(57)【要約】【課題】  水素需要装置を用いる小型な携帯電話や自動車など天地を逆にして用いられたりランダムな水素供給が要求されても、安全に水素発生および水素供給の制御が正確にできる。且つ、水素需要体の体積とコストを半減する。【解決手段】  機能物質を内部に装着したものあるいは機能物質を負極に装着した電池要素を内部に設けて水素需要体と一体化して構成し、機能物質による水または水溶液（電解液）の加水分解および機能物質の加水分解から結晶間に定着している水素化金属の水素原子結合とによる生成水素ガスを直接水素需要体へ供給することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機能物質を内部に装着したものあるいは機能物質を負極に装着した電池要素を内部に設けて水素需要体と一体化して構成し、機能物質による水または水溶液（電解液）の加水分解および機能物質の加水分解から結晶間に定着している水素化金属の水素原子結合とによる生成水素ガスを直接水素需要体へ供給することを特徴とする水素需要装置の水素発生容器。
【請求項２】
機能物質は、次の１〜４のいずれか一種類または複数種類以上の材料であり、塊または破片あるいは粉体または粉体を固形化した物であることを特徴とする請求項１記載の水素発生容器。
１．Ｓｉなど炭素族元素またはその合金あるいはその水素化物を含む化合物。
２．Ｌｉなどアルカリ金属元素またはその合金あるいはその水素化物を含む化合物。
３．Ｍｇ、Ｃａなどアルカリ土類元素またはその合金あるいはその水素化物を含む化合物。
４．Ａｌ、Ｂなどホウ素族元素またはその合金あるいはその水素化物を含む化合物。
【請求項３】
機能物質の粉体は、金属粉または高分子結合材を用いて固形化されるか機能物質の塊または固形化した表面に高分子材で皮膜化されたことを特徴とする請求項１、２記載の水素発生容器。
【請求項４】
水素発生容器内で発生する水素ガスの圧力で水または水溶液（電解液）を液体容器間とに落差を持たせてサイホン現象を利用して流出または流入させて水または水溶液（電解液）と機能物質との加水分解を制御することを特徴とする請求項１、２、３記載の水素発生容器。
【請求項５】
電池要素が起電する電流を負荷装置で制御することにより負極の機能物質のイオン化を制御し機能物質の結晶間に定着している水素化金属からの水素ガスの発生量を制御することを特徴とする請求項１、２、３、４記載の水素発生容器。
【請求項６】
水素発生容器は水または水溶液（電解液）の液体容器を含み離脱着可能にしたことを特徴とする請求項１、２、３、４、５記載の水素発生容器。
【請求項７】
電池要素のセパレーターは不織布またはゲル体に水または水溶液（電解液）を用いたことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６記載の水素発生容器。
【請求項８】
電池要素のセル体は単一または積層して用いられることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７記載の水素発生容器。
【請求項９】
水素発生容器の発生した水素ガスは水素需要体へ供給されて酸素と化合して生成した水は再度液体容器内へ循環して用いられることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８記載の水素発生容器。
【請求項１０】
電池要素に外部電源により通電させ起動または制御または蓄電あるいは物質の生成・再生を行うことを特徴とする請求項１記載の水素発生容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、水素発生をさせる容器に係り、国際特許公開ＷＯ  ２００６／０１１６２０  Ａ１における水素発生容器の改良に関するもので、小型な携帯電話や自動車など天地を逆にして用いられたりランダムな水素供給が要求されても水素発生および水素供給の制御が正確にでき、水素需要体の出力負担を半減し小型化できるもの。
【背景技術】
【０００２】機能物質の加水分解による水素発生においては、水素ガス発生機能を高めるために金属材料などを高温熱で加熱し水と反応させたり、乾燥固形の酸・アルカリ材料を含む水素化物と液体水を反応させると反応が爆発的に進むために水蒸気と反応させて水素を発生させ燃料電池などに供給して用いられている。【０００３】このような文献資料としては、以下が知られている。
【特許文献１】特許公開２００４−１４９３９４
【特許文献２】特許公開２００２−０６９５５８
【特許文献３】国際特許公開ＷＯ２００３／０２０６３５
【０００４】この金属材料の高温加熱による水素発生方法では、装置も大きく熱害の課題があり、酸・アルカリ材料を含む水素化物に水蒸気を反応させる水素発生方法では、酸・アルカリによる固体高分子型燃料電池等の装置の劣化害や、作動停止中でも低湿度で水素発生が起き危険な課題がある。【０００５】また、金属材料の高温加熱による水素発生方法では、６００℃以上の反応環境にあり、加水分解のために供給する水自体の蒸発が激しく供給水量が多いため加水分解の効率が悪く、他方、酸・アルカリ材料を含む水素化物に水蒸気を反応させる水素発生方法では、水素化物を再生させるための手間がかかり有害な生成物も発生する。【０００６】また、従来方法では、余剰水素ガスの備蓄手段もないため高圧水素による破裂課題があり、これを民生で利用する固体高分子型燃料電池や水素エンジンなどの水素需要体の水素発生源としては、危険性が高く不適当な手段である。【０００７】また、当該発明者が考案した水素需要装置においては、例えば、マグネシウム（Ｍｇ）または水素化マグネシウム（ＭｇＨ２）の塊あるいは粒子または粉末と粉末クエン酸（Ｃ６Ｈ８Ｏ７）とを混合した材料を水素発生容器に充填して水を注入して用いる場合等では、反応速度が比較的早いため液体水の注入量で正確に水素発生量が制御できる。
