(57)【要約】  化学水素化物と、０℃未満の凝固点を有する液体から得られる蒸気との間の水素発生反応をもたらす水素発生器である。この液体は、純粋な状態または蒸留水で希釈して使用されるエタノールおよびメタノールなどのアルコール類、ならびに塩化カルシウムまたは塩化マグネシウムなどの非反応性塩を溶解させた蒸留水から選択される。【選択図】図１【特許請求の範囲】
【請求項１】
保管された蒸留水から得られる水蒸気と、化学水素化物との間の水素発生反応をもたらす水素発生器システムであって、
前記反応のための蒸気を生成するために、前記蒸留水が、０℃未満の凝固点を有する液体で置き換えられ、
前記水素発生反応が、０℃未満の周囲温度において持続する、水素発生器システム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムであって、０℃未満の凝固点を有する前記液体が、アルコール類、蒸留水で希釈されたアルコール類、および温度を降下させる塩を溶解させた蒸留水からなる群から選択される、システム。
【請求項３】
請求項１に記載のシステムであって、前記液体が−１５℃未満の凝固点を有する、システム。
【請求項４】
水素を発生させる方法であって、
水素発生器に化学水素化物を投入するステップと、
前記発生器に、０℃未満の凝固点を有する液体を投入するステップと、
前記液体が９℃未満の周囲温度において保管される場合に、前記化学水素化物と、前記液体から形成された蒸気とを反応させて水素を生成するステップとを含む、方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法であって、０℃未満の凝固点を有する前記液体が、アルコール類、蒸留水で希釈されたアルコール類、および温度を降下させる塩を溶解させた蒸留水からなる群から選択される、方法。
【請求項６】
請求項４に記載の方法であって、前記液体が−１５℃未満の凝固点を有する、方法。
【請求項７】
水素発生器システムであって、
反応室と、
化学水素化物反応物質と、
０℃未満の凝固点を有し、蒸気に変換された場合に前記化学水素化物と反応して水素を生成することができる液体とを含み、
０℃未満の周囲温度で前記液体が保管される場合に、前記水素を発生する反応が持続する、システム。
【請求項８】
請求項７に記載のシステムであって、０℃未満の凝固点を有する前記液体が、アルコール類、蒸留水で希釈されたアルコール類、および温度を降下させる塩を溶解させた蒸留水からなる群から選択される、システム。
【請求項９】
請求項７に記載のシステムであって、前記液体が−１５℃未満の凝固点を有する、システム。
【請求項１０】
請求項７に記載のシステムであって、前記液体が−３０℃未満の凝固点を有する、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素発生器に関する。特に、本発明は、水の凝固点よりも低い温度などの低い周囲温度で動作する水素発生器に関する。
【背景技術】
【０００２】
水素は、ガソリンさえも取って代わられる可能性のある豊富でクリーンな燃焼の燃料としてかなり有望である。温室効果ガスの量の削減の利点は、時が経つにつれて、より重要となってきている。水素の燃焼によって水が生成する。
【０００３】
種々の目的のために多数の水素発生システムが存在する。概算によると、毎年９００万トンを超える水素が生産されている。水素は、アルミニウム、マグネシウム、またはリチウムなどの反応性金属燃料、ならびにこれらの合金または水素化物、ならびに類似の反応物質と、過酸化水素、フレオン（Freon）（登録商標）、六フッ化硫黄、水などの「酸化剤」との間の化学反応によって生成される。溶融した金属も反応物質の１つとして利用される。ＬｉＨ、ＬｉＡｌＨ４、ＮＨ３Ａｌ、Ｍｇ、ＭｇＨ２、およびＬｉＢＨ４などの水素発生材料について研究が行われている。これらの材料は、水と反応することで水素を発生することが多い。
【０００４】
多くの場合、最も経済的で効率的な水素発生器は、貯蔵された液体の水から得られる水蒸気を化学水素化物と反応させる水素発生器である。この水は、周囲温度で貯蔵され、化学水素化物と反応させるための水蒸気に変換される。これらの水素発生器に関する主な問題は、液体の水が固体に変化するときの膨張による、動作の乱れや発生器の損傷の危険を生じさせずに、凍結した水すなわち氷を使用して０℃未満で動作させることができないことである。
