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水素ガス

本日はニュースを兼ねます。

20日金曜日13時半過ぎ、東京都町田市の中学校で
理科の授業で水素ガスを扱う実験中に爆発がありました。

亜鉛と希塩酸を混ぜて水素ガスを発生させる実験中だったそうです。

フラスコの中で発生させた水素をガラス管を通して試験管に集め
試験管を離してその入り口にマッチを近づける実験過程に対し
末端の試験管ではなく、発生源(一次側)であるガラス管のほうに
火を近づけたために爆発によりフラスコが破裂したようです。

水素ガスは爆発範囲が広く、燃焼熱が高く、着火源があれば
激しい爆発をするガスです。

さて、今日は水素ガスの基礎知識のご紹介です。

水素ガス

H2 分子量:2.016 可燃性

 太陽系宇宙の大部分のを占めている水素は、地球上においては
化合物を含め重量はわずかに1%未満であるが、近年エネルギー
関連で話題の多いガスです。1766年にイギリスのキャベンディッシュ
によって、水素は金属を作用させたとき発生する気体から発見され
「燃える気体」と名付けられましたが、1781年フランスのラボアジェは
「空気中で燃焼すれば水を生じる」ことから、「水を作る」というギリシャ語に
ちなんで hydrogen と命名したそうです。

物理的性質 (気体の状態の場合)
色・臭い       無色、無味、無臭
密度         相対密度 0.0695
発火温度         574 ℃
爆発範囲      4.0 〜 75% (空気中)
            4.0 〜 94% (酸素中)
最小着火エネルギー 0.020 mJ
※あらゆるガスの中で、最小の密度と最大の拡散率を持っています。
 漏れやすく漏れたガスは広がりやすいのです。
※水素の最小着火エネルギーはアセチレンと同じく 0.02mJ 
 (2W の電力を 10 -5秒与えたときの仕事量)でLPガスなどの
 一般の炭化水素の 1/10 で非常に小さいものです。

化学的物質
 常温では不活性で反応性に乏しいのですが、圧力、温度、触媒の
存在下では還元性が強く、金属の酸化物または塩化物と反応して
金属を遊離させます。火炎温度が高いので注意が必要です。
(空気中で 1900℃ 酸素中で2800℃ )また、水素2、酸素1の割合で
混合したガス(爆鳴気)に点火すると激しい爆発を起こします。
高温高圧の水素は炭素鋼に浸炭して、炭素鋼に含まれる炭化物と
反応してメタンを生じ、このメタンが結晶粒界に蓄積し非常に高い応力を
生じて、ついには結晶粒界間を分離させ伸び率、衝撃値を減少させます。

製造方法
 分離精製技術の向上によって、原料ガスは従来の食塩電解から
石油類の改質や高炉ガスおよびコークス炉からも得られるようになりました。
精製方法は原料ガスの種類によって異なりますが、電解水素の場合には
約15〜20MPa(150〜200kg/cm2)に圧縮し触媒を充填した脱硫塔で
酸素分を、吸着剤を充填した脱湿塔で水分をそれぞれ除去し容器に充填します。
石油類の改質塔で得られたガスは圧力サイクル式吸着法により精製し
所定純度を超えた後に昇圧し、充填します。その他にはメタノール分解法
などの製造方法もあります。

以上です。

水素ガスはこれから汎用性の高まるガスです。

「○○だから安全です」というキャッチコピーが踊っていますが
上記にあるような物性等を参考にしていただき、安全である根拠を
確認してお使いいただくことが本当の意味での「安全」が
確保されたことになるのではないでしょうか。

 川口液化ケミカル株式会社 
高圧ガス、低温機器、真空機器

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ありがとうございます。

今日の格言
人生とはなにか?
「生きるというのは考えるということである。」
(キケロ)

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