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公開番号2025129457
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-05
出願番号2024023900
出願日2024-02-20
発明の名称低炭素水素の製造方法
出願人光宇應用材料股ふん有限公司
代理人個人
主分類C01B 3/06 20060101AFI20250829BHJP(無機化学)
要約【課題】現在における二酸化炭素レーザーによって水素を生じさせる方法は産出の複雑度とコストが増やされる問題とエネルギー消耗の問題がある。
【解決手段】本発明の低炭素水素の製造方法は、廃シリコンスラリーを乾燥させる工程(a)と、乾燥した廃シリコンスラリーを粉砕と選別し、重量百分率(wt%)が40から95の酸化ケイ素が得られ、そのうち金属ケイ素は酸化ケイ素含有量の5wt%から40wt%を占める工程(b)と、酸化ケイ素とアルカリ金属水溶液を混合反応させ、反応温度を100℃から150℃の間に制御するすることによって水素が得られる工程(c)とを備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
廃シリコンスラリーを乾燥させる工程（ａ）と、
乾燥した廃シリコンスラリーを粉砕と選別し、重量百分率（ｗｔ％）が４０から９５の酸化ケイ素（ＳｉＯｘ、ｘ＝０、１又は２）が得られ、そのうち金属ケイ素（ＳｉＯｘ、ｘ＝０）は酸化ケイ素含有量の５ｗｔ％から４０ｗｔ％を占める工程（ｂ）と、
前記工程（ｂ）の酸化ケイ素とアルカリ金属水溶液を混合反応させ、反応温度を１００℃から１５０℃の間に制御するすることによって水素が得られる工程（ｃ）と、を備えることを特徴とする低炭素水素の製造方法。
続きを表示（約 460 文字）【請求項２】
前記工程（ａ）の廃シリコンスラリーは半導体製造工程で発生され、乾燥した廃シリコンスラリーの含水率は１０ｗｔ％より少ないことを特徴とする請求項１に記載の低炭素水素の製造方法。
【請求項３】
前記工程（ｃ）のアルカリ金属水溶液は水酸化ナトリウム水溶液であり、前記水酸化ナトリウム水溶液の濃度は４５ｗｔ％であることを特徴とする請求項１に記載の低炭素水素の製造方法。
【請求項４】
前記工程（ｃ）では、酸化ケイ素における金属ケイ素含有量を制御することによって、酸化ケイ素とアルカリ金属水溶液の反応温度を１００℃から１５０℃の間に制御することを特徴とする請求項１に記載の低炭素水素の製造方法。
【請求項５】
前記金属ケイ素の含有量が多いほど、反応温度は１５０℃に近づくことを特徴とする請求項４に記載の低炭素水素の製造方法。
【請求項６】
前記工程（ｃ）では、反応時間は２時間以上であることを特徴とする請求項１に記載の低炭素水素の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は製造方法に関し、特に低炭素水素の製造方法に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体は現代における電気機器の稼動に深く関わっており、その性能は絶えず強化され、設計もますます複雑かつ精密になり、用途がどんどん広くなっている。半導体があるからこそ、我々はノートパソコン、携帯電話、タブレットＰＣを使え、車の電子部品、航空電子設備と医療設備の発展も促進され、大型、小型家電と照明設備のエネルギー効率も大幅に向上されるため、半導体は現代科学技術において重要な基礎となっているが、大量な廃棄物も生み出している。半導体廃棄物の中に多種類の重金属が含まれ、例えば鉛、カドミウムは人体に入ると神経病変を引き起こし、例えば六価クロム、ヒ素は発がん性がある。また、半導体廃棄物の中、強酸、強アルカリもよく含まれ、人体に触れると最悪の場合は即刻の危険をもたらす。
【０００３】
半導体製造工程で発生する廃シリコンスラリーは、シリコンウェハーを研磨や薄化工程において、シリコンウェハー又はそのほかの基板材料を化学腐食や機械によって平坦化処理する際に発生するものである。現在のやり方において、切断や研磨工程で発生する廃シリコンスラリーのほとんどは廃水処理により固液分離させ、固体に濃縮させ収集した後、廃棄物処理業者に依頼して埋め立て処理をする。しかし、廃シリコンスラリーの埋め立て処理は環境汚染になりやすく、廃シリコンスラリーは大量の二酸化ケイ素と金属ケイ素を含むため、再利用できる資源を直接に埋め立てるともったいない。
