(57)【要約】気体水素と窒素を得るために液体アンモニアを触媒熱物理分離（圧力１０バール）することを目的としたコンパクトな装置。  当該装置は、階段状に連続して配置された三台の反応器を備え、そのうちの最初の二台は熱触媒分離を行い、三台目はマイクロ・ウエーブ共鳴器である。  最終過程清浄器を通過後、アルカリ燃料電池に供給するために適した水素が得られる。  当該装置を自動車に搭載することによって、消費NH3一キログラム当たり約12000KＪの自動車用電気エネルギーを発電することができる。【選択図】図５
2009534285.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体アンモニアをその成分である気体水素と窒素とに分離するための装置であって、階段状に連続して繋がった三台の反応器（Ar,Br,Cr）を備え、その内の最初の二台（Ar,Br）は、アンモニアの熱触媒分離を果たす一方、第三台目（Cr）はマイクロ・ウエーブ共鳴器、即ちマイクロ・ウエーブ周波数帯における電磁共鳴反応器であることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記装置には更に、前記気体の流れを使用者に送り出す前に、マイクロ・ウエーブ共鳴器から逃げる気体流に含まれる残留NH3を捕えることができる吸収清浄器（Dr）が含まれていることを特徴とする、請求項1に記載の装置。
【請求項３】
前記第一反応器（Ａｒ）には一般に円筒状の内部空間を囲む外側ケーシング（10）が備えられ、その内部には、接線流動式絶縁放散器（６）、円筒状中央空洞体（４）、前記中央空洞体（４）を内側から加熱する外装電気抵抗器（５）が外側から中心へと向かって同軸で配置されることを特徴とする、先行請求項のいずれか1項に記載の装置。
【請求項４】
前記絶縁放散器（６）は、解離気体流を複数の接線導入孔（6a）を有する磁器製素材で造られた渦巻き型放散器であることを特徴とする、先行請求項のいずれか1項に記載の装置。
【請求項５】
当該中央空洞体（４）は、多角形横断面と、蛇腹型縦断面を有し、外向きの頂点を備える一連のピラミッド型突起が、解離アンモニア流が衝突するその覆い（13）上に画定されることを特徴とする、請求項３に記載の装置。
【請求項６】
前記第二反応器（Br）には、外側の覆い（13）、前記第一反応器（Ar）の出口から外の接続用導管へ繋がれた中央導管（11）、及び前記中央導管（11）の周りに同軸で配置される複数重畳触媒隔膜（16）備えることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
リング状の触媒隔膜（16）のブロック体に、軸方向に口の開いた中央導管（11）から来る気体流が放射状に衝突し、そしてそれは、中央導管（11）の内側に配置され、および前記反応器の外側覆い（13）上に設置された加熱装置を介して内部も外部も両方とも加熱されることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
前記手段は、円筒状空洞体（17）、中央導管（11）の中に配置され、そして外装電気抵抗器（18）を介して内側から加熱され、そして外側覆い（13）上に設置されているテープ状電気抵抗器を介して加熱されることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
請求項６に記載された装置は、次のことを特徴とする。各触媒隔膜（16）は、ステンレス製の網で支えられ、15%〜55%、好ましくは３０％混合比の酸化コバルトCoOと、45%〜85%、好ましくは７０％混合比の酸化クロムCr203の混合物で構成されることを特徴とする、請求項６に記載の装置。
【請求項１０】
マイクロ・ウエーブ共鳴器は、横方向型放射装置（24）を備えるガイドパイプ（22）を備え、そして解離気体流は長さ方向に通過することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
ガイドパイプ（22）の中には、電気加熱され、そして磁器製の支え（K）によって金属製の骨組から絶縁される金属線（fi-n）が設置されることを特徴とする、請求項10に記載の装置。
【請求項１２】
前記金属線（fi-n）には高電圧静電気が充電され、まだ解離されてないNH3の分子を金属線の周りに引き寄せ、イオン化させることを特徴とする、請求項11に記載の装置。
【請求項１３】
