(57)【要約】  燃料極１２１と空気極１２２と電解質膜１２３とを備えた燃料電池１２０と、水素吸蔵体１０６とヒーター１１４とを有し、燃料電池１２０に水素を供給する反応容器１０３と、を有する燃料電池システム１０１において、空気極１２２で生成した水を、反応容器１０３に供給する水流路１０９を設けた。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料極と空気極と前記燃料極と前記空気極との間に配される電解質膜とを備えた燃料電池に水素を供給する反応容器であって、
内部に水素吸蔵体を有し、
温度調整機構又は内圧調整機構のいずれか一方を少なくとも備えることを特徴とする反応容器。
【請求項２】
前記温度調整機構はヒーター又は断熱構造のいずれか一方を少なくとも備えることを特徴とする請求項１に記載の反応容器。
【請求項３】
前記内圧調整機構として弁機構又はポンプのいずれか一方を少なくとも備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の反応容器。
【請求項４】
前記水素吸蔵体に鉄とアルミニウムとマグネシウムのいずれか一方を少なくとも用いることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の反応容器。
【請求項５】
前記水素吸蔵体は実表面積拡大のための粉砕処理の後、水素脆化による微小クラックが形成され、前記微小クラック内へ液相堆積法（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｐｈａｓｅ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によるシンタリング材の添加処理が施されていることを特徴とする請求項４に記載の反応容器。
【請求項６】
前記反応容器に水を供給する水供給機構が設けられていることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の反応容器。
【請求項７】
前記水供給機構は弁機構を備えることを特徴とする請求項６に記載の反応容器。
【請求項８】
前記燃料電池で生成した水が前記水供給機構を介して前記反応容器に供給されることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の反応容器。
【請求項９】
前記水素吸蔵体の反応で生成した水を排出する水排出機構が設けられていることを特徴とする請求項４から請求項８のいずれか１項に記載の反応容器。
【請求項１０】
前記水排出機構は水蒸気の分圧差を利用することを特徴とする請求項９に記載の反応容器。
【請求項１１】
前記水排出機構は水蒸気の冷却により生成する水を排出することを特徴とする請求項９に記載の反応容器。
【請求項１２】
前記水排出機構は水分吸着剤を用いることを特徴とする請求項９に記載の反応容器。
【請求項１３】
前記水排出機構は水を電気分解し、酸素透過膜を用いて酸素を排出することを特徴とする請求項９に記載の反応容器。
【請求項１４】
前記水素吸蔵体に有機ハイドライド又は金属ハイドライドのいずれか一方を用いることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の反応容器。
【請求項１５】
前記水素吸蔵体に錯体水素化物を用いることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の反応容器。
【請求項１６】
前記水素吸蔵体に炭素材料を用いることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の反応容器。
【請求項１７】
前記反応容器に水素を供給する水素供給機構が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項１６のいずれか１項に記載の反応容器。
【請求項１８】
前記水素供給機構は弁機構を備えることを特徴とする請求項１７に記載の反応容器。
【請求項１９】
前記水素供給機構に水素分離膜が設けられていることを特徴とする請求項１７又は請求項１８に記載の反応容器。
【請求項２０】
前記水素供給機構は水の電気分解により水素を発生させることを特徴とする請求項１７から請求項１９のいずれか１項に記載の反応容器。
【請求項２１】
前記水素供給機構は光触媒の水分解反応により水素を発生させることを特徴とする請求項１７から請求項１９のいずれか１項に記載の反応容器。
【請求項２２】
前記光触媒のための励起源として表面プラズモン（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｐｌａｓｍｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）を用いることを特徴とする請求項２１に記載の反応容器。
【請求項２３】
前記反応容器はＳｉとガラスとセラミックと金属とプラスチックのいずれかの材料により構成されていることを特徴とする請求項１から請求項２２のいずれか１項に記載の反応容器。
【請求項２４】
請求項１から請求項２３のいずれか１項に記載の反応容器と、前記燃料電池と、を有する燃料電池システムであって、
前記燃料電池は、固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）、固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ）、リン酸型燃料電池（ＰＡＦＣ）、アルカリ電解質型燃料電池（ＡＦＣ）のいずれかであることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２５】
前記燃料電池は、
前記燃料極に負の電圧を印加し、前記空気極に正の電圧を印加したとき、
前記燃料極および前記空気極において発電と逆の反応が起こることを特徴とする請求項２４に記載の燃料電池システム。
【請求項２６】
前記燃料電池システムはキャパシタを有することを特徴とする請求項２４又は請求項２５に記載の燃料電池システム。
【請求項２７】
前記燃料電池システムはリチウムイオン電池を有することを特徴とする請求項２４から請求項２６のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池の反応を制御可能にする反応容器及びそれを用いた燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の高性能化に伴い、電池の大容量化及び長寿命化に対する要求が高まっている。従来のリチウムイオン電池はその容量において、容積あたりのエネルギー密度が理論限界に近づきつつあり、これ以上の大幅な性能向上は望めなくなりつつある。そんな中、その容積あたりのエネルギー密度が従来の電池に比べて大幅に優れ、大容量化が可能な燃料電池に注目が集まっている。【０００３】
