ホール・エルー法 ほう 模 も 式 しき 図 ず 黒 くろ 炭素 たんそ 電極 でんきょく 上 うえ 陽極 ようきょく 下 した 陰極 いんきょく 赤 あか 溶融 ようゆう 氷 ごおり 晶 あきら 石 せき 灰色 はいいろ 溶融 ようゆう ホール・エルー法 ほう （ホール・エルーほう、Hall–Héroult process）は、唯一 ゆいいつ 実用 じつよう 化 か アルミニウム の製 せい 錬 ね 方法 ほうほう 溶融 ようゆう 原料 げんりょう 電気 でんき 分解 ぶんかい 目的 もくてき 物質 ぶっしつ 得 え 溶融 ようゆう 塩 しお 電解 でんかい 代表 だいひょう 例 れい [1] 1886年 ねん にアメリカ のチャールズ・マーティン・ホール とフランス のポール・エルー によりそれぞれ独自 どくじ 開発 かいはつ [2]
ホール・エルー法 ほう 以前 いぜん 金属 きんぞく 鉱石 こうせき 金属 きんぞく 共 とも 真空 しんくう 中 ちゅう 加熱 かねつ 得 え 方法 ほうほう 複雑 ふくざつ 当時 とうじ 高価 こうか 原料 げんりょう 消費 しょうひ 製造 せいぞう 非常 ひじょう 高 たか 世紀 せいき 前半 ぜんはん 金 かね 白金 はっきん 高価 こうか 年 ねん パリ万国博覧会 ばんこくはくらんかい ではアルミニウムの延 のべ 棒 ぼう 戴冠 たいかん 用 よう 宝玉 ほうぎょく 共 とも 展示 てんじ 粘土 ねんど 得 え 銀 ぎん 注目 ちゅうもく 皇帝 こうてい ナポレオン3世 せい はアルミニウム製 せい 食器 しょっき 少数 しょうすう 重要 じゅうよう 来賓 らいひん 使用 しよう [3] カストナー法 ほう の開発 かいはつ 金属 きんぞく 製造 せいぞう 低減 ていげん 製造 せいぞう 低減 ていげん [4] ワシントン記念 きねん 塔 とう の冠 かんむり 石 せき 採用 さいよう 当時 とうじ 銀 ぎん 高価 こうか [5]
ホール・エルー法 ほう 年 ねん 同 どう 時期 じき 化学 かがく 者 しゃ チャールズ・マーティン・ホール とフランス のポール・エルー によってそれぞれ独自 どくじ 開発 かいはつ 法 ほう 多量 たりょう 電気 でんき 消費 しょうひ 法 ほう 開発 かいはつ 同 どう 時期 じき ヴェルナー・フォン・ジーメンス によって実用 じつよう 的 てき 発電 はつでん 機 き 発明 はつめい 大量 たいりょう 電気 でんき 供給 きょうきゅう 可能 かのう 年 ねん 法 ほう 原料 げんりょう 酸化 さんか 工業 こうぎょう 的 てき 製法 せいほう バイヤー法 ほう がオーストリアの化学 かがく 者 しゃ 開発 かいはつ 法 ほう 実用 じつよう 化 か 可能 かのう [6] [7] [8] 年 ねん ピッツバーグ で初 はつ 大 だい 規模 きぼ 製造 せいぞう 工場 こうじょう 始 はじ 後 のち 製造 せいぞう 世界 せかい 的 てき アルコア 社 しゃ [9]
ホール・エルー法 ほう 代 か 新 あら 製造 せいぞう 技術 ぎじゅつ 開発 かいはつ 行 おこな 商用 しょうよう 化 か 至 いた 現在 げんざい 工業 こうぎょう 生産 せいさん 法 ほう 利用 りよう [10] 年 ねん 法 ほう 製造 せいぞう 商業 しょうぎょう 化 か 重要 じゅうよう 性 せい 認 みと アメリカ化 か 学会 がっかい よりNational Historic Chemical Landmarkに認定 にんてい [11]
電極 でんきょく 消耗 しょうもう 多量 たりょう 電力 でんりょく 要 よう 発電 はつでん 大量 たいりょう 二酸化炭素 にさんかたんそ 放出 ほうしゅつ 電力 でんりょく 需要 じゅよう 高 たか 年代 ねんだい 半分 はんぶん 以上 いじょう 水力 すいりょく 発電 はつでん 製造 せいぞう 年代 ねんだい 後期 こうき 石炭 せきたん 火力 かりょく 発電 はつでん 賄 まかな [12] 製造 せいぞう 生 しょう 二酸化炭素 にさんかたんそ 大半 たいはん 電極 でんきょく 発電 はつでん 生 しょう 年 ねん 製造 せいぞう 当 あ 二酸化炭素 にさんかたんそ 排出 はいしゅつ 見積 みつ [13]
