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氢制造装置和氢制造方法

申请号 CN202280060966.7 申请日 2022-07-01 公开(公告)号 CN117916192A 公开(公告)日 2024-04-19
申请人 日本焦化工业株式会社; 发明人 椎名启;
摘要 本 发明 提供一种能够以低功率制造大量的氢的氢制造装置。一种氢制造装置(1),其通过使 水 与作为无机物的处理物发生机械化学反应来制造氢。而且,上述氢制造装置(1)具有: 粉碎 处理机(2),其具有处理物的供给口(22)和排出口(23)以及圆筒状的粉碎容器(21);储罐(3),其用于储存由粉碎处理机处理的处理物;以及循环管线(40),其使处理物和水在粉碎处理机与储罐之间循环。在此,在粉碎容器内形成的粉碎室的轴线方向的长度(L)与直径(D)的比(L/D)优选为1以下,进一步优选为1/3以下。
权利要求

1.一种氢制造装置,其通过使与作为无机物的处理物发生机械化学反应来制造氢,所述氢制造装置具有:
具有所述处理物的供给口和排出口以及圆筒状的粉碎容器的介质搅拌型湿式粉碎机,由所述介质搅拌型湿式粉碎机处理的所述处理物的储罐,以及
使所述处理物和水在所述介质搅拌型湿式粉碎机与所述储罐之间循环的循环管线。
2.根据权利要求1所述的氢制造装置,其特征在于,
在所述粉碎容器内形成的粉碎室的轴线方向的长度(L)与直径(D)的比(L/D)为1以下。
3.根据权利要求2所述的氢制造装置,其特征在于,
所述粉碎室的轴线方向的长度(L)与直径(D)的比(L/D)为1/3以下。
4.根据权利要求1或2所述的氢制造装置,其特征在于,
在所述粉碎室中配置有在所述轴线方向隔开间隔地安装于旋转轴的两个搅拌转子,所述搅拌转子具有保持板部、搅拌部以及突起部,所述保持板部固定于所述旋转轴、为圆板状、且具有多个开口,所述搅拌部设置在所述保持板部的周缘、为圆筒状、且具有多个贯通孔,所述突起部设置在所述搅拌部的外周面。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的氢制造装置,其特征在于,
所述储罐是形成为在所述粉碎容器内形成的粉碎室的容积的300倍以上的容积的大容量罐。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的氢制造装置,其特征在于,
所述处理物含有选自、锗、、锌、铬、锰、锆、锶、、磷、镁、、镍、钼、、钨、钴、锂、钡、钠、、铷中的至少一种以上。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的氢制造装置,其特征在于,具有:
反应用罐,其具有性成分或酸性成分的添加口,以及
送液管线,其为了将所述处理物送液至所述反应用罐而与所述循环管线连接。
8.一种氢制造方法,通过使水与作为无机物的处理物发生机械化学反应来制造氢,所述氢制造方法的特征在于,包括:
使所述处理物和水在具有圆筒状的粉碎容器的介质搅拌型湿式粉碎机与储罐之间循环来进行粉碎处理的工序,以及
通过在所述粉碎处理后的所述处理物和水中添加碱性成分或酸性成分来产生氢气的工序。

说明书全文

氢制造装置和氢制造方法

技术领域

[0001] 本发明涉及通过使与作为无机物的处理物发生机械化学反应来制造氢的氢制造装置和氢制造方法。

背景技术

[0002] 在制造氢的方法中,虽然存在各种方法,但是水电解法作为从可再生能源制造氢的方法而备受期待。然而,水电解法消耗大量的电,而且特别是在采用性水电解法的情况下,当功率不稳定时,存在氢气的纯度下降的问题。
[0003] 另一方面,如专利文献1、2所公开那样,已知只要在行星球磨机的容器中加入水和系的粉碎介质并搅拌,通过机械化学反应就会产生氢。
