(57)【要約】【課題】ヒドラジンを燃料とするアルカリ型燃料電池は、室温で発電が可能であり、小型化が可能であるが、電解液を隔てる隔膜の製造が煩雑であり、また、陰極（作用電極）の触媒にパラジウムなどの貴金属が使われていたため、燃料電池の製造コストは高いものにならざるを得ず、使われる分野は特殊な用途に限られていた。【解決の手段】水系エマルジョンから簡単な操作で作ることができるイオン交換膜を隔膜に使用し、ニッケル、コバルト、銅のなかから選ばれた、安価で入手容易な金属触媒をグラファイト上に坦持させ、陰極(作用電極)を作り、ヒドラジンあるいは水素化硼素ナトリウムを燃料とするアルカリ型燃料電池を組み立てる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン交換膜を隔膜とし、銅、ニッケル、コバルトの中から選ばれた１種類以上の金属を電極材表面に生成させた作用電極（陰極）を用い、ヒドラジン及びその誘導体あるいは水素化硼素誘導体を燃料とする、アルカリ水溶液を電解質とする燃料電池。
【請求項２】
イオン交換膜が、水系エマルジョンから調整されたものである請求項１記載の燃料電池。
【請求項３】
電気メッキにより触媒の金属を坦持させた作用電極を用いる請求項１，２記載の燃料電池。
【請求項４】
無電解メッキにより触媒の金属を坦持させた作用電極を用いる請求項１，２記載の燃料電池。
【請求項５】
導電性粉末にラネーニッケル合金の粉末を混合し、電極状に整形し、アルカリで処理してアルミニウムを取り除き、金属ニッケルを坦持させた作用電極を用いる請求項１，２記載の燃料電池。
【請求項６】
イオン交換膜の両面に、それぞれ陽極と陰極を形成し、一体膜として調整した請求項１，２，３，４，５記載の燃料電池。
【請求項７】
燃料が、水和ヒドラジンか水素化硼素ナトリウムである請求項１，２、３，４，５、６記載の燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
水和ヒドラジンあるいは及び水素化硼素ナトリウムを直接の燃料とするアルカリ型燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
高温で作動させる燃料電池は、省エネルギー、燃料の多様化の観点から中規模、大規模な発電用として、開発されている。一方、常温に近い温度で作動できる燃料電池は、比較的小出力電源用として、特に携帯電源として、注目され開発が進んできた。
常温作動の試みとして、メタノールを燃料とする燃料電池が数多く提案されているが、作用電極（陰極）には、白金、パラジウム、ルテニウム等の、貴金属が必須の触媒として使われている。これら貴金属は、産地が限られ、また生産量も少ないので、高価であり、燃料電池製造のコストアップの要因になっている。
一方、ヒドラジン誘導体は、水素より活性であり、大電流放電での分極が少ないので有利であるとして開発が進んできた。（非特許文献１参照）
たとえば、特許文献１では、ヒドラジン水溶液から、水素を発生させる触媒として、ニッケル、コバルト、鉄、銅、パラジウム、白金、あるいは合金であるラネーニッケル、ラネーコバルトが提案されている。そして発生させた水素を一旦水素貯蔵合金にため、燃料として使用する燃料電池が提案されている。
また、特許文献２では、水素貯蔵合金で陰極を作り、水素化硼素ナトリウムを水素発生源にし、水溶性の水素発生触媒を用い水素を発生させて使用する燃料電池の提案がなされている。
しかし、いずれの提案も、直接ヒドラジン、水素化硼素ナトリウムを燃料とするものではなく、一旦発生させた水素を水素貯蔵合金に吸収させ利用するため、電池製造は煩雑である。また作用電極（陰極）は、水素を燃料とする燃料電池と同じであり、白金、パラジウムなどの貴金属が、触媒として使用されているので、製造コストは高いものになっている。
