(57)【要約】ガス発生装置は、第１の反応物を具備する貯蔵部、および反応室部を含むカートリッジと、流れ制御装置を含むことが可能な収容器とを含む。収容器はカートリッジを収容し、カートリッジとの結合の後に第１の反応物が反応室部へ搬送されるようになされている。流れ制御装置は、反応室部中の圧力が予め定められた圧力に到達すると反応物の搬送を停止するようになされている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応室部、および第１の反応物を内包する貯蔵部を有するカートリッジと、
上記カートリッジを収容するようになされた収容器とを有し、
上記収容器は上記貯蔵部を上記反応室部に流体的に結合することが可能な流れ制御装置を有し、上記反応室部中の圧力が予め定められた圧力に達すると、上記流れ制御装置が閉じて上記第１の反応物の上記反応室部への搬送を阻止することを特徴とするガス発生装置。
【請求項２】
上記予め定められた圧力は、上記貯蔵部中の圧力および上記反応室部中の圧力の間の予め定められた差を伴う請求項１記載のガス発生装置。
【請求項３】
上記反応室部は第２の反応物を有する請求項１記載のガス発生装置。
【請求項４】
上記第２の反応物は固体であり、上記第１の反応物は水である請求項３記載のガス発生装置。
【請求項５】
上記第２の反応物は金属水素化ホウ素を有する請求項３記載のガス発生装置。
【請求項６】
上記第１の反応物の上記反応室部への流れは上記反応室部中の圧力により生成される請求項１記載のガス発生装置。
【請求項７】
上記カートリッジは上記カートリッジを上記収容器に少なくとも１つのカーシーリング急動カプラーにより結合可能である請求項１記載のガス発生装置。
【請求項８】
触媒をさらに有し、上記触媒は、鉄、コバルト、ニッケル、ルテニウム、ロジウム、プラチナ、パラジウム、オスミウム、イリジウム、銅、銀、金、亜鉛、カドミウム、水銀、スカンジウム、チタン、バナジウム、クロム、およびマンガンを有する請求項１記載のガス発生装置。
【請求項９】
上記第２の反応物は粉末、ペレット、多孔構造、ボール、チューブ、溶解性シート、上記反応室部の壁への被着、またはこれらの組み合わせの形態をとる請求項３記載のガス発生装置。
【請求項１０】
上記反応室部は初めての使用の前に圧縮ガスを内包する請求項１記載のガス発生装置。
【請求項１１】
上記ガスは窒素、酸素、フッ素、塩素、ヘリウム、ネオン、クリプトン、キセノン、ラドン、水素、またはこれらの組み合わせを有する請求項１１記載のガス発生装置。
【請求項１２】
上記カートリッジおよび序器収容器は２つの個別の入口を有し相互に結合可能である請求項１記載のガス発生装置。
【請求項１３】
上記カートリッジを上記収容気に取り外し可能に結合可能である少なくとも１つのカプラーをさらに有する請求項１記載のガス発生装置。
【請求項１４】
上記少なくとも１つのカプラーは急動カプラーである請求項１３記載のガス発生装置。
【請求項１５】
上記貯蔵部は流体的に上記反応室部と３組のカプラーにより結合される請求項１記載のガス発生装置。
【請求項１６】
上記貯蔵部は圧縮される請求項１記載のガス発生装置。
【請求項１７】
上記貯蔵部は、バネ、ピストン、液化炭化水素、推進剤ガス、自己収縮壁、またはこれらの組み合わせにより圧縮される請求項１６記載のガス発生装置。
【請求項１８】
液体非透過性／気体透過性部材をさらに有する請求項１記載のガス発生装置。
【請求項１９】
上記貯蔵部、上記反応室部、または双方は、上記カートリッジが上記収容器に取り外し可能に連結される前に、圧縮される請求項１記載のガス発生装置。
【請求項２０】
上記反応室部の圧力が上記貯蔵部の圧力より予め定められた量以上小さいときに上記第１の反応物が上記貯蔵部から上記反応室部へ搬送される請求項１記載のガス発生装置。
【請求項２１】
上記反応室部の圧力が上記貯蔵部の圧力より約２ｐｓｉ以上小さいときに上記第１の反応物が上記貯蔵部から上記反応室部へ搬送される請求項２０記載のガス発生装置。
【請求項２２】
上記第１の反応物は、水、少なくとも１つのアルコール、少なくとも１つの酸、またはこの組み合わせを有する請求項１記載のガス発生装置。
【請求項２３】
上記第２の反応物は水素担持燃料である請求項３記載のガス発生装置。
【請求項２４】
上記水素担持燃料は固体の形態である請求項２３記載のガス発生装置。
【請求項２５】
上記水素担持念牢は金属水素化ホウ素を有する請求項２３記載のガス発生装置。
【請求項２６】
上記金属は元素の周期律表のＩＡ族おおびＩＩＡ族から選択される金属である請求項２５記載のガス発生装置。
【請求項２７】
上記第１の反応物、上記第２の反応物、またはその組み合わせは触媒を有する請求項３記載のガス発生装置。
【請求項２８】
上記触媒は元素の周期律表のＩＢ族からＶＩＩＩＢ族から選択された金属を有する請求項２７記載のガス発生装置。
【請求項２９】
上記触媒はＣｏＣｌ２である請求項２７記載のガス発生装置。
【請求項３０】
上記第１の反応物、上記第２の反応物、またはその組み合わせは酸を有する請求項１記載のガス発生装置。
【請求項３１】
上記反応室部は、触媒、水素担持燃料、および添加物の少なくとも１つを有する請求項１記載のガス発生装置。
【請求項３２】
上記添加物は少なくとも１つのアルコールを有する請求項３１記載のガス発生装置。
【請求項３３】
上記アルコールはＣＨ３ＯＨである請求項３２記載のガス発生装置。
【請求項３４】
上記貯蔵部は、触媒、上記触媒の存在下で上記水素担持燃料と反応して上記ガスを生成する薬剤、および添加物のうちの少なくとも１つを有し、上記貯蔵部および上記反応室部は内容物が異なる請求項３１記載のガス発生装置。
【請求項３５】
上記添加物は少なくとも１つのアルコールを有する請求項３４記載のガス発生装置。
【請求項３６】
上記アルコールはＣＨ３ＯＨである請求項３５記載のガス発生装置。
【請求項３７】
固体金属水素化物と、
水、触媒、およびアルコールを有する液体溶液を有することを特徴とする水素発生システム用の燃料。
【請求項３８】
上記金属水素化物は水素化ホウ素ナトリウム、水素化ホウ素リチウム、および水素化ホウ素カリウムを有する請求項３７記載の燃料。