[0004] 在此,在考虑通过机械化学反应大量生产氢的情况下,在行星球磨机中难以扩大规模,且生产效率也低。进而,在专利文献1中也存在如下记载:通过在水中加入和氢化钠并用行星球磨机粉碎,能够产生氢。
[0005] 现有技术文献
[0006] 专利文献
[0007] 专利文献1:日本特开2016‑47789号公报
[0008] 专利文献2:日本特开2017‑141157号公报。

发明内容

[0009] 发明要解决的问题
[0010] 然而,在一边粉碎一边向硅的水浆料中添加氢氧化钠的情况下,需要添加与添加时的硅的粒径(比表面积)相配合的最适浓度的氢氧化钠。例如,当氢氧化钠的浓度比最适浓度更淡时,氢气的产生量减少。
[0011] 与此相对,当添加比最适浓度更浓的氢氧化钠时,引起由急剧的反应而导致的升温,除此以外,在短时间大量产生包含氢的气体,浆料如蜂窝糖那样膨胀。而且,发生浆料、固体物从处理罐(储罐)向外部流出的状况,进而该固体物黏着在罐内、粉碎机的内部,从而有可能给运转造成妨碍。
[0012] 此外,在假设利用太阳能发电、发电等可再生能源的情况下,期望以更低功率运转的氢发生装置。
[0013] 因此,本发明的目的在于提供一种能够以低功率制造大量的氢的氢制造装置和氢制造方法。
[0014] 用于解决问题的方案
[0015] 为了实现上述目的,本发明的氢制造装置通过使水与作为无机物的处理物发生机械化学反应来制造氢,该氢制造装置具有:具有上述处理物的供给口和排出口以及圆筒状的粉碎容器的介质搅拌型湿式粉碎机、由上述介质搅拌型湿式粉碎机处理的上述处理物的储罐、以及使上述处理物和水在上述介质搅拌型湿式粉碎机与上述储罐之间循环的循环管线。
[0016] 在此,能够构成为:在上述粉碎容器内形成的粉碎室的轴线方向的长度(L)与直径(D)的比(L/D)为1以下。进而,优选上述粉碎室的轴线方向的长度(L)与直径(D)的比(L/D)为1/3以下。
[0017] 此外,也可以构成为:在上述粉碎室中,配置有在上述轴线方向隔开间隔地安装于旋转轴的两个搅拌转子,上述搅拌转子具有保持板部、搅拌部以及突起部,上述保持板部固定于上述旋转轴、为圆板状、且具有多个开口,上述搅拌部设置在上述保持板部的周缘、为圆筒状、且具有多个贯通孔,上述突起部设置在上述搅拌部的外周面。
[0018] 进而,能够构成为:上述储罐是形成为在上述粉碎容器内形成的粉碎室的容积的300倍以上的容积的大容量罐。此外,上述处理物能够含有选自硅、、铁、锗、、锌、铬、锰、锆、锶、、磷、镁、、镍、钼、、钨、钴、锂、钡、钠、、铷中的至少一种以上。
[0019] 此外,能够构成为具有:反应用罐,其具有碱性成分或酸性成分的添加口,以及送液管线,其为了将上述处理物送液至上述反应用罐而与上述循环管线连接。
[0020] 而且,氢制造方法的发明为通过使水与作为无机物的处理物发生机械化学反应来制造氢的发明,上述氢制造方法的特征在于包括:使上述处理物和水在具有圆筒状的粉碎容器的介质搅拌型湿式粉碎机与储罐之间循环来进行粉碎处理的工序;以及通过在上述粉碎处理后的上述处理物和水中添加碱性成分或酸性成分来产生氢气的工序。
[0021] 发明效果
[0022] 这样构成的本发明的氢制造装置使处理物和水在将与水发生机械化学反应的无机物(处理物)搅拌而使其粉碎的介质搅拌型湿式粉碎机与储罐之间循环。
[0023] 通过使用这种构成的介质搅拌型湿式粉碎机,能够以低功率制造大量的氢。如果能够以低功率制造氢,则能够有效利用太阳能发电、风力发电等可再生能源。
[0024] 此外,如果在介质搅拌型湿式粉碎机的粉碎容器内形成的粉碎室的轴线方向的长度(L)与直径(D)的比(L/D)为1以下,更优选为1/3以下,则压力损耗变小,能够使包含处理物的浆料以大流量流动。另一方面,即使是在粉碎室的旋转轴安装有两个搅拌转子的构成,通过特定搅拌转子的形状,能够以低功率制造大量的氢。