例えば、特許文献１では、再生可能な燃料電池システムが提案されている。図１１は発電時の燃料電池の反応機構を示す模式図であり、図１２は充電時の燃料電池の反応機構を示す模式図である。特許文献１に記載の燃料電池５２０は、燃料極５２１と空気極５２２と電解質膜５２３とで構成され、発電時に燃料極５２１に水素が供給されると、水素からプロトンと電子が発生し、プロトンは燃料極５２１から電解質膜５２３を透過して空気極５２２に移動する。空気極５２２では酸素から発生した酸化物イオンが移動してきたプロトンと反応して水を生成し、これら電気化学反応により起電力が発生する。また、充電時、燃料極５２１と空気極５２２とに逆電圧を印加すると、発電時と逆の反応が燃料極５２１及び空気極５２２でそれぞれおこり、燃料極５２１で水素が発生し、空気極５２２で酸素が発生する。特許文献１に記載の燃料電池システムは燃料極５２１で生成した水素を水素吸蔵体に取り込んで充電をおこない、取り込んだ水素を放出して発電をおこなう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１５１０９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、一般に水素吸蔵体に水素を貯蔵する反応および水素を放出する反応は吸熱反応であり反応温度が高いので、水素吸蔵体を加熱して反応を促進させなければ反応は進行しない。このため、水素吸蔵体を収納する反応容器内に何らかの反応調整機構を設ける必要があるが、特許文献１に記載の燃料電池システムには反応調整機構について検討されておらず、持続的に充放電を繰り返すことができないと考えられる。【０００６】
そこで本願発明は、このような課題を解決すべく、燃料電池システムにおいて、充放電の始動及び停止の反応を制御可能にする反応容器と、その反応容器を用いた燃料電池システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために本発明は、燃料極と空気極と燃料極と空気極との間に配される電解質膜とを備えた燃料電池に水素を供給する反応容器であって、内部に水素吸蔵体を有し、温度調整機構又は内圧調整機構のいずれか一方を少なくとも備えることを特徴とする。【０００８】
この構成によれば、反応容器の内部条件を温度調整機構又は内圧調整機構により調節し、水素吸蔵体の反応開始条件及び反応停止条件を制御することができる。したがって、発電時、水素吸蔵体から水素を安定して放出させることができ、充電時、水素吸蔵体に安定して水素を貯蔵することができる。【０００９】
また、本発明は、上記構成の反応容器であって、温度調整機構はヒーター又は断熱構造のいずれか一方を少なくとも備えることを特徴とする。【００１０】
この構成によれば、水素吸蔵体の反応をヒーターの加熱調整により制御することができる。また、温度調整機構として断熱構造を用いれば、反応容器全体の熱効率を高めることができる。【００１１】
また、本発明は、上記構成の反応容器であって、内圧調整機構として弁機構又はポンプのいずれか一方を少なくとも備えることを特徴とする。【００１２】
この構成によれば、水素吸蔵体と反応する気体の供給量及び水素吸蔵体の反応により生成した生成物の排出を弁又はポンプにより調節することができる。【００１３】
また、本発明は、上記構成の反応容器であって、水素吸蔵体に鉄とアルミニウムとマグネシウムのいずれか一方を少なくとも用いることを特徴とする。【００１４】
この構成によれば、水素吸蔵体として鉄を用いた場合、鉄と水との酸化反応を利用して水素を放出することができ、酸化した酸化鉄を水素で還元することにより水素を貯蔵することができる。同様にアルミニウム又はマグネシウムの酸化還元反応により水素を放出及び吸蔵することができる。【００１５】
また、本発明は、上記構成の反応容器であって、水素吸蔵体は実表面積拡大のための粉砕処理の後、水素脆化による微小クラックが形成され、微小クラック内へ液相堆積法（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｐｈａｓｅ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によるシンタリング材の添加処理が施されていることを特徴とする。【００１６】
この構成によれば、水素吸蔵体の反応活性が促進され、水素の放出及び吸蔵を安定化させることができる。なお、この添加処理を金属系の水素吸蔵体に施すことにより同様の効果を得ることができる。【００１７】
また、本発明は、上記構成の反応容器であって、反応容器に水を供給する水供給機構が設けられていることを特徴とする。【００１８】
この構成によれば、水供給機構から反応容器に水を供給して、水素吸蔵体と水との反応を促進することができる。【００１９】
また、本発明は、上記構成の反応容器であって、水供給機構は弁機構を備えることを特徴とする。【００２０】
この構成によれば、反応容器に供給される水の供給量を弁機構により調整することで、水素吸蔵体と水との反応を制御することができる。【００２１】
また、本発明は、上記構成の反応容器であって、燃料電池で生成した水が水供給機構を介して反応容器に供給されることを特徴とする。【００２２】
この構成によれば、燃料電池の電気化学反応時に生成する水を除去することにより、燃料電池の電気化学反応を促進することができる。また、燃料電池で生成する水を反応容器で利用すれば、水を供給する装置を新たに設ける必要がないため、装置全体を小型化することができる。【００２３】
また、本発明は、上記構成の反応容器であって、水素吸蔵体の反応で生成した水を排出する水排出機構が設けられていることを特徴とする。【００２４】
この構成によれば、水素吸蔵体の反応において生成する水を水排出機構から排出することにより、水素吸蔵体の反応を促進させることができる。【００２５】
また、本発明は、上記構成の反応容器であって、水排出機構は水蒸気の分圧差を利用することを特徴とする。【００２６】
この構成によれば、水素吸蔵体の反応により生成する水蒸気を効率よく反応容器から排出することができる。【００２７】
また、本発明は、上記構成の反応容器であって、水排出機構は水蒸気の冷却により生成する水を排出することを特徴とする。【００２８】
この構成によれば、水素吸蔵体の反応により生成する水蒸気は反応容器に滞留する他の気体と比較して容易に液化するため、これを利用して水蒸気を効率よく反応容器から排出することができる。【００２９】
また、本発明は、上記構成の反応容器であって、水排出機構は水分吸着剤が用いることを特徴とする。【００３０】