【請求項３９】
上記液体溶液のｐＨは約２から約７である請求項３７記載の燃料。
【請求項４０】
上記液体溶液は酢酸を有する請求項３７記載の燃料。
【請求項４１】
上記触媒は、鉄、コバルト、ニッケル、ルテニウム、ロジウム、プラチナ、パラジウム、オスミウム、イリジウム、プラチナ、銅、銀、金、亜鉛、カドミウム、および水銀を有する請求項３７記載の燃料。
【請求項４２】
上記触媒は遷移金属の陽イオンと、陰イオンとを有する請求項３７記載の燃料。
【請求項４３】
上記陽イオンは、鉄（ＩＩ）、鉄（ＩＩＩ）、コバルト、ニッケル（ＩＩ）、ニッケル（ＩＩＩ）、ルテニウム（ＩＩＩ）、ルテニウム（ＩＶ）、ルテニウム（Ｖ）、ルテニウム（ＶＩ）、ルテニウム（ＶＩＩＩ）、ロジウム（ＩＩＩ）、ロジウム（ＩＶ）、ロジウム（ＶＩ）、パラジウム、オスミウム（ＩＩＩ）、オスミウム（ＩＶ）、オスミウム（Ｖ）、オスミウム（ＶＩ）、オスミウム（ＶＩＩＩ）、イリジウム（ＩＩＩ）、イリジウム（ＩＶ）、イリジウム（ＶＩ）、プラチナ（ＩＩ）、プラチナ（ＩＩＩ）、プラチナ（ＩＶ）、プラチナ（ＶＩ）、銅（Ｉ）、銅（ＩＩ）、銀（Ｉ）、銀（ＩＩ）、金（Ｉ）、金（ＩＩＩ）、亜鉛、カドミウム、水銀（Ｉ）、および水銀（ＩＩ）を有する請求項４３記載の燃料。
【請求項４４】
上記陰イオンは、水素化物、フッ化物、塩化物、臭素化物、ヨウ化物，酸化物、硫化物、窒化物、リン化物、次亜塩素酸塩、亜塩素酸塩、塩素酸塩、過塩素酸塩、亜硫酸塩、硫酸塩、硫酸水素塩、水酸化物、シアン化物、チオシアネート、シアネート、過酸化物、マンガン酸塩、過マンガン酸塩、ジクロメート、炭酸塩、炭酸水素塩、燐酸塩、燐酸水素塩、燐酸二水素塩、アルミン酸塩、ヒ酸塩、硝酸塩、酢酸塩、および蓚酸塩を有する請求項４２記載の燃料。
【請求項４５】
上記アルコールはメタノール、エタノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、ｔ−ブタノール、エチレングリコール、またはこれらの組み合わせを含む請求項３７記載の燃料。
【請求項４６】
約４２から約５２重量％の金属水素化物、約４０から約５０重量％の水、約０．１から約４重量％の触媒、および約１から約１０重量％のアルコールを含んでよい。別に表現すれば、適切な燃料が約４３から約５３体積％の金属水素化物、約３９から約４９体積％の水、約０．１から約３体積％の触媒、および約３から約１１体積％のアルコールを有する請求項３７記載の燃料。
【請求項４７】
上記金属水素化物はＮａＢＨ４であり、上記触媒はＣｏＣｌ２であり、上記アルコールはＣＨ２ＯＨである請求項４６記載の燃料。
【請求項４８】
約４３から約５３体積％の金属水素化物、約３９から約４９体積％の水、約０．１から約３体積％の触媒、および約３から約１１体積％のアルコールを有する請求項３７記載の燃料。
【請求項４９】
上記金属水素化物はＮａＢＨ４であり、上記触媒はＣｏＣｌ２であり、上記アルコールはＣＨ２ＯＨである請求項４８記載の燃料。
【請求項５０】
反応室部を有するカートリッジ中に第１の反応物を有する貯蔵部を設けるステップと、
上記カートリッジを、上記貯蔵部を上記反応室部と連通して配置するバルブ、および、配管を有する収容器に連結させるステップと、
上記バルブを開にして上記第１の反応物を上記反応室部へ案内するステップと、
ガスを発生するステップとを有することを特徴とするガスを発生させる方法。
【請求項５１】
上記カートリッジを上記収容器に案内する前に、上記反応室部を加圧するステップをさらに有する請求項５０記載の方法。
【請求項５２】
上記バルブを開にするステップは、上記反応室部内の圧力を減少させるステップを有する請求項５１記載の方法。
【請求項５３】
上記バルブを閉にするステップをさらに有し、上記バルブを閉にするステップは上記反応室部を再加圧することを含み、上記再加圧された上記反応室部の圧力は上記貯蔵部内の圧力より予め定められた値を上回る請求項５０記載の方法。
【請求項５４】
上記ガスを引き抜くステップと、上記ガスを、当該ガスを必要としている装置に案内するステップとをさらに有する請求項５０記載のガス発生装置。
【請求項５５】
上記貯蔵部を加圧するステップをさらに有する請求項５０記載のガス発生装置。
【請求項５６】
上記貯蔵部または上記反応室部の中に酸を供給するステップをさらに有する請求項５０記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
燃料電池は、直接すなわち、反応物質、すなわち燃料および酸素の化学エネルギを直流（ＤＣ）電気に直接変換する装置である。多くの漸増している用途において、燃料電池は、化石燃料の燃焼などの従来の発電よりも効率的であり、リチウムイオンバッテリーなどの携帯型蓄電池より効率的である。
【０００２】
一般に、燃料電池技術はアルカリ燃料電池、高分子電解質燃料電池、りん酸燃料電池、溶融炭酸塩燃料電池、固体酸化物燃料電池、および酵素燃料電池のような様々な異なった燃料電池を含む。今日のより重要な燃料電池は、３つのカテゴリ、すなわち、（ｉ）圧縮水素（Ｈ２）を燃料として利用する燃料電池、（ｉｉ）水素燃料に改質されるメタノール（ＣＨ３ＯＨ）、水素化ホウ素ナトリウム（ＮａＢＨ４）、炭化水素（例えばブタン）又は他の燃料を利用する陽子交換膜（ＰＥＭ）燃料電池、（ｉｉｉ）直接に非水素燃料を消費できるＰＥＭ燃料電池すなわち直接酸化燃料電池、および、（ｉｖ）炭化水素燃料を高熱で直接に電気に変換する固体酸化物燃料電池（ＳＯＦＣ）に分けることができる。
【０００３】
圧縮された水素は一般に、高い圧力の下で保たれ、そのため、扱いが難しい。その上、大きい貯蔵タンクが通常必要で、消費者向け電子製品用に十分小さくすることができない。従来の改質燃料電池は、燃料を水素に変換させて燃料電池内で酸素と反応させるために改質材や気化および補助システムを必要とする。最近の進歩により、改質材または改質燃料電池が消費者向け電子製品に有望になっている。最も一般的な直接酸化燃料電池は、ダイレクトメタノール燃料電池すなわちＤＭＦＣである。他の直接酸化燃料電池は、ダイレクトエタノール燃料電池およびダイレクトテトラメチルオルトカーボネート燃料電池を含む。ＤＭＦＣでは、メタノールが直接に燃料電池中で酸素と反応し、このＤＭＦＣは、最も簡単で可能性としては最も小さくなる燃料電池であり、消費者向け電子製品用の電力供給に最も有望である。ＳＯＦＣは炭化水素例えばブタンを高熱で変換して電気を生じる。ＳＯＦＣは、燃料電池反応を起こさせるために１０００°Ｃの範囲の比較的高温を必要とする。
