将贮留于该水贮留槽94的水再次 导入容器60。从容器60内经连通通路64排出至外部的氢和蒸气在通过螺线管状的冷却管82 的过程中被冷却槽80冷却，经过连通管88到达水排出管90和气体取出管92的分叉位置。 到达水排出管90和气体取出管92的分叉位置的成分是被冷却槽80冷却的水和氢等气体。 在这里，冷却的水经水排出管90贮留于水贮留槽94。氢等气体从气体取出管92被取出至 外部。通过使用该氢取出装置，可更准确地测定氢等气体的容积比。实施例2下面，对实施例2进行说明。在实施例1中，使容器60内处于密闭状态，使容器60 内的压力达到高压，而在实施例2中，不使容器60内处于密闭状态。对于该实施例2，也基 于图5进行说明。实施例2中，与容器60的出口开口部连通的气体取出口、即喷嘴66的前 端原则上处于开放于大气中的状态。实施例2中，除加入容器60内的水以外的成分与实施 例1相同，是电气石76和铝78。加入容器60的电气石76和铝78的容量与实施例1相同， 电气石76和铝78的混合物的容积比与实施例1相同，相对于1份电气石76，铝78为0. 2 份以上。还有，实施例1中，因为使容器60内密闭，所以容器60必须是能耐受例如10个大 气压以上的高压的容器，而在该实施例2中，因为不使容器60内处于密闭状态(例如与大 气连通)，所以容器60不必是能耐受例如10个大气压以上的高压的容器。S卩，实施例2中， 作为容器60，可使用市售的家用电饭锅或类似的容器(例如能耐受2 3个大气压左右的 压力的容器)。该实施例2中，如果在水与电气石和铝接触的状态下用加热单元74对常温的水加 热，则从开始加热时起开始缓缓地产生氢。这被认为是因为与常温时相比，因加热导致水的 分子开始移动，从而开始产生氢。像这样，本发明中，如果用加热单元74加热容器60，则自 容器60内的温度达到30°C起开始产生氢。在30°C 80°C的范围内，随着温度上升，氢的产生量增加。水的温度如果达到80°C，则氢的产生量急剧地大量增加。加热单元74对容器 60内的水的加热温度如果为80°C 蒸发温度(创制水的蒸发温度超过100°C )，则氢的产 生量进一步增加，即，水的加热温度最优选80°C 蒸发温度。在实施例1中，使容器60内密 闭，将水的加热温度设在水的蒸发温度以上，提高容器60内的压力，而在该实施例2中，将 容器60内的水的加热温度设为常温 蒸发温度(优选80°C 蒸发温度)，保持不使容器60 内密闭的状态，可在通常容易达到的温度和压力下容易地产生氢。产生大量氢的情况下，容 器60内的温度在80°C以上即可，但由于有时也会无法迅速地停止氢的产生，因此也可考虑 采用氢产生量少的条件。因此，容器60内的温度为30°C 80°C、氢的产生量少的情况下也 可应用于工业。还有，氢的产生量可通过容器60内的温度来调节。下面，将在容器60内加入电气石76、铝78和水且保持不使容器60内密闭的状态 并将容器60内的水加热至30°C 蒸发温度的结果(测定分析报告)示于图11 图14。 图15是图11 图14的一览表。基于该实验试样的分析也由所述株式会社信浓公害研究 所进行。图11是水使用自来水的结果，对应于图15所示的4项中的最下方的结果。图11 所示为自来水的取水量为500cc、加热1小时、采样5分钟的条件下的实验结果。图11和图 15的最下方的实验结果中未记载加热温度。但是，该加热温度约为100°C，认为漏掉了其记 载。这是因为图12 图14的3项实验结果(3项结果中水均使用创制水)的加热温度为 103°C或104°C，所以加热温度可假定为约100°C。图11(图15的最下方)的分析结果为 氢40%、氧2. 0%、二氧化碳51%、氢总量1200ml、气体总量2900ml。还有，图11 图15的 测定分析报告中，气体的百分比表示除去了氮后的百分比。