前記金属線（fi-n）は、ガイドパイプ（22）の長さ方向軸に平行して配置され、金属線間の間隔ピッチ（p）は、マイクロ・ウエーブの波長λによって異なり、本数は4本〜400本、好ましくは25本〜64本で配置されることを特徴とする、請求項11に記載の装置。
【請求項１４】
共鳴器及び加熱装置（4、17）の金属線は熱触媒作用によるに特殊焼結合金で作られ、そしてタングステン30%〜65%、好ましくは50%、鉄15%〜40%、好ましくは35%、コバルト3%〜12%、好ましくは6%、銀4%〜10%、好ましくは5%、モリブデン2%〜8%、好ましくは4%で構成されることを特徴とする、請求項3、8、11に記載の装置。
【請求項１５】
3段階の分離で利用される焼結合金の動作温度は、250℃〜950℃の範囲、好ましくは350℃〜850℃、より好ましくは550℃〜650℃、最も好ましくは600℃の温度であることを特徴とする、請求項14に記載の装置。
【請求項１６】
前記共鳴器の金属線は、磁器製の支え（K）を介して前記共鳴器の端部板から絶縁されていることを特徴とする、請求項14に記載の装置。
【請求項１７】
前記共鳴器の金属線（fi-n）束に与える電場の電圧値は、300kV〜0,3kVの範囲、好ましくは15kVであることを特徴とする、請求項12に記載の装置。
【請求項１８】
前記熱分離用反応器の後に配置された清浄器（Pr）は、密封タンク（28）を含み、前記タンクには、反応器（Cr）からの気体流のための、進入導管（Eδ）が設けられ、前記導入管は、燃料電池の圧力（p）で作動するチェック弁（30）、及び前記3台の前記解離手段からの気体流内の残留アンモニアの極微量まで捕えることができる溶液（Sa）に引き込む、底部に開口部（34）を備える中央導管（32）があることを特徴とする、請求項2に記載の装置。
【請求項１９】
気体流が、前記タンクの覆いに対して垂直に進入し、除霧網（33）を通過した除霧ガスが中央同軸導管（32）に沿って流出することを特徴とする、先行請求項のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２０】
作動圧力の値は、20バール〜1バールの範囲、好ましくは12バール〜4バール、より好ましくは8バールの範囲にあることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエネルギー分野に関する発明であり、より明確に説明するならば、液体アンモニアを用いた触媒熱物理分離によって水素を生産することに関するもので、特にアルカリ燃料電池にそれを供給するためである。こうした燃料電池の代表的な応用例は、自動車用電気エネルギーの発電である。
【背景技術】
【０００２】
自動車に搭載するガソリンおよび軽油と比較した場合、水素のエネルギー密度（エネルギー／体積比）が低いという難点がこの燃料供給システムの普及を妨げる重要な問題点の一つにもなっている。そしてまた幅広い燃料供給システムの普及にブレーキをかけるもう一つの要素として断言できるのは、特に事故が生じた場合、発火や爆発の危険性があるために装置の本質的な安全性が問われることである。
【０００３】
こうした問題点を克服することができれば、化石燃料以外の燃料を含む様々な豊富な一次資源エネルギーから得られる燃料である水素は、公害に対するゼロ・エミッションであることや高度な性能、その他数々の有益な性質を活用することができる。
【０００４】
ここで考慮したいのは、約10バールの圧力の下で専用タンク内に安定化された液体アンモニアを利用した場合、ガス・ボンベの中に圧縮された水素に比べて約10倍、液体水素（低温物理によって摂氏零下253度下で保管）に比べても50％以上増、そしてマグネシウム／ランタン／ペンタニッケル合金などの浸入型金属水素化合物に比べて二倍近くのエネルギー密度値を得ることができることである。
【０００５】
従って、安価でエネルギー効率の高い自動車用電力エネルギーを供給することのできるアルカリ燃料電池を充電するためには、直接自動車に搭載し、直接アンモニアに含まれている水素を分離することのできるコンパクトな装置を実現するのが最良の方法である。
【０００６】
今までは、重要な問題点であるボリュームと経済的な面に関して満足な回答が得られなかったために、自動車のためのこうした手段による普及を妨げていた。また、アンモニアを分離して得た水素をアルカリ燃料電池に使用する場合、それには炭素化合物が皆無でなければならないとされている。事実、そうした炭素化合物は（酸性電池の代表的な現象である）電池のイオン交換表面に不発機能を及ぼす。
【発明の開示】
【０００７】