[0025] 此外,通过使储罐为形成为粉碎容器的粉碎室的容积的300倍以上的大容量罐,利用以低额定功率运转的小的介质搅拌型湿式粉碎机,就能够进行大量的处理。
[0026] 另一方面,通过除了设置为了使水与作为无机物的处理物发生机械化学反应而使用的储罐以外,还设置用于添加碱性成分或酸性成分的反应用罐,从而能够安全且有效地连续制造氢。
[0027] 而且,在氢制造方法的发明中,分为使无机物和水在介质搅拌型湿式粉碎机与储罐之间循环来进行粉碎处理的工序、以及通过在粉碎处理后的无机物中添加碱性成分或酸性成分来产生氢气的工序。因此,在例如添加了比最适浓度更浓的碱性成分的情况下,能够防止膨胀的浆料黏着在粉碎机的内部而给之后的运转造成妨碍的状况的发生。附图说明
[0028] 图1为示出本发明的实施方式的氢制造装置的概要的说明图。
[0029] 图2为示出粉碎处理机的粉碎容器周边的构成的说明图。
[0030] 图3为示出配置在粉碎容器的粉碎室的搅拌转子的构成的说明图。
[0031] 图4为示出比较了根据介质搅拌型湿式粉碎机的种类和粉碎条件而变化的氢生成量的实验结果的图表。
[0032] 图5为示出比较了根据介质搅拌型湿式粉碎机的种类和粉碎条件而变化的电量的实验结果的图表。
[0033] 图6为示出实施例1的粉碎处理机的粉碎容器周边的构成的说明图。
[0034] 图7为说明配置在粉碎容器的粉碎室的搅拌转子的构成的俯视图。
[0035] 图8为从图7的A‑A箭头方向观察的侧视图。
[0036] 图9A为实施例2的氢制造装置的构成的说明图。
[0037] 图9B是为了与实施例2的氢制造装置进行比较而示出的配置了小容量罐的构成的说明图。
[0038] 图10为示出实施例3的氢制造装置的概要的说明图。

具体实施方式

[0039] 以下,参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1为示出本实施方式的氢制造装置1的概要的说明图。本实施方式的氢制造装置1是通过使水与作为无机物的处理物发生机械化学反应来制造氢的装置。
[0040] 本实施方式的氢制造装置1具有作为介质搅拌型湿式粉碎机的粉碎处理机2、作为无机物的处理物的储罐3、以及循环管线40。首先,对介质搅拌型湿式粉碎机进行说明。
[0041] 将对浆料中包含的固体颗粒进行微粉碎而制成由更细的微粒构成的分散液的处理称为湿式粉碎处理。而且,将在容器内将浆料状的处理液和介质(粉碎介质或搅拌介质)一起搅拌并通过介质的剪切力、冲击力来将颗粒微粉碎的粉碎处理机称为介质搅拌型湿式粉碎机。
[0042] 而且,本实施方式的粉碎处理机2具有:圆筒状的粉碎容器21;供给口22,其用于向该粉碎容器21的内部空间供给无机物的固体颗粒和水;以及排出口23,其排出在粉碎容器21内粉碎处理后的无机物(处理物)与水的混合物(处理物浆料)。
[0043] 在使用粉碎处理机2作为通过使水和无机物发生机械化学反应来制造氢的装置的情况下,从供给口22投入含有选自硅、铝、铁、锗、锡、钛、钙、锌、铬、锰、锆、锶、银、磷、镁、钒、镍、钼、铜、钨、钴、锂、钡、钠、钾、铷中的至少一种以上的无机物的固体颗粒。
[0044] 如图2所示,粉碎处理机2具有:圆筒状的粉碎容器21;旋转轴24,其穿通粉碎容器21的一个侧面且旋转自由地设置;以及搅拌转子25,其固定于旋转轴24并旋转。即,与水一起从供给口22投入的无机物的固体颗粒通过搅拌转子25的旋转,在粉碎容器21的粉碎室
26a与介质一起被搅拌。