图11(图15的最下方)的分析 结果为氢40%、氢总量1200ml、氧2. 0%，这就表示氢的产生率和产生量高于氧。下面，对图12 图14的3项实验结果(图15中的第一项至第三项)的分析结果 (百分比不包含氮)进行说明。图12 图14的3项实验结果是使用创制水的实验结果。 图12 (图15的第一项)的创制水的实验结果为在压力0. 02MPa、于103°C加热1小时、采 样5分钟、取水量400cc的条件下，氢59%、氧0. 6%、二氧化碳38%、氢总量2900ml、气体 总量5000ml。图13(图15的第二项)的创制水的实验结果为氢66%、氧1. 0%、二氧化 碳29%、氢总量3400ml、气体总量5200ml。图14(图15的第三项)的创制水的实验结果 为氢61%、氧1.8%、二氧化碳31%、氢总量3400ml、气体总量5500ml。根据该图12 图 14的实验结果可知，使用创制水时的氢的总产生量(2900ml、3400ml、3400ml)多于使用普 通的水时的图11的氢的总产生量(1200ml)。即，使用创制水的情况下，与使用普通的水的 情况相比，可产生约3倍的氢。如上所述，实施例2是在大气压或其以下的压力及30°C 蒸发温度的水的加热温 度的条件下产生氢的例子。因此，容器60可以是市售的容器，加热单元也可以是市售的家 用燃气炉，可以用普通家庭的身边的市售制品简便地制造氢。藉此，在不久的将来，在以氢 为燃料的技术得以应用的情况下，可利用家中的物品在家中简便地制造氢。根据图6 图9及图11 图15所示的实验结果(测定分析报告)，通过本发明可 产生大量的氢，但也随之产生大量的二氧化碳。除去与水共同产生的二氧化碳的装置示于 图16。该二氧化碳除去装置是与图10所示的将气体和水分分离的装置连通的装置。与图 10所示的将气体和水分分离的装置连通的装置中，将与水蒸气分离的氢和二氧化碳等气体 从气体取出管92取出至外部。图16所示的除去二氧化碳的装置中，将气体取出管92的自
16由前端配置于加入有水的容器102的水面下的最深部。在容器102内的水中加入适量的氢 氧化钠(NaOH)。S卩，使容器102内的液体为氢氧化钠溶液。容器102内用盖104覆盖，处于 密闭或近似于密闭的状态。容器102内的上部(水面的上方)和外部通过气体取出管106 连通。藉此，从气体取出管92取出的主要包含氢和二氧化碳的气体被导入氢氧化钠溶液 中，通过氢氧化钠溶液，然后经气体取出管106取出至外部。通过氢氧化钠溶液后经气体取出管106被取出至外部的气体的实验结果(测定分 析报告)示于图17。图17的实验结果示出了 6项结果，所有实验中水均使用创制水。图 17中，从上往下数第一份(第一项)实验结果为在压力0.02MPa、103°C、采样5分钟、创 制水的取水量300cc的条件下，氢84%、氧0. 7 %、二氧化碳13%、氢总量4100ml、气体总量 5000ml。第二项 第六项的条件与第一项的实验条件有所不同(气压和取水量虽然有所不 同，但是与第一项大致接近的值)，与第一项同样地示出这些实验结果的主要部分(条件除 外)。第二项的实验结果为氢94%、氧0.9%、二氧化碳1.9%、氢总量5100ml、气体总量 5400ml。第三项的实验结果为氢98%、氧0.4%、二氧化碳0.5%、氢总量5300ml、气体总 量5400ml。第四项的实验结果为氢79 %、氧0. 8 %、二氧化碳18 %、氢总量3700ml、气体总 量4700ml。第五项的实验结果为氢86%、氧1.6%、二氧化碳6.3%、氢总量3500ml、气体 总量4100ml。第六项的实验结果为氢92%、氧0.3%、二氧化碳6.7%、氢总量5000ml、气 体总量5400ml。图17中的基于实验试样的分析也由所述株式会社信浓公害研究所进行。