こうした弱点を取り除くために、本発明では、アンモニアに含まれている水素の分離をコンパクトで完全な方式で行う装置を開発した。当該装置は、二台の装置が互いに階段状に連続して配置された触媒反応器と、それに続く水素の流出口には、炭素化合物が皆無ななかで分子の解離工程を完成させるための専用マイクロ・ウエーブ共鳴器を一台配置した。そしてその後、ガスをアルカリ燃料電池に供給する前に、未だに残留するNH3の存在をキャッチする機能を持つ呼吸清浄器のなかを水素ガスおよび窒素ガスが流れて通過するようにした。先に述べたように、製造コストが安価でエネルギー効率の高いアルカリ燃料電池を使用することによって炭素化合物（接触改質に存在するCO2）が完全に不在な状態にすることが可能である。
【０００８】
また、試験運転を行った結果、こうした技術を採用することによって燃料電池に連結された電気モーターの伝動軸に伝達される利用可能な機械的な運動に関しては、NH31キログラム当りの消費量で約12000KＪであることが認められた。すなわち現在、自動車などの乗物を駆動するために利用されている熱発動機とほぼ同様の運動規模を示した（同等レベルの消費量と走行距離の結果）。
【０００９】
次に本発明のその他の特徴および利点に関して、最も好ましい一つの達成フォームに限定されない実例として、図示された添付図面を参照しながら詳細な説明によって本発明の特徴を明確化した。
【００１０】
参考図面のごとく、ここに説明する装置は、液体アンモニアをその成分である気体水素と窒素とに分離させるための反応を実施する3段階  Ar,  Br,  Crの装置を装備している。第三段階Crから排出される窒素と水素の気体流は、Drの呼吸浄化の段階を通過する。そのため燃料電池にガスを供給する前に、まだそのガスにNH3  が残っている場合、その残留物を捕捉することができる。
【００１１】
特に最初の2段階にあたる、第一段階Ar（第1図、第2図）及び第二段階Br（第3図、第4図）は、熱触媒分離を行う触媒反応器2台を備えている。一方、第三段階Cr（第3図、第4図、第5図）は、マイクロ・ウエーブ周波数圏内の電磁共鳴管を備えており、解離作用を完成する働きをしている。
【００１２】
ここで先ず第1図に示した分離の第一段階Arを検討しよう。それはステンレス製の外側ケーシング10で構成された基本的な円筒状の空間で、この内部空間には次の各部分が同軸でそれぞれ外側から中心へと向かって配列されている。まず、接線流動式絶縁磁器製放散器６、次に、横断面から見ると多角形で外側に向かって頂点が突出した一連のピラミッド形をしており、縦断面から見た場合その覆いはアコーディオン形をした中央体４である。
【００１３】
本発明の特性に基づいて、中央体４は、m.a.  (mechanical  alloying機械合金)  という特殊焼結法による合金（タングステン50%W、鉄35%Fe、コバルト6%Co、銀5%Ag、モリブデン4%Mo）を素材にして造られている。
【００１４】
専用貯蔵タンクから導入された気化アンモニアは、外側ケーシング10に開かれたダクトEaを通過し、接線導入孔6aを通じて接線流動式放散器６の中に進入し、中央体４の周囲に（第2図）渦巻き運動を発生させる。当該中央体は、絶縁磁器製リング3によってその位置に維持されている。 気体流は、NH3の分離加熱触媒の役割を果たす突出部の沢山あるアコーディオン形中央体４の接触部を長さの方向に向かって通過した後、放射状に孔の開いた磁器製リング７の開口部を通して排出され、反応器の底部8に設けられた出口のダクト９に送られる。ここで排出される気体は、まだ解離されていないNH3  及びH2とN2で構成されたものが接続用導管を介して第3図に示した分離の第二段階に当るBrへと進入する。
【００１５】
この第二段階の反応器は基本的に円筒状の形をしており、外側の覆い13と、第一反応器Arの出口から接続用導管によって外部から接続された中央導管11、そして、孔の開いたダイヤフラム19の上にある上述の中央導管11の周りに同軸で配置された何重にも重なったリング状の複数触媒角膜１６の各それぞれが含まれている。この中央導管11は、第一反応器Arの中央体４に使用されている特殊焼結合金  m.a.  (メカニカル・アロイング、機械合金)と同じ素材で構成されたシリンダー17と同軸で配置され、外装電気抵抗器18を介して内側から加熱される。
【００１６】
酸化コバルト30%と酸化クロム70%の混合物で構成された16の各触媒は、ステンレス製の網で支えられている。反応器の外側の覆い13は、テープ状の電気抵抗器20によって加熱され、触媒隔膜16を500℃〜750℃の温度域に保つ。
【００１７】