【０００４】
電気を発生させる化学反応は燃料電池のそれぞれのタイプごとに異なる。ＤＭＦＣでは、各電極での化学電気反応と燃料電池に関する総合的な反応は以下の通り記述される：
【０００５】
陽極での半反応：
ＣＨ３ＯＨ  ＋  Ｈ２Ｏ  →  ＣＯ２  ＋  ６Ｈ＋  ＋  ６ｅ−
陰極での半反応：
Ｏ２  ＋  ４Ｈ＋  ＋  ４ｅ−  →  ２Ｈ２Ｏ
全体の燃料電池反応：
ＣＨ３ＯＨ  ＋  １．５Ｏ２  →  ＣＯ２  ＋  ２Ｈ２Ｏ
【０００６】
ＰＥＭを通る水素イオン（Ｈ＋）が陽極から陰極を通り抜けてマイグレーションするために、また、自由電子（ｅ−）がＰＥＭを通り抜けられないため、電子は外部回路を通って流れなければならず、外部回路を通して電流を生じさせる。この外部回路は、モバイルすなわちセル電話、計算機、パーソナルデジタツアシスタンツ、ラップトップコンピュータ、電力ツールなどの有益な消費者向けの電子製品であってよい。
【０００７】
ＤＭＦＣは、特許文献１および特許文献２に開示されており、詳細はこれらに記載のとおりである。一般に、ＰＥＭはＮａｆｉｏｎ（商標）などの高分子から作られており、ＤｕＰｏｎｔから入手可能であり、厚さが約０．０５ｍｍ〜約０．５０ｍｍの範囲のペルフルオ化合物材料、その他である。陽極は、典型的には、白金ルテニウムなどの触媒の薄層によってサポートされたテフロン（Ｔｅｆｌｏｎｉｚｅｄ）のカーボン紙から製造される。陰極は、典型的には、白金粒子が膜の一面に接着されるガス拡散電極である。
【０００８】
他の直接酸化燃料電池では、ホウ化水素燃料電池（ＤＢＦＣ）はつぎのように反応する。
陽極での半反応：
ＢＨ４−  ＋  ８ＯＨ−  →  ＢＯ２−  ＋  ６Ｈ２Ｏ  ＋  ８ｅ−
陰極での半反応：
２Ｏ２  ＋  ４Ｈ２Ｏ  ＋  ８ｅ−  →  ８ＯＨ−
【０００９】
化学金属水素燃料電池では、一般に、液体の水素化ホウ素ナトリウムが改質され、つぎのように反応する。
ＮａＢＨ４＋２Ｈ２Ｏ→（加熱または触媒）→４（Ｈ２）＋（ＮａＢＯ２）
陽極での半反応：
Ｈ２→２Ｈ＋＋２ｅ−
陰極での半反応：
２（２Ｈ＋＋２ｅ−）＋Ｏ２→２Ｈ２Ｏ
【００１０】
適切な触媒は白金およびルテニウム、その他である。水素化ホウ素ナトリウムを改質して生成された水素燃料は燃料電池中で、酸化剤例えばＯ２と反応させられ、電気（すなわち電子の流れ）および水の副産物を生成する。ホウ酸ナトリウム（ＮａＢＯ２）の副産物も改質プロセスで生成される。水素化ホウ素ナトリウム燃料電池は特許文献３に検討されており、参照してここに組み入れる。したがって、液体の金属水素化物を利用する既知の化学水素化物反応は約９〜１０重量パーセントの貯蔵期待値を有し、湿式化学反応系に置いて利用される液体および触媒は身近に監視されねばならない。さらに、金属水素化物溶液の安定性を長い期間に渡って維持するのは困難である。なぜならば、反応の半減期を規定する式ｔ１／２−ｐＨ＊ｌｏｇ（０．０３４＋ｋＴ）に従って、加水分解の反応が、常時、非常にゆっくりと起こるからである。さらに、溶液が安定すると、反応が完了しない。
【００１１】
水素化物貯蔵方法では、反応はつぎのとおりである。
金属  ＋  Ｈ２  →  水素化物  ＋  熱
【００１２】
しかしながら、このような反応の貯蔵期待値は約５重量パーセントしかない。さらに、このような反応は効果であり、パッケージが困難である。
【００１３】
他の水素を生成する既知の方法は、乾式水素化反応である。乾式反応は、一般に、つぎの反応を伴う。
Ｘ（ＢＨ４）  →  Ｈ２ 
ただし、ＸはＮａ、Ｍｇ、Ｌｉ、その他であるが、これに限定されない。
【００１４】
乾式反応もいくつかの不利益があり、例えば、貯蔵期待値は約１０重量パーセントしかなく、圧力を身近に監視する必要がある。
【００１５】
さらに、水素ガスを生成する付加的な方法は、式ＰＶ＝ｎＲＴを用いる圧力貯蔵方法により、ここで、Ｐは圧力、Ｖは体積、ｎはモル数、Ｒはガス定数、Ｔは温度である。この方法は、常時、圧力を監視する必要がある。
【００１６】
燃料電池応用のための最も重要な機構の１つは、燃料貯蔵である。他の重要な機構は、燃料の燃料カートリッジから燃料電池への搬送を安定化させることである。商業的に有用にするために、燃料電池、例えば、ＤＭＦＣまたはＰＥＭシステムは消費者の通常の使用を満足させるに足る量の燃料を貯蔵する能力を有さなければならない。例えば、モバイルまたはセルラー電話、ノートブックコンピュータ、パーソナルデジタルアシスタンツ（ＰＤＡ）のために、燃料電池は、少なくとも現行のバッテリーと同じくらい長く、好ましくはより長く、これら装置を給電できなくてはならない。さらに、燃料電池は、容易に交換可能または再充填かのうな燃料タンクを伴って、現行の再充電可能なバッテリーに必要とされる長時間の充電を最小化または省略する必要がある。
【００１７】
既知の水素ガス生成器の１つの共通する不利益は、一旦、反応が開始されると、ガス生成カートリッジは反応を制御できないということである。そのため、反応は、反応物の供給が終了するまで、または反応物源が遮断されるまで、継続する。さらに、既知の水素発生器は所定に配向に置かれたり、比較的大きなサイズである場合には、うまく動作しない。したがって、水素発生器および水素を生成する反応物を改善することが望まれる。
【特許文献１】米国特許第５，９９２，００８号
【特許文献２】米国特許第５，９４５，２３１号
【特許文献３】米国特許第４，２６１，９５６号
【発明の開示】
【００１８】