将该图17的第二项的实验结果与图15的第三项的实验结果进行比较。图17的第 二项与图15的第三项的条件相同，为压力0. 03MPa、103°C、采样5分钟、取水量300cc，不 同点仅在于103°C和104°C，可认为实验条件相同。图15的第三项的实验结果为氢61%、 氧1.8%、二氧化碳31%、氢总量3400ml、气体总量5500ml。与之相对，图17的第二项的 实验结果为氢94%、氧0.9%、二氧化碳1.9%、氢总量5100ml、气体总量5400ml。相比之 下，氢从61%增加到94%。另一方面，二氧化碳从31%大幅减少到1.9%。此外，氢总量从 3400ml大幅增加到5100ml。由该结果可知，在通过气体取出管92被取出的气体和使该气 体通过氢氧化钠溶液而得的气体中，通过氢氧化钠溶液而得的气体中产生大量的氢，二氧 化碳大幅减少。在这里，对于藉由使通过气体取出管92被取出的气体通过氢氧化钠溶液，产生大 量的氢，二氧化碳大幅减少的原因进行探讨。考察了贮留于图11的水贮留槽94的水，结果 确认该水含有大量的微细的铝分子。由此可以推测，通过气体取出管92被取出的气体中也 含有大量的微细的铝分子。气体中所含的微细的铝分子通过与图16的罐102内的氢氧化 钠溶液接触而成为铝酸钠，该反应的结果是进一步产生氢。化学反应式如下所述。Na0H+Al+H20 — NaA102+H2......(10)接着，藉由使通过气体取出管92被取出的气体(含大量氢和大量二氧化碳)通过 氢氧化钠溶液，二氧化碳大幅减少。其化学反应式如下所述。Na0H+C02 — NaHC03......(11)如该反应式所示，二氧化碳通过氢氧化钠溶液，从而与氢氧化钠反应，生成碳酸氢 钠。即，二氧化碳被封入碳酸氢钠，可大幅减少通过气体取出管92被取出的气体中所含的
二氧化碳。如上所述，在实施例2中，在容器60内加入电气石76和铝78的混合物及水并将容器60内的水加热至30°C以上而得的气体含有大量的氢和二氧化碳，但通过将含有大量 的氢和二氧化碳的气体通入收纳有氢氧化钠溶液的罐102内，如图17所示，可在产生更大 量的氢的同时大幅减少二氧化碳，适合于实际应用。实施例3上述实施例1和实施例2中示出了在容器60内加入水、电气石76和铝78的例子。 该实施例3是除了在容器60a内加入水、电气石76和铝78外还在容器60a内加入碳酸氢 钠或碳酸钠的例子。即，在容器60a内的水中混合碳酸氢钠或碳酸钠。或者在容器60a内 加入碳酸氢钠溶液或碳酸钠溶液。如果由加入容器60a内的水产生一定量的氢，则虽然容 器60a内存在水，但不会进一步产生氢。这被认为是因为由于水的电解，铝78的表面被氧 化(电沉积)成黑色，铝78的作用消失，电解水的作用受到阻碍。为消除该不良情况，在容 器60内的水中加入碳酸氢钠或碳酸钠，利用碳酸氢钠或碳酸钠来防止铝78的表面的氧化。 藉此，可由容器60内的水持续地产生氢。碳酸氢钠或碳酸钠的投入量理想的是可防止铝78 氧化而导致其表面氧化变成黑色的情况的合适的量。通过将碳酸氢钠或碳酸钠与容器60内的水混合，可防止铝78的氧化，确保长时间 产生氢。但是，由于使用碳酸氢钠或碳酸钠，二氧化碳的产生量增大。该大量产生的二氧化 碳可通过图16所示的二氧化碳除去装置除去。实施例4实施例3中，在图5的容器60内加入有碳酸氢钠或碳酸钠，但可在容器60内的 水中加入氢氧化钠来代替碳酸氢钠或碳酸钠，或者同时加入氢氧化钠和碳酸氢钠或碳酸钠 (实施例4)。如果在水中混合碳酸氢钠或碳酸钠，则氢的产生时间延长，但单位时间的氢的 产生量减少。因此，为了增加单位时间的氢的产生量而添加氢氧化钠。可以在容器60内的 水中加入氢氧化钠，也可以将加入容器60内的水制成氢氧化钠溶液。此时，也可以不混合 碳酸氢钠或碳酸钠。实施例5下面，基于图18对本发明的实施例5进行说明。图18中与图5相同的符号表示 相同的构件。