第一段階のUsから排出される生産された気体は、進入時点で450℃〜750℃の温度Ｔｉ程度になる状態で中央導管11内の接続用導管を介して通過する。従って  fg  で示された気体流は、外装抵抗器18の内側から加熱されたシリンダー17に出会う。導管を通過する際に、第一段階Arで解離されなかったアンモニアNH3は、触媒16と気体流を接触させる多数の孔から放出される前に、必要な分離が行われる 。
【００１８】
孔の開いたダイヤフラム19から排出された気体Usを送り出す第二段階のダクトUsは、第５図〜第７図に示した絶縁された導管を介して第三段階Crの進入口Eyに繋がれ、そこで残留アンモニアの分離が終了する。
【００１９】
この第三段階は、電磁波が外部に漏れるのを防ぐために微孔が開けられたダイヤフラムdのあるマニホールド21の中で、Eyから来る気体が流動しながら長い軸の長さ方向  xxに向かって通過する、マイクロ・ウエーブ用ガイドパイプ22という基本的な要素で構成されている。
【００２０】
第６図において明確に示したのは、ガイドパイプ22の内部にある幅laの四角い断面で、特殊焼結合金  m.a.  (メカニカル・アロイング、機械合金)で造られた金属線fi-nが、ピッチpの間隔（波長λの幅によって変化する）で配置されている。これらの金属線fi-nは、550℃〜750℃の領域の温度に電気加熱されるが、それらは磁器製の支えKによって（第５図）金属製の骨組からは絶縁されている。金属線fi-nには、ハイ・ポテンシャル静電気を充満させる。こうした状態の下においてNH3  の（強力な極性を示す）分子は、上述の金属線の周りに引き寄せられ、そしてイオン化される。ガイドパイプの横に配置された導管24は、その電磁波が特定の周波数vに作用するマグネトロンMが発生する電磁波を伝達する。このような方法で軸xxの長さに添って一定の運動状態が保たれている。それに続いて、電磁波の電気成分は、最大の効率（共鳴）で金属線fi-nの周囲のイオン化した分子と相互作用を起し、それらの結合分子を分離させる。解離されたガス（N2  +  H2）は、排出導管26を介して自由に流出することができる一方、ガイドパイプには織り目状になった金属製網  r  があらかじめ用意されており、マイクロ・ウエーブがガイド・パイプの外に漏れるのを防いでいる（第５図）。
【００２１】
共鳴器Crから排出される流動体Usは、一本の導管によって第８図に示された清浄器Drに接続されている。この後者は、参照の図に28の記号で示されたごとく閉ざされたタンクで基本的に構成されている。
そしてそれは、圧力“p”（燃料電池の運転圧力）に逆流するのを食い止めるために、30の弁が付いた流動体Usの挿入導管Eδを備えている。そして底の部分に34の開口部がある中央導管32が溶液Saの中に沈んでおり、先の三台の解離装置から入る流動気体の中に残留するアンモニア分の百万分の一まで捕えることができる。導管Eδに進入した気体は、溶液Saの中を通過する際に残留アンモニア分を全てそこに解かし込む。完全に解離されたガス（N2+H2）は、先端部に除霧をおこなうための網目状の隔膜33が据え付けられた中央導管32を通過し、H2とN2  ガスの流れUfを外部へと導く。湿度の無いこのガスは、燃料電池を補給するためのエネルギーとして使われる。
その結果、60%〜70%の効率の電力エネルギーを発電することができ、
90%以上を超える効率で可変回転数の自動車モーターを運転させることが可能となる。総体的にみて、推進力は55%を超える効率に達する（熱機関の約ニ倍の効率）。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】アンモニアの分離工程の第一段階が行われる第一触媒反応器を長さ方向に開いた断面図である。
【図２】第1図と同じ反応器をＡ−Ａ線で開いた断面図である。
【図３】アンモニアの分離工程の第二段階が行なわれる第二触媒反応器を長さの方向に開いた断面図である。
【図４】第3図と同じ反応器をＡ−Ａ線で開いた断面図である。
【図５】残留アンモニアの分離を完了するために行われる分離の第三段階に当るマイクロ・ウエーブのガイド管の断面図である。
【図６】第5図と同じガイド管をＡ−Ａ線で開いた断面図である。
【図７】ガイド管の横側にボルトで固定されたマイクロ・ウエーブ放射装置の縮小図である。
【図８】最終過程にあたる清浄器及び取り出したガスを収容するドームを長さの方向で開いた断面図である。
【図８ａ】最終過程にあたる清浄器及び取り出したガスを収容するドームを長さの方向で開いた断面図である。
【図１】
2009534285.tif 000003
【図２】