この発明は、少なくとも２つの分離部分を含むガス発生装置に関する。ガス発生装置の第１の部分は、少なくとも反応室部および反応物貯蔵部を含む。第２の部分は容器を含み、第１の部分を収容するように構成されている。第２の部分は燃料電池またはこの燃料電池が給電する装置の部分であってよい。第２の部分は、少なくとも１つのカプラーおよび／または、反応室部または第１の部分の圧力により制御される流れ制御装置を含む。反応室部内の圧力が予め定められたレベル内であれば、流れ制御装置は閉止して第１の反応物が反応室部へ搬送されるのを阻止する。この発明の１つの利点は、第１の部分が第２の部分と分離され散るときに、反応物が混合されずにお互いに反応しないことである。
【００１９】
この発明は、また、ガス発生装置とともに使用可能な燃料に関する。燃料は固体金属水素化物および液体溶液を含み、これは水、触媒、および／または少なくとも１種のアルコールまたはアルコールの混合物を具備する。反応物の１つは、また、酸を含み、反応物の間で長期に反応が起こるように改善する。
【００２０】
この発明は、また、ガスを発生する方法に関する。先の一般的な説明および以下の詳細な説明の双方は単に例示的また説明的なものであり、特許請求の範囲に記載される、この発明の詳細な説明を提供することを目的とすることを理解されたい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
添付の図面に示され以下に詳細に検討するように、この発明は燃料サプライに向けられており、この燃料サプライは燃料電池燃料、例えば、メタノールおよび水、メタノール／水の混合物、メタノール／水の種々の濃度の混合物、純粋なメタノール、および／または、米国特許第５，３６４，９７７号および同第６，５１２，００５Ｂ２号に説明されるメチルクラスレートを貯蔵する。これら特許の内容は参照してここに組み入れる。メタノールまたは他のアルコールは多くの種類の燃料電池、例えば、ＤＭＦＣ、酵素燃料電池、および改質燃料電池、その他において使用可能である。燃料サプライは他の種類の燃料電池燃料、例えば、エタノールまたはアルコール；水素化物、例えば、水素化ホウ素ナトリウム；水素へと改質可能な他の化学物質；または燃料電池の改質または効率を改善する他の化学物質を含んでよい。燃料は、また、水酸化カリウム（ＫＯＨ）電解質を含み、これは金属燃料電池またはアルカリ燃料電池とともに使用でき、燃料サプライに貯蔵可能である。金属燃料電池に対しては、燃料は、ＫＯＨ電解質反応溶液中に浸漬された流体担持亜鉛粒子の形態であり、電池キャビティ内の陽極は亜鉛粒子から生成された粒子陽極である。ＫＯＨ電解質溶液は、２００３年４月２４日に発行された「１またはそれ以上の負荷に電力を供給するよう構成された燃料電池システムの使用方法」と題された米国特許出願公開第２００３／００７４９３号に開示されており、その内容は参照してここに組み入れる。燃料は、また、メタノール、過酸化水素、および硫酸の混合物を含み、これはシリコンチップ状に形成された触媒を通過して流れ燃料電池反応を生成する。燃料は、また、メタノール、水素化ホウ素ナトリウム、電解質、および他の化合物、例えば、米国特許第６，５５４，８７７号、同第６，５６２，４９７号、および同第６，７５８，８７１号に説明されているもののブレンドまたは混合物を含み、これらは参照してその内容をここに組みこむ。燃料は、また、米国特許第６，７７３，４７０号に説明されている、溶媒中に部分的に溶解し、部分的に懸濁するもの、ならびに、米国特許出願公開２００２／０７６６０２に説明されている、液体燃料および固体燃料を含むものを含み、これらは参照してその内容をここに組みこむ。
【００２２】
燃料は、また、上述のように、水素化ホウ素ナトリウム（ＮａＢＨ４）のような金属水素化物および水を含み、反応により低圧力、低温度しか生成されない。燃料は、さらに、炭化水素燃料を含み、炭化水素燃料は、これに限定されないが、ブタン、灯油、アルコール、および天然ガスを含み、これは、「液体ヘテロインタフェース燃料電池デバイス」という題名で、２００３年５月２２日に公開された米国特許出願公開２００３／００９６１５０に開示されており、参照してここに組みこむ。燃料は、また、燃料と反応する液体酸化物を含む。したがって、この発明は、サプライ中に含有され、また、その他、燃料電池システムにより使用される、任意のタイプの燃料、電解質溶液、酸化物溶液または液体または固体に制約されない。ここで使用される用語「燃料」は、燃料電池または燃料サプライ中で反応することができるすべての燃料を含み、また、上述の適切な燃料、電解質溶液、酸化物溶液、液体、固体および／または化学物質ならびにこれらの混合物のすべてを含むが、これに限定されない。
【００２３】
ここで使用される用語「燃料サプライ」は、これに限定されないが、使い捨てカートリッジ、再充填可能／再使用可能カートリッジ、電子製品内に配置されるカートリッジ、電子製品の外部に配置されるカートリッジ、燃料タンク、燃料リザーバ、燃料再充填タンク、燃料を貯蔵する他のコンテナ、および、燃料タンク、コンテナ、燃料電池または燃料電池が給電する電子製品に結合された管材を含む。１のカートリッジがこの発明の例示的な実施例との関連で以下に説明されるが、これら実施例は他の燃料サプライにも適用可能であり、この発明は燃料サプライのいかなる特定のタイプにも限定されないことに留意されたい。
【００２４】
この発明の燃料サプライは、燃料電池で使用されない燃料を貯蔵するのに使用しても良い。これらの用途は、これに限定されないが、シリコンチップ上に構築されたマイクロガスタービン用の炭化水素および水素燃料を貯蔵することであり、”Ｈｅｒｅ  Ｃｏｍｅ  ｔｈｅ  Ｍｉｃｒｏｅｎｇｉｎｅｓ”、Ｔｈｅ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｐｈｙｓｉｃｉｓｔ（２００１年１２月／２００２年１月）、ｐｐ．２０−２５に検討されている。この出願の目的に関し、「燃料電池」はこれらマイクロエンジンも含む。他の用途は、内燃機関エンジン用の伝統的な燃料や、ポケットおよび実用ライター用の炭化水素例えばブタンおよび液体プロパンを貯蔵することである。
【００２５】
適切な既知の水素発生装置は、本出願人の出願に係る米国特許出願１０／６７９，７５６および１０／８５４，５４０に開示されている。その内容は参照してここに組み入れる。
【００２６】
