[發(fā)明專利]氫氣的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980132902.8
• 申請日: 2009-07-28
• 公開（公告）號: CN102131730A
• 公開（公告）日: 2011-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 中原勝;松林伸幸;八坂能郎
• 申請（專利權(quán)）人: 中原勝
• 主分類號: C01B3/22
• 分類號: C01B3/22
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進委員會專利商標事務(wù)所 11038
• 代理人: 李帆

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及氫氣的制備方法。

背景技術(shù)

氫氣與煤炭或石油等化石燃料(烴)不同，是燃燒時不產(chǎn)生二氧化碳等溫室效應(yīng)氣體而轉(zhuǎn)化成水的清潔燃料。如今，過去一直理所當然地使用的地球上的化石燃料已經(jīng)開始枯竭，因此，當務(wù)之急是確立作為替代化石燃料的燃料的氫氣的制備方法。在這樣的背景下，眾所周知全世界都在進行各種各樣的研究開發(fā)，也已經(jīng)提出過以實驗室規(guī)模的優(yōu)異的方法(例如下述專利文獻1中所述的通過使用金屬催化劑使烴接觸熱分解的方法等)。但是，在考慮以工業(yè)規(guī)模制備氫氣的情況下，需要解決下述問題：(1)當然是如何廉價地制備、(2)如何壓縮貯藏、(3)如何安全地運輸。特別是因為氫氣是帶有弱分子間相互作用的最小且最輕質(zhì)的分子，所以解決(2)和(3)的問題并不是容易的事。作為現(xiàn)階段考慮的解決方法，有施加高壓的方法、保持在氫氣的沸點即-253℃以下的超低溫的方法、使用貯氫合金的方法、以高壓(例如350大氣壓～1000大氣壓)填充在金屬制罐中的方法等，但都不能成為根本的解決方法。

鑒于上述問題，為了提供至今沒有的氫氣制備方法，該方法作為針對在考慮以工業(yè)規(guī)模制備氫氣的情況下必須解決的制備成本、貯藏性、運輸性之類的問題的解決對策，本發(fā)明人在專利文獻2中提出的方法是，使用甲酸水溶液作為原料，在250℃～600℃進行甲酸的水熱分解反應(yīng)(Hydrothermal?reaction：在密閉反應(yīng)容器中的高溫高壓的水參與的反應(yīng))，由此，利用甲酸的脫羧化反應(yīng)(decarboxylation：HCOOH→H₂+CO₂)來生成氫氣。

專利文獻1：特開2003-95605號公報

專利文獻2：特開2005-289742號公報

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明要解決的問題

對于本發(fā)明人在專利文獻2中提出的氫氣制備方法，因為利用在比較溫和的溫度條件下的水熱反應(yīng)，可以不使用金屬催化劑而由其為具有極性的水溶性有機化合物的甲酸和水來制備氫氣，因此，是制備成本優(yōu)異的制備方法。另外，根據(jù)該方法，開辟了平常貯藏或搬運處理性優(yōu)異的甲酸水溶液、必要時由甲酸水溶液制備必要量的氫氣而供于實用的道路，作為可簡便地制備氫氣的原料的甲酸水溶液起到了氫氣的貯藏罐(storage?tank)及搬運船(carrier?ship)的作用。因此，該方法可成為針對在考慮以工業(yè)規(guī)模制備氫氣的情況下必須解決的制備成本、貯藏性、運輸性之類的問題的劃時代的解決對策。但是，該方法需要用于進行水熱分解反應(yīng)的密閉反應(yīng)容器，具有在簡便性這點上未必優(yōu)異的一面。

因此，本發(fā)明的目的在于提供使用甲酸作為原料的氫氣的制備方法，其可解決在考慮以工業(yè)規(guī)模制備氫氣的情況下必須解決的制備成本、貯藏性、運輸性之類的問題，而且簡便性優(yōu)異。

用于解決課題的手段

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明人反復(fù)進行了潛心研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在加熱包含甲酸的離子液體時，即使不存在金屬催化劑，也會發(fā)生甲酸的脫羧化反應(yīng)而生成氫氣。

根據(jù)以上見解而完成的本發(fā)明的氫氣的制備方法的特征在于，如權(quán)利要求1所述，加熱包含甲酸的離子液體。

另外，權(quán)利要求2所述的制備方法的特征在于，在權(quán)利要求1所述的制備方法中，作為離子液體，使用由下述通式(1)表示的咪唑鹽系離子液體。

[化學(xué)式1]

[式中，R¹、R²相同或不同，表示可以被氟原子取代至少部分氫原子的烷基和可以被氟原子取代至少部分氫原子的芳基中的任一種。X¹、X²、X³相同或不同，表示可以被氟原子取代至少部分氫原子的烷基、可以被氟原子取代至少部分氫原子的芳基、氫原子和氟原子中的任一種。Y^-表示與咪唑陽離子相對的抗衡陰離子。]

另外，本發(fā)明權(quán)利要求3所述的制備方法的特征在于，在本發(fā)明權(quán)利要求1所述的制備方法中，作為離子液體，使用由下述通式(2)表示的鹽系離子液體。

[化學(xué)式2]

[式中，R¹、R²、R³、R⁴相同或不同，表示可以被氟原子取代至少部分氫原子的烷基和可以被氟原子取代至少部分氫原子的芳基中的任一種。Z^-表示與陽離子相對的抗衡陰離子。]

另外，本發(fā)明權(quán)利要求4所述的制備方法的特征在于，在本發(fā)明權(quán)利要求1所述的制備方法中，作為離子液體，使用抗衡陰離子為甲酸陰離子的離子液體。

發(fā)明效果