2009534285.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2009534285.tif 000009
【図８】
2009534285.tif 000010
【図８ａ】
2009534285.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成20年12月15日(2008.12.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１０〜１２バールの圧力下のタンクに液体状で貯蔵されている、液体アンモニアをその成分である窒素と気体水素とに解離するための装置であって、気体アンモニアが交差通過する、階段状に連続して繋がった三台の反応器（Ar,Br,Cr）を備え、その内の最初の二台（Ar,Br）は、アンモニアの熱触媒解離作用を果たす一方、第三台目（Cr）はマイクロ・ウエーブ共鳴器、であることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記装置には更に、前記気体の流れを使用者に送り出す前に、マイクロ・ウエーブ共鳴器から逃げる気体流に含まれる残留NH3を捕えることができる吸収清浄器（Dr）が含まれていることを特徴とする、請求項1に記載の装置。
【請求項３】
前記第一反応器（Ａｒ）には一般に円筒状の内部空間を囲む外側ケーシング（10）が備えられ、その内部には、接線流動式絶縁放散器（６）、円筒状中央空洞体（４）、前記中央空洞体（４）を内側から加熱する外装電気抵抗器（５）が外側から中心へと向かって同軸で配置されることを特徴とする、先行請求項のいずれか1項に記載の装置。
【請求項４】
前記絶縁放散器（６）は、解離気体流を複数の接線導入孔（6a）を有する磁器製素材で造られた渦巻き型放散器であることを特徴とする、先行請求項のいずれか1項に記載の装置。
【請求項５】
当該中央空洞体（４）は、多角形横断面と、蛇腹型縦断面を有し、外向きの頂点を備える一連のピラミッド型突起が、解離アンモニア流が衝突するその覆い（13）上に画定されることを特徴とする、請求項３に記載の装置。
【請求項６】
前記第二反応器（Br）には、外側の覆い（13）、前記第一反応器（Ar）の出口から外の接続用導管へ繋がれた中央導管（11）、及び前記中央導管（11）の周りに同軸で配置される複数重畳触媒隔膜（16）備えることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
リング状の触媒隔膜（16）のブロック体に、軸方向に口の開いた中央導管（11）から来る気体流が放射状に衝突し、そしてそれは、中央導管（11）の内側に配置され、および前記反応器の外側覆い（13）上に設置された加熱装置を介して内部も外部も両方とも加熱されることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
前記手段は、円筒状空洞体（17）、中央導管（11）の中に配置され、そして外装電気抵抗器（18）を介して内側から加熱され、そして外側覆い（13）上に設置されているテープ状電気抵抗器を介して加熱されることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
請求項６に記載された装置は、次のことを特徴とする。各触媒隔膜（16）は、ステンレス製の網で支えられ、15%〜55%、好ましくは３０％混合比の酸化コバルトCoOと、45%〜85%、好ましくは７０％混合比の酸化クロムCr203の混合物で構成されることを特徴とする、請求項６に記載の装置。
【請求項１０】
マイクロ・ウエーブ共鳴器は、横方向型放射装置（24）を備えるガイドパイプ（22）を備え、そして解離気体流は長さ方向に通過することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
ガイドパイプ（22）の中には、電気加熱され、そして磁器製の支え（K）によって金属製の骨組から絶縁される金属線（fi-n）が設置されることを特徴とする、請求項10に記載の装置。
【請求項１２】
前記金属線（fi-n）には高電圧静電気が充電され、まだ解離されてないNH3の分子を金属線の周りに引き寄せ、イオン化させることを特徴とする、請求項11に記載の装置。
【請求項１３】
前記金属線（fi-n）は、ガイドパイプ（22）の長さ方向軸に平行して配置され、金属線間の間隔ピッチ（p）は、マイクロ・ウエーブの波長λによって異なり、本数は4本〜400本、好ましくは25本〜64本で配置されることを特徴とする、請求項11に記載の装置。
【請求項１４】