[0045] 在此,关于作为粉碎介质(搅拌介质)的介质,能够使用化钨、氧化锆、不锈、氧化铝、氮化硅等材料的珠。此外,关于介质的粒径,粒径越小,比表面积越大,因此粉碎能力越高。
[0046] 例如,在“SC磨机”这一型号名的介质搅拌型湿式粉碎机中,使用粒径为0.2mm至0.8mm的珠(介质),能够将处理物粉碎处理成0.01μm至0.1μm的粒径。进而,在“MSC磨机”这一型号名的介质搅拌型湿式粉碎机中,使用粒径为0.03mm至0.2mm的微珠(介质),能够将处理物粉碎处理成0.001μm至0.1μm的粒径。
[0047] 在粉碎容器21的粉碎室26a中,收容有根据处理物而选择的上述的介质。粉碎容器21的内部空间由筒状间隔件26划分为中央的粉碎室26a和周缘的室外部26b。间隔件26能够使用例如设置有大量狭缝261的筛型。
[0048] 通过装配有间隔件26,能够防止介质从粉碎室26a漏出到室外部26b。水与被粉碎成规定的粒径以下的无机物的混合物(处理物浆料)能够通过间隔件26,流出到室外部26b的处理物浆料(处理液)从设置在粉碎容器21的排出口23排出到外部。
[0049] 在此,在粉碎容器21内形成的粉碎室26a的轴线方向的长度(L)与直径(D)的比(L/D)优选为1以下。在图2中,作为更优选的比率,粉碎室26a的轴线方向的长度(L)与直径(D)的比(L/D)成为1/3。上述的型号名“SC磨机”为该比率。
[0050] 通过它们的尺寸关系(L/D),搅拌转子25能够在有限的空间中给予处理物和介质最大的动能。而且,通过使比(L/D)小至1/3以下,能够提高分散力而不易产生介质的偏差,并且能够使流量增多。
[0051] 此外,在型号名“SC磨机”等粉碎处理机2中,搅拌转子25发挥离心的作用,因此即使在循环管线40中不设置泵,粉碎处理机2自身也能够发挥泵的作用,使处理物和水在循环管线40中循环。但是,并非在所有的情况下都不需要泵,在使用大型的介质搅拌型湿式粉碎机的情况下、和/或根据高黏度流体等处理物的种类,为了进行稳定运转而将循环泵4配置于循环管线40。
[0052] 图3为示出配置在粉碎容器21的粉碎室26a的搅拌转子25的构成的说明图。搅拌转子25具有:圆板状的保持板部251,其固定于旋转轴24;圆筒状的搅拌部252,其设置于保持板部251的周缘;以及多个突起部253,其设置于搅拌部252的外周面。
[0053] 此外,在圆板状的保持板部251穿孔有多个开口251a,处理物和介质能够在搅拌转子25的内外沿轴线方向流动。进而,在搅拌部252的突起部253间穿孔有多个贯通孔252a,当搅拌转子25旋转时,处理物和介质通过突起部253的前表面受到旋转力,并且在贯通孔252a的附近受到强的离心力。即,处理物和介质由于离心力而穿过各贯通孔252a,从搅拌转子25的内侧流向外侧,因此在每个贯通孔252a中产生循环流。
[0054] 即,在粉碎容器21的粉碎室26a内产生箭头那样流动的强的循环流。这是因为,通过搅拌转子25的旋转,处理物和介质受到理想的力的作用。而且,通过在粉碎室26a内的整体中激烈地搅拌处理物和介质,能够稳定地进行效率高的粉碎处理。
[0055] 在这样构成的粉碎处理机2中,如图1所示,连接有储罐3。储罐3是投入含有无机物(处理物)的固体颗粒和水的处理物浆料(处理液)的进料罐,并且也是由粉碎处理机2粉碎处理的处理物浆料流入的处理罐。
[0056] 在循环方式中,通过循环管线40连接储罐3和粉碎处理机2。循环管线40根据需要配置有循环泵4。从投入口31投入到储罐3的处理物浆料由搅拌机34搅拌从而保持在均匀的浓度。
[0057] 而且,处理物浆料从储罐3的底部抽出,通过循环管线40送至粉碎处理机2,在粉碎处理机2受到搅拌和粉碎处理之后,通过循环管线40从投入口31返回储罐3。