一方、水素貯蔵合金を用いずヒドラジンを直接の燃料として使用する燃料電池が提案されている。
たとえば、特許文献３では、ニッケル粉末を焼結させた電極に、ニッケルイオンと銅イオンを含浸させのち還元しニッケル銅合金を生成し、更にパラジウムを触媒とし坦持した陰極（作用極）を持つ燃料電池の提案がなされている。そして、陽極（空気極）と電解液の隔膜としては、微細なテトラフルオロエチレン粉末を撥水成分とする多孔質で疎水性膜をつくる提案がなされている。
また、特許文献４では、アスベストを隔膜に使用し、陰極（作用電極）の触媒として白金を使用する提案なされている。白金以外の触媒としては、特許文献１で開示されている水素発生触媒であるラネーニッケル合金を、ニッケルの金網にコーテングしたものでも使用できるとしているが、詳細については一切明らかにされていない。
また、特許文献５では、フッ素系スルフォン酸ポリマー（ナフィオン；Nafion）を電解質膜とし、白金、ルテニウム、パラジウム、イリジウム、ロジウムなどの貴金属を触媒とするヒドラジン燃料電池が提案されている。
このように、従来のヒドラジンを燃料とするアルカリ型燃料電池では、ヒドラジンという活性な還元物質を使いながら、作用電極には触媒として、白金、パラジウムなどの高価な貴金属が必須成分として使われていた。
また、電解液と空気極とのを分ける隔膜に、多孔質の有機ポリマーフィルムや、アスベストを使用した場合は燃料の空気極への拡散は避けられない。隔膜の材料としては、イオン交換膜が好適であると考えられるが、ナフィオン膜は高価であり、また、従来のイオン交換膜では、フィルムに整形した後、イオン交換基を固定導入するため煩雑で、燃料電池の製造のコストアップとなり、ヒドラジンを燃料とする燃料電池に使用する提案はなされていない。
【非特許文献１】電池便覧  第３版  平成１３年２月２０日発行  丸善  ４８１ページから４８６ページ
【特許文献１】日本特許  特開２００４−２４４２５１
【特許文献２】米国特許  ＵＳＰ５，５９９，６４０
【特許文献３】米国特許  ＵＳＰ４，００１，０４０
【特許文献４】米国特許  ＵＳＰ３，９６０，５９８
【特許文献５】国際公開番号  WOA12003056649
【特許文献６】米国特許  ＵＳＰ４，０２０，２３９
【特許文献７】日本特許  特開２００５−２３０６４８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
触媒にパラジウム、白金、ルテニウム等の高価な貴金属を必要としない燃料電池で、アスベストのような発ガン性物質を含まず、汎用の材料で容易に調整できる隔膜をもつ、製造が容易な燃料電池を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
ヒドラジン、水素化硼素などの還元性化合物は、水素より活性で、パラジウム、白金等の触媒を用いなくとも、安価な金属を触媒として接触還元反応を行うことは知られている。
水素化硼素ナトリウムやヒドラジンの水素発生触媒と考えられていたニッケル、銅、コバルトなどの汎用な金属を、電極上で活性な金属に変化させば、直接電子を受け取ることができ、貴金属を必要としない作用電極（陰極）を作ることができる。
また、エマルジョン水溶液を塗布し、造膜温度以上で乾燥するだけで製作できるイオン交換膜は、簡便であり、形状の自由度は高い。
微粉の導電性粉末、たとえばグラファイト粉末を使用し、陰極触媒あるいは陽極触媒を坦持させ、バインダー樹脂を加えてペースト状とし、それぞれを、イオン交換膜の両側に塗布し乾燥し、陰極（作用電極）と陽極（空気極）とすれば、電極と一体化した燃料電池用の膜を作ることができる。