【０００５】
０℃未満の温度で水が保管される場合に、水蒸気に変換される液体の水と化学水素化物とを使用する水素発生器が動作可能であれば、当技術分野において好都合となり得る。
より低温での問題を発生させずに、保管された液体の水から生成される水蒸気を、化学水素化物反応と反応させて水素を発生させることによる利点が、そのような水素発生器において維持されるのであれば、さらなる利点となり得る。
【０００６】
その他の利点は以下によって明らかとなるであろう。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の上記およびその他の利点が、以下の方法において得られることを発見した。特に、本発明は、水の凝固点未満の温度において水素を生成する低温水素発生器を提供する。
【０００８】
最も簡単な形態においては、本発明は、同じ水素化物化学反応を使用する同じ水素発生器中で、水の代わりとなる別の液体の代用品を含む。この代用液体は、純粋な状態または蒸留水で希釈して使用されるエタノールおよびメタノールなどのアルコール、ならびに塩化カルシウムまたは塩化マグネシウムなどの非反応性塩を溶解させた蒸留水から選択される。保管された液体は、純粋な蒸留水が使用される場合と同じ方法でガス蒸気を生成する。
【０００９】
より十分に本発明を理解するために、本明細書において図面を参照する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は、水素を生成するために化学水素化物と保管された蒸留水から得られる水蒸気との反応を利用する水素発生器の動作範囲を改善する。蒸留水は、０℃未満、好ましくは−１５℃未満、より好ましくは−３０℃未満の凝固点を有する液体で置き換えられる。この液体は、好ましくは、アルコール、または水素化物に対して非反応性である塩を溶解させた蒸留水である。
【００１１】
図面は、水室１１、隔壁１３、弁体１５、粉末室１７、および燃料電池組立体１９を有する従来の水素発生器１０を示している。使用する際、水室１１は周囲条件に曝露され、その温度が０℃未満まで低下すると、水は凍結するため、水蒸気に変換するための燃料電池組立体１９内に流れなくなる。水素発生器は、水に対して不透過性であるが水蒸気に対して透過性であるゴアテックス（Gore-Tex）（登録商標）または別の材料でできた膜２１も含む。膜２１は、水室１１と弁１５とを仕切る。水は、膜２１と弁１５の内側の乾燥水素との界面において気化する。
【００１２】
化学水素化物の例はＬｉＨ、ＬｉＡｌＨ４、ＮＨ３ＭｇＨ２、およびＬｉＢＨ４であるが、従来の水素発生器中で使用される他の水素化物も本発明における使用の対象である。「化学水素化物」という用語は、液体と反応して水素を生成することができるあらゆる水素化物であることを広く意図している。
【００１３】
アルコールは、メタノールまたはエタノールであってもよく、あるいはこれらのいずれかのアルコールをある量の蒸留水で希釈したものであってもよい。純メタノールの凝固点は−９８℃であり、純エタノールの凝固点は−１１４℃である。０℃で凝固する蒸留水をある量加えると、０℃と純アルコールの凝固点との間の温度に凝固点が上昇する。
【００１４】
蒸留水の凝固点を降下させるために使用される塩は、化学水素化物と反応しないあらゆる塩であってよい。例は、塩化カルシウムおよび塩化マグネシウムであるが、蒸留水の凝固点を降下させるが化学水素化物とは反応しないあらゆる塩が、本発明における使用の対象である。塩化カルシウムは、蒸留水の凝固点を−３０℃まで降下させる。塩化マグネシウムは、蒸留水の凝固点を−１５℃まで降下させる。好ましくは、本発明において使用される液体は、少なくとも−１５℃、より好ましくは少なくとも−３０℃の凝固点を有する。
【００１５】
蒸留水中に塩を使用することの利点の１つは、その塩が反応して水素を生成することがないが、溶液中に残存し、液体の凝固点の降下が持続することである。化学水素化物と反応する液体としてアルコールを使用すると、反応中にアルコールが消費されるときに、凝固点が上昇する。しかし、メタノール、たとえば純メタノールの凝固点は０℃よりはるかに低く、すなわち−９８℃であるため、反応物質の液体中に多量の蒸留水も含まれるという状況でもなければ、このことは問題にならない。