[0058] 像这样在处理物循环的状态中,进行规定的时间的粉碎处理。通过进行最少7次至8次的循环运转,能够将储罐3内的处理物(无机物)均匀地粉碎。
[0059] 在此,当循环流量小时,在储罐3内,存在一次都没有通过粉碎处理机2的颗粒的概率变高,但通过增加流量,能够提高均匀性。这样的循环方式的粉碎处理工序的分散性、操作性、可维护性、清洗性优异,也适合于自动化。
[0060] 在氢制造装置1中,使例如作为无机物的硅的固体颗粒与水在粉碎处理的过程中发生机械化学反应。而且,对于粉碎处理成发生机械化学反应的程度的无机物(处理物),使其与从储罐3的添加口32投入的氢氧化钠等碱性成分(碱溶液)发生反应,产生氢气。作为添加的碱性成分,除氢氧化钠以外,能够使用氯化钠、氢氧化钾、碳酸钠、水溶液等。
[0061] 然后,在储罐3内产生的氢气从排出口33取出。即,本实施方式的储罐3储存以循环方式粉碎处理的无机物(处理物),并且也成为与碱性成分的反应用的罐。
[0062] 在此,在向粉碎处理后的硅(处理物)的水浆料(处理物浆料)添加氢氧化钠的情况下,需要添加与添加时的硅的粒径(比表面积)相符的适当浓度的氢氧化钠。例如,当氢氧化钠的的浓度比最适浓度小时,氢气的产生量变少,当添加比最适浓度更浓的氢氧化钠时,引起这样的现象:引起由急剧的反应而导致的升温,在短时间大量产生包含氢的气体,浆料如蜂窝糖那样膨胀。
[0063] 接下来,对本实施方式的氢制造装置1和氢制造方法的作用进行说明。
[0064] 这样构成的本实施方式的氢制造装置1使处理物在将与水发生机械化学反应的无机物(处理物)搅拌而使其粉碎的粉碎处理机2与储罐3之间循环。而且,在粉碎处理机2的粉碎容器21内形成的粉碎室26a的轴线方向的长度(L)与直径(D)的比(L/D)设定为1以下。
[0065] 图4为示出比较了根据介质搅拌型湿式粉碎机的种类和粉碎条件而变化的氢生成量(mL/g)的实验结果的图表。作为介质搅拌型湿式粉碎机,比较了上述的称为珠磨机的型号名“SC磨机”和称为球磨机的型号名“磨碎机”(attritor)。
[0066] “磨碎机”这一型号名的介质搅拌型湿式粉碎机使用粒径为3mm至10mm的球(介质),能够将处理物粉碎至1μm以下的粒径。另外,氢生成量是每1g的作为处理物的硅的产生量。
[0067] 此外,作为粉碎条件,在型号名“SC磨机”中,使用粒径φ为0.8mm的珠(介质),使搅拌转子25的旋转速度变化为7m/s、10m/s、13m/s、16m/s。另一方面,在型号名“磨碎机”中,使用粒径φ为3mm和5mm的球(介质),使转速变化为200rpm和300rpm。
[0068] 在任一型号中,均判明了通过延长粉碎时间能够得到足够的氢生成量。特别是,通过用型号名“SC磨机”使旋转速度为10m/s以上,能够以短的粉碎时间制造大量的氢。
[0069] 另一方面,图5为示出比较了根据介质搅拌型湿式粉碎机的种类和粉碎条件而变化的电量(kWh)的实验结果的图表。作为介质搅拌型湿式粉碎机,与图4的实验同样地使用型号名“SC磨机”和型号名“磨碎机”,粉碎条件也与图4的实验相同。此外,为了参考,示出了利用碱性水电解法制造氢1Nm3所需的电量。
[0070] 由这些实验结果可知,可以说,通过使用介质搅拌型湿式粉碎机,能够以低功率制造大量的氢。进而,在利用型号名“SC磨机”的粒径φ0.8mm的珠使旋转速度为10m/s的情况下,与利用型号名“磨碎机”的粒径φ3mm的球使转速为200rpm的情况相比,能够使电量为约1/2.5。进而,与碱性水电解的参考值相比,上述的“SC磨机”(粒径φ0.8mm、旋转速度10m/s)能够使电量为约1/4。
[0071] 如果像这样使用型号名“SC磨机”,则能够以低额定功率(例如3.7kW)大量制造氢,因此能够有效利用太阳能发电、风力发电等可再生能源。特别是,在循环管线40没有配置循环泵4的情况下,能够以进一步少的功率制造氢。