水和ヒドラジンの反応生成物は窒素と水だけであり、電解液を汚すことがなく、運転の維持が容易で、燃料電池の構造を簡単にすることが可能となる。
イオン交換膜は、水系エマルジョンより調整したものを使用するのが好ましい。ポリスチレンフィルムにスルフォン酸基を導入したイオン交換膜や、フッ素系のイオン交換膜も使用できるが、高価であり、入手先も限られ、安価で製造が簡便であるとは言い難い。
使用する水系エマルジョンのイオン交換基濃度は、電導度滴定により求めることができる。
イオン交換基濃度は高い方が有利である。しかし、エマルジョン樹脂組成や、架橋度合いをあげるなどし、イオン交換基濃度を高め、３meq/g以上にした水系エマルジョンでは、膜の作成が難しくなる場合がある。その場合は造膜能力の高い水系エマルジョンを混合し、樹脂重量に対し0.1 meq/g〜3meq/gのイオン交換基濃度になるように調整する。そして剥離紙等に塗布し、造膜温度以上で乾燥すると、目的とするイオン交換膜を簡単に調整することができる。
水系エマルジョンは、単独でも、混合しても使用可能であるが、さらに好適には水系エマルジョンのイオン交換基濃度を、0.3meq/g〜1.5meq/gに調整して使用する。
膜の機械的な安定性を向上させるため、補強材を使うのが好ましく、ポリプロピレン等のスパンボンド不織布などにエマルジョンを含浸させ、造膜温度以上で乾燥し、イオン交換膜とするのが好ましい。
交換膜の厚みには制限はないが、膜の機械的、化学的な安定性を考えて４０ミクロンから８００ミクロンが推奨できる。
電極の支持材料としては、金属の板、金属の網、多孔質の焼結金属あるいは導電性の炭素が使用できる。電導性炭素としては、天然あるいは人造の黒鉛（グラファイト）、微粉末のカーボンブラック、ファーネスブラック、アセチレンブラック、カーボン繊維などが推奨できる。
作用電極（陰極）の触媒は、ニッケル、コバルト、銅、の中から１種類以上選び、使用する。
作用電極の調整法は、１．無電解メッキによる調整  ２．電解メッキによる調整  ３．触媒金属を含む合金から調整の３つの方法が簡便であり、推奨できる。
無電解メッキを行う場合は、無電解メッキ液中の目的金属イオンの総量を、電極面積に対し0.1mg/cm2  〜20mg/cm2となるよう無電解液を調整する。
あるいは、導電性炭素粉末に目的の金属塩を加え、樹脂バインダーを加え、電極の形に整形した後、無電解メッキを行っても良い。その場合も、目的金属が、電極面積に対し0.1mg/cm2  〜20mg/cm2となるよう調整するのが良い。還元剤には、水和ヒドラジン、水素化硼素ナトリウム、次亜燐酸など、無電解メッキに使用する還元剤が使用できるが、処理条件により作用電極の性能がことなるので、個々に最適条件を探す必要がある。
電気メッキによって作用電極（陰極）を調整する場合は、メッキ液の組成、電解条件、目的とする金属の種類により、金属触媒の最適な坦持濃度はことなるが、電極に対し0.1mg/cm2  〜20mg/cm2坦持できるよう電流を流し制作する。少なすぎると、燃料電池の出力がわるくなり、また、電極の性能低下が顕著になり、範囲を超えて大きくしても、出力の向上は望めない。
電解メッキあるいは無電解メッキで金属を坦持させる電極材は、ステンレス等の金属表面にさせても良いが、微粉のグラファイトを使用し、炭素上に金属を坦持させた電極を用いると、燃料電池の出力が安定し好ましい。