ホール・エルー法 ほう 融 とおる 剤 ざい 氷 こおり 晶 あきら 石 せき 現在 げんざい 蛍 ぼたる 石 せき 合成 ごうせい ヘキサフルオロアルミン酸 さん の合成 ごうせい 品 ひん 用 もち フッ化 か を電解 でんかい 炉 ろ °C ほどで融解 ゆうかい [注 ちゅう ボーキサイト からバイヤー法 ほう によって99.95%まで精錬 せいれん 酸化 さんか 程度 ていど 入 い 溶解 ようかい 炭素 たんそ 電極 でんきょく 電気 でんき 分解 ぶんかい 行 おこな 分解 ぶんかい 融 と 陰極 いんきょく 溜 た 酸素 さんそ 陽極 ようきょく 反応 はんのう 二酸化炭素 にさんかたんそ °C 以上 いじょう 炭素 たんそ 電極 でんきょく 反応 はんのう 一酸化 いっさんか 炭素 たんそ
陰極 いんきょく
Al
3
+
+
3
e
−
⟶
Al
{\displaystyle {\ce {Al^3+ + 3e- -> Al}}}
陽極 ようきょく
O
2
−
+
C
⟶
CO
+
2
e
−
{\displaystyle {\ce {O^2- + C -> CO + 2e-}}}
全体 ぜんたい 化学 かがく 反応 はんのう 以下 いか
Al
2
O
3
+
3
C
⟶
2
Al
+
3
CO
{\displaystyle {\ce {Al2O3 + 3C -> 2Al + 3 CO}}}
実際 じっさい 陽極 ようきょく 多 おお 2 が生成 せいせい
2
O
2
−
+
C
⟶
CO
2
+
4
e
−
{\displaystyle {\ce {2O^2- + C -> CO2 + 4e-}}}
2
Al
2
O
3
+
3
C
⟶
4
Al
+
3
CO
2
{\displaystyle {\ce {2Al2O3 + 3C -> 4Al + 3CO2}}}
このときの理論 りろん 分解 ぶんかい 電圧 でんあつ 実際 じっさい 十分 じゅうぶん 電流 でんりゅう 密度 みつど 生産 せいさん 量 りょう 得 え 共 とも 溶 と 熱 ねつ 供給 きょうきゅう 電圧 でんあつ 供給 きょうきゅう [15]
ここで生成 せいせい 一部 いちぶ 電解 でんかい 層 そう 溶解 ようかい 二酸化炭素 にさんかたんそ 反応 はんのう 酸化 さんか 戻 もど 逆 ぎゃく 反応 はんのう 起 お 逆 ぎゃく 反応 はんのう 電流 でんりゅう 効率 こうりつ 低下 ていか 要因 よういん 法 ほう 最大 さいだい 電流 でんりゅう 効率 こうりつ 程度 ていど 考 かんが [16]
2
Al
+
3
2
CO
2
⟶
Al
2
O
3
+
3
2
CO
{\displaystyle {\ce {2Al + 3/2CO2 -> Al2O3 + 3/2CO}}}
ホール・エルー法 ほう 問題 もんだい 点 てん 融解 ゆうかい 及 およ 電気 でんき 分解 ぶんかい 大量 たいりょう 電気 でんき 消費 しょうひ アルミナ 1tにつき15000kWh [注 ちゅう 電気 でんき 缶詰 かんづめ 呼 よ [18] [19]
これに対 たい 缶 かん リサイクル すると、必要 ひつよう 法 ほう 済 す 実際 じっさい 融解 ゆうかい 時 じ 空気 くうき 中 ちゅう 窒素 ちっそ 反応 はんのう 窒化アルミニウム AlN として一部 いちぶ 失 うしな
この窒化物 ぶつ 融解 ゆうかい 時 じ 表面 ひょうめん 浮 う 捨 す 空気 くうき 中 ちゅう 水分 すいぶん 徐々 じょじょ 反応 はんのう アンモニア を生 しょう
2
Al
+
N
2
⟶
2
AlN
{\displaystyle {\ce {2Al + N2 -> 2AlN}}}
AlN
+
3
H
2
O
⟶
Al
(
OH
)
3
+
NH
3
{\displaystyle {\ce {AlN + 3H2O -> Al(OH)3 + NH3}}}