实施例1 (图5)示出了在容器60底部收纳有仅1层的电气石76和铝78的 例子。该实施例5的图18中，在容器60a内部的底部上方沿上下方向具备多级搁板108，各 搁板108上承载有大量小颗粒的电气石76和大量小片的铝78。多块的各搁板108设有大 量的孔(未图示)，该孔具有电气石76和铝78不会朝下方下落而能通过水和空气的程度的 尺寸。图18中，虽然在容器60a的背侧的侧面设有供搁板108出入的门(未图示)，但在这 里省略其图示。在各搁板108上的电气石76和铝78上撒上碳酸钠或碳酸氢钠的粉末，将 它们混合。藉此，铝78的表面被用碳酸钠或碳酸氢钠的粉末覆盖。也可以将预先用碳酸钠 或碳酸氢钠的粉末覆盖铝78的表面而得的材料与电气石76 一起承载于搁板108上。容器60a内插入有用于从外部向容器60a内供给水的水供给管110的一端，该水 供给管110的前端设定为位于容器60a底部的略靠上方的位置。水供给管110的途中具备 电磁阀112。电磁阀112在容器60a内的水蒸发而减少时从水供给管110向容器60a内供 给水。容器60a内设定为用加热单元74对其底部附近加热。为使积存于容器60a内的底 部的水的高度始终保持得较低，通过电磁阀112来调整从水供给管110向容器60a内的水 的供给量，使得从水供给管110供给至容器60a内的水迅速地被加热单元74蒸发。由此，
18通过将供给至容器60a内的水迅速地蒸发，可不间断地产生氢。在容器60a内被加热蒸发的蒸气从最下级的搁板108依次上升至最上级的搁板 108，与各级搁板108上的电气石76和铝78接触，由电气石76、铝78和蒸气(水)产生氢。 铝78的表面被碳酸钠或碳酸氢钠覆盖，因此铝78不会发生电沉积，可长时间产生氢。在这里，基于图19 图23对实施例5的实验结果(测定分析报告)进行说明。 图23是图19 图22的一览表。图19 图22是在容器60a内加入电气石76、铝78和水， 保持容器60a内与大气连通的状态，将容器60a内的水加热至100°C左右(80°C 蒸发温度 的范围内)而得的实验结果。基于该实验试样的分析也由所述株式会社信浓公害研究所进 行。图23的实验结果示出了 4项，其中开始的2项(图19和图20)是使用创制水的结 果，其余的2项(图21和图22)是使用自来水的结果。图19 图22均在水中添加了氢氧 化钠和碳酸钠。氢氧化钠和碳酸钠的混合重量为相对于100份水，氢氧化钠和碳酸钠的总 量在0. 1份以上即可，总量优选为5 10份。图19(图23的从上往下数第一个)的水是 在创制水中添加氢氧化钠和碳酸钠而得的水。将lOOcc该水加入容器60a内，在采样3分 钟、100°C、压力0. 08MPa的条件下得到如下分析结果氢99%、氧0. 2%、二氧化碳0. 0%、 氢总量21. 4L、气体总量21. 7L。图20 (图23的从上往下数第二个)的水是在创制水中添 加氢氧化钠和碳酸钠而得的水。将lOOcc该水加入容器60a内，在采样3分钟、100°C、压力 0. 08MPa的条件下得到如下分析结果氢99%、氧0. 1%、二氧化碳0. 0%、氢总量21. 4L、气 体总量21. 6L。图21 (图23的从上往下数第三个)的水是在自来水中添加氢氧化钠和碳酸钠而 得的水。将lOOcc该水加入容器60a内，在采样3分钟、100°C、压力0. 07MPa的条件下得到 如下分析结果氢99%、氧0. 2%、二氧化碳0. 0%、氢总量9. 0L (升)、气体总量9. 1L (升)。 图22 (图23的从上往下数第四个)的水是在自来水中添加氢氧化钠和碳酸钠而得的水。将 lOOcc该水加入容器60a内，在采样3分钟、100°C、压力0. 07MPa的条件下得到如下分析结 果氢99%、氧0. 1%、二氧化碳0. 0%、氢总量12. 