上記電解、あるいは無電解メッキ以外で、ニッケルを導電性炭素に坦持させる方法としては、微粉のラネーニッケル合金と、導電性炭素たとえばグラファイトを、良く混合した後、水系のバインダーを加えペースト状にし、イオン交換膜に直接塗布し乾燥したあと、アルカリ水で処理してラネー合金中のアルミ除き、ニッケル金属をグラファイト表面に坦持させる方法がある。簡便であり、電極性能の再現性も高いので、推奨できる。
なお、空気極（カソード）については、多孔体のニッケル焼結体、炭素粉末、炭素繊維を電極材とし、銀を触媒として坦持させ、更に、フッ素系の撥水剤処理する方法が知られている。（特許文献６参照）また、フタロシアニンなどのポルフィリンを使用した酸素電極の提案（特許文献７参照）もあり、貴金属を使わなくとも、空気電極を作ることはできるので、それら先行する公知技術を使用することで、安価な空気極を調整することができる。
触媒で処理した焼結金属、あるいは、触媒を含ませたカーボン布では、コストがかかる場合には、より製造コストを下げるため、触媒を坦持した炭素粉末を使用し、バインダーを加えペーストとし、イオン交換膜に直接塗布したあと乾燥し、空気極として使用する方法が推奨できる。なおその場合には、発電に伴い空気極（陽極）で水が発生するので、それを効率的に気化させるため撥水処理を行うのが好ましい。この目的のため、フッ素系高分子の微粉をグラファイトに対し５〜３０％重量混合して使用してもよい。
使用する燃料は、還元性の強い活性な化合物が好ましく、水和ヒドラジン、カルボヒドラジッド、セミカルバジッド、メチルヒドラジン、水素化硼素ナトリウム、水素化硼素カリウム、水素化硼素リチウムなどが使用できるが、原料の入手しやすさ、扱いが簡単であることを考慮し、水和ヒドラジンと水素化硼素ナトリウムが好適に使用できる。
電解液はアルカリ性であり、水酸化ナトリウムあるいは水酸化カリウムの水溶液が、好適に使用できる。アルカリの濃度は、濃いほど好ましいが、濃すぎると取り扱いの危険がますので、0.5〜３mol/lが好ましい。
【発明の効果】
【０００５】
燃料電池は、従来の発電方法に比べ、発電規模の違いによる発電効率の違いは少なく、小型化が可能である。本発明により、持ち運びが容易なエネルギー効率の高い発電装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明を実施例をもって説明する。
【実施例１】
【０００７】
表１に示す組成の水系エマルジョンを使用し、イオン交換膜を調整した。エマルジョン樹脂は、モノマー成分の組成を変えることにより、また、添加する乳化剤、反応の方法になどにより、様々な物性の樹脂を作ることができるので、目的に合った交換膜を設計することができ、また、薄膜化する方法も、種種考えられる。以下に交換膜作成の例示を行うが、これにとどまるものではない。
【０００８】
【表１】
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【０００９】
｛イオン交換膜の製造１｝
エマルジョン（１）を８部、エマルジョン（４）を２部の割合で混合し、苛性ソーダで中和しｐＨ７とし、１０ｃｍ角のポリプロピレン製の薄いスパンボンド不織布に含浸し、剥離紙上に置き、６０℃に保った乾燥機中で８時間乾燥したあと、家庭用のアイロンを用い、中温（１５０℃）で５分間あてて熱処理し、スパンボンドで補強したイオン交換膜を得た。イオン交換膜（１）とした。膜の厚みは２００ミクロンであった。
イオン交換基濃度は、０．７１meq/gである。
｛イオン交換膜の製造２｝
１０ｃｍ角のポリプロピレン製の薄いスパンボンド不織布に、エマルジョン（２）を含浸し、剥離紙上に置き、６０℃に保った乾燥機中で８時間乾燥したあと、家庭用のアイロンを用い、中温（１５０℃）で５分間あてて熱処理し、スパンボンドで補強したイオン交換膜を得た。膜の厚みは１５０ミクロンであった。イオン交換膜（２）とした。イオン交換基濃度は、０．３７meq/gである。