[0072] 此外,如果像型号名“SC磨机”那样,粉碎室26a的轴线方向的长度(L)与直径(D)的比(L/D)为1/3,则压力损耗变小,能够使包含处理物的浆料以大流量流动。当L/D较小时,在离心泵那样的结构中浆料的流动与离心力方向一致,周缘部都是间隔件26,开口面积变得非常大,因此能够以大流量排出浆料,能够制造大量的氢。此外,也能够形成无泵的循环管线40。
[0073] 而且,在本实施方式的氢制造方法的发明中,使硅等无机物(处理物)在粉碎处理机2与储罐3之间循环直至成为规定的粒径的粉碎处理作为第一工序进行。在此,无机物(处理物)是否成为规定的粒径通过进行预备实验等,事先掌握粉碎时间、循环次数与粒径的关系,由此能够运用。
[0074] 而且,在第二工序中,通过向在储罐3储存的粉碎处理后的无机物(处理物)添加氢氧化钠等碱性成分,从而产生氢气。在添加该碱性成分的工序中,通过事先停止循环泵4从而即使在添加了比最适浓度更浓的碱性成分的情况下,也能够防止膨胀的浆料黏着在粉碎处理机2的内部而给之后的运转造成妨碍的状况的发生。
[0075] 此外,在利用太阳能发电等电源的情况下,有时能够运转粉碎处理机2的时间受日照时间等限制。在这种情况下,配置能够在可运转的时间内进行处理的容积的储罐3,作为第一工序,在白天一边粉碎无机物一边事先进行机械化学反应,作为第二工序,在夜间添加碱性成分,由此能够产生氢气。
[0076] 实施例1
[0077] 以下,一边参照图6~图8,一边对与上述的实施方式的氢制造装置1中说明的粉碎处理机2不同的方式的介质搅拌型湿式粉碎机进行说明。需要说明的是,对于与上述实施方式中说明的内容相同或同等的部分的说明,标注相同术语或相同附图标记进行说明。
[0078] 本实施例1中说明的介质搅拌型湿式粉碎机是具有两个搅拌转子55的粉碎处理机5。即,在粉碎处理机5的粉碎室56a中,配置有在轴线方向隔开间隔地安装于旋转轴54的两个搅拌转子55、55。
[0079] 粉碎处理机5具有:圆筒状的粉碎容器51;旋转轴54,其穿通粉碎容器51的一个侧面且旋转自由地设置;以及两个搅拌转子55,其固定于旋转轴54并旋转。即,与水一起从供给口52投入的无机物(处理物)的固体颗粒通过两个搅拌转子55的旋转,在粉碎容器51的粉碎室56a内与介质一起被搅拌,粉碎处理后的无机物(处理物)和水(处理物浆料)从排出口53排出。
[0080] 粉碎容器51的内部空间由筒状的间隔件56划分为中央的粉碎室56a和周缘的室外部56b。对于间隔件56,能够使用例如设置有大量狭缝561的筛型。
[0081] 而且,搅拌转子55具有:圆板状的保持板部551,其固定于旋转轴54;圆筒状的搅拌部552,其设置于保持板部551的周缘;以及多个突起部553,其设置于搅拌部552的外周面。
[0082] 图7为说明搅拌转子55的构成的俯视图,图8为从图7的A‑A箭头方向观察的侧视图。圆板状的保持板部551穿孔有多个开口551a,处理物和介质能够在搅拌转子55的内外沿轴线方向流动。该开口551a的大小(内径)大于上述的粉碎处理机2的搅拌转子25的开口251a,提高了流动性。进而,搅拌部552的突起部553间穿孔有多个贯通孔552a。
[0083] 在突起部553中,具有沿相反方向倾斜地设置在搅拌部552的外周面的两种突起部553A、553B。当搅拌转子55朝向箭头方向旋转时,突起部553A、553B的前表面成为作用面,对处理物和介质作用搅拌力。
[0084] 如图8所示,为了对处理物和介质作用朝向粉碎容器51的一端侧的力,突起部553A相对于轴线方向倾斜地设置。与此相对,为了对处理物和介质作用朝向粉碎容器51的另一端侧的力,突起部553B设置为向与突起部553A相反的一侧倾斜的方向。而且,突起部553A和突起部553B在搅拌转子55的圆周上交替配置。
