酸さん水素すいそガス

酸さん水素すいそガス（さんすいそガス）は、水素すいそ (H₂) と酸素さんそ (O₂) の混合こんごう気体きたいで、モル分ぶん率りつは水みずと同おなじ 2:1 とするのが典型てんけい的てきである。耐火たいか物ぶつ製造せいぞう時じのトーチやガス溶接ようせつの燃料ねんりょうに使つかわれている。酸化さんか炎えんとなるのを防ふせぐには、水素すいその比率ひりつを高たかめ 4:1 から 5:1 にする。

特徴とくちょう

酸さん水素すいそガスは温度おんどが発火はっか点てんになると自発じはつ的てきに燃焼ねんしょうする。水素すいそと酸素さんそが 2:1 の混合こんごうガス（水素すいそ爆ばく鳴な気き）は、常つね圧あつにおいて発火はっか点てんが約やく 570 °C となる。そのような混合こんごう気体きたいへ着火ちゃっかするのに必要ひつようなスパークの最小さいしょうエネルギーは、約やく20マイクロジュールである。常温じょうおん常つね圧あつでは、水素すいそが体積たいせきの4%から95%を占しめている場合ばあい、酸さん水素すいそガスは燃焼ねんしょう可能かのうである。

ひとたび着火ちゃっかすると、この混合こんごう気体きたいは発熱はつねつ反応はんのうにより水蒸気すいじょうきへと変かわり、その発熱はつねつによって反応はんのうが持続じぞくする。1モルの水素すいその燃焼ねんしょうにつき 241.8 kJ のエネルギー（低てい発熱はつねつ量りょう）を発生はっせいする。発生はっせいする熱ねつエネルギーの量りょうは燃焼ねんしょうの形式けいしきに影響えいきょうされないが、炎ほのおの温度おんどは変化へんかする。酸素さんそと水素すいその組成そせいを正確せいかくに調整ちょうせいすると炎ほのおは最高さいこうで約やく 2800 °C となり、大気たいき中ちゅうで水素すいそガスを燃もやしたときより 700 °C 高たかい。混合こんごう比率ひりつが 2:1 でない場合ばあいや、窒素ちっそのような不ふ活性かっせい気体きたいが混まざっている場合ばあい、熱ねつがより大おおきな体積たいせきへ拡散かくさんするため、温度おんどが低ひくくなる。

製法せいほう

2:1 の正規せいき組成そせいの酸さん水素すいそガスは、水みずの電気でんき分解ぶんかいで生成せいせいできる。これは電流でんりゅうによって水分すいぶん子こを次つぎのように分解ぶんかいするものである。

電気でんき分解ぶんかい

${\ce {{2H2O}-> {2H2}+ O2}}$

燃焼ねんしょう

${\ce {{2H2}+ O2 -> 2H2O}}$

1800年ねん、ウィリアム・ニコルソンが初はじめてこの方式ほうしきで水みずを分解ぶんかいした。酸さん水素すいそガスを生成せいせいするのに要ようするエネルギーは、常つねにその燃焼ねんしょうによって得えられるエネルギーよりも多おおい。

用途ようと

ライムライトは高温こうおんの熱源ねつげんとして酸さん水素すいそガスの炎ほのおを使つかっている。

照明しょうめい

酸さん水素すいそガスは、ライムライトなどのガス灯がすとうで使つかわれている。ライムライトの場合ばあい、酸さん水素すいそガスの炎ほのおを使つかって石灰せっかい片へんを熱ねっし、それによって発はっする白熱はくねつ光こうを照明しょうめいに使つかう。酸さん水素すいそガスは爆発ばくはつ性せいがあるため、ライムライトは電気でんきによる照明しょうめいに置おき換かえられていった。

白金はっきんは融解ゆうかい温度おんどが高たかく (1768.3 °C)、かつてはそのような温度おんどの炎ほのおとしては酸さん水素すいそガスしかなかったため、白金はっきん細工ざいくに酸さん水素すいそガスのトーチが使つかわれていた。この技法ぎほうも今いまでは電気でんきアークに置おき換かえられた。

酸さん水素すいそガス吹管すいかん

19世紀せいきの鞴式酸さん水素すいそガス吹管すいかん。2種類しゅるいの逆ぎゃく火ひ防止ぼうし装置そうち付つき。

酸さん水素すいそガス吹管すいかんはイングランドの鉱物こうぶつ学がく者ものエドワード・ダニエル・クラークとアメリカ合衆国あめりかがっしゅうこくの化学かがく者ものロバート・ヘアが19世紀せいき初はじめに開発かいはつした。高温こうおんの炎ほのおで白金はっきんや陶磁器とうじきや耐火たいか煉瓦れんがといった耐火たいか物ぶつを溶とかすことができ、様々さまざまな科学かがくの分野ぶんやで器具きぐとして使つかわれていた。