同様な操作でエマルジョン３を使用し、膜の厚みは２５０ミクロンのイオン交換膜（３）を得た。イオン交換基濃度は、０．５９meq/gである。
【実施例２】
【００１０】
｛陽極；空気極の調整１｝
５ｃｍ角のカーボン繊維の布を、濃アンモニア水溶液でアルカリ性とした５％濃度の硝酸銀水溶液に浸してから、１０５℃の乾燥機中で乾燥した。その後、蒸留水に漬けて洗浄し、再び１０５℃の乾燥器で乾燥して、銀イオンを坦持した陽極を調整した。
｛陰極；作用極の調整１｝
１Ｍ濃度の硫酸ソーダ水溶液５０ｍｌに、表２に示す金属塩２ｇを溶解し、２８％アンモニア水を加えアンモニア・アルカリ性とし電解液を調整した。６０メッシュ  １５mm×６０mmのステンレス網（以後SUSと略記）あるいは銅製の網を、下から４ｃｍ電解液に浸し、表２に示す条件で電解メッキを行い、目的とする金属を電極表面に坦持させた。電解メッキ後は、手早く蒸留水であらい、２％水和ヒドラジン水溶液につけて保存した。なお、メッキ用の陽極はグラファイト製で径８mm長さ６ｃｍの炭素棒を使用した。坦持した金属の濃度は、電流効率１００％で金属イオンはすべて金属となり、金網上に固定したとしての計算値である。
【００１１】
【表２】
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【００１２】
｛評価用セルの組み立てと評価｝
イオン交換膜は、MEMBRANESINTERNATONAL INC.製、カチオン交換膜CMI-7000を５ｃｍ角に切り、使用した。膜厚み４３０ミクロン、イオン交換基濃度は、１．３０meq/gである。
図１に示す評価用の燃料電池セルを組み立てた。
１モル濃度の苛性カリ水溶液１０mlと６０％濃度の水和ヒドラジン0.5mlをセルに加え、起電する電圧と電流を測定し、電極の性能を評価した。
対照のため、６０メッシュのステンレスの網にパラジウム1.0mg/cm2坦持した電極を作り比較した。パラジウム処理電極と、電極１，２，３を使用した比較結果を図２に示す。
同様に、セルに１モル濃度の苛性カリ水溶液１０mlと水素化硼素ナトリウム０．１ｇを加え、起電する電圧と電流を測定し、同様に電極の性能を比較し、その比較結果を図３に示す。
水和ヒドラジンを燃料とした場合、コバルトを坦持した電極は、パラジウムに比べ少し起電力がでなかったが、銅、ニッケルでは、パラジウムと同等かそれ以上の起電力を示した。
また、水素化硼素ナトリウムを燃料とした場合は、コバルト、銅はパラジウムに比べ起電力が落ちるが、ニッケルはパラジウム以上の性能を示した。
【実施例３】
【００１３】
イオン交換膜（２）を使用し、実施例２と同様に、図１に示す評価用の燃料電池セルを組み立てた。電極４を使用し、セルに１モル濃度の苛性カリ水溶液１０mlとカルボヒドラジッド０．１ｇを加え、起電する電圧と電流を測定し、電極の性能を評価した。比較として水和ヒドラジン、及び水素化硼素ナトリウムを使って調べた。
その結果を図４に示す。
【実施例４】
【００１４】
｛陰極；作用極の調整２｝
グラファイト１００部（株式会社エスイシー製  人造黒鉛粉、ＳＰＧ−１０；以後ＳＰＧ−１０と略記する）、エマルジョン（１）、３６部、エマルジョン（４）、９部を乳鉢にとり、乳棒で良く練り、少量の水を加えて調整し、ペースト状にする。６０メッシュ  １５mm×６０mmのニッケル網に、端から４ｃｍまで塗布し１２０℃で乾燥した。０．５０ｇのグラファイトが固定できた。
１０％硫酸ソーダ水溶液に、表３で示した金属塩２ｇを溶解し、２８％アンモニア水（約３ｍｌ）でアンモニア・アルカリ性にした電解メッキ液を調整し、グラファイトを固定した電極を浸し、表３に示す条件で電解メッキを行い目的とする金属をグラファイト上に坦持させた。電解メッキ後は、手早く蒸留水であらい、２％水和ヒドラジン水溶液につけて保存した。