この構成によれば、水分吸着剤により水蒸気を効率よく反応容器から排出することができる。【００３１】
また、本発明は、上記構成の反応容器であって、水排出機構は水を電気分解し、酸素透過膜を用いて酸素を排出することを特徴とする。【００３２】
この構成によれば、水素吸蔵体の反応により生成される水蒸気から水素を生成することができ、水素吸蔵体の反応を促進させることができる。【００３３】
また、本発明は、上記構成の反応容器であって、水素吸蔵体に有機ハイドライド又は金属ハイドライドのいずれか一方を用いることを特徴とする。【００３４】
この構成によれば、有機ハイドライド又は金属ハイドライドを用いて水素の吸蔵及び放出を効率よく行なうことができる。【００３５】
また、本発明は、上記構成の反応容器であって、水素吸蔵体に錯体水素化物を用いることを特徴とする。【００３６】
この構成によれば、錯体水素化物を用いて水素の吸蔵及び放出を効率よく行なうことができる。【００３７】
また、本発明は、上記構成の反応容器であって、水素吸蔵体に炭素材料を用いることを特徴とする。【００３８】
この構成によれば、炭素材料を用いて水素の吸蔵及び放出を効率よく行なうことができる。炭素材料として例えば、カーボンナノチューブが挙げられる。【００３９】
また、本発明は、上記構成の反応容器であって、反応容器に水素を供給する水素供給機構が設けられていることを特徴とする。【００４０】
この構成によれば、充電時、水素供給機構から反応容器に水素を供給して、反応容器内に水素を貯蔵することができる。【００４１】
また、本発明は、上記構成の反応容器であって、水素供給機構は弁機構を備えることを特徴とする。【００４２】
この構成によれば、水素供給機構から反応容器への水素供給量を弁により調整して、反応容器に貯蔵される水素の貯蔵量を制御することができる。また、燃料電池の発電時、反応容器への水素の供給を停止し、燃料電池の充電時、反応容器への水素の供給を開始して、燃料電池の発電及び充電を制御することができる。【００４３】
また、本発明は、上記構成の反応容器であって、水素供給機構に水素分離膜が設けられていることを特徴とする。【００４４】
この構成によれば、水素供給機構から反応容器に水素のみを供給することができる。【００４５】
また、本発明は、上記構成の反応容器であって、水素供給機構は水の電気分解により水素を発生させることを特徴とする。【００４６】
この構成によれば、水から容易に水素を発生させることができ、水素発生のための燃料を容易に調達することができる。【００４７】
また、本発明は、上記構成の反応容器であって、水素供給機構は光触媒の水分解反応により水素を発生させることを特徴とする。【００４８】
この構成によれば、光を照射するのみで水素を発生させ、充電をおこなうことができる。【００４９】
また、本発明は、上記構成の反応容器であって、光触媒のための励起源として表面プラズモン（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｐｌａｓｍｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）を用いることを特徴とする。【００５０】
この構成によれば、光触媒による水分解反応をより活性化させ水素の発生を促すことができる。【００５１】
また、本発明は、上記構成の反応容器であって、Ｓｉとガラスとセラミックと金属とプラスチックのいずれかの材料により構成されていることを特徴とする。【００５２】
この構成によれば、耐熱性、耐圧性に優れる反応容器を提供することができる。【００５３】
また、本発明は、上記構成の反応容器と、燃料電池と、を有する燃料電池システムであって、燃料電池は、固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）、固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ）、リン酸型燃料電池（ＰＡＦＣ）、アルカリ電解質型燃料電池（ＡＦＣ）のいずれかであることを特徴とする。【００５４】
この構成によれば、反応容器内で安定した水素の貯蔵及び水素の供給をおこない、持続的に再生可能な燃料電池システムを提供することができる。【００５５】
また、本発明は、上記構成の燃料電池システムであって、燃料電池は、燃料極に負の電圧を印加し、空気極に正の電圧を印加したとき、燃料極および空気極において発電と逆の反応が起こることを特徴とする。【００５６】
この構成によれば、燃料電池の逆反応により燃料極において水素を発生させることができる。したがって、発生した水素を反応容器に供給して貯蔵することにより燃料電池の充電をおこなうことができる。【００５７】
また、本発明は、上記構成の燃料電池システムであって、燃料電池システムはキャパシタを有することを特徴とする。【００５８】
この構成によれば、燃料電池で発電した電気をキャパシタに充電することができる。また、キャパシタを温度調整機構、内圧調整機構、水素供給機構の電源として使用することができる。【００５９】
また、本発明は、上記構成の燃料電池システムであって、燃料電池システムはリチウムイオン電池を有することを特徴とする。【００６０】
この構成によれば、燃料電池で発電した電気をリチウムイオン電池に充電することができる。また、リチウムイオン電池を温度調整機構、内圧調整機構、水素供給機構の電源として使用することができる。
【発明の効果】
【００６１】
本発明によれば、再生可能な水素吸蔵体の反応を制御することができる反応容器と、その反応容器を用いて燃料電池に水素を供給する燃料電池システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】第１実施形態に係る燃料電池システムの一部を示す模式図である。
【図２】水排出機構を示す模式図である。
【図３】水排出機構を示す模式図である。
【図４】水排出機構を示す模式図である。
【図５】第２実施形態に係る燃料電池システムの概略構成図である。
【図６】第２実施形態に係る燃料電池システムの反応機構を示す模式図である。
【図７】第３実施形態に係る燃料電池システムの概略構成図である。
【図８】第３実施形態に係る燃料電池システムの反応機構を示す模式図である。
【図９】第４実施形態に係る燃料電池システムの概略構成図である。
【図１０】第４実施形態に係る燃料電池システムの反応機構を示す模式図である。
【図１１】発電時の燃料電池の反応機構を示す模式図である。
【図１２】充電時の燃料電池の反応機構を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００６３】
以下、本発明に係る燃料電池システムについて図面を参照しつつ詳細に説明する。
（第１実施形態）
【００６４】