[0085] 这样构成的实施例1的粉碎处理机5的特征在于,突起部553A对处理物和介质作用朝向粉碎容器51的一端侧的力,并且突起部553B对处理物和介质作用朝向粉碎容器51的另一端侧的力。
[0086] 总之,在现有的介质搅拌型湿式粉碎机中,仅作用朝向粉碎容器的另一端侧的力,但在实施例1的粉碎处理机5中,作用朝向两侧的端部的力。由此,朝向一端侧的流动和朝向另一端侧的流动同样强,贯通孔552a中的流动变强,如图6所示,能够产生遍及粉碎室56a内的整体的强循环流。
[0087] 在这样构成的实施例1的氢制造装置1的粉碎处理机5中,在粉碎容器51内形成的粉碎室56a的轴线方向的长度(L)与直径(D)的比(L/D)设定为1以下且大于1/3。
[0088] 即使粉碎室56a的轴线方向的长度(L)与直径(D)的比(L/D)大于1/3,通过在粉碎室56a的旋转轴54安装两个搅拌转子55、且使搅拌转子55的突起部553A、553B的形状最优化,也能够以与比(L/D)为1/3的情况相比更低功率运转。
[0089] 另外,关于其他构成和作用效果,与上述实施方式或其他实施例大致相同,因此省略说明。
[0090] 实施例2
[0091] 以下,一边参照图9A和图9B,一边对与上述的实施方式的氢制造装置1不同方式的实施例2的氢制造装置1A进行说明。需要说明的是,对于与上述实施方式或实施例1中说明的内容相同或同等的部分的说明,标注相同术语或相同附图标记进行说明。
[0092] 在上述实施方式的氢制造装置1中,关于储罐3的容量,没有特别限定。在本实施例2说明的氢制造装置1A中,使用大容量罐作为储罐3A。
[0093] 图9A为说明本实施例2的氢制造装置1A的构成的图,图9B是为了比较而示出的配置了小容量罐a3的构成的说明图。在为了制造大量的氢而增大循环流量的情况下,如果是通常使用的小容量罐a3,有无法应对的风险。在此,小容量罐a3为粉碎处理机2的粉碎室26a的容积的10倍左右的容积。
[0094] 与此相对,配置在氢制造装置1A的储罐3A是形成为在粉碎处理机2的粉碎容器21内形成的粉碎室26a的容积的300倍以上的容积的大容量罐。通过这样做,能够将储罐3A内的无机物(处理物)均匀地粉碎。此时,处理时间与处理量成比例地延长。
[0095] 在这样构成的实施例2的氢制造装置1A中,在储罐3A中配置粉碎室26a的容积的300倍以上的容积的大容量罐,使用以低额定功率(例如3.7kW)运转的小的介质搅拌型湿式粉碎机(粉碎处理机2、5),由此能够进行大量的处理。
[0096] 例如,在利用小规模的水力发电等电源的情况下,全天可某种程度上稳定地供电,但电源容量有限,因此有时无法利用大的电动机。在这种情况下,通过在以低额定功率运转的小的介质搅拌型湿式粉碎机(粉碎处理机2、5)上连接大容量的储罐3A,能够进行制造大量的氢的处理。
[0097] 此外,通过使储罐3A为大容量罐,粉碎速度变得缓慢,因此,能够使得与将氢氧化钠等碱性成分添加至储罐3A同时的运用变得简单。即,由于抑制急剧的反应,因此不会引起浆料的膨胀等,不会成为固体物黏着在储罐3A内、粉碎处理机2的内部而给运转造成妨碍的状况。
[0098] 另外,关于其他构成和作用效果,与上述实施方式或其他实施例大致相同,因此省略说明。
[0099] 实施例3
[0100] 以下,一边参照图10,一边对与上述的实施方式和实施例1、2的氢制造装置1、1A不同方式的实施例3的氢制造装置1B和氢制造方法进行说明。另外,对于与上述实施方式或实施例1、2说明的内容相同或同等的部分的说明,标注相同术语或相同附图标记进行说明。