【特許文献４】国際特許公開ＷＯ  ２００６／０１１６２０  Ａ１
【０００８】しかしながら、水素需要装置を用いる小型な携帯電話や自動車などの装置が天地を逆にして用いられたりランダムな水素供給が要求される場合、水溶液（電解液）も常に重力の作用する側に溜まることで、発生した水素ガスの放出流路を確保したり水素発生を制御することが困難である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】従って本発明は、従来技術の課題である本装置が水素需要装置を用いる小型な携帯電話や自動車など天地を逆にして用いられたりランダムな水素供給が要求されても制御が容易にできることにある。他の目的は、水素需要体の出力負担を半減し小型化することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】本発明では、機能物質を内部に装着したものあるいは機能物質を負極に装着した電池要素を内部に設けて水素需要体と一体化して構成し、機能物質による水または水溶液（電解液）の加水分解および機能物質の加水分解から結晶間に定着している水素化金属の水素原子結合とによる生成水素ガスを直接水素需要体へ供給することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】高機能化、軽量化、低コスト化などを可能とする。且つ、自然界に存在する人体に無害な材料で安全な水素エネルギーの利用ができる利点がある。水素社会においては、完全なゼロエミッションサイクルが可能となり、資源の枯渇もなく、地球温暖化防止にも功を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】塊または破片あるいは粉体または粉体を固形化した物など多様な形態の機能物質を内部に装着して水または水溶液（電解液）と機能物質のイオン化で加水分解ができる。水素化の機能物質であれば機能物質のイオン化で加水分解できるとともに機能物質の結晶間に定着している水素化金属を水素分子化して双方から多量な水素ガスを発生できる。【００１３】また、塊または破片あるいは粉体または粉体を固形化した物など多様な形態の水素化した機能物質を活物質として負極に装着して電池要素を内部に構成したことで、水または水溶液（電解液）と機能物質のイオン化によって起電させ電流を負荷装置で用いることができる。【００１４】また、同時に電池要素の電流によって電極の界面のイオン化反応を促進させるため電流を負荷装置で制御することで水素発生が制御でき、逆に電池要素に外部電源から通電することにより電極界面のイオン化反応を制御したり、蓄電など多様な目的に用いることができる。【００１５】また、水素発生の制御は、水素発生容器内で発生する水素ガスの圧力で水溶液（電解液）を液体容器間とに落差を持たせサイホン現象を利用して流出または流入させて水溶液（電解液）と機能物質との加水分解の反応を制御することができる。【００１６】また、電池要素のセルを積層して構成すると燃料電池自動車など水素消費量が大きくランダムな水素需要装置を用いる分野でも制御が容易にできる。一方、電池要素のセパレーターにゲル体を採用して水または水溶液（電解液）を用いると板状電池やボタン電池のように小型化な分野へも応用ができる。【００１７】このように装置規模に関わらず安全に水素発生制御が正確にでき、且つ、機能物質および使用済み機能物質の交換が容易にでき、水素需要装置を用いる小型な携帯電話や自動車など天地を逆にして用いられたりランダムな水素供給が要求されても制御ができる。また、水素需要体の出力負担を半減し小型化するという目的を、最小の部品点数でコンパクトに実現した。
【実施例１】
【００１８】図１によって説明すると、図１は、本発明装置の全体概念を示す。水素発生容器１、電池要素が陽極電極６、セパレーター４、機能物質２を装着した負極電極３で構成され、外部のソケット２６を介し水素需要体と連結連動している。【００１９】水素発生容器１の内部には、水素化マグネシウムの粉末が圧縮され板状に固形化された機能物質２を電極板に圧着され負極電極３を形成し、網状の陽極電極６には炭素５の粒子が固着剤で固形化され撥水材で覆われ、両電極間に不織布のセパレーター４を介して電池要素のセル体が構成されている。【００２０】水素発生容器１の外部には、液体容器２０の配管の連結ソケット、負荷装置１０および制御機器の配線との電極接合ソケット、水素需要体との水素パイプ１２配管とのガスソケットを集約したソケット２６が設けられ、水素発生容器が離脱着可能にして構成されている。