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公開番号2024011902
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-01-25
出願番号2022114232
出願日2022-07-15
発明の名称水素生成装置及び水素生成方法
出願人国立大学法人広島大学
代理人個人
主分類C01B 3/04 20060101AFI20240118BHJP(無機化学)
要約【課題】エネルギー効率のよい水素生成装置及び水素生成方法を提供する。
【解決手段】水素生成装置1は、二酸化炭素が供給される水層WLに配置された正極11と、水層WLと連続する水域に鉄鋼スラグ15が配置されてなる鉄鋼スラグ層SLに配置された負極13と、正極11及び負極13に接続される電源14と、を備える。これにより、二酸化炭素が水層WLで電離して生じる水素イオンが、電源14によって正極11に供給される電子を受け取り、水素が生成される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
二酸化炭素が供給される水層に配置された正極と、
前記水層と連続する水域に鉄鋼スラグが配置されてなる鉄鋼スラグ層に配置された負極と、
前記正極及び前記負極に接続され、前記鉄鋼スラグから前記負極に供与された電子を前記正極へ供給する電源と、
を備える水素生成装置。
続きを表示（約 460 文字）【請求項２】
前記鉄鋼スラグ層は、有機泥及び活性炭の少なくともいずれかを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の水素生成装置。
【請求項３】
前記正極及び前記負極を収容する容器と、
前記水層に二酸化炭素を供給する供給部と、を備え、
前記負極は、少なくとも前記容器の内側面に沿って筒状に配置され、
前記水層は、少なくとも前記負極の内部に配置され、
前記正極は、前記負極の内部の前記水層中に配置されている、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の水素生成装置。
【請求項４】
二酸化炭素が供給される水層に正極を配置し、
前記水層と連続する水域に鉄鋼スラグが配置されてなる鉄鋼スラグ層に負極を配置し、
電源に前記正極及び前記負極を接続し、
前記鉄鋼スラグから前記負極に供与された電子を、
前記正極から、前記二酸化炭素の電離によって生じる水素イオンに供与して、水素を生成する、
ことを特徴とする水素生成方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素生成装置及び水素生成方法に関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
水素は、燃焼させても二酸化炭素を発生しないクリーンなエネルギー源として注目されている。水素の生成方法としては、化石燃料を燃焼させて発生させたガスから水素を取り出す方法、水を電気分解して水素を生成する方法等がある。水を電気分解して水素を生成する方法は、水素の生成時に二酸化炭素を排出しないので、よりクリーンな方法として期待されており、種々の技術開発が行われている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２２－４３８９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の水の電解装置では、カソード電極の表面に多孔質のハニカム構造体を設けることにより、多孔質性を利用した毛管力で水を強制的に反応電極面に供給しつつ、生成する水素（水素気泡）をハニカム構造体の開口部から排出して電極（カソード電極）が気相で覆われることを抑制する。これらの効果によって、水の電気分解における水素生成の限界電流密度が向上し、水の電気分解を効率良く行うことができる。
【０００５】
しかしながら、水の電気分解による水素の生成では、依然として大きな電気エネルギーを消費し、水素の製造に係るコストは大きい。
【０００６】
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、エネルギー効率のよい水素生成装置及び水素生成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、この発明の第１の観点に係る水素生成装置は、
二酸化炭素が供給される水層に配置された正極と、
前記水層と連続する水域に鉄鋼スラグが配置されてなる鉄鋼スラグ層に配置された負極と、
前記正極及び前記負極に接続され、前記鉄鋼スラグから前記負極に供与された電子を前記正極へ供給する電源と、
を備える。
【０００８】
また、前記鉄鋼スラグ層は、有機泥及び活性炭の少なくともいずれかを含む、
こととしてもよい。
【０００９】
また、前記正極及び前記負極を収容する容器と、
前記水層に二酸化炭素を供給する供給部と、を備え、
前記負極は、少なくとも前記容器の内側面に沿って筒状に配置され、
前記水層は、少なくとも前記負極の内部に配置され、
前記正極は、前記負極の内部の前記水層中に配置されている、
こととしてもよい。
【００１０】
また、本発明の第２の観点に係る水素生成方法では、
二酸化炭素が供給される水層に正極を配置し、
前記水層と連続する水域に鉄鋼スラグが配置されてなる鉄鋼スラグ層に負極を配置し、
電源に前記正極及び前記負極を接続し、
前記鉄鋼スラグから前記負極に供与された電子を、
前記正極から、前記二酸化炭素の電離によって生じる水素イオンに供与して、水素を生成する。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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