都市ガスと水蒸気の反応でどのように水素を取り出す？

東京ガスのホームページをみていて、？？と思ったので質問させてください。

都市ガスと水蒸気の反応でどのように水素を取り出すのですか？

（引用）
1.　燃料処理装置で、都市ガスと水蒸気を反応させ、水素を取り出します。
2.　取り出した水素を、燃料電池スタックへ供給。空気中の酸素も取り込み、電気と水を発生させます。
3.　水は水蒸気として、燃料処理装置で再利用。電気はインバータで交流電気に変換され、家庭内へ。

http://home.tokyo-gas.co.jp/enefarm_special/enef …
（引用ここまで）

もちろんガス屋さんなのでガスを使っての水素の取り出しなのだと思うのですが、水蒸気から水素を取り出すには、通常どのようにするものなのでしょうか？（ガスを使わなくてもできるのですか？）

あまり化学のことがわかりませんが、ご教授のほどどうぞ宜しくお願い申し上げます。

No.1 回答者： nantamann 回答日時： 2014/05/29 06:39

都市ガスはメタンが主成分です。

メタン１分子には水素原子４個あり、水２分子（水素４原子）と高温高圧触媒下で反応させると二酸化炭素１分子と水素４分子ができます。

メタンの外ナフサ（石油）でも同じ反応です。コークスを製造する過程でも水素を生産できます。
福島第２の水素爆発は高温の燃料棒の金属と水が反応し、金属酸化物と水素が生成したためです。

この回答へのお礼

ありがとうございます！
「高温高圧触媒下で反応させると二酸化炭素１分子と水素４分子ができる」
これは知りませんでした！勉強になりました！

お礼日時：2014/06/01 23:14

No.2 回答者： trajaa 回答日時： 2014/05/29 07:28

ちょっと専門的になるかもしれないが、詳しい説明はこちら

石油ガス企業の「JXグループ」のサイト
http://www.noe.jx-group.co.jp/binran/part04/chap …

この回答へのお礼

ありがとうございます。参考になりました。

お礼日時：2014/06/01 23:14

No.3 回答者： ORUKA1951 回答日時： 2014/05/29 08:04

＞水蒸気から水素を取り出すには、通常どのようにするものなのでしょうか？（ガスを使わなくてもできるのですか？）

　これは、中学校の理科の時間に実験したかと思います。
・水に金属ナトリウムを入れると激しく反応して水素を発生する。熱で発火しましたね。
　　福島の原発で起きた水素爆発は核分裂で精製したアルカリ金属(セシウム)に水が
　反応して発生した水素によって起きました。

・水蒸気中で金属マグネシウムに着火すると水素を発生する。
　　先日マグネシウム合金を加工する工場で火災が・・
　　　http://www.jiji.com/jc/zc?k=201405/2014051300763
・燃焼しているマグネシウムリボンを沸騰水中に入れても燃え続けて水素を発生

　聞くまでもなく、ニュースなどで見聞しているはずです。


＞ガスを使っての水素の取り出しなのだと思うのですが、
　こちらは、瓦斯屋さんにとっては、とっても古い技術技術、石炭ガスと同じです。さすがに習ったかと。

　赤熱した石炭（炭素）に水を加えると、より酸化されやすい炭素が酸素と結びついて水素と一酸化炭素を精製する。
　C + H₂O → CO + H₂　　一酸化炭素と水素の混合ガス
　　かって都市ガスはこれだった。ガスで自殺する人、一酸化炭素中毒とか・・
　http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%9F%B3%E7%82%AD% …
　現在でもメタノールの工業的生産には使われている。

同様に、現在多く使用されているガス、メタンに水を加えると
　　3CH₄ + 5H₂O → 2CO₂ + CO + 11H₂
　　CH₄ + 2H₂O → 4H₂ + CO₂
　などの反応---温度や触媒などを使う様々な技術があります。

この回答へのお礼

ありがとうございます。
学校で習ったのかもしれませんが、何十年も経っていて覚えていませんでした。
日常で見聞きするニュースにも、化学反応による数式で表せる事故があるのですね。
勉強になりました！

お礼日時：2014/06/01 23:17

No.4 ベストアンサー 回答者： cat-food 回答日時： 2014/05/31 06:10

都市ガス（主成分はメタン＝CH4）と水蒸気（H2O）から水素を取り出すには、ふつうは水蒸気改質法という方法がつかわれます。

そのほかにも部分酸化法や自己熱改質法などがあります。
水蒸気改質法の反応式は

CH4　＋　H2O　→　CO　+　3H2

もちろん、ただ天然ガスと水蒸気を混ぜただけではこの反応はおきません。ニッケル触媒などを使い、700～1000℃ほどに加熱する必要があります。
また、この反応で出てきたCOについても水蒸気と反応させると水素を得ることができます。（COシフト反応）

CO　+　H2O　→　CO2　＋　H2

この反応は銅や亜鉛系の触媒を使い、400℃程度に加熱することによりおこります。
燃料電池用の水素は水蒸気改質法とCOシフト反応を組み合わせて作られるのが普通です。

＞ガスを使わなくてもできるのですか？
水から水素を工業的に取り出すには電気分解法がつかわれます。電気エネルギーによって水素を作るやり方です。

2H2O　→　2H2　＋　O2

ただし、こうやって作った水素を燃料電池に送って電気を作ると、電気分解に使った電気量と、燃料電池で発生する電気量が原理的に同じ（実際にはマイナス）になり、意味がありません。電気が余ってどうしようもないときに、水から水素を作って保存し、必要な時に燃料電池で電気を発生させるという用途が考えられています。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます！
都市ガスが何なのかさえわからなかった私には、メタン＝CH4というアドバイスで、そのほかの皆様のご回答なども合点がいき、かなり頭の中がすっきりしました。
大変わかりやすい説明で、感謝しています！！

お礼日時：2014/06/01 23:19