共鳴器及び加熱装置（4、17）の金属線は熱触媒作用によるに特殊焼結合金で作られ、そしてタングステン30%〜65%、好ましくは50%、鉄15%〜40%、好ましくは35%、コバルト3%〜12%、好ましくは6%、銀4%〜10%、好ましくは5%、モリブデン2%〜8%、好ましくは4%で構成されることを特徴とする、請求項3、8、11に記載の装置。
【請求項１５】
3段階の解離で利用される焼結合金の動作温度は、250℃〜950℃の範囲、好ましくは350℃〜850℃、より好ましくは550℃〜650℃、最も好ましくは600℃の温度であることを特徴とする、請求項14に記載の装置。
【請求項１６】
前記共鳴器の金属線は、磁器製の支え（K）を介して前記共鳴器の端部板から絶縁されていることを特徴とする、請求項14に記載の装置。
【請求項１７】
前記共鳴器の金属線（fi-n）束に与える電場の電圧値は、300kV〜0,3kVの範囲、好ましくは15kVであることを特徴とする、請求項12に記載の装置。
【請求項１８】
前記熱解離用反応器の後に配置された清浄器（Pr）は、密封タンク（28）を含み、前記タンクには、反応器（Cr）からの気体流のための、進入導管（Eδ）が設けられ、前記導入管は、燃料電池の圧力（p）で作動するチェック弁（30）、及び前記3台の前記解離手段からの気体流内の残留アンモニアの極微量まで捕えることができる溶液（Sa）に引き込む、底部に開口部（34）を備える中央導管（32）があることを特徴とする、請求項2に記載の装置。
【請求項１９】
気体流が、前記タンクの覆いに対して垂直に進入し、除霧網（33）を通過した除霧ガスが中央同軸導管（32）に沿って流出することを特徴とする、先行請求項のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２０】
作動圧力の値は、20バール〜1バールの範囲、好ましくは12バール〜4バール、より好ましくは8バールの範囲にあることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項に記載の装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエネルギー分野に関する発明であり、より明確に説明するならば、液体アンモニアを用いた触媒熱物理解離によって水素を生産することに関するもので、特にアルカリ電解質形燃料電池にそれを供給するためである。こうした燃料電池の代表的な応用例は、自動車用電気エネルギーの発電である。
【背景技術】
【０００２】
自動車用ガソリンや軽油と比較した場合、水素の低いエネルギー密度に伴うエネルギー／ガソリン体積比という難点が、この燃料供給システムの普及を妨げる重要な問題点の一つにもなっている。そしてまた幅広い燃料供給システムの普及にブレーキをかけるもう一つの要素として断言できるのは、特に事故が生じた場合、発火や爆発の危険性があるために装置の本質的な安全性が問われることである。
【０００３】
こうした問題点を克服することができれば、化石燃料以外の燃料を含む様々な豊富な一次資源エネルギーから得られる燃料である水素は、公害に対するゼロ・エミッションであることや高度な性能、その他数々の有益な性質を活用することができる。
【０００４】
ここで考慮したいのは、約10バールの圧力の下で専用タンク内に安定化された液体アンモニアを利用した場合、ガス・ボンベの中に圧縮された水素に比べて約10倍、液体水素（低温物理によって摂氏零下253度下で保
管）に比べても50％以上多く、そしてマグネシウム、ランタンやニッケルなどの合金の浸入型金属水素化合物に比べて二倍近くのエネルギー密度値を得ることができることである。
【０００５】
従って、安価でエネルギー効率の高い自動車用電力エネルギーを供給することのできるアルカリ電解質形燃料電池を充電するためには、直接自動車に搭載し、直接アンモニアに含まれている水素を解離することのできるコンパクトな装置を実現するのが最良の方法である。
【０００６】
今までは、重要な問題点であるボリュームと経済的な面に関して満足な回答が得られなかったために、自動車のためのこうした手段による普及を妨げていた。また、アンモニアを解離して得た水素をアルカリ電解質形燃料電池に使用する場合、それには炭素化合物が皆無でなければならないとされている。事実、そうした炭素化合物は（酸性電池の代表的な現象である）電池のイオン交換表面に不発機能を及ぼす。
【発明の開示】
【０００７】