2L、气体总量12. 3L。还有，图23的4项 实验结果中，单位是体积％，是除去了氮后的结果。氢的体积是0°C、1个大气压下的值。此 外，二氧化碳、一氧化碳、甲烷在0. 以下。图19 图23中的基于实验试样的分析也由所 述株式会社信浓公害研究所进行。根据图23所示的4项实验结果可知，4项实验中均可产生大量的氢。此外，水使用 自来水时(图23的第三项和第四项)的氢的总产生量为9. 0L和12. 2L，相对地，水使用创 制水时(图23的第一项和第二项)的氢的总产生量均为21. 4L，可知与水使用自来水时相 比，使用创制水作为水时可产生更多的氢。还有，图23所示的4项实验中，实验于100°C进 行，产生大量的氢，但只要在30°C以上即产生少量的氢。也可将由图18的容器60a产生的包含氢的气体从容器60a的上方经连通通路64 导入图24所示的容器60b内。图24所示的容器60b具有与图18的容器60a相同的形状， 其内部从上方到下方设有多级搁板108，各搁板108上承载有电气石76和铝78。较好是在 各搁板108上承载碳酸氢钠或碳酸钠，使它们与电气石76和铝78混合。从图18的容器60a导出的包含水蒸气的气体被导入图24的容器60b内的最下方 的位置。因为用加热单元74对容器60b加热，所以被导入容器60b内的包含水蒸气的气体被加热，从下方向上方移动。被导入容器60b内的包含水蒸气的气体依次与各搁板108上 所承载的电气石76和铝78接触并到达上方，然后经连通通路65被取出至外部。从图18 的容器60a导出的气体也可以经过图24所示的多个容器60b。从图16所示的容器60a或 图24所示的容器60b导出的气体不仅包含氢，也包含氮、氧、二氧化碳等，二氧化碳的分离 已在涉及图16的二氧化碳除去装置的部分进行了说明，氢可与氧、氮分离，但在此省略其 说明。实施例6下面，基于图25对本发明的另一实施例(实施例6)进行说明。实施例6的容器 60c的形状与图18相同。在容器60c内部沿上下方向具备多级搁板108，各搁板108上承 载有大量小颗粒的电气石76和大量小片的铝78。多块的各搁板108设有大量的孔(未图 示)，该孔具有电气石76和铝78不会朝下方下落而能通过水和空气的程度的尺寸。在各搁 板108上的电气石76和铝78上撒上碳酸钠或碳酸氢钠的粉末，将它们混合。藉此，铝78 的表面被用碳酸钠或碳酸氢钠的粉末覆盖。也可以将预先用碳酸钠或碳酸氢钠的粉末覆盖 铝78的表面而得的材料与电气石76 —起承载于搁板108上。该实施例6中，容器60c的 开口部呈开放于大气中的状态。实施例5是将水导入容器60a内的底部附近，通过加热单元74使容器60a底部的 水加热蒸发的例子。相对地，实施例6是在容器60c内的最上部的搁板108上方设置像淋 浴那样朝最上部的搁板108的整个范围均勻地喷射散布水的水喷射单元114，由水喷射单 元114像淋浴那样朝下方喷射水的例子。为了大致均等地对整个容器60c加热，用作为加 热单元的电加热器116覆盖容器60c的底面和侧面的外侧。用隔热材料118覆盖该电加热 器116的外侧。在容器60c的底部铺设铝板120，在该铝板120上承载电气石76。通过铺设铝板 120，与具备小片的铝78的情况相比，容器60底部可具备更多的电气石76。也可以与图5 所示同样地在容器60c底部同时收纳电气石76和大量的铝78的片以代替铝板120。实施例6中，像淋浴那样从容器60c内的上部的水喷射单元114朝下方喷射水。从 水喷射单元114喷射的水经过最上部的搁板108上的电气石76和铝78以及撒在其上的碳 酸钠或碳酸氢钠等，到达下一级的搁板108，依次到达下方的搁板108，最终到达容器60c底 部的铝板120上。