図１は、第１実施形態に係る燃料電池システムの一部を示す模式図である。燃料電池システム１０１は固体高分子型燃料電池１２０（Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ、以下ＰＥＦＣという）と反応容器１０３と空気室１２４とを備え、ＰＥＦＣ１２０は燃料極１２１と電解質膜１２３と空気極１２２とで構成され、燃料極１２１の反応容器１０３側に燃料拡散層１２１ａが形成され、空気極１２２の空気室１２４側には空気拡散層１２２ａが形成されている。反応容器１０３と燃料極１２１との間には第１水素分離膜１１６が設けられ、反応容器１０３内部には鉄微粒子が水素吸蔵体１０６として所定位置に設けられている。また、反応容器１０３は外壁と内壁の間に空洞１７０を有する二重構造が採用され、反応容器１０３内部を加熱するためのヒーター１１４が設けられている。
【００６５】
反応容器１０３は水素供給ライン１１２と連絡しており、水素供給ライン１１２を介して反応容器１０３内部へ水素を供給する。また、反応容器１０３は水排出ライン１１３と連絡しており、水排出ライン１１３を介して反応容器１０３外部へ水を排出する。水素供給ライン１１２及び水排出ライン１１３にはそれぞれ弁１１２ａ及び弁１１３ａが設けられ、これら弁機構により、反応容器１０３内への水素の供給及び反応容器１０３外への水の排出を制御することができる。
【００６６】
一方、空気室１２４は酸素供給ライン１２５と連絡しており、酸素供給ライン１２５を介して空気室１２４内部へ酸素が供給される。また、酸素供給ライン１２５には弁１２５ａが設けられ、空気室１２４内への空気の供給を制御することができる。また、空気室１２４と反応容器１０３とは水流路１０９を介して連絡されており、水流路１０９上には気液分離フィルタ１１０とポンプ１１１とを備える。空気極１２２で生成した水は気液分離フィルタ１１０で分離され、水が反応容器１０３へポンプ１１１を介して供給される。なお、水流路１０９と気液分離フィルタ１１０とポンプ１１１は本発明の「水供給機構」の一例である。
【００６７】
水素吸蔵体１０６は鉄微粒子からなり、反応容器１０３内で以下の酸化還元反応が起こる。
酸化反応：３Ｆｅ＋４Ｈ2Ｏ→Ｆｅ3Ｏ4＋４Ｈ2
還元反応：Ｆｅ3Ｏ4＋４Ｈ2→３Ｆｅ＋４Ｈ2Ｏ
【００６８】
この反応により、水素吸蔵体１０６は発電時、鉄の酸化反応により水素を放出し、充電時、酸化鉄の還元反応により水素を貯蔵する。水素吸蔵体１０６の酸化還元反応は吸熱反応であり反応温度が高いが、ヒーター１１４で反応容器１０３内部温度を調整することにより、水素吸蔵体１０６の反応を制御することができる。なお、反応容器１０３と燃料極１２１との間に形成された第１水素分離膜１１６により、水蒸気等を含む気体から水素のみが分離され燃料極１２１へ供給される。
【００６９】
ＰＥＦＣ１２０は、発電時、燃料極１２１及び空気極１２２で以下の反応が起こり、燃料極１２１では、水素からプロトンと電子が発生し、空気極１２２では、燃料極１２１から移動してきたプロトンと酸素から生成した酸化物イオンとが反応して水を生成する。
燃料極：Ｈ2→２Ｈ+＋２ｅ-
空気極：４Ｈ+＋Ｏ2＋４ｅ-→２Ｈ2Ｏ
【００７０】
また、燃料極１２１及び空気極１２２に逆電圧を印加すると、燃料極１２１及び空気極１２２で、発電時と逆の反応が起こる。
燃料極：２Ｈ+＋２ｅ-→Ｈ2
空気極：２Ｈ2Ｏ→４Ｈ+＋Ｏ2＋４ｅ-
【００７１】
次に燃料電池システム１０１の動作方法について説明する。発電時、水素供給ライン１１２の弁１１２ａおよび水排出ライン１１３上の弁１１３ａを閉じて反応容器１０３内を密封した上で、ヒーター１１４により内部を加熱することにより、反応容器１０３内で水素吸蔵体１０６である鉄が酸化反応して水素を発生する。そして、水素は第１水素分離膜１１６を透過して燃料極１２１に供給される。
【００７２】
一方、空気室１２４では酸素供給ライン１２５の弁１２５ａを開いて、空気極１２２に酸素を供給することにより、水が生成し、これら反応容器１０３及び空気室１２４内の電気化学反応によりＰＥＦＣ１２０が発電する。また、空気室１２４内で生成した水は水流路１０９を介して、反応容器１０３内に供給される。
【００７３】
燃料電池システム１０１を停止する場合、ヒーター１１４による加熱を止め水素吸蔵体１０６の反応を停止するとともに、酸素供給ライン１２５の弁１２５ａを閉じて酸素の供給を停止し、ＰＥＦＣ１２０の電気化学反応を停止する。
【００７４】
また、燃料電池システム１０１を充電する場合、水素供給ライン１１２上の弁１１２ａ及び水排出ライン１１３上の弁１１３ａを開放するとともに、ヒーター１１４で反応容器１０３内部を加熱する。これにより、水素供給ライン１１２から反応容器１０３内部に供給された水素が酸化鉄を還元して水素吸蔵体１０６に貯蔵される。また、反応容器１０３には、水排出ライン１１３と接続する水排出機構が設けられ、酸化鉄の還元反応において生成する水蒸気を反応容器１０３外部に排出して、還元反応の進行を促すことができる。
【００７５】
図２は水排出機構の一例を示す模式図であり、図２に示すように、水排出機構１１７は循環路１３０と冷却部１３１とで構成され、循環路１３０の一方は水排出ライン１１３と連絡し、もう一方は水素供給ライン１１２と連絡し、循環路１３０上に冷却部１３１が設けられている。水素供給ライン１１２から反応容器１０３内に供給された水素の一部は水素吸蔵体１０６である酸化鉄と反応して水蒸気を発生し、反応に寄与しなかった水素と水蒸気は水排出ライン１１３から循環路１３０に流入する。そして、流入した気体のうち水蒸気は冷却部１３１で冷却されて液化分離する。水素は冷却部１３１を通過して水素供給ライン１１２から反応容器１０３内に流入する。このように、水素吸蔵体１０６と反応しなかった水素は循環路１３０を循環し、反応容器１０３内の水素濃度の低下を防ぎ、水素吸蔵体１０６と水素との還元反応を促す。なお、冷却部１３１としてペルチェ素子を用いることができ、冷却部１３１に撥水構造を設けることで液化した水を効率よく排出することができる。
【００７６】
図３は水排出機構の一例を示す模式図であり、図３に示すように、水排出機構１１７は循環路１３０の途中に水蒸気分離膜１３２を設けて水蒸気を除去することができる。図４は水排出機構の一例を示す模式図であり、図４に示すように、循環路１３０上に電気分解槽１３４及び酸素透過膜１３３を設けて、循環する水蒸気を酸素と水素に電気分解して水蒸気を除去することができる。このとき、酸素透過膜１３３により酸素を排除し、発生した水素を再び反応容器１０３内に流入させることにより、水素吸蔵体１０６と水素との還元反応を促すことができる。また、この他に、水蒸気の分圧差を利用する方法又は水分吸着剤を用いて水蒸気を除去してもよい。
【００７７】