こうした弱点を取り除くために、本発明では、アンモニアに含まれている水素の解離をコンパクトで完全な方式で行う装置を開発した。当該装置は、二台の装置が互いに階段状に連続して配置された触媒反応器と、それに続く水素の流出口には、炭素化合物が皆無ななかで分子の解離工程を完成させるための専用マイクロ・ウエーブ共鳴器を一台配置した。そしてその後、ガスをアルカリ電解質形燃料電池に供給する前に、未だに残留するNH3の存在をキャッチする機能を持つ呼吸清浄器のなかを水素ガスおよび窒素ガスが流れて通過するようにした。先に述べたように、製造コストが安価でエネルギー効率の高いアルカリ電解質形燃料電池を使用することによって炭素化合物（接触改質に存在するCO2）が完全に不在な状態にすることが可能である。
【０００８】
また、試験運転を行った結果、こうした技術を採用することによって燃料電池に連結された電気モーターの伝動軸に伝達される利用可能な機械的な運動に関しては、NH31キログラム当りの消費量で約12000KＪであることが認められた。すなわち現在、自動車などの乗物を駆動するために利用されている熱発動機とほぼ同様の運動規模を示した（同等レベルの消費量と走行距離の結果）。
【０００９】
次に本発明のその他の特徴および利点に関して、最も好ましい一つの達成フォームに限定されない実例として、図示された添付図面を参照しながら詳細な説明によって本発明の特徴を明確化した。
【００１０】
参考図面のごとく、ここに説明する装置は、液体アンモニアをその成分である気体水素と窒素とに解離させるための反応を実施する3段階  Ar,  Br,  Crの装置を装備している。第三段階Crから排出される窒素と水素の気体流は、Drの呼吸浄化の段階を通過する。そのため燃料電池にガスを供給する前に、まだそのガスにNH3が残っている場合、その残留物を捕捉することができる。
【００１１】
特に最初の2段階にあたる、第一段階Ar（第1図、第2図）及び第二段階Br（第3図、第4図）は、熱触媒解離を行う触媒反応器2台を備えている。一方、第三段階Cr（第3図、第4図、第5図）は、マイクロ・ウエーブ周波数圏内の電磁共鳴管を備えており、解離作用を完成する働きをしている。
【００１２】
ここで先ず第1図に示した解離の第一段階Arを検討しよう。それはステンレス製の外側ケーシング10で構成された基本的な円筒状の空間で、この内部空間には次の各部分が同軸でそれぞれ外側から中心へと向かって配列されている。まず、接線流動式絶縁磁器製放散器６、次に、横断面から見ると多角形で外側に向かって頂点が突出した一連のピラミッド形をしており、縦断面から見た場合その覆いはアコーディオン形をした中央体４である。
【００１３】
本発明の特性に基づいて、中央体４は、m.a.  (mechanical  alloying機械合金)  という特殊焼結法による合金（タングステン50%W、鉄35%Fe、コバルト6%Co、銀5%Ag、モリブデン4%Mo）を素材にして造られている。
【００１４】
専用貯蔵タンクから導入された気化アンモニアは、外側ケーシング10に開かれたダクトEaを通過し、接線導入孔6aを通じて接線流動式放散器６の中に進入し、中央体４の周囲に（第2図）渦巻き運動を発生させる。当該中央体は、絶縁磁器製リング3によってその位置に維持されている。 気体流は、NH3の解離加熱触媒の役割を果たす突出部の沢山あるアコーディオン形中央体４の接触部を長さの方向に向かって通過した後、放射状に孔の開いた磁器製リング７の開口部を通して排出され、反応器の底部8に設けられた出口のダクト９に送られる。ここで排出される気体は、まだ解離されていないNH3及びH2とN2で構成されたものが接続用導管を介して第3図に示した解離の第二段階に当るBrへと進入する。
【００１５】
この第二段階の反応器は基本的に円筒状の形をしており、外側の覆い13と、第一反応器Arの出口から接続用導管によって外部から接続された中央導管11、そして、孔の開いたダイヤフラム19の上にある上述の中央導管11の周りに同軸で配置された幾重にも重なったリング状の複数触媒隔膜16の各それぞれが含まれている。この中央導管11は、第一反応器Arの中央体４に使用されている特殊焼結合金  m.a.  (メカニカル・アロイング、機械合金)と同じ素材で構成されたシリンダー17と同軸で配置され、外装電気抵抗器18を介して内側から加熱される。
【００１６】
酸化コバルト30%と酸化クロム70%の混合物で構成された16の各触媒は、ステンレス製の網で支えられている。反応器の外側の覆い13は、テープ状の電気抵抗器20によって加熱され、触媒隔膜16を500℃〜750℃の温度域に保つ。
【００１７】