[0101] 在上述实施方式和实施例1、2的氢制造装置1、1A中,假设向储罐3、3A中添加碱性成分,在储罐3、3A内产生氢气。
[0102] 与此相对,在本实施例3的氢制造装置1B中,与粉碎处理用的储罐3B分开地另外设置用于添加碱性成分而产生氢气的反应用罐6。
[0103] 即,本实施例3的氢制造装置1B具有:粉碎处理机2,其为介质搅拌型湿式粉碎机;无机物(处理物)的储罐3B;循环管线40;反应用罐6,其具有碱性成分的添加口62;以及送液管线70,其为了将处理物送液至反应用罐6而与循环管线40连接。在此,循环管线40根据需要配置有循环泵4。
[0104] 实施例3的储罐3B仅用于粉碎处理的工序,因此仅设置有作为处理物浆料的投入口和循环后的返回口的投入口31。另一方面,反应用罐6设置有:处理物浆料的流入口61;碱性成分的添加口62;搅拌机64;以及排出口63,其将在反应用罐内产生的氢气取出。
[0105] 而且,循环管线40和反应用罐6通过端部与作为循环管线40的分支部的41连接的送液管线70连接。在送液管线70的中途设置有泵7。
[0106] 在使用了这样构成的实施例3的氢制造装置1B的氢制造方法中,首先,在循环管线40中实施规定的时间的粉碎处理工序。然后,在经过了设定的粉碎时间之后,通过使泵7运转,利用送液管线70将处理物浆料送至反应用罐6。
[0107] 接着,在氢气产生工序中,从反应用罐6的添加口62添加氢氧化钠等碱性成分,一边在搅拌机64中与处理物浆料搅拌,一边产生氢气。然后,将产生的氢气从排出口63取出。
[0108] 这样构成的实施例3的氢制造装置1B和氢制造方法除了用于使水和无机物(处理物)发生机械化学反应的储罐3B以外,还设置用于添加碱性成分的反应用罐6。
[0109] 在此,在向粉碎后的硅(处理物)的水浆料添加氢氧化钠(碱性成分)的情况下,需要添加与硅的粒径(比表面积)相符的最适浓度的氢氧化钠。然而,难以实时地且准确地掌握粉碎中途的粒径。
[0110] 与此相对,向粉碎处理用的储罐3B仅投入水和硅,在中性或酸性区域中,在有粉碎处理机2介于其间的循环管线40中粉碎至所需的粒径,通过机械化学反应制作颗粒表面为活性的状态的微粒硅水浆料。
[0111] 接着,通过切换循环管线40的阀41,将微粒硅水浆料送液至反应用罐6,在其中添加氢氧化钠,则能够安全且大量地产生氢气,回收高纯度的氢气。
[0112] 通过像这样分为粉碎处理工序和氢气产生工序,在反应用罐6中产生氢的期间,能够使用储罐3B同时进行接下来的硅的粉碎处理工序,因此适于连续生产。
[0113] 进而,在水中、在酸性区域至中性区域之间粉碎硅的情况下,氢的产生量被抑制为微量,因此粉碎处理机2、其配套设备的耐压设计能够简单地完成。即,能够安全且有效地连续制造氢。
[0114] 另外,关于其他构成和作用效果,与上述实施方式或其他实施例大致相同,因此省略说明。
[0115] 以上,参照附图,详细描述了本发明的实施方式和实施例,但具体构成不限于本实施方式或实施例1~3,本发明也包含不脱离本发明的主旨的程度的设计变更。
[0116] 例如,在上述实施方式或实施例1中,以粉碎室26a、56a的轴线方向的长度(L)与直径(D)的比(L/D)为1以下的粉碎处理机2、5为例进行了说明,但不限于此,也能够使用L/D大于1的介质搅拌型湿式粉碎机。
[0117] 此外,在上述实施方式或实施例2、3中,对从储罐3的添加口32或反应用罐6的添加口62投入氢氧化钠等碱性成分(碱溶液)的情况进行了说明,但不限于此,通过从添加口32、62投入硫酸硝酸等酸性成分(酸性溶液)并使其反应,也能够制造氢气。
[0118] [相关申请的交叉引用]
[0119] 本申请要求基于在2021年9月13日向日本特许厅申请的日本特愿2021‑148933的优先权,其全部公开通过参考完全并入本说明书