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公開番号2025114650
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-05
出願番号2025075077,2023088703
出願日2025-04-30,2014-08-26
発明の名称水素製造用シリコン微細粒子
出願人日新化成株式会社
代理人個人
主分類C01B 3/06 20060101AFI20250729BHJP(無機化学)
要約【課題】工業性に優れた水素製造を実現し得る水素製造用シリコン微細粒子を提供する。
【解決手段】本発明の1つの水素製造用シリコン微細粒子は、結晶子径が100nm以下であり、表面の酸化膜が除去されておらず、且つ水素発生能を有する。この水素製造用シリコン微細粒子によれば、表面の酸化膜が除去されていないシリコン微細粒子であっても、工業的に利用し得る水素発生を実現することができる。
【選択図】図14
特許請求の範囲【請求項１】
シリコンの切粉又はシリコンの研磨屑を粉砕することにより、シリコン微細粒子を形成する粉砕部と、
前記シリコン微細粒子を水又は水溶液に接触及び／又は該水又は該水溶液中に分散させることにより水素を発生させる水素発生部と、
を備える、
水素製造装置。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記粉砕部によって得られた前記シリコン微細粒子にフッ化水素酸又はフッ化アンモニウム水溶液を接触させる表面酸化膜除去部をさらに備え、
前記水素発生部は、前記フッ化水素酸又は前記フッ化アンモニウム水溶液に接触させた前記シリコン微細粒子を、水又は水溶液に接触及び／又は該水又は該水溶液中に分散させることにより水素を発生させる、
請求項１に記載の水素製造装置。
【請求項３】
前記フッ化水素酸又は前記フッ化アンモニウム水溶液に接触させた前記シリコン微細粒子の表面を親水化処理する親水化処理部をさらに備え、
前記親水化処理部は、前記シリコン微細粒子の表面に界面活性剤又は硝酸を接触させる、
請求項２に記載の水素製造装置。
【請求項４】
前記水素発生部から出された前記シリコン微細粒子に、フッ化水素酸又はフッ化アンモニウム水溶液を再度接触させる追加的表面酸化膜除去部と、
前記追加的表面酸化膜除去部によって前記フッ化水素酸又は前記フッ化アンモニウム水溶液に再度接触させた前記シリコン微細粒子を、水又は水溶液中に接触及び／又は分散させることにより水素を発生させる追加的水素発生部をさらに備える、
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の水素製造装置。
【請求項５】
前記水素発生部において、前記水又は前記水溶液の水素イオン濃度指数（ｐＨ）を変化させることにより水素発生速度及び／又は水素発生量を調整する調整部をさらに備えた、
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の水素製造装置。
【請求項６】
シリコンの切粉又はシリコンの研磨屑を粉砕することにより、シリコン微細粒子を形成する粉砕工程と、
前記シリコン微細粒子を水又は水溶液に接触及び／又は該水又は該水溶液中に分散させることにより水素を発生させる水素発生工程と、
を含む、
水素製造方法。
【請求項７】
前記水素発生工程の前に、前記粉砕工程によって得られた前記シリコン微細粒子にフッ化水素酸又はフッ化アンモニウム水溶液を接触させる表面酸化膜除去工程をさらに含み、
前記水素発生工程は、前記フッ化水素酸又は前記フッ化アンモニウム水溶液に接触させた前記シリコン微細粒子を、水又は水溶液中に接触及び／又は分散させることにより水素を発生させる、
請求項６に記載の水素製造方法。
【請求項８】
前記水素発生工程の前に、前記フッ化水素酸又は前記フッ化アンモニウム水溶液に接触させた前記シリコン微細粒子の表面を親水化処理する親水化処理工程をさらに含み、
請求項７に記載の水素製造方法。
【請求項９】
前記水素発生工程の途中、又はその後に、前記シリコン微細粒子にフッ化水素酸又はフッ化アンモニウム水溶液を再度接触させる追加的表面酸化膜除去工程と、
前記追加的表面酸化膜除去工程の後、前記シリコン微細粒子を前記水又は前記水溶液中に再度接触及び／又は分散させることにより水素を発生させる追加的水素発生工程と、を含む、
請求項６乃至請求項８のいずれか１項に記載の水素製造方法。
【請求項１０】