本実施形態では、燃料電池としてＰＥＦＣ１２０を用いたが、固体酸化物型燃料電池（Ｓｏｌｉｄ  Ｏｘｉｄｅ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ、以下ＳＯＦＣという）、リン酸型燃料電池（Ｐｈｏｓｐｈｏｒｉｃ  Ａｃｉｄ  Ｆｕｅｌ  Ｓｅｌｌ、以下ＰＡＦＣという）、アルカリ電解質型燃料電池（Ａｌｋａｌｉｎｅ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ、以下ＡＦＣという）のいずれを用いてもよい。なお、ＳＯＦＣのように、発電時、燃料極１２１において水が生成する燃料電池を用いる場合、空気室１２４と反応容器１０３とを水流路１０９で連絡する必要はない。
【００７８】
水素吸蔵体１０６に用いられる鉄は鉄微粒子であり実表面積拡大のための粉砕処理の後、水素脆化により微小クラックが形成され、この微小クラック内へ液相堆積法（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｐｈａｓｅ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によるシンタリング材の添加処理が施されている。この処理により鉄と水との酸化還元反応性が促進され、反応容器１０３内における水素の放出及び吸蔵が安定化している。
【００７９】
また、本実施形態では再生可能な水素吸蔵体１０６として鉄を用いたが、鉄以外の水素吸蔵体を用いて水素の放出及び吸蔵をおこなうことも可能であり、アルミニウム又はマグネシウムを用いて同様の反応を得ることができる。
【００８０】
また、水素吸蔵体として、有機ハイドライド又は金属ハイドライド、錯体水素化物、炭素材料、水和反応による水素吸蔵体、合金系水素吸蔵体を用いることもできる。また、反応容器１０３はＳｉ、ガラス、セラミック、金属、プラスチックのいずれかの材料により構成され、耐熱性及び耐化性、耐圧性に優れた材料を好適に用いることができる。
（第２実施形態）
【００８１】
次に、本発明に係る燃料電池システムの第２実施形態について、図面を参照して説明する。なお、第１実施形態にかかる燃料電池システムと同じ部分については説明を省略する。図５は本発明の第２実施形態に係る燃料電池システムの概略構成図であり、図６は第２実施形態に係る燃料電池システムの反応機構を示す模式図である。燃料電池システム２０１は、ＰＥＦＣ２２０と、ＰＥＦＣ２２０に水素を供給する反応容器２０３と、燃料電池システム２０１全体の制御を行なうコントローラー２０４と、キャパシタ２０５と、充電用電源２１５と、充電時に反応容器２０３に水素を供給する水素供給機構２０７と、を備えている。
【００８２】
反応容器２０３とＰＥＦＣ２２０とは水素流路２０８及び水流路２０９により連絡され、水素流路２０８はＰＥＦＣ２２０の燃料極２２１側に接続され、水流路２０９はＰＥＦＣ２２０の空気極２２２側に接続されている。また、水素流路２０８上には第１水素分離膜２１６が設けられ、水蒸気等を含む気体から水素のみが燃料極２２１へ供給される。水流路２０９上には気液分離フィルタ２１０及びポンプ２１１が設けられ、空気極２２２で生成した水蒸気を液化した後、気液分離フィルタ２１０により水のみを分離し、気化器を用いて気化させた水蒸気が反応容器２０３へ供給される。また、空気極２２２側には酸素供給ライン２２５が接続されている。
【００８３】
反応容器２０３と水素供給機構２０７とは水素供給ライン２１２及び水排出ライン２１３により連絡され、水素供給ライン２１２上には第２水素分離膜２１８が設けられている。第２水素分離膜２１８により、水素供給ライン２１２を介して水素供給機構２０７から反応容器２０３へ水素のみが供給され、水排出ライン２１３を介して反応容器２０３内部の水が水素供給機構２０７へ供給される。
【００８４】
また、水素供給ライン２１２、水排出ライン２１３、酸素供給ライン２２５にはそれぞれ弁（不図示）が設けられ、これら弁機構により、反応容器２０３内への水素の供給、反応容器２０３外への水の排出、空気極２２２への酸素の供給を制御することができる。
【００８５】
ヒーター２１４は、反応容器２０３内の温度を調整して、水素吸蔵体２０６の反応を制御する。ヒーター２１４用の外部電圧にはキャパシタ２０５が用いられる。また、キャパシタ２０５は充電用電源２１５及びＰＥＦＣ２２０と接続され、ＰＥＦＣ２２０で発電した電気の一部が蓄電される。なお、充電用電源２１５としてリチウムイオン電池を用いることができる。
【００８６】
コントローラー２０４は、ヒーター２１４と充電用電源２１５とポンプ２１１と、図示しないが、水素供給ライン２１２、水排出ライン２１３、酸素供給ライン２２５上の各弁に接続され、ヒーター２１４の加熱調整、充電用電源２１５による水素供給機構２０７の駆動、各弁の開閉を制御する。具体的には、発電時、水素供給ライン２１２上の弁及び水排出ライン２１３上の弁を閉じて、反応容器２０３内を密封した上で、ヒーター２１４により内部を加熱して、水素吸蔵体２０６である鉄を酸化反応させて水素を発生させる。このとき、水素流路２０８上に設けられた第１水素分離膜２１６を透過した水素のみが燃料極２２１に供給される。また、空気極２２２では酸素供給ライン２２５の弁を開いて、空気極２２２に酸素を供給し、燃料極２２１及び空気極２２２の電気化学反応によりＰＥＦＣ２２０が発電する。また、ポンプ２１１により、空気極２２２で生成した水が水流路２０９から反応容器２０３へ送られる。
【００８７】
発電停止時には、ヒーター２１４による加熱を停止するとともに、酸素供給ライン２２５上の弁を閉じて空気極２２２への酸素の供給を停止し、ＰＥＦＣ２２０の電気化学反応を停止させる。
【００８８】
また、充電時には、水素供給ライン２１２上の弁及び水排出ライン２１３上の弁を開放し、ヒーター２１４で反応容器２０３内部を加熱するとともに、充電用電源２１５から水素供給機構２０７に電圧を印加する。これにより、水素供給機構２０７で発生した水素が水素供給ライン２１２を介して反応容器２０３内に供給され、水素吸蔵体２０６が水素を吸蔵する。これら反応容器２０３内の温度調整機構および内圧調整機構をコントローラー２０４で制御することにより、再生可能な水素吸蔵体２０６の水素の放出及び貯蔵を安定化させ、ＰＥＦＣ２２０の充放電を制御することができる。
【００８９】
上記燃料電池システム２０１において、発電時の反応容器２０３における鉄と水の酸化反応に用いられる水はＰＥＦＣ２２０の発電時に空気極２２２で生成された水である。これにより、発電時に空気極２２２で生成する水が排出され、空気極２２２における発電時の電気化学反応の低下を防ぐとともに、反応容器２０３において、鉄と水との酸化反応を促すことができる。
【００９０】