この発明の種々の実施例において、この発明のガス発生装置はどのように配置しようと、例えば、横向き、斜め、または上下に配置しようと、動作可能である。この発明のガス発生装置は、小型の装置、例えばモバイル電話に対しては、約１００ｃｍ３以下、好ましくは約７０ｃｍ３以下、または約４０ｃｍ３以下の体積を有し、カートリッジおよび容器（または収容器）を含む。好ましくは、カートリッジまたはその一部が使い捨てであり、反応性組成物を内包する。収容器は、カートリッジ内の反応性組成物を搬送して他方に接触させて反応させるように構成された流れ制御装置、配管、経路、またはチャンネルを含んでよい。好ましくは、収容器は、カートリッジに取り外し可能に結合できる。カートリッジ中の反応性組成物は、カートリッジが収容器に結合されなければ、相互に接触できない。収容器は、生成された明日を燃料電池へと方向づけても良い。
【００２７】
カートリッジは、第１の反応物を具備する貯蔵部および反応室部を含む。反応室部は第２の反応物を含んで良い。第１の反応物は水を含んでよく、第２の反応物は金属水素化物、例えば、水素化ホウ素ナトリウムを含んでよい。反応物は気体、液体、または固体の形態をとれる。好ましくは、第１の反応物はオプションとして添加物および／または触媒を含む水である。第２の反応物は好ましくは固体の金属水素化物または固体の金属水素化ホウ素である。固体の反応物は粉末、ペレット、多孔質構造、ボール、チューブ、溶解性シートであってよく、また反応室部の壁、あるいはその他の形態で被着されてよい。水および金属水素化物の反応は水素ガスを生成できる。他の適切な反応物または試薬は米国特許出願１０／８５４，５４０に開示され、その内容はさきに参照してここに組みこんだ。さらに、第１の反応物はメタノール、または炭化水素、例えば、ブタンであり、反応室部は１またはそれ以上の触媒を含み、熱を生成することができ、反応物を生成しない。第１の反応物は、反応室部の中で、触媒または熱の存在下で、加水分解されてよい。
【００２８】
この発明の収容器また容器は、カートリッジ内の貯蔵部からカートリッジの反応室部へ反応物を搬送する能力がある。反応室部内の圧力は、貯蔵部から反応室部への第１の反応物の搬送を制御できる。例えば、反応室部内の圧力が予め定められた値より低いときに、代替的には、反応室部内の圧力が、貯蔵部内の圧力より予め定められた量だけ低いときに、貯蔵部内の第１の反応物が反応室部へ案内できる。
第１の反応物の貯蔵部から反応室部への流れは好ましくは自己制御される。そして、反応室部が予め定められた圧力に到達し、または貯蔵部内の圧力を超えたとき、第１の反応物の貯蔵部から反応室部への流れが停止されて水素ガスのさらなる生成が阻止できる。同様に、反応室部が予め定められた圧力を下回って減少し、または貯蔵部内の圧力を予め定められた量だけ下回ったとき、第１の反応物の貯蔵部から反応室部への流れが再開される。貯蔵部中の第１の反応物は、任意の既知の手法、これに限定されないが、ポンプ、浸透作用、毛細管現象、作動圧力、バルブ、１以上のこれらの組み合わせにより、反応室部へ案内できる。好ましくは、貯蔵部に圧力をかけてエネルギを付与して第１の反応物を反応室部へ搬送する。貯蔵部の圧力は、圧力印可器、例えば、バネ、発泡体、ピストン、推進剤ガス、液化炭化水素、および／または変形可能な柔軟性のある壁により発生させる。
【００２９】
この発明のカートリッジ１０は貯蔵部１２を含み、これが、第１の反応物１４および反応室部１８を含み、これがオプションとして第２の反応物２０を含む。例示的な１実施例（図１に示されない）では、貯蔵部１２は第１の反応物１４を保持するブラダーまたはライナーであってよい。ブラダーを用いるとき、このブラダーは、柔らかい材料またはプラスチック材料を含む、任意の材料から製造できる。
【００３０】
図１に示すように、ガス発生装置１は、カートリッジ１０および収容器３０を含む。１例において、カートリッジ１０は、３つのバルブ要素２４および３つのバルブ要素３２によって収容器３０に取り外し可能に結合できる。適切なカプラー２４および３２は、これに限定されないが、カーシーリング急動カプラー、逆止めバルブ、カモノハシバルブ、ソレノイドバルブ、針および隔膜、電気バルブ、および磁気バルブを含む。他の適切なバルブは、米国特許出願１０／６２９，００６および同１０／９７８，９４９に開示されているものを含み、その内容は参照してここに組み入れる。ただし、当業者にとって既知の任意のカプラーを、カートリッジ１０を収容器３０に結合するために採用してよい。カプラー２４および３２は、配管３４および３８の一部または延長部分としても用いてよく、これは第１の反応物および生成ガスをそれぞれ搬送するのに用いられる。カートリッジ１０が収容器３０に結合されるとき、カプラー２４ａ、２４ｂ、および２４ｃがカートリッジ１０から伸びて、対応するカプラー３２ａ、３２ｂ、および３２ｃにそれぞれ結合される。図示のとおり、第１の反応物１４はカプラー２４ａ、３２ａ、配管３４ａ、およびバルブ３６を通じて貯蔵部１２から搬送可能であり、そののち、配管３４ｂおよびカプラー３２ｂ、２４ｂを通じてカートリッジ１０の反応室部１８へ復帰可能である。各カプラーすなわち各バルブ要素２４、３２は、好ましくは、内部シールを具備して、カートリッジ１０を容器３０から離したときに反応物が漏れないようにする。この発明では、有益なことに、第１および第２の反応物が、カートリッジ１０を収容器３０に挿入するまで、相互に接触しない。
【００３１】
貯蔵部１２は、好ましくは、例えば、予め定められた量の圧力を貯蔵部１２または第１の反応物を内包するブラダーに印可することが可能な圧力印可器１６により圧力を受ける。いくつかの例示的な圧力印可器は、これに限定されないが、バネ、発泡体、ピストン、推進剤ガス、液化炭化水素、変形可能な可撓性壁部、またはこれらの組み合わせを含む。図示のとおり、圧縮バネ１７が可動壁１９を押し、貯蔵部１２に圧力を加える。可動壁１９は貯蔵部１２の内壁とシールを形成してよい。他の当業者に既知の、力を生成および／または圧力を加えることができる装置を、この発明において圧力印可器として採用できる。
【００３２】