酸さん水素すいそガストーチ

酸さん水素すいそガストーチは酸素さんそ混合こんごうガストーチの一種いっしゅで、燃料ねんりょうとしての水素すいそガスを酸化さんか剤ざいとしての酸素さんそガスとともに燃焼ねんしょうさせるものである。金属きんぞく、ガラス、熱ねつ可塑かそ性せい樹脂じゅしの切断せつだんや溶接ようせつに使つかわれる。ガラス工芸こうげいで火ひ磨みがきをするのに使つかわれている。火ひ磨みがきとは、ガラス表面ひょうめんを少すこし溶とかして微細びさいな傷きずをなくし、表面ひょうめんが輝かがやくようにする技法ぎほうである。

アセチレンやアーク溶接ようせつがよく使つかわれるようになっているため、酸さん水素すいそガストーチの利用りようは少すくなくなっているが、特定とくてい用途ようとでは今いまも使つかわれている。

水みずトーチ

水みずトーチ (Water Torch) は、直流ちょくりゅう電源でんげん装置そうちと電気でんき分解ぶんかい槽そうと圧力あつりょく計けいと逆ぎゃく火ひ防止ぼうし装置そうちで構成こうせいされる携帯けいたい可能かのうな酸さん水素すいそガストーチである。水みずを電気でんき分解ぶんかいして酸さん水素すいそガスを生成せいせいし、その場ばで燃焼ねんしょうさせるため、ガス用ようタンクが不要ふようである。1962年ねん、Henes Manufacturing Co. の William Rhodes と Raymond Henes が設計せっけいしたのが最初さいしょで、これを "Water Welder"（水すい溶接ようせつ機き）という商標しょうひょうで発売はつばいした。皮下ひか注射ちゅうしゃ用ようの注射ちゅうしゃ針はりはもともとこのトーチの先端せんたんに使つかわれていた金具かなぐが原形げんけいとされている。

疑似ぎじ科学かがく

酸さん水素すいそガスは、水みずを燃料ねんりょうとする自動車じどうしゃといった怪あやしげな装置そうちとの関連かんれんで言及げんきゅうされることが多おおい。Yull Brown という「詐欺さぎ師し」「妄想もうそう家か」と称しょうされる技術ぎじゅつ者しゃがそのような装置そうちを売うり込こむ際さいに酸さん水素すいそガスをブラウンガス (Brown's Gas) という名なで呼よんでいたため、それが酸さん水素すいそガスの別名べつめいにもなっている。また似に非ひ物理ぶつり学者がくしゃ Ruggero Santilli の行いっていた主張しゅちょうからHHOガスとも呼よばれる。アメリカの発明はつめい家かスタンリー・メイヤーは、水みずを電気でんき分解ぶんかいしてブラウン・ガスを作つくり、それを燃料ねんりょうにして自動車じどうしゃのエンジンを回まわすことで、100%以上いじょうのエネルギー効率こうりつを実現じつげんできると主張しゅちょうしていた。

最もっとも一般いっぱん的てきかつ決定的けっていてきな反論はんろんは、水みずを電気でんき分解ぶんかいするのに要ようするエネルギーは酸さん水素すいそガスを燃焼ねんしょうして得えられるエネルギーより大おおきいというもので、この手ての装置そうちは燃料ねんりょう効率こうりつを下さげることはあっても、上あげることはない。

日本にっぽんにおいても日本にっぽんテクノ株式会社かぶしきがいしゃ社長しゃちょうの大政たいせい龍りゅう晋すすむが、水みずを低てい周波しゅうはで撹拌かくはんしながら電気でんき分解ぶんかいして得えられた混合こんごう気体きたいを酸さん水素すいそガスあるいは「OHMASA-GAS」と名なづけ、爆ばく鳴な気きよりも安定あんていで安全あんぜんなエネルギー効率こうりつが高たかい燃料ねんりょうであるとして発明はつめいを主張しゅちょうしている。通常つうじょうの電気でんき分解ぶんかいで得えられるガスと違ちがい、水みずクラスターが多おおく含ふくまれているため爆発ばくはつしないことが、首都しゅと大学だいがく東京とうきょう大学院だいがくいん理工りこう学がく研究けんきゅう科かにより判明はんめいしたと主張しゅちょうしている。また、電気でんき分解ぶんかいに要ようする電気でんきエネルギーよりも、ガスの燃焼ねんしょうによって得えられるエネルギーのほうが大おおきいと説明せつめいしている報道ほうどうがいくつか存在そんざいするが、燃焼ねんしょうさせた場合ばあいに取とり出だせるエネルギーは電気でんき分解ぶんかいに必要ひつようとしたエネルギーの約やく50%に留とまることが環境省かんきょうしょう 地球ちきゅう温暖おんだん化か対策たいさく技術ぎじゅつ開発かいはつ事業じぎょうの検証けんしょう実験じっけんで確認かくにんされている。また、エネルギー密度みつども都市としガスの1/5程度ていどでされ優位ゆうい性せいがないとされる。燃料ねんりょう電池でんちの燃料ねんりょうとしては反応はんのうの持続じぞく性せいや制御せいぎょに問題もんだいがあるとされ、仮かりにそれらの問題もんだいが解決かいけつしても、発電はつでんよりも燃焼ねんしょうのほうが優先ゆうせん的てきにおこるので電気でんき出力しゅつりょくを得えることは困難こんなんであるとされた。