通过电加热器116对整个容器60c内均勻地加热，设定水喷射单元114的 水喷射量和电加热器116的加热温度，使得从水喷射单元114喷射的水在到达容器60c底 部的铝板120时已几乎全部蒸发。藉此，向容器60c内喷射的水在下落至容器60c底部的 过程中蒸发，向容器60c内喷射的水的蒸发效率高。从水喷射单元114向容器60c内喷射散布的水采用普通的水、创制水、或是在这2 种水中的任一种中溶解氢氧化钠而得的氢氧化钠溶液。氢氧化钠溶液中，相对于100重量 份的水，氢氧化钠在0. 1重量份以上即可，可以是任意量。从经济性方面来看，氢氧化钠优 选1 10重量份。氢氧化钠也可以在10重量份以上，但即便氢氧化钠的重量再多，效果也 是一样的。基于图26对图25所示的容器60c内产生的氢进行说明。图26是以自来水为基 础的8种水所产生的氢的总体积的百分比和氢总量(ml)以及创制水为基础的8种水所产 生的氢的总体积的百分比和氢总量(ml)的一览表。图26中示出了 16项测定分析结果，第一项 第八项是采用以自来水为基础的水的测定分析结果，第九项 第十六项是采用以创 制水为基础的水的测定分析结果。此外，所有的16项结果都是基于100°C、0. 08MPa、采样1 分钟的条件的结果。一览表的图26中未记载在温度100°C、压力0. 08MPa的条件下进行实 验，但图26的16项结果中具有代表性的6项结果示于图27 图32，这些图27 图32中 示出了在温度100°C、压力0. 08MPa的条件下进行实验。在水(自来水或创制水)中添加例如碳酸氢钠等单种物质而得的溶液中，相对于 100重量％的水，碳酸氢钠例如在0. 1重量％以上。另外，在水(自来水或创制水)中添加 2种以上的物质、例如碳酸钠和氢氧化钠等而得的溶液中，相对于100重量％的水，碳酸钠 和氢氧化钠例如在0. 1重量％以上。同样地，3种以上的物质的情况下，相对于100重量％ 的水，3种以上的物质的总和在0. 1重量％以上。图26中，第一项为投入容器内的水是单独的自来水，气体总量590ml中的氢为 44%，氢总量为260ml。与该第一项相对应的单独的测定分析报告为图27。该图27的试样 名一栏中记载自来水100%，采样1分钟，100°C，0.08MPa。之所以示出图27，是为了阐明 图26的第一项是在温度100°C、压力0. 08MPa的条件下进行实验。之所以示出图28 图 32，是为了阐明图26的16项测定是在温度100°C、压力0. 08MPa的条件下进行实验。图26 第二项为投入容器内的水是在自来水中添加碳酸氢钠而得的溶液，气体总量530ml中的 氢为11%，氢总量为58ml。图26第三项为投入容器内的水是在自来水中添加碳酸钠而得 的溶液，气体总量1700ml中的氢为28%，氢总量为490ml。图26第四项为投入容器内的 水是在自来水中添加碳酸氢钠和碳酸钠而得的溶液，气体总量220ml中的氢为20%，氢总 量为44ml。图26第五项为投入容器内的水是在自来水中添加氢氧化钠而得的溶液，气体 总量4100ml中的氢为97%，氢总量为4000ml。图26的第一项 第八项中，仅添加了氢氧 化钠的第五项的氢总量最大，达4000ml。图28对应于图26的第五项。图26第六项为投 入容器内的水是在自来水中添加碳酸钠和氢氧化钠而得的溶液，气体总量2900ml中的氢 为84%，氢总量为2400ml。图29对应于图26的第六项。图26第七项为投入容器内的水 是在自来水中添加碳酸氢钠和氢氧化钠而得的溶液，气体总量1800ml中的氢为87%，氢总 量为1600ml。图26第八项为投入容器内的水是在自来水中添加碳酸氢钠、氢氧化钠和碳 酸钠而得的溶液，气体总量3400ml中的氢为61%，氢总量为2100ml。图26中，第九项为投入容器内的水是单独的创制水，气体总量1300ml中的氢为 71%，氢总量为940ml。图30对应于图26的第九项。