反応室部１８は第２の反応物２０を貯蔵するとともに、液体非透過性／気体透過性部材２２を含んで良く、これが、発生水素ガスを反応室部１８へ排出可能にし、同時に液体反応物を反応室部１８内に保持できる。好ましくは、気体透過性部材２２はカプラー２４ｃに結合され、これが、カプラー３２ｃおよび配管３８と連通する。気体透過性部材２２は当業者に既知の任意の液体非透過性／気体透過性材料から製造できる。そのような材料は、これに限定されないが、アルカン基を有する撥水性材料であってよい。より具体的な例は、これに限定されないが、ポリエチレン組成物、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、ポリグラクチン（ＶＩＣＲＹ、商標）、冷凍乾燥硬膜、またはその組み合わせを含む。気体透過性部材２２は、多孔性部材を被覆する気体透過性／液体非透過性膜を含んでよい。このような膜の例はＣＥＬＧＡＲＤ（商標）およびＧＯＲＥ−ＴＥＸ（商標）である。この発明に採用できる、他の気体透過性、液体非透過性部材は、これに限定されないが、約０．１μｍ〜約０．４５μｍの孔サイズのＳＵＲＢＥＮＴ（総評）ポリビニリデンフロライド（ＰＶＤＦ）を含み、これはＭｉｌｌｉｐｏｒｅ社から入手できる。ＳＵＲＢＥＮＴ（商標）ＰＶＤＦの孔サイズはシステムを出る水および／またはメタノールの料を調整する。０．２μｍのハイドロを具備する電子ベントタイプ材料のような材料もこの発明に使用でき、これはＷ．Ｌ．Ｇｏｒｅから入手できる。さらに、ＧｅｎＰｏｒｅ社から入手できる。孔サイズが約１０μｍの直径が０．２５インチの棒、厚さが約０．３μｍの直径２インチのディスク、およびＡｐｐｌｉｅｄ  Ｐｏｒｏｕｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社から入手できる、孔サイズが約１０μｍ未満の焼結および／またはセラミックの多孔性材料も、この発明医利用できる。さらにＢｅｌｌ  Ｌａｂｓ社からのナノガラス材料も液体をフィルタリングするのにしようできる。ナノガラスは、特別に加工したガラスのブレードに類似するシリコン表面に電荷を与えて、小さな液体滴の振る舞いを制御する。さらに、または代替的には、米国特許出願１０／３５６，７９３に開示されている気体透過性、液体非透過性材料もこの発明に使用でき、その内容は参照してここに組み入れる。
【００３３】
この発明の収容器３０は、配管３４ａおよび３４ｂに連結されるバルブまたは流れ制御装置３６を含み、これは図示の通りである。流れ制御装置３６は所定の条件の下で第１の反応物を反応室部３６に導入可能な任意の装置であって良い。流れ制御装置３６のいくつかの例は逆止めバルブ、カモノハシバルブ、ソレノイドバルブ、磁気バルブ、および他の機会および電子バルブである。この実施例では、反応室部１８および貯蔵部１２の圧力が予め定められた差分、例えばＸ  ｐｓｉのときに、流れ制御装置３６が閉じた状態を維持して第１の反応物１４の流れが生じないようにできる。したがって、ガス発生装置１は、反応室部１８に圧力を加えられたとき、非さ同状態すなわち「ＯＦＦ」位置にある。一例では、Ｘは約２ｐｓｉであるけれども、Ｘはどのような圧力でも良い。水素が必要なとき、バルブ４０が開となり、反応室部１８の圧力が引き抜かれる。反応室部１８の圧力が、貯蔵部１２の圧力からＸ  ｐｓｉ小さくなり、流れ制御装置３６が開となると、第１の反応物１４が貯蔵部１２から、カプラー２４ａ、３２ａ、および配管３４ａ、流れ制御装置３６、配管３４ｂ、およびカプラー３２ｂ、２４ｂを介して、反応室部１８へ搬送される。ここで、第１の反応物１４は第２の反応物２０と反応し（加熱または触媒に露呈され）、水素を生成する。生成された水素は気体透過性部材２２を透過してカートリッジ１０からカプラー２４ｃ、３２ｃを介して排出され、収容器３０から配管３８および遮断バルブ４０を介して燃料電池へと排出される。
【００３４】
初めの使用に先立って、反応質１８は不活性ガスを含んでいてもよい。不活性ガスは、圧力を受け、例えば、プリロードされて、バルブ３６を閉として第１の反応物１４の貯蔵部１２から反応室１８への流れを停止する、予め定められた圧力に近いレベルへとその圧力が高められている。カートリッジ１０を初めて収容器３０に結合した後、圧縮ガスがバルブ３６の開成を阻止し、第１の反応物が搬送されて反応が開始されるのを阻止する。水素の生成が必要なときに、遮断バルブ４０を回にして不活性ガスを開放して反応室部１８内の圧力を引き下げる。この結果、バルブ３６がカイトなり第１の反応物１４の流れが開始されて水素が生成される。代替的には、不活性ガスを水素で置換して前もって充填したガスを燃料電池で消費して良い。
【００３５】
水素ガスが必要なときに、遮断バルブ４０が開となり、ガス発生装置１が動作、すなわち「ＯＮ」位置になる。不活性ガスまたは水素が反応室部１８から搬送されるときに、反応室部１８内の圧力が減少し、貯蔵部１２および反応室部１８の間の圧力差がＸ  ｐｓｉを越える。この圧力差により、流れ制御装置３６が開となり、第１の反応物１４がバネ１７により流れ制御装置３６を介して押されて反応室部１８内の第２の反応物２０と反応する。第１の反応物および第２の反応物の間の反応により水素ガスが生成され、これが、反応室部１８内の液体から気体透過性部材２２を介して分離される。分離された水素ガスは、こののち、配管３８および遮断バルブ４０を介して燃料電池に到達する。
【００３６】
発生された水素ガスがもはや必要でなく、遮断バルブ４０が閉成されるとき、反応室部１８が再圧縮される（流れ制御装置３６が閉となるまで、第１反応物１４および第２反応物２０が混合し続けるから）。圧力が、一旦、予め定められたレベルに到達すると、流れ制御装置３６が閉じて第１の反応物１４の反応室部１８への流れが停止される。このサイクルは、水素ガスが必要なときに、再度、開始される。
【００３７】
水素ガスの発生速度がカートリッジからの水素ガスの引き抜き速度を越えると、反応室部１８内の圧力が徐々に増大してバルブ３６を遮断させて第１の反応物１４の搬送を停止させる。引き抜き速度が追いつくと、反応室部１８内の圧力が減少してバルブ３６を開として水素の生成を再開させる。このサイクルは、カートリッジの寿命の間、自動的に自己制御する。
【００３８】