【００１６】
本発明の特定の実施形態について例示し説明してきたが、特許請求の範囲によって規定される場合を除き、本発明を限定することを意図したものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明を使用することができる種類の水素発生器の断面の側面図である。
【図１】
2009501125.tif 000002
【手続補正書】
【提出日】平成20年3月19日(2008.3.19)
【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】
保管された蒸留水から得られる水蒸気と、化学水素化物との間の水素発生反応をもたらす水素発生器システムであって、
前記反応のための蒸気を生成するために、前記蒸留水が、０℃未満の凝固点を有する液体で置き換えられ、
前記水素発生反応が、０℃未満の周囲温度において持続する、水素発生器システム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムであって、０℃未満の凝固点を有する前記液体が、アルコール類、蒸留水で希釈されたアルコール類、および温度を降下させる塩を溶解させた蒸留水からなる群から選択される、システム。
【請求項３】
水素を発生させる方法であって、
水素発生器に化学水素化物を投入するステップと、
前記発生器に、０℃未満の凝固点を有する液体を投入するステップと、
前記液体が９℃未満の周囲温度において保管される場合に、前記化学水素化物と、前記液体から形成された蒸気とを反応させて水素を生成するステップとを含む、方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法であって、０℃未満の凝固点を有する前記液体が、アルコール類、蒸留水で希釈されたアルコール類、および温度を降下させる塩を溶解させた蒸留水からなる群から選択される、方法。
【請求項５】
水素発生器システムであって、
反応室と、
化学水素化物反応物質と、
０℃未満の凝固点を有し、蒸気に変換された場合に前記化学水素化物と反応して水素を生成することができる液体とを含み、
０℃未満の周囲温度で前記液体が保管される場合に、前記水素を発生する反応が持続する、システム。
【請求項６】
保管された蒸留水から得られる水蒸気と、化学水素化物との間の水素発生反応をもたらす水素発生器システムであって、
前記反応のための蒸気を生成するための、０℃未満の凝固点を有する液体を得るために、前記蒸留水は温度を降下させる塩を有し、前記塩は前記蒸留水に溶解した塩化カルシウムまたは塩化マグネシウムを含み、
それによって、前記水素発生反応が、０℃未満の周囲温度において持続する、水素発生器システム。
【請求項７】
請求項６に記載のシステムであって、前記液体が−１５℃未満または−３０℃未満の凝固点を有する、システム。
【請求項８】
水素を発生させる方法であって、
水素発生器に化学水素化物を投入するステップと、
前記発生器に０℃未満の凝固点を有する液体を投入するステップであって、前記液体が水と、前記水中に溶解された温度を降下させる塩とを含むステップと、
前記液体が９℃未満の周囲温度において保管される場合に、前記化学水素化物と、前記液体から生成された蒸気とを反応させて水素を生成するステップとを含む、方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法であって、前記温度を降下させる塩が、塩化カルシウムまたは塩化マグネシウムを含む、方法。
【請求項１０】
水素発生器システムであって、
反応室と、
化学水素化物反応物質と、
０℃未満の凝固点を有し、蒸気に変換された場合に前記化学水素化物と反応して水素を生成することができる液体であって、水と、前記水中に溶解された温度を降下させる塩とを含む液体とを含み、
それによって、０℃未満の周囲温度で前記液体が保管される場合に、前記水素を発生する反応が持続する、システム。
【国際調査報告】
2009501125.tif 000003
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2009501125.tif 000005