前記水素発生工程において、前記水又は前記水溶液の水素イオン濃度指数（ｐＨ）を変化させることにより水素発生速度及び／又は水素発生量を調整する、
請求項６乃至請求項９のいずれか１項に記載の水素製造方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素製造装置、水素製造方法、水素製造用シリコン微細粒子、及び水素製造用シリコン微細粒子の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、資源枯渇への対策や環境保護の観点から、次世代エネルギーの候補の１つとして燃料電池が注目されている。そのため、石油に代わる代替燃料として燃料電池に用いられる水素の製造技術の開発が、今後の燃料電池分野の発展の成否を占う意味で中心的な役割を果たすといえる。このようなエネルギー源として水素を製造する従来技術として、平均粒径２μｍ（ミクロン）以下のケイ素の微粉末と水を接触させることによって、水素を製造する技術が開示されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
一方、ケイ素の粉末については、本願発明者らによって、シリコンウェハから粉砕して微細粒子化したものに限らず、シリコン基材（インゴット）から薄板の基板（ウェハ）を形成する際の、いわゆる切削切粉と称されるシリコン粒子を素材として、シリコン微細粒子を製造する方法、及び得られたシリコン微細粒子をシリコンインクや太陽電池に応用する技術が開示されている（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００４－１１５３４９号公報
特開２０１２－２２９１４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来技術で開示されている水素を製造する技術においては、１５ｇのケイ素粉末から得られる水素ガス発生量が、１時間反応させた場合において、０．２ｍｍｏｌ（ミリモーラ）～２．９ｍｍｏｌの範囲にとどまるため、実際に産業に実用化するにあたって充分な発生量を得ることは出来ていない。
【０００６】
一方、シリコン粒子については、資源の有効活用及び環境保護の観点から、例えば、通常は廃棄物として取り扱われる、シリコンの切削によって形成される切粉又はシリコンの研磨屑から得られるシリコン粒子の有効活用が望まれる。
【０００７】
本発明は、上述の技術課題の少なくとも１つを解消し、シリコン廃棄物を有効活用するとともに、経済性及び工業性に優れた水素製造装置及び水素製造方法の実現に大いに貢献するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願発明者らは、半導体分野において、大量に廃棄されている半導体製品の生産過程のシリコンの切削加工において、通常は廃棄物として取り扱われる、シリコンの微細な切屑や切粉（以下、総称して「シリコンの切粉」ともいう）、又はシリコンの研磨屑の有効活用に着眼し、実用性及び工業性に優れた水素の製造技術について、鋭意研究に取り組んだ。その結果、シリコン廃棄物を有効活用するとともに、温和な条件下であっても、大量の水素を製造することができることを見出した。本発明は、上述の視点に基づいて創出されたものである。
【０００９】
本発明の１つの水素製造装置は、シリコンの切粉又はシリコンの研磨屑を粉砕することにより、シリコン微細粒子を形成する粉砕部と、そのシリコン微細粒子を水又は水溶液に接触及び／又は該水又は該水溶液中に分散させることにより水素を発生させる水素発生部とを備える。
【００１０】
この水素製造装置によれば、例えば、半導体製品の生産過程におけるシリコンの切削加工によって通常は廃棄物として取り扱われるシリコンの切粉又はシリコンの研磨屑を出発材料として、実用に耐え得る量の水素を確度高く製造することが可能となる。このように、この水素製造装置は、いわば廃棄物といえるシリコンの切粉又はシリコンの研磨屑を有効活用し、環境保護に大きく貢献するのみならず、例えば、燃料電池という次世代のエネルギー資源として活用される水素の製造コストを大幅に削減することを実現する。従って、この水素製造装置によれば、水素の製造における工業生産性を格段に向上させることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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