高温 こうおん 必要 ひつよう アルミナを溶 と 莫大 ばくだい 温度 おんど 必要 ひつよう [16] 電解 でんかい 液 えき 腐食 ふしょく 性 せい 非常 ひじょう 高 たか 融 とおる 剤 ざい 使 つか フッ素 ふっそ 化物 ばけもの 非常 ひじょう 腐食 ふしょく 性 せい 強 つよ 電解 でんかい 液 えき 貯 た 容器 ようき 存在 そんざい 得 え 冷却 れいきゃく 固体 こたい 化 か フッ素 ふっそ 化物 ばけもの 自身 じしん 利用 りよう 容器 ようき 冷却 れいきゃく 電解 でんかい 液 えき 溶 と 多 おお 熱量 ねつりょう 必要 ひつよう [16] これによりホール・エルー法 ほう 自由 じゆう 変化 へんか 変化 へんか 固体 こたい 酸化 さんか 物 ぶつ 形 がた 電解 でんかい 発熱 はつねつ 無駄 むだ 分解 ぶんかい 利用 りよう 高 たか 効率 こうりつ 得 え 出来 でき
効率 こうりつ 上 あ 大型 おおがた 化 か 容器 ようき 表面積 ひょうめんせき 減 へ 熱 ねつ 損失 そんしつ 抑 おさ 同時 どうじ 電解 でんかい 液 えき 最適 さいてき 組成 そせい 保 たも 過電圧 かでんあつ 抑 おさ 理論 りろん 電圧 でんあつ 近 ちか 必要 ひつよう 熱 ねつ 損失 そんしつ 抑 おさ 過電圧 かでんあつ 大 おお 電解 でんかい 液 えき 熱 あつ 電解 でんかい 槽 そう 溶 と 過電圧 かでんあつ 下 さ 発熱 はつねつ 抑 おさ 熱 ねつ 損失 そんしつ 大 おお 電解 でんかい 液 えき 冷 ひ 固 かた エネルギー効率 こうりつ 悪 わる 上記 じょうき 短所 たんしょ 効率 こうりつ 悪 わる 理論 りろん 分解 ぶんかい 電圧 でんあつ 倍 ばい 電圧 でんあつ 必要 ひつよう 電気 でんき 効率 こうりつ 理論 りろん 上 じょう
電極 でんきょく 消耗 しょうもう 陽極 ようきょく 炭素 たんそ 電極 でんきょく 酸素 さんそ 反応 はんのう 消耗 しょうもう 交換 こうかん 必要 ひつよう 二酸化炭素 にさんかたんそ 生 しょう 電極 でんきょく 消耗 しょうもう 二酸化炭素 にさんかたんそ 生 しょう 地球 ちきゅう 温暖 おんだん 化 か 促進 そくしん 高 たか 温度 おんど 腐食 ふしょく 性 せい 非 ひ 消耗 しょうもう 電極 でんきょく 開発 かいはつ 困難 こんなん 極 きわ
大 おお 分 わ 金属 きんぞく サーメット 、セラミック の3種類 しゅるい 金属 きんぞく 導電性 どうでんせい 優 すぐ 一方 いっぽう 侵食 しんしょく 小 ちい 大凡 おおよそ 中間 ちゅうかん 性質 せいしつ 持 も [20]
ニッケル、銅 どう 鉄 てつ 多種 たしゅ 多様 たよう 金属 きんぞく 酸化 さんか 物 ぶつ 用 もち 開発 かいはつ 行 おこな [21] 十分 じゅうぶん 導電性 どうでんせい 耐蝕 たいしょく 性 せい 併 あわ 持 も 電極 でんきょく 未 いま 実用 じつよう 化 か 至 いた
アルコアは、電力 でんりょく 源 げん 自然 しぜん 用 もち 炭素 たんそ 電極 でんきょく 非 ひ 消耗 しょうもう 型 がた 電極 でんきょく 置 お 換 か CO2 排出 はいしゅつ 限 かぎ 近 ちか 方法 ほうほう 開発 かいはつ 年 ねん 実用 じつよう 化 か 目指 めざ リオ・ティント と、Appleやカナダ、ケベック州 しゅう 政府 せいふ 総額 そうがく 億 おく 万 まん 出資 しゅっし 年 ねん 実用 じつよう 化 か 目指 めざ [22] [23] [24] [25]
特許 とっきょ 情報 じょうほう 開発 かいはつ 電極 でんきょく 銅 どう 鉄 てつ 酸素 さんそ 用 もち 他 ほか 予期 よき テルミット反応 はんのう を防 ふせ 監視 かんし 装置 そうち 考案 こうあん [26]
アルミナを熱 ねつ 溶 と 液体 えきたい 溶 と 電気 でんき 分解 ぶんかい
湿式 しっしき 電解 でんかい 製 せい 錬 ね 空気 くうき 電池 でんち 充電 じゅうでん 全 まった 同 おな
富士 ふじ 色素 しきそ 空気 くうき 電池 でんち 二 に 次 じ 電池 でんち 化 か 成功 せいこう 他 ほか [27] 電池 でんち 開発 かいはつ 観点 かんてん 精力 せいりょく 的 てき 研究 けんきゅう 続 つづ