图26第十项为投入容器内的水是在 创制水中添加碳酸氢钠而得的溶液，气体总量1300ml中的氢为37%，氢总量为490ml。图 26第十一项为投入容器内的水是在创制水中添加碳酸钠而得的溶液，气体总量1900ml中 的氢为37%，氢总量为700ml。图26第十二项为投入容器内的水是在创制水中添加碳酸 氢钠和碳酸钠而得的溶液，气体总量970ml中的氢为59%，氢总量为570ml。图26第十三 项为投入容器内的水是在创制水中添加氢氧化钠而得的溶液，气体总量8500ml中的氢为 96%，氢总量为8100ml。图31对应于图26的第十三项。图26的第九项 第十六项中，仅添 加了氢氧化钠的第十三项的氢总量最大，达8100ml。图26第十四项为投入容器内的水是 在创制水中添加碳酸钠和氢氧化钠而得的溶液，气体总量6600ml中的氢为97%，氢总量为 6400ml。图32对应于图26的第十四项。图26第十五项为投入容器内的水是在创制水中 添加碳酸氢钠和氢氧化钠而得的溶液，气体总量5400ml中的氢为96%，氢总量为5200ml。
21图26第十六项为投入容器内的水是在创制水中添加碳酸氢钠、氢氧化钠和碳酸钠而得的 溶液，气体总量2900ml中的氢为86%，氢总量为2500ml。图26中的基于实验试样的分析 也由所述株式会社信浓公害研究所进行。由图26的测定分析报告可知以下结论。所用的水为自来水的情况与所用的水为 创制水的情况相比，不论是氢百分比还是氢总量都是创制水明显更多。由图26的测定分析 报告还可知以下结论。图26的第一项中投入容器内的水是自来水，图26的第五项中投入 容器内的水是自来水+氢氧化钠。图26的第一项的氢百分比为44%，氧百分比为12%，相 对地，图26的第五项的氢百分比为97%，氧百分比为0. 7%。综上，与电气石76和铝78接 触的水是在自来水中添加氢氧化钠而得的氢氧化钠溶液的情况和与电气石76和铝78接触 的水仅仅是自来水的情况相比，氢百分比明显增加，氧百分比明显减少。S卩，通过在与电气 石76和铝78接触的水中添加氢氧化钠，氧百分比减少。这是因为通过在自来水中添加氢 氧化钠，可增大产生氢时的氢的产生率，而且可大幅减少氧，提高取出氢时的氧除去效率。基于图26的第九项和图26的第十三项可知，通过在水中添加氢氧化钠，氢百分比 的确明显增加，氧百分比的确明显减少。图26的第九项和图26的第十三项中，投入容器内 的水为创制水，图26的第九项仅使用创制水，图26的第十三项使用创制水+氢氧化钠。图26的第九项的氢百分比为71%，氧百分比为6. 0%，相对地，图26的第十三项 的氢百分比为96%，氧百分比为0. 9%。综上，与电气石76和铝78接触的水是在创制水中 添加氢氧化钠而得的氢氧化钠溶液的情况和与电气石76和铝78接触的水仅仅是创制水的 情况相比，氢百分比明显增加，氧百分比明显减少。即，通过在与电气石76和铝78接触的 创制水中添加氢氧化钠，氧百分比减少。这是因为通过在创制水中添加氢氧化钠，可增大产 生氢时的氢的产生率，而且可大幅减少氧，提高取出氢时的氧除去效率。还可知在水中添加了氢氧化钠时(混合有碳酸氢钠或碳酸钠时也一样)，与单独 的水相比，氢百分比和氢总量都明显更多。可知未在水中加入氢氧化钠、而是加入了碳酸氢 钠或碳酸钠时，与单独的水相比，氢百分比和氢总量都更少。但是，碳酸氢钠或碳酸钠具有 防止铝的氧化、延长氢的产生时间的作用。由图26的第五项和第十三项可知，为增大氢总 量，作为所用的水，优选使用在水中添加氢氧化钠而得的氢氧化钠溶液。此外，由图26的第 六项、第七项、第八项、第十四项、第十五项及第十六项可知，为了在一定程度上增大氢总量 的同时延长氢的产生时间，也可以使用在氢氧化钠溶液中添加碳酸氢钠和碳酸钠中的至少 一方而得的溶液。综上，根据图26的测定分析报告，即使于100°C采用普通的水(例如自来水)也能 产生氢。