また、充電時、反応容器２０３内で生成する水を水排出ライン２１３から積極的に排出することにより、反応容器２０３内の還元反応が促進され、反応容器２０３内が比較的低温の場合でも、反応を進行させることができる。このとき、第１実施形態で記述した水排出機構を用いて水排出ライン２１３から水を排除することができる。また、水素供給機構２０７は水の電気分解により水素を発生させる機構であり、電気分解する水は充電時に反応容器２０３で生成した水を利用し、水排出ライン２１３を介して反応容器２０３から水素供給機構２０７へ水を供給する。なお、電気分解に用いる電源は充電用電源２１５を用いる。
【００９１】
また、本発明に係る水素供給機２０７は水の電気分解を用いる機構に限定されず、光触媒による水分解反応を用いてもよい。光触媒による水の分解反応は、自然光を光触媒に照射することにより水素を発生させることができるため、水素供給機構２０７を充電用電源２１５と接続する必要がない。なお、光触媒の励起源として表面プラズモン（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｐｌａｓｍｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）を用いることが好ましく、光触媒による水分解反応を活性化させ水素の発生を促すことができる。
（第３実施形態）
【００９２】
次に、本発明に係る燃料電池システムの第３実施形態について、図面を参照して説明する。なお、第１、第２実施形態にかかる燃料電池システムと同じ部分については説明を省略する。図７は、本発明の第３実施形態に係る燃料電池システムの概略構成図であり、図８は第３実施形態に係る燃料電池システムの反応機構を示す模式図である。燃料電池システム３０１は、ＰＥＦＣ３２０と、反応容器３０３と、コントローラー３０４と、キャパシタ３０５と、充電用電源３１５と、水素供給機構３０７と、を備えている。
【００９３】
反応容器３０３とＰＥＦＣ３２０とは水素流路３０８により連絡され、水素流路３０８は燃料極３２１側に接続され、水素流路３０８上には第１水素分離膜３１６が設けられている。また、空気極３２２側には酸素供給ライン３２５が接続されている。
【００９４】
反応容器３０３と水素供給機構３０７とは水素供給ライン３１２により連絡され、水素供給ライン３１２上には第２水素分離膜３１８が設けられている。これにより、水素供給機構３０７から水素のみが反応容器３０３内部へ供給される。なお、水素供給ライン３１２及び酸素供給ライン３２５上にはそれぞれ弁（不図示）が設けられ、これら弁機構により、反応容器３０３内への水素の供給、空気極３２２への酸素の供給を制御することができる。
【００９５】
反応容器３０３内部には再生可能な水素吸蔵体３０６として錯体水素化物であるＭｇ（ＢＨ4）2が設けられ、Ｍｇ（ＢＨ4）2は以下の反応により、発電時、水素を放出し、充電時、水素を貯蔵する。
発電時：Ｍｇ（ＢＨ4）2→ＭｇＨ2＋２Ｂ＋３Ｈ2
：ＭｇＨ2→Ｍｇ＋Ｈ2
充電時：ＭｇＨ2＋２Ｂ＋３Ｈ2→Ｍｇ（ＢＨ4）2
：Ｍｇ＋Ｈ2→ＭｇＨ2
【００９６】
これら水素放出反応及び水素吸蔵反応は、吸熱反応であり、反応温度が比較的高いので、反応容器３０３内部の温度を高温に上昇させるための温度調整機構が必要であり、反応容器３０３にはヒーター３１４が設けられている。ヒーター３１４用の外部電圧にはキャパシタ３０５が用いられ、キャパシタ３０５は充電用電源３１５及びＰＥＦＣ３２０と接続され、ＰＥＦＣ３２０で発電した電気の一部がキャパシタ３０５に蓄電される。
【００９７】
コントローラー３０４は、ヒーター３１４と充電用電源３１５と、図示しないが、水素供給ライン３１２、酸素供給ライン３２５上の各弁に接続され、ヒーター３１４の加熱調整、充電用電源３１５による水素供給機構３０７の駆動、各弁の開閉を制御する。具体的には、発電時、水素供給ライン３１２上の弁を閉じて、反応容器３０３内を密封した上で、ヒーター３１４により内部を加熱して、水素吸蔵体３０６を反応させて水素を発生させる。このとき、水素流路３０８上に設けられた第１水素分離膜３１６を透過した水素のみが燃料極３２１に供給される。また、空気極３２２では酸素供給ライン３２５の弁を開いて、空気極３２２に酸素を供給し、燃料極３２１及び空気極３２２の電気化学反応によりＰＥＦＣ３２０が発電する。
【００９８】
発電停止時には、ヒーター３１４による加熱を停止するとともに、酸素供給ライン３２５上の弁を閉じて空気極３２２への酸素の供給を停止し、ＰＥＦＣ３２０の電気化学反応を停止させる。
【００９９】
また、充電時には、水素供給ライン３１２上の弁を開放し、ヒーター３１４で反応容器３０３内部を加熱するとともに、充電用電源３１５から水素供給機構３０７に電圧を印加する。これにより、水素供給機構３０７で発生した水素が水素供給ライン３１２を介して反応容器３０３内に供給され、水素吸蔵体３０６が水素を吸蔵する。これら反応容器３０３内の温度調整機構および内圧調整機構をコントローラー３０４で制御することにより、再生可能な水素吸蔵体３０６の水素の放出及び貯蔵を安定化させ、ＰＥＦＣ３２０の充放電を制御することができる。
【０１００】
なお、燃料電池システム３０１は、図８に示すように、発電時に空気極３２２で生成する水蒸気を液化して貯蔵し、充電時に水素供給機構３０７で用いることも可能である。これにより、発電時に空気極３２２で生成する水が排出され、空気極３２２における発電時の電気化学反応の低下を防ぐことができるとともに水素供給機構３０７に用いる水を燃料電池システム３０１内で確保することができる。
（第４実施形態）
【０１０１】
次に、本発明に係る燃料電池システムの第４実施形態について、図面を参照して説明する。なお、第１〜第３実施形態にかかる燃料電池システムと同じ部分については説明を省略する。図９は、本発明の第４実施形態に係る燃料電池システムの概略構成図であり、図１０は第４実施形態に係る燃料電池システムの反応機構を示す模式図である。燃料電池システム４０１は、ＰＥＦＣ４２０と、反応容器４０３と、コントローラー４０４と、キャパシタ４０５と、充電用電源４１５と、水素供給機構４０７と、気化した水素吸蔵体４０６を貯蔵する第１液化タンク４４０及び第２液化タンク４４３と、を備えている。
【０１０２】
反応容器４０３とＰＥＦＣ４２０とは水素流路４０８を介して連絡され、水素流路４０８は燃料極４２１側に接続され、水素流路４０８上には第１水素分離膜４１６が設けられている。また、反応容器４０３と第１液化タンク４４０とは第１流路４４１及び第２流路４４２を介して連絡しており、第１流路４４１は水素流路４０８が第１水素分離膜４１６から分岐して第１液化タンク４４０と連絡している。また、反応容器４０３と第２液化タンク４４３とは第３流路４４４及び第４流路４４５を介して連絡している。また、空気極４２２側には酸素供給ライン４２５が接続されている。
【０１０３】