アルミナを一旦 いったん 塩素 えんそ 反応 はんのう 融点 ゆうてん 低 ひく 塩化 えんか 合成 ごうせい 電気 でんき 分解 ぶんかい
2
AlCl
3
⟶
2
Al
+
3
Cl
2
{\displaystyle {\ce {2AlCl3 -> 2Al + 3 Cl2}}}
必要 ひつよう 電力 でんりょく 法 ほう 必要 ひつよう 電力 でんりょく 少 すく 出来 でき
標準 ひょうじゅん 自由 じゆう 問題 もんだい 炭素 たんそ 脱 だつ 酸素 さんそ 剤 ざい 反応 はんのう 必要 ひつよう [28] 電極 でんきょく 異 こと 強度 きょうど 必要 ひつよう 生物 せいぶつ 由来 ゆらい 使 つか 出来 でき カーボンニュートラル を実現 じつげん
塩素 えんそ 原料 げんりょう 不純 ふじゅん 物 ぶつ 起 お 有害 ゆうがい 塩素 えんそ 化合 かごう 物 ぶつ 生成 せいせい 点 てん 問題 もんだい [29]
電気 でんき 用 もち 炭素 たんそ 還元 かんげん 理論 りろん 的 てき 加熱 かねつ 可能 かのう 高温 こうおん 実現 じつげん 困難 こんなん
そこで、まずアルミの炭化物 たんかぶつ 塩化 えんか 物 ぶつ 作 つく 方法 ほうほう ケイ酸 けいさん 酸化 さんか 鉄 てつ 混合 こんごう 粗 そ 合金 ごうきん 得 え 後 のち 精錬 せいれん 方法 ほうほう 考 かんが 法 ほう 勝 まさ 効率 こうりつ 達成 たっせい [30] [31]
^ 氷 こおり 晶 あきら 石 せき 共 とも 使用 しよう 融 とおる 剤 ざい フッ化 か を挙 あ 資料 しりょう 存在 そんざい [14] ^ 製造 せいぞう 際 さい 要 よう 電気 でんき 量 りょう 製造 せいぞう 必要 ひつよう 説明 せつめい 仕方 しかた 採 と 資料 しりょう 動画 どうが 資料 しりょう 存在 そんざい 動画 どうが 資料 しりょう 更 さら 飲料 いんりょう 用 よう 缶 かん 具体 ぐたい 的 てき 缶 かん 大 おお 関 かん 説明 せつめい 無 な 映像 えいぞう 登場 とうじょう 缶 かん 目視 もくし 限 かぎ 入 い 缶 かん 推測 すいそく 1個 いっこ 製造 せいぞう 必要 ひつよう 電力 でんりょく 電球 でんきゅう 日間 にちかん 点 つ 電気 でんき 量 りょう 説明 せつめい [17]
^ “溶融 ようゆう 塩 しお 電解 でんかい コトバンク . 朝日新聞社 あさひしんぶんしゃ 2016年 ねん 月 がつ 日 にち 閲覧 えつらん ^ “No.1 アルミ［原料 げんりょう ”. 『やさしい技術 ぎじゅつ 読本 とくほん 年 ねん 月 がつ 発行 はっこう 分 ぶん . 神戸製鋼所 こうべせいこうしょ 年 ねん 月 がつ 2017年 ねん 月 がつ 日 にち 閲覧 えつらん ^ “パリ万博 ばんぱく 登場 とうじょう 粘土 ねんど 得 え 銀 ぎん ”. 歴史 れきし 見 み 神戸製鋼所 こうべせいこうしょ 2016年 ねん 月 がつ 日 にち 閲覧 えつらん ^ “Manufacturer and builder / Volume 20, Issue 9, 1888 ”. 2016年 ねん 月 がつ 日 にち 閲覧 えつらん ^ George J. Binczewski (1995). “The Point of a Monument: A History of the Aluminum Cap of the Washington Monument” . JOM 47 (11): 20-25. Bibcode : 1995JOM....47k..20B . doi :10.1007/BF03221302 . http://www.tms.org/pubs/journals/JOM/9511/Binczewski-9511.html . ^ 岩崎 いわさき 廣和 ひろかず 認定 にんてい 化学 かがく 遺産 いさん 第 だい 号 ごう 日本 にっぽん 初 はつ 生産 せいさん 工業 こうぎょう 化 か 電気 でんき 原料 げんりょう 化 か 国産 こくさん 技術 ぎじゅつ 振興 しんこう 理念 りねん 特集 とくしゅう 化学 かがく 遺産 いさん 第 だい 回 かい 認定 にんてい 化学 かがく 工業 こうぎょう 第 だい 巻 かん 第 だい 号 ごう 日本 にっぽん 化 か 学会 がっかい 年 ねん 月 がつ 頁 ぺーじ ISSN 0022-7684 、NAID 40020140794 。 