如果使用创制水来代替自来水，则可产生更多的氢。不论是自来水还是创制水，如 果使用添加氢氧化钠而得的氢氧化钠溶液，则可产生更多的氢。在30°C以上就可产生少量的氢。还有，图25中，在容器60c内沿上下方向具备多块搁板108，该搁板108上具备大 量粒状的电气石76和粒状或小片的铝78，氢氧化钠水溶液从上方向下方下落。但是，也可 以用下述方案来代替上述方案容器60c内不具备搁板108，在容器60c内的底部加入大量 粒状的电气石76和粒状或小片的铝78，加入氢氧化钠水溶液，直至覆盖粒状的电气石76和 招780
2权利要求
一种氢的制造方法，其特征在于，在容器内加入水、电气石和铝，用加热单元对所述容器内的水加热，从而由水产生氢。
2.如权利要求1所述的氢的制造方法，其特征在于，加入所述容器内的水是采用如下 生成的特殊的水最初使水通过离子交换树脂，然后使所得的水先通过电气石和由流纹岩 或花岗岩中的至少一种形成的含65 76%二氧化硅的岩石中的任一方，再通过另一方而 生成。
3.如权利要求2所述的氢的制造方法，其特征在于，在用于生成所述特殊的水的电气 石中混合有铝、不锈钢、银中的至少一种金属。
4.如权利要求2或3所述的氢的制造方法，其特征在于，所述流纹岩采用由黑曜岩、珍 珠岩、松脂岩中的至少一种形成的岩石。
5.如权利要求1 4中任一项所述的氢的制造方法，其特征在于，在加入所述容器内的 水中添加氢氧化钠。
6.如权利要求1 4中任一项所述的氢的制造方法，其特征在于，在加入所述容器内的 水中添加碳酸氢钠或碳酸钠。
7.如权利要求1 6中任一项所述的氢的制造方法，其特征在于，使所述容器处于不密 闭的状态，通过所述加热单元将所述容器内的水加热至30°C以上。
8.如权利要求7所述的氢的制造方法，其特征在于，通过所述加热单元将所述容器内 的水加热至80°C以上的温度。
9.如权利要求1 6中任一项所述的氢的制造方法，其特征在于，使所述容器处于密闭 状态，通过所述加热单元将该密闭容器内的水加热蒸发，利用蒸发的水蒸气的压力使所述 密闭容器内的压力达到高压。
10.如权利要求1 8中任一项所述的氢的制造方法，其特征在于，在所述容器内沿上 下方向具有多块搁板，所述搁板形成有大量能通过水和空气的小孔，所述各搁板上承载有 不能通过所述小孔的尺寸的大量的所述电气石和大量的所述铝。
11.如权利要求10所述的氢的制造方法，其特征在于，在所述各搁板上的所述铝中混 合碳酸氢钠或碳酸钠。
12.如权利要求9或11所述的氢的制造方法，其特征在于，通过水供给管向所述容器内 供给水，通过水量调整单元调整向所述容器内的水的供给量，从所述容器内的上部向最上 方的所述搁板喷射水，通过所述水量调整单元调整水的供给量并通过所述加热单元调整所 述容器内的水的加热温度，藉此使得从所述水供给管向容器内供给的水在到达所述容器的 底部前蒸发或到达后在短时间内蒸发。
13.如权利要求10 12中任一项所述的氢的制造方法，其特征在于，将在所述容器 内产生的气体通过连通通路导入辅助容器内，所述辅助容器在内部沿上下方向具有多块搁 板，所述搁板形成有大量能通过水和空气的小孔，且所述各搁板上承载有不能通过所述小 孔的尺寸的大量的所述电气石和大量的所述铝。
全文摘要
本发明提供可使用水在与以往相比更低温低压的条件下容易地由水获取氢的氢的制造方法。将水、电气石(76)和铝(78)收纳于容器(60)内，用加热单元(74)加热水。藉此，电气石(76)出现许多正电极和负电极，该正电极和负电极产生微弱的电流，促进容器(60)内的水的电解，产生大量的氢。
文档编号C25B1/04GK101899671SQ20101019706
公开日2010年12月1日 申请日期2010年5月27日 优先权日2009年5月28日
发明者深井利春 申请人:深井利春