反応容器４０３と水素供給機構４０７とは水素供給ライン４１２により連絡され、水素供給ライン４１２を介して水素供給機構４０７から反応容器４０３内部へ水素が供給される。なお、水素供給ライン４１２及び酸素供給ライン４２５上にはそれぞれ弁（不図示）が設けられ、これら弁機構により、反応容器４０３内への水素の供給、空気極４２２への酸素の供給を制御することができる。
【０１０４】
反応容器４０３内部には再生可能な水素吸蔵体４０６として有機ハイドライドＣ6Ｈ12が設けられている。ここで、有機ハイドライドＣ6Ｈ12は以下の反応により、発電時、水素を放出し、充電時、水素を貯蔵する。
発電時：Ｃ6Ｈ12（ｇ）→Ｃ6Ｈ6（ｇ）＋３Ｈ2
充電時：Ｃ6Ｈ6（ｇ）＋３Ｈ2→Ｃ6Ｈ12（ｇ）
【０１０５】
これらの脱水素反応及び水素付加反応は、吸熱反応であり、反応温度が比較的高いので、反応容器４０３内部の温度を高温に上昇させるための温度調整機構が必要であり、反応容器４０３にはヒーター４１４が設けられている。ヒーター４１４用の外部電圧にはキャパシタ４０５が用いられる。キャパシタ４０５は充電用電源４１５及びＰＥＦＣ４２０と接続され、ＰＥＦＣ４２０で発電した電気の一部がキャパシタ４０５に蓄電される。
【０１０６】
また、発電時、Ｃ6Ｈ12の脱水素反応により生成するＣ6Ｈ6は気化しているため、気化したＣ6Ｈ6は水素とともに水素流路４０８に送られ、第１水素分離膜４１６で水素と分離した後、第１流路４４１を通り第１液化タンク４４０内で貯蔵される。そして、充電時、第１液化タンク４４０内のＣ6Ｈ6を気化して、第２流路４４２を介して反応容器４０３内に供給する。
【０１０７】
また、充電時、Ｃ6Ｈ6の水素付加反応により生成するＣ6Ｈ12も気体であり、反応容器４０３内で生成したＣ6Ｈ12は第３流路４４４を介して第２液化タンク４４３に供給され、第２液化タンク４４３内で液化させて貯蔵する。そして、発電時、第２液化タンク４４３内のＣ6Ｈ12を気化して、第４流路４４５を介して反応容器４０３内に供給する。以上より、反応容器４０３内で生成したＣ6Ｈ6又はＣ6Ｈ12を排除して、Ｃ6Ｈ12の脱水素反応又はＣ6Ｈ6の水素付加反応を促進することができる。
【０１０８】
コントローラー４０４は、ヒーター４１４と充電用電源４１５と、図示しないが、水素供給ライン４１２、酸素供給ライン４２５、第２流路４４２、第３流路４４４、第４流路４４５上の各弁に接続され、ヒーター４１４の加熱調整、充電用電源４１５による水素供給機構４０７の駆動、各弁の開閉を制御する。具体的には、発電時、水素供給ライン４１２上の弁を閉じ、第４流路４４５上の弁を開き、第２液化タンク４４３内のＣ6Ｈ12を反応容器４０３内に供給するとともに、ヒーター４１４により内部を加熱して、水素吸蔵体４０６から水素を発生させる。このとき、水素流路４０８上に設けられた第１水素分離膜４１６を透過して水素のみが燃料極へ供給され、気化したＣ6Ｈ6は第１水素分離膜４１６で水素と分離した後、第１流路４４１を通り第１液化タンク４４０に供給される。一方、空気極４２２では酸素供給ライン４２５の弁を開いて、空気極４２２に酸素を供給し、燃料極４２１及び空気極４２２の電気化学反応によりＰＥＦＣ４２０が発電する。
【０１０９】
発電停止時には、ヒーター４１４による加熱を停止し、第４流路４４５上の弁を閉じて反応容器４０３内への有機ハイドライドの供給を停止し、酸素供給ライン４２５上の弁を閉じて空気極４２２への酸素の供給を停止し、ＰＥＦＣ４２０の電気化学反応を停止させる。
【０１１０】
また、充電時には、水素供給ライン４１２上の弁と第２流路４４２上の弁と第３流路４４４上の弁を開き、ヒーター４１４により反応容器４０３内部を加熱するとともに、充電用電源４１５から水素供給機構４０７に電圧を印加する。これにより、水素供給機構４０７から水素供給ライン４１２を通り水素が反応容器４０３内に供給され、第１液化タンク４４０からＣ6Ｈ6が反応容器４０３内に供給され、水素付加反応によりＣ6Ｈ12が生成する。生成したＣ6Ｈ12は第３流路４４４を介して第２液化タンク４４３に供給される。これら反応容器４０３内の温度調整機構および内圧調整機構を制御することにより、再生可能な水素吸蔵体４０６の水素の放出および吸蔵を安定化させ、ＰＥＦＣ４２０の充放電を制御することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１１】
本発明は、電子機器の電源として使用形態を限定することなく、好適に利用することができる。
【符号の説明】
【０１１２】
１０１、２０１    燃料電池システム
１０３、２０３    反応容器
２０４    コントローラー
２０５    キャパシタ
１０６、２０６    水素吸蔵体
２０７    水素供給機構
２０８    水素流路
１０９、２０９    水流路
２１０    気液分離フィルタ
１１１、２１１    ポンプ
１１２、２１２    水素供給ライン
１１３、２１３    水排出ライン
１１４、２１４    ヒーター
２１５    充電用電源
１１６、２１６    第１水素分離膜
１１７            水排出機構
２１８    第２水素分離膜
１２０、２２０    ＰＥＦＣ（燃料電池）
１２１、２２１    燃料極
１２１ａ          燃料拡散層
１２２、２２２    空気極
１２２ａ          空気拡散層
１２３、２２３    電解質膜
１２５、２２５    酸素供給ライン
１２４            空気室
１３０            循環路
１３１            冷却部
１３２            水蒸気分離膜
１３３            酸素透過膜
１６０            気化器
１７０            空洞
４４０            第１液化タンク
４４１            第１流路
４４２            第２流路
４４３            第２液化タンク
４４４            第３流路
４４５            第４流路
【図１】
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【図２】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年6月18日(2012.6.18)
【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】
燃料極と空気極と前記燃料極と前記空気極との間に配される電解質膜とを備えた燃料電池に水素を供給する反応容器であって、
酸化還元反応によって水素を吸蔵又は放出する水素吸蔵体を有し、
前記水素吸蔵体の還元反応を制御するための温度調整機構または内圧調整機構の少なくともいずれか一方を備えることを特徴とする反応容器。
【請求項２】