岩崎 いわさき 廣和 ひろかず 日本 にっぽん 初 はつ 生産 せいさん 工業 こうぎょう 化 か 認定 にんてい 化学 かがく 遺産 いさん 第 だい 号 ごう 日本 にっぽん 初 はつ 生産 せいさん 工業 こうぎょう 化 か 関 かか 資料 しりょう 化学 かがく 遺産 いさん 遺跡 いせき 化学 かがく 教育 きょういく 第 だい 巻 かん 第 だい 号 ごう 年 ねん 頁 ぺーじ doi :10.20665/kakyoshi.64.1_16 。 ^ “アルミニウムの歴史 れきし ”. 日本 にっぽん 協会 きょうかい 2016年 ねん 月 がつ 日 にち 閲覧 えつらん ^ 大澤 おおさわ 直 ただし 現場 げんば 役立 やくだ 金属 きんぞく 材料 ざいりょう 基本 きほん 仕組 しく 秀和 しゅうわ 図解 ずかい 入門 にゅうもん 年 ねん 頁 ぺーじ ISBN 978-4-7980-4325-8 。 ^ “アルコア ”. コトバンク . 朝日新聞社 あさひしんぶんしゃ 2016年 ねん 月 がつ 日 にち 閲覧 えつらん ^ 大澤 おおさわ 直 ただし 基本 きほん 仕組 しく 秀和 しゅうわ 図解 ずかい 入門 にゅうもん 年 ねん 頁 ぺーじ ISBN 978-4-7980-2506-3 。 ^ “Production of Aluminum: The Hall-Heroult Process ”. National Historic Chemical Landmarks . American Chemical Society. 2014年 ねん 月 がつ 日 にち 閲覧 えつらん ^ Solheim, Asbjorn (2019年 ねん 月 がつ 日 にち Is aluminium electrolysis using inert anodes a blind alley? ” (英語 えいご #SINTEFblog . 2022年 ねん 月 がつ 日 にち 閲覧 えつらん ^ Das, Subodh (2012). “Achieving Carbon Neutrality in the Global Aluminum Industry”. JOM 64 (2): 285-290. doi :10.1007/s11837-012-0237-0 . ISSN 1047-4838 . ^ “アルミニウムの製造 せいぞう 工程 こうてい ”. アルミニウムとは（基礎 きそ 知識 ちしき . 日本 にっぽん 協会 きょうかい 2017年 ねん 月 がつ 日 にち 閲覧 えつらん 当該 とうがい 後半 こうはん 項 こう ^ “アルミニウムの電解 でんかい 精錬 せいれん . 軽金属 けいきんぞく Vol.30,No.2 . (1980). https://www.jstage.jst.go.jp/article/jilm1951/30/2/30_2_111/_pdf . ^ a b c 曻, 増子 ましこ 紘 ひろし 一郎 いちろう 眞尾 まなお アルミニウム製 せい 錬 ね 技術 ぎじゅつ 現状 げんじょう 」『軽金属 けいきんぞく 第 だい 巻 かん 第 だい 号 ごう 軽金属 けいきんぞく 学会 がっかい 年 ねん 頁 ぺーじ doi :10.2464/jilm.65.66 。
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アルミニウムの誕生 たんじょう - 『科学 かがく 映像 えいぞう 館 かん 年 ねん 日本軽金属 にほんけいきんぞく 当時 とうじ 企画 きかく 下 した 制作 せいさく 広報 こうほう 映画 えいが 当該 とうがい 映画 えいが 開始 かいし 分 ふん 秒 びょう 後 ご 当 とう 製 せい 錬 ね 法 ほう 製 せい 錬 ね 過程 かてい 説明 せつめい 但 ただし 製 せい 錬 ね 現場 げんば 説明 せつめい 開始 かいし 分 ふん 秒 びょう 後 ご 以降 いこう