【０００４】
また、地球の石油資源が限られかつ環境意識が向上している現在、積極的に車、発電設備などにとって石油の替わりとなりかつ環境にもやさしく新しいエネルギーを探している。そのうち、燃料電池（ＦｕｅｌＣｅｌｌ）は水素と酸素が反応することを利用して、大量の電力を生じさせるため、次世代の動力源となることに適している。燃料電池も発電装置であるが、一般の非充電電池のように使い捨てではなく、充電電池のように使い切った後に充電することもいらない。即ち、燃料電池は燃料を足して電力を維持するものであり、必要とする燃料は水素であるため、新たなエネルギーと分類される理由はここにある。
【０００５】
燃料電池の稼動原理は、電池の中に陰極と陽極の二つの電極を含み、二つの電極の間は浸透性のあるフィルムから構成され、二つの電極の間に電解液が充満される。水素は燃料電池の陽極から入り、酸素（又は空気）は燃料電池の陰極から入り、触媒の作用を介して、陽極の水素原子は二つの水素陽子（ｐｒｏｔｏｎ）と二つの電子（ｅｌｅｃｔｒｏｎ）に分解される。陽子は酸素にフィルムの一方に引き付けられ、電子は外回路を経由して電流に形成された後に陰極に到達する。陰極の触媒の作用において、水素陽子、酸素と電子が反応して水分子が形成されるため、水は燃料電池の唯一の排出物である。燃料電池は水素と酸素の化学反応によって電流と水を生じさせるため、汚染が全くないだけでなく、従来電池を充電させるのに時間がかかる問題を回避できることから、現在において最も将来性のある新しいエネルギー方法である。もし車両とそのほかの高汚染の発電器具に普及して応用できるなら、大気汚染と温室効果を有効的に改善できる。
【０００６】
現在における燃料電池に直接に供給する水素を製造方法は、まず二酸化炭素レーザーによってサイズが１０～１００ナノメートルの純ケイ素粉末に分解させ、分解した後の純ケイ素粉末をアルカリ液に投入して水素を生じさせる。しかし、二酸化炭素レーザーによるケイ素粉末を分解する設備と工程において水素産出の複雑度とコストが増やされ、また余分なエネルギーが必要となる（即ち、二酸化炭素レーザー）。さらに、ケイ素粉末のサイズを１０～１００ナノメートルの間に限定する必要がある。
【０００７】
このため、経済循環とグリーンエネルギーが主流となっている時代に、半導体製造工程で発生する廃棄物を再利用可能な水素に転化させると共に、省エネかつ低炭素で、さらにグリーン環境の要求に達することはこの分野で解決したい問題の一つである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、現在における二酸化炭素レーザーによってサイズが１０～１００ナノメートルの純ケイ素粉末に分解させ、さらに分解した後の純ケイ素粉末をアルカリ液に投入して水素を生じさせるために産出の複雑度とコストが増やされる問題とエネルギー消耗の問題を解決する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題により、本発明の目的は、低炭素水素の製造方法を提供する。本発明の製造方法は省エネかつ低炭素の効果を奏すると共に、グリーン環境の要求にも達せる。
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明の低炭素水素の製造方法は、工程（ａ）、（ｂ）と（ｃ）とを含む。工程（ａ）は廃シリコンスラリーを乾燥させる；工程（ｂ）は乾燥した廃シリコンスラリーを粉砕と選別し、重量百分率（ｗｔ％）が４０から９５の酸化ケイ素（ＳｉＯｘ、ｘ＝０、１又は２）が得られ、そのうち金属ケイ素（ＳｉＯｘ、ｘ＝０）は酸化ケイ素含有量の５ｗｔ％から４０ｗｔ％を占める；工程（ｃ）は工程（ｂ）の酸化ケイ素とアルカリ金属水溶液を混合反応させ、反応温度は１００℃から１５０℃の間に制御することによって水素が得られる。
（【００１１】以降は省略されています）

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