圧力印加器１６はバネ１７であってよく、また、液化炭化水素、例えば、Ｎ−ブタン、イソブタン、またはイソブタンおよびプロパンの混合物を含んでよい。これらの材料の気液相図は、炭化水素のいくらかが液体形態に保持される限り、その圧力は一定温度で一定になるというものである。一例において、貯蔵部１２内の圧力は１７ｐｓｉに維持される（Ｎ−ブタンを用い、室温で）。
【００３９】
いくつかの事例的な実施例において、第１の反応物１４および／または第２の反応物２０は、オプションとしての触媒、水素担持燃料、および薬剤の少なくとも１つを含んで良く、ここで、薬剤は、触媒を伴って、または伴わずに、第１の水素担持燃料と反応してガスを生成できる第２の水素担持燃料であって良く、オプションで添加物を含んで良い。好ましくは、薬剤は、触媒の存在下で水素担持燃料と反応して所望のガスを発生させる。好ましくは、貯蔵部１２またはブラダー内の第１の反応物１４および反応室部１８内の第２の反応物２０は同一の組成物でない。さらに、水素担持燃料および薬剤は別々の室部に配される。さらに好ましくは、第１の反応物１４は薬剤、例えば水素を含有する水を含み、第２の反応物２０は水素担持燃料、例えば、金属水素化ホウ素または金属水素化物を含む。
【００４０】
この発明の水素担持燃料は、薬剤／組成物と反応しておよび／または所定の条件下に置かれて、水素を発生させることができる任意の燃料であってよい。いくつかの事例的な実施例では、水素担持燃料は、薬剤と接触して水素を離すことが可能な金属水素化物を含んで良く、この薬剤は、水のような他の水素担持燃料であってよい。金属水素化物と水との間の反応は以下のように記述される。
ＭＨｘ  ＋  ２Ｈ２Ｏ  →  Ｍ（ＯＨ）４  ＋  ｘＨ２
【００４１】
燃料の例は、これに限定されないが、元素周期表のＩＡ−ＩＶＡのグループの元素の水素化物およびその混合物、例えば、アルカリ性またはアルカリ金属水素化物、またはこれらの混合物を含んで良い。他の化合物、例えばアルカリ金属水素物（アラネート）および水素化ホウ素アルカリ金属も採用して良い。金属水素化物のより具体的な例は、これに限定されないが、リチウム水素化物、リチウム・アルミニウム水素化物、水素化ホウ素リチウム、ナトリウム水素化物、水素化ホウ素ナトリウム、カリウム水素化物、水素化ホウ素カリウム、マグネシウム水素化物、カルシウム水素化物、およびこれらの塩および／または誘導物を含む。好ましい水素化物は、水素化ホウ素ナトリウム、水素化ホウ素マグネシウム、水素化ホウ素リチウム、および水素化ホウ素カリウムである。好ましくは、水素担持燃料はＮａＢＨ４またはＭｇ（ＢＨ４）２の固定形態である。固体形態において、ＮａＢＨ４は水なしには加水分解せず、このためカートリッジの保管寿命を改善する。ただし、液体形態の水素担持燃料、例えば、液体のＮａＢＨ４もこの発明に採用できる。例示的な安定剤は、これに限定されないが、金属、酸化金属、例えば、アルカリ金属水酸化物を含んで良い。このような安定剤は、米国特許第６，６８３，０２５号に説明されており、その内容は参照してここに組み入れる。
【００４２】
呪術のとおり、固体形態の水素担持燃料は液体形態より好ましい。一般的に、固体燃料は液体燃料より有益である。なぜならば、液体燃料は固体燃料より少ないエネルギしか含まず、液体燃料は対応する固体燃料より不安定であるからである。
【００４３】
第１の反応物１４はオプションの触媒の存在下で水素担持燃料と反応できる薬剤を含んでよい。薬剤は、陽子源として動作できる化合物または組成物であってよい。陽子源のいくつかの例は、これに限定されないが、水、アルコール、および／または希釈酸を含む。最も一般的な陽子源は水である。先に、または以下の式において示すように、水は、オプションとしての触媒の存在下で、水素担持燃料、例えばＮＡＢＨ４と反応して水素を発生する。
Ｘ（ＢＨ４）ｙ  ＋  ２Ｈ２Ｏ  →  Ｘ（ＢＯ）２  ＋  ４Ｈ２
ただし、Ｘは、これに限定されないが、Ｎａ、Ｍｇ、Ｌｉ、およびすべてのアルカリ金属を含み、Ｙは整数である。
【００４４】
第１の反応物１４は溶液のｐＨを増加させ、または減少させるオプションの添加物を含んでも良い。第１の反応物１４のｐＨは水素を生成する速度を決定できる。例えば、第１の反応物１４のｐＨを減少させる添加物は、水素発生速度を大きくする。このような添加物は、これに限定されないが、酸、例えば酢酸を含む。逆に、ｐＨを増大させる添加物は水素が殆ど生成されないレベルまで反応速度を遅くする。この発明の溶液は、７未満の任意のｐＨを有して良く、例えば、約１から約６までのｐＨであり、好ましくは、約３から約５のｐＨである。
【００４５】
いくつかの事例的な実施例において、第１の反応物、第２の反応物、または双方は、水素の発生を開始させ、および／または、第１の反応物１４が第２の反応物１８と反応する速度を増大させることにより水素の発生を容易にする触媒を含んでよい。この発明の触媒は、所望の反応を支援できるいかなる形状またはサイズを含んでよい。例えば、触媒は粉末の形態をとるほど小さくて良く、また、貯蔵部１２または反応室部１８と同じくらいに大きくて良い。いくつかの事例的な実施例では、触媒は触媒床である。この触媒は、第１の反応物または第２の反応物の少なくとも一方が触媒に接するようになる限り、貯蔵部１２またはブラダー（これがある場合）、反応室部１８の内部に、貯蔵部１２の近傍、および／または反応室部の近傍にあってよい。
【００４６】
この発明の触媒は、元素の周期律表のＶＩＩＩＢ族からの１またはそれ以上の遷移金属を含んでよい。例えば、触媒は、遷移金属、例えば、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、プラチナ）Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）を含んで良い。さらに、ＩＢ族の遷移金属、すなわち、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、および金（Ａｕ）、およびＩＩＢの遷移金属、例えば、亜鉛（Ｚｎ）、カドミウム（Ｃｄ）、および水銀（Ｈｇ）をこの発明の触媒として採用しても良い。触媒の一部として採用できる、他の遷移金属は、これに限定されないが、スカンジウム（Ｓｃ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、およびマンガン（Ｍｎ）を含む。この発明の触媒システムに使用して有益な遷移金属は、米国特許第５，８０４，３２９号に説明されており、その内容は参照してここに組み入れる。この発明の好ましい触媒はＣｏＣｌ２である。