【００２１】機能物資２の材料は、マグネシウムあるいは水素化マグネシウム以外にも、水素解離性の金属またはその合金あるいはその水素化物を含む化合物が適当であり、Ｌｉなどアルカリ金属元素またはその合金あるいはその水素化物を含む化合物、Ｃａなどアルカリ土類元素またはその合金あるいはその水素化物を含む化合物、Ｓｉなど炭素族元素またはその合金あるいはその水素化物を含む化合物、Ａｌ、Ｂなどホウ素族元素またはその合金あるいはその水素化物を含む化合物などの周知される機能物質を塊または破片あるいは粉体を固形化した物など多様な形態で用いることができる。【００２２】これら機能物質の粉体では、金属粉または高分子結合材を用いて固形化されるか固形化した表面に高分子材で皮膜化されることで、粉体の飛散や副反応を防止することができるため都合がよい。【００２３】セパレーター４は、不織布で形成され外部に接合される液体容器２０内の水または水溶液（電解液）２１を毛管現象で吸い出して液体を充満させ、ばね２５にもより両電極側と密着してイオンの移動が効果的にされている。【００２４】また、図示は無いがソケット２６内には、接続する水素発生容器１側の液体容器２０からセパレーター４へ水または水溶液（電解液）を送る封しされた送液口が装着時に破られて液体が流れ出るように突起が設けられ、水素発生容器１の架台には、必要によって水素需要体の排熱を受領した熱媒体による加熱装置が設けられ、電子制御されるポンプによって熱媒体が配管で送液され循環している。【００２５】水素需要体に燃料電池セルを採用する場合、運転の一連動作は、運転始動のため電子制御部の制御で負荷装置への導線のスイッチで結線すると、機能物質から水または水溶液（電解液）に解けたイオンが電解質を通過して陽極電極側へ達し、同時に機能物質から発せられた電子は導線によって流れると陽極側では陽極活性物質２２として空気中の酸素がこれを受け止めることで負荷装置内を電流が流れる。【００２６】この連続経過によって、機能物質は水溶液（電解液）に解けつづけ機能物質は表面側から物質の結晶が消滅するため、結晶間に定着していた水素化金属の水素原子が遊離して、２つの水素原子が結合し水素分子を形成することで水素ガスとして生成される。【００２７】このように従来技術と比較し、機能物質の質量は変わらずとも水素発生容器自体が発電をするために、その分水素需要体の出力負担を軽減でき、結果、水素需要体の装置機能を半減化できる。【００２８】図示は無いが、内部に電池要素を設けず機能物質２を装着した水素発生容器１と外部の液体容器で構成する場合の運転の一連動作は、運転始動のため電子制御部の制御で外部の液体容器内から水溶液（電解液）が液体容器の内部に流入して、機能物質から溶けたイオンの効果によって機能物質の触媒作用で水溶液（電解液）を加水分解して水素を発生させる。【００２９】この場合、機能物質が水素化物である場合には、表面側から水酸化物に変性するため、機能物質の結晶間に定着していた水素化金属の原子が遊離して、２つの水素原子が結合し水素分子を形成することで水素ガスが発生する。【００３０】水素化した機能物質は加水分解と水素化金属の双方から水素を発生させることができるので大量な水素ガスを水素需要体に供給することができる。水素需要体で空気中の酸素と化合する燃料電池などでは、生成する水は、大気放散して減少することを考慮してもあり余ることから生成水を再度液体容器内へ循環させ燃料として再利用ができる。【００３１】水溶液（電解液）は、水または６水和塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２−６Ｈ２Ｏ）の水溶液を用いることが望ましいが、公知の電解液を用いることもよい。電池要素のセパレーターを不織布からゲル体に変えて水または水溶液（電解液）を用いると板状電池やボタン電池のように小型化して応用しやすい。【００３２】また、電池要素のセルを積層して構成すると燃料電池自動車など水素消費量がランダムな分野でも制御が容易になり都合がよく、大型に用いる場合には、陽極活性物質２２をポンプ圧で送り込むと、内部圧を高めて水素漏れを防止できる。【００３３】また、電池要素には外部電源より通電させ電極界面のイオン化を利用して加水分解反応を誘発したり、起動のほか蓄電または物質の生成・再生を行うこともできる。【００３４】本発明について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、改良の目的または本発明の思想の範囲内において改良または変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３５】以上説明したように、水素発生容器の交換が容易となり、装置規模に関わらず水素発生の制御が正確にできることによって、特に水素需要装置を用いる小型な携帯電話や自動車など天地を逆にして用いられたりランダムな水素供給が要求される幅広い分野に適用できる。また、水素需要体の体積とコストも半減できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施例の全体概念図を示している。（実施例１）
【符号の説明】
【００３７】１  水素発生容器
２  機能物質
３  負極電極
４  セパレーター
５  炭素
６  陽極電極
１０  負荷装置
１２  水素パイプ
２０  液体容器
２１  水または水溶液（電解液）
２２  陽極活物質
２５  ばね
２６  ソケット
【図１】
2010042933.tif 000003