前記温度調整機構は前記水素吸蔵体を加熱するヒータを備え、前記ヒータによる前記水素吸蔵体の温度調整により、前記水素吸蔵体の還元反応を制御することを特徴とする請求項１に記載の反応容器。
【請求項３】
前記温度調整機構は前記水素吸蔵体の温度低下を防ぐ断熱構造を備えることを特徴とする請求項１に記載の反応容器。
【請求項４】
前記内圧調整機構は弁機構又はポンプを備え、
前記弁機構又は前記ポンプにより、前記水素吸蔵体への水素の供給及び前記水素吸蔵体の還元反応によって生じる水蒸気の排出を制御することを特徴とする請求項１に記載の反応容器。
【請求項５】
前記内圧調整機構は水排出機構を備え、
前記水素吸蔵体の還元反応により生じた水蒸気を前記水排出機構から排出することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の反応容器。
【請求項６】
前記水排出機構は前記水素吸蔵体の還元反応により生じた水蒸気を冷却することによって生成される水を排出することを特徴とする請求項５に記載の反応容器。
【請求項７】
前記水排出機構は水蒸気分離膜を有し、前記水蒸気分離膜を通じて前記水素吸蔵体の還元反応により生じた水蒸気を排出することを特徴とする請求項５に記載の反応容器。
【請求項８】
前記水排出機構は水の電気分解機構と酸素透過膜を有し、前記水素吸蔵体の還元反応により生じた水蒸気の電気分解によって生じた酸素を前記酸素透過膜を通じて排出することを特徴とする請求項５に記載の反応容器。
【請求項９】
前記水排出機構は水蒸気の分圧差を利用することを特徴とする請求項５に記載の反応容器。
【請求項１０】
前記水排出機構は水分吸着材によって前記水素吸蔵体の還元反応により生じた水蒸気を排出することを特徴とする請求項５に記載の反応容器。
【請求項１１】
前記水排出機構は前記水素吸蔵体の還元反応で消費されなかった水素、或いは前記水素吸蔵体の還元反応により生じた水蒸気の分離後又は電気分解後に残留する水素を前記水素吸蔵体に供給することを特徴とする請求項５乃至１０のいずれか一項に記載の反応容器。
【請求項１２】
前記反応容器に前記水素吸蔵体の酸化反応に使用される水を供給する水供給機構を備えたことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の反応容器。
【請求項１３】
前記水供給機構は前記燃料電池の発電によって生じた水蒸気を前記反応容器に供給することを特徴とする請求項１２に記載の反応容器。
【請求項１４】
前記反応容器に前記水素吸蔵体に水素を供給する水素供給機構が設けられていることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の反応容器。
【請求項１５】
前記水素供給機構は前記水素吸蔵体の還元反応で生成された水蒸気を電気分解して発生した水素を前記水素吸蔵体に供給することを特徴とする請求項１４に記載の反応容器。
【請求項１６】
前記水素供給機構は光触媒の水分解反応により発生した水素を前記水素吸蔵体に供給することを特徴とする請求項１４に記載の反応容器。
【請求項１７】
前記光触媒のための励起源として表面プラズモン(Surface Plasmon Resonance)を用いることを特徴とする請求項１６に記載の反応容器。
【請求項１８】
前記水素吸蔵体に鉄とアルミニウムとマグネシウムのいずれか一方を少なくとも用いることを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか一項に記載の反応容器。
【請求項１９】
前記水素吸蔵体は、実表面積拡大のための粉砕処理の後、水素脆化による微小クラックが形成され、前記微小クラック内への液相堆積法(Liquid Phase Deposition)によるシンタリング材の添加処理が施されていることを特徴とする請求項１８に記載の反応容器。
【請求項２０】
前記水素吸蔵体に有機ハイドライド又は金属ハイドライドのいずれか一方を用いることを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか一項に記載の反応容器。
【請求項２１】
前記水素吸蔵体に錯体水素化物を用いることを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか一項に記載の反応容器。
【請求項２２】
前記水素吸蔵体に炭素材料を用いることを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか一項に記載の反応容器。
【請求項２３】
請求項１乃至２２のいずれか一項に記載の反応容器と、前記燃料電池と、を有する燃料電池システムであって、
前記燃料電池は、固体酸化物型燃料電池、固体高分子型燃料電池、リン酸型燃料電池、アルカリ電解質型燃料電池のいずれかであることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２４】
前記燃料電池は、前記燃料極に負の電圧を印加し、前記空気極の正の電圧を印加したとき、前記燃料極及び前記空気極において発電と逆の反応が起こることを特徴とする請求項２３に記載の燃料電池システム。
【請求項２５】
前記燃料電池システムはキャパシタを有することを特徴とする請求項２３又は請求項２４に記載の燃料電池システム。
【請求項２６】
前記燃料電池システムは、リチウムイオン電池を有することを特徴とする請求項２３又は請求項２４に記載の燃料電池システム。
【請求項２７】
燃料極と空気極と前記燃料極と前記空気極との間に配される電解質膜とを備えた燃料電池と、前記燃料電池に水素を供給する反応容器とを有する燃料電池システムであって、
前記反応容器は、
酸化還元反応によって水素を吸蔵又は放出する水素吸蔵体と、
前記水素吸蔵体の還元反応を制御するための温度調整機構又は内圧調整機構の少なくともいずれか一方を備え、
前記温度調整機構は、前記水素吸蔵体を加熱する加熱手段を備え、
前記内圧調整機構は、前記水素吸蔵体を還元するための水素の供給量又は前記水素吸蔵体の還元反応により生じた水蒸気の排出量を制御する手段を備えたことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２８】
前記反応容器は水素供給機構を備え、
前記水素供給機構は、前記水素吸蔵体の還元反応において生じた水を電気分解し、発生する水素を前記水素吸蔵体に供給することを特徴とする請求項２７に記載の燃料電池システム。
【国際調査報告】
2011077969.tif 000015
2011077969.tif 000016
2011077969.tif 000017
2011077969.tif 000018
2011077969.tif 000019
2011077969.tif 000020