第一段階のUsから排出される生産された気体は、進入時点で450℃〜750℃の温度Ｔi程度になる状態で中央導管11内の接続用導管を介して通過する。従って  fg  で示された気体流は、外装抵抗器18の内側から加熱されたシリンダー17に出会う。導管を通過する際に、第一段階Arで解離されなかったアンモニアNH3  は、触媒16と気体流を接触させる多数の孔から放出される前に、必要な解離が行われる 。
【００１８】
孔の開いたダイヤフラム19から排出された気体Usを送り出す第二段階のダクトUsは、第５図〜第７図に示した絶縁された導管を介して第三段階Crの進入口Eyに繋がれ、そこで残留アンモニアの解離が終了する。
【００１９】
この第三段階は、電磁波が外部に漏れるのを防ぐために微孔が開けられたダイヤフラムdのあるマニホールド21の中で、Eyから来る気体が流動しながら長い軸の長さ方向  xxに向かって通過する、マイクロ・ウエーブ用ガイドパイプ22という基本的な要素で構成されている。
【００２０】
第６図において明確に示したのは、ガイドパイプ22の内部にある幅laの四角い断面で、特殊焼結合金  m.a.  (メカニカル・アロイング、機械合金)で造られた金属線fi-nが、ピッチpの間隔（波長λの幅によって変化する）で配置されている。これらの金属線fi-nは、550℃〜750℃の領域の温度に電気加熱されるが、それらは磁器製の支えKによって（第５図）金属製の骨組からは絶縁されている。金属線fi-nには、ハイ・ポテンシャル静電気を充満させる。こうした状態の下においてNH3  の（強力な極性を示す）分子は、上述の金属線の周りに引き寄せられ、そしてイオン化される。ガイドパイプの横に配置された導管24は、その電磁波が特定の周波数vに作用するマグネトロンMが発生する電磁波を伝達する。このような方法で軸xxの長さに添って一定の運動状態が保たれている。それに続いて、電磁波の電気成分は、最大の効率（共鳴）で金属線fi-nの周囲のイオン化した分子と相互作用を起し、それらの結合分子を解離させる。解離されたガス（N2  +  H2）は、排出導管26を介して自由に流出することができる一方、ガイドパイプには織り目状になった金属製網  r  があらかじめ用意されており、マイクロ・ウエーブがガイド・パイプの外に漏れるのを防いでいる（第５図）。
【００２１】
共鳴器Crから排出される流動体Usは、一本の導管によって第８図に示された清浄器Drに接続されている。この後者は、参照の図に28の記号で示されたごとく閉ざされたタンクで基本的に構成されている。
そしてそれは、圧力“p”（燃料電池の運転圧力）に逆流するのを食い止めるために、30の弁が付いた流動体Usの挿入導管Eδを備えている。そして底の部分に34の開口部がある中央導管32が溶液Saの中に沈んでおり、先の三台の解離装置から入る流動気体の中に残留するアンモニア分の百万分の一まで捕えることができる。導管Eδに進入した気体は、溶液Saの中を通過する際に残留アンモニア分を全てそこに解かし込む。完全に解離されたガス（N2+H2）は、先端部に除霧をおこなうための網目状の隔膜33が据え付けられた中央導管32を通過し、H2とN2  ガスの流れUfを外部へと導く。湿度の無いこのガスは、燃料電池を補給するためのエネルギーとして使われる。
その結果、60%〜70%の効率の電力エネルギーを発電することができ、
90%以上を超える効率で可変回転数の自動車モーターを運転させることが可能となる。総体的にみて、推進力は55%を超える効率に達する（熱機関の約ニ倍の効率）。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】アンモニアの解離工程の第一段階が行われる第一触媒反応器を長さ方向に開いた断面図である。
【図２】第1図と同じ反応器をＡ−Ａ線で開いた断面図である。
【図３】アンモニアの解離工程の第二段階が行なわれる第二触媒反応器を長さの方向に開いた断面図である。
【図４】第3図と同じ反応器をＡ−Ａ線で開いた断面図である。
【図５】残留アンモニアの解離を完了するために行われる解離の第三段階に当るマイクロ・ウエーブのガイド管の断面図である。
【図６】第5図と同じガイド管をＡ−Ａ線で開いた断面図である。
【図７】ガイド管の横側にボルトで固定されたマイクロ・ウエーブ放射装置の縮小図である。
【図８】最終過程にあたる清浄器及び取り出したガスを収容するドームを長さの方向で開いた断面図である
【図８ａ】最終過程にあたる清浄器及び取り出したガスを収容するドームを長さの方向で開いた断面図である。
【国際調査報告】
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