【００４７】
この発明の触媒のいくつかは一般に次の式で定義される。
ＭａＸｂ
ただし、Ｍは遷移金属の陽イオン、Ｘは陰イオン、「ａ」および「ｂ」は、遷移金属錯体の電荷をバランスさせるのに必要な１から６の整数である。
【００４８】
適切な遷移金属の陽イオンは、これに限定されないが、鉄（ＩＩ）（Ｆｅ２＋）、鉄（ＩＩＩ）（Ｆｅ３＋）、コバルト（Ｃｏ２＋）、ニッケル（ＩＩ）（Ｎｉ２＋）、ニッケル（ＩＩＩ）（Ｎｉ３＋）、ルテニウム（ＩＩＩ）（Ｒｕ３＋）、ルテニウム（ＩＶ）（Ｒｕ４＋）、ルテニウム（Ｖ）（Ｒｕ５＋）、ルテニウム（ＶＩ）（Ｒｕ６＋）、ルテニウム（ＶＩＩＩ）（Ｒｕ８＋）、ロジウム（ＩＩＩ）（Ｒｈ３＋）、ロジウム（ＩＶ）（Ｒｈ４＋）、ロジウム（ＶＩ）（Ｒｈ６＋）、パラジウム（Ｐｄ２＋）、オスミウム（ＩＩＩ）（Ｏｓ３＋）、オスミウム（ＩＶ）（Ｏｓ４＋）、オスミウム（Ｖ）（Ｏｓ５＋）、オスミウム（ＶＩ）（Ｏｓ６＋）、オスミウム（ＶＩＩＩ）（Ｏｓ８＋）、イリジウム（ＩＩＩ）（Ｉｒ３＋）、イリジウム（ＩＶ）（Ｉｒ４＋）、イリジウム（ＶＩ）（Ｉｒ６＋）、プラチナ（ＩＩ）（Ｐｔ２＋）、プラチナ（ＩＩＩ）（Ｐｔ３＋）、プラチナ（ＩＶ）（Ｐｔ４＋）、プラチナ（ＶＩ）（Ｐｔ６＋）、銅（Ｉ）（Ｃｕ＋）、銅（ＩＩ）（Ｃｕ２＋）、銀（Ｉ）（Ａｇ＋）、銀（ＩＩ）（Ａｇ２＋）、金（Ｉ）（Ａｕ＋）、金（ＩＩＩ）（Ａｕ３＋）、亜鉛（Ｚｎ２＋）、カドミウム（Ｃｄ２＋）、水銀（Ｉ）（Ｈｇ＋）、水銀（ＩＩ）（Ｈｇ２＋）、その他を含む。
【００４９】
適切な陰イオンは、これに限定されないが、水素化物（Ｈ−）、フッ化物（Ｆ−）、塩化物（Ｃｌ−）、臭素化物（Ｂｒ−）、ヨウ化物（Ｉ−），酸化物（Ｏ２−）、硫化物（Ｓ２−）、窒化物（Ｎ３−）、リン化物（Ｐ４−）、次亜塩素酸塩（ＣｌＯ−）、亜塩素酸塩（ＣｌＯ２−）、塩素酸塩（ＣｌＯ３−）、過塩素酸塩（ＣｌＯ４−）、亜硫酸塩（ＳＯ３２−）、硫酸塩（ＳＯ４２−）、硫酸水素塩（ＨＳＯ４−）、水酸化物（ＯＨ−）、シアン化物（ＣＮ−）、チオシアネート（ＳＣＮ−）、シアネート（ＯＣＮ−）、過酸化物（Ｏ２２−）、マンガン酸塩（ＭｎＯ４２−）、過マンガン酸塩（ＭｎＯ４−）、ジクロメート（Ｃｒ２Ｏ７２−）、炭酸塩（ＣＯ３２−）、炭酸水素塩（ＨＣＯ３−）、燐酸塩（ＰＯ４２−）、燐酸水素塩（ＨＰＯ４−）、燐酸二水素塩（Ｈ２ＰＯ４−）、アルミン酸塩（Ａｌ２Ｏ４２−）、ヒ酸塩（ＡｓＯ４３−）、硝酸塩（ＮＯ３−）、酢酸塩（ＣＨ３ＣＯＯ−）、蓚酸塩（Ｃ２Ｏ４２−）、その他を含む。好ましい触媒は、塩化コバルトである。
【００５０】
いくつかの例示的な実施例において、オプションの添加物は、貯蔵部１２および／または反応室部１８の内部にあってよく、第１の反応物１４および／または第２の反応物２０の凝固を実質的に防止できる、すなわちその凝固点を小さくできる任意の組成物であって良い。いくつかの例示的な実施例では、添加物はアルコールベースの組成物、例えば、凍結防止剤であってよい。好ましくは、この発明の添加物はＣＨ３ＯＨである。ただし、上述のとおり、第１の反応物１２および／または第２の反応物の凝固点を小さくできる任意の添加物を採用できる。
【００５１】
好ましくは、この発明の水素発生システム用の燃料は、固体金属水素化物、および水、触媒、例えばＣｏＣｌ２、およびアルコール、例えばＣＨ３ＯＨを具備する液体溶液を含む。より好ましくは、液体溶液はオプションとして約３から５のｐＨの酸を含む。この発明において酸の目的は、反応室部１２の入口において障壁が形成されるのを防止して液体溶液および固体燃料の間のより定常的な反応を実現するためである。
【００５２】
上述した実施例において、水素の需要が終了したときに、水素の生成により引き起こされた反応室部１８の加圧により流れ制御装置３６が閉成されて貯蔵部１２内の第１の反応物１４の搬送が停止され、この結果さらに水素を発生する反応が停止する。
【００５３】
この発明のいくつかの事例的な調合が表Ｉにまとめられる。
【表１】
2008538095.tif 000003
＊ＣｏＣｌ２は水溶液中に６モルである。
【００５４】
上述の事例的な調合に基づき、適切な燃料は、約４２から約５２重量％の金属水素化物、約４０から約５０重量％の水、約０．１から約４重量％の触媒、および約１から約１０重量％のアルコールを含んでよい。別に表現すれば、適切な燃料が約４３から約５３体積％の金属水素化物、約３９から約４９体積％の水、約０．１から約３体積％の触媒、および約３から約１１体積％のアルコールを含んでよい。
【００５５】
例示的な燃料では、約９重量％まで、あるいはそれ以上の水素貯蔵が改善された。
【００５６】
上述の明細書およびここで開示された発明の実践を考慮することにより、当業者にはこの発明の他の実施例が明らかであろう。この明細書および例は事例としてのみ考慮すべきであり、この発明の範囲および精神は特許請求の範囲およびその均等物により示されるべきであることに留意されたい。
【００５７】
添付図面は明細書の一部を形成し、明細書との関連において理解されるべきであり、種々の図において類似の参照番号は類似の部分を示すために用いられる。添付図面は以下のとおりである。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】所望のガスをマイクロ燃料装置に供給する琴が可能なガス発生装置の断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１    ガス発生装置
１０    カートリッジ
１２    貯蔵部
１４    第１の反応物
１６    圧力印加器
１８    反応室部
２０    第２の反応物
２２    気体透過性部材
２４、３２    カプラー
３６    流れ制御装置
３８    配管
４０    遮断バルブ
【図１】
2008538095.tif 000004