なお、電解メッキ液の組成は、上記の実施例にとどまるものでなく、クエン酸、ＥＤＴＡ、硫酸アンモン、スルファミン酸塩などを配合したものでもよい。また、メッキ用の陽極はグラファイト製で直径８mm長さ６ｃｍの炭素棒を使用したが、それに替わるもので有れば、何を使用してもよい。
【００１５】
【表３】
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【００１６】
坦持した金属の濃度は、電流効率１００％で金属イオンは金属となりグラファイト上に固定できたとした場合の計算値である。
合成膜（３）を５ｃｍ角に切り、実施例１と同じ燃料電池セルに取り付けた。
１モル濃度の苛性カリ水溶液１０mlと６０％濃度の水和ヒドラジン0.5mlをセルに加え、グラファイト電極をセルに取り付け、起電する電圧と電流を測定し、電極の性能を評価した。その結果を、図４に、ニッケル電気メッキ、コバルト電気メッキとして示した。
【実施例５】
【００１７】
ＳＰＧ−１０（グラファイト）、１００部、エマルジョン（２）、２０部、硫酸ニッケル６水和物、１０部を乳鉢にとり、乳棒で良く練り、少量の水を加えて調整し、ペースト状にする。６０メッシュ  １５mm×６０mmのニッケル金網に、端から４ｃｍまで塗布し１２０℃で乾燥した。ニッケル金網の重量増加分は０．２３ｇであり、配合比から、グラファイト電極上に固定できたニッケルイオンは、０．７４mg/cm２である。
蒸留水２０ｍｌに水素化硼素ナトリウム０．５ｇを溶解し、８０℃に暖め、グラファイト電極を６０分間漬けて、還元反応を行い、グラファイト上にニッケル金属を坦持した。手早く蒸留水であらい、２％水和ヒドラジン水溶液につけて保存した。
交換膜（１）を５ｃｍ角に切り、実施例１と同じ燃料電池セルに取り付けた。１モル濃度の苛性カリ水溶液１０mlと６０％濃度の水和ヒドラジン0.5mlをセルに加え、グラファイト電極をセルに取り付け、起電する電圧と電流を測定し、電極の性能を評価した。その結果を、図４のニッケル無電解メッキとして示した。
水素化硼素ナトリウムの還元操作で全てのニッケルイオンが金属となり、かつ、すべてグラファイト上に存在するとして計算すると、ニッケル触媒の濃度は０．７４mg/cm2である。
【実施例６】
【００１８】
｛陽極用グラファイトの調整｝
１リットルのビーカーに蒸留水４００ｍｌに入れ、硝酸銀１０ｇを加え攪拌し溶解する。ＳＰＧ−１０（グラファイト微粉末）１００ｇを上記の硝酸銀水溶液に加え、攪拌しながら１Ｎ苛性ソーダ水溶液６０ｍｌを滴下する。滴下終了後１５分攪拌を続け、濾別し、１００ｍｌ蒸留水で洗浄する。湿体のグラファイトを、１リットル摺り合わせなす型フラスコにとり、エマルジョン（２）、２３．３ｇ  蒸留水７０ｍｌを加え、回転式真空乾燥機（ロータリー・エバポレーター）に付け、４０℃の水浴で加熱し、真空で水分を蒸発させ、そのまま乾燥する。
乾燥したら、２０ｇのテトラフルオロエチレンポリマーの粉末（平均粒径１０ミクロン）を加え良く混合し、粉砕器にかけて、６０メッシュの篩にかけ、通過したものを、陽極電極用に使用した。（銀イオンとして４．６４％含有）
｛陰極ペーストの調整｝
ＳＰＧ−１０（グラファイト微粉末）１０ｇに対しラネーニッケル合金の微粉末２ｇを加え、乳鉢で良く混合する。エマルジョン（１）、３．１ｇと  エマルジョン（4）１．３ｇを加え良く練り、蒸留水を適量加えペースト状にする。（固形分中のラネー合金含量は１４．５％）
｛一体膜の作成｝
５ｃｍ角のイオン交換膜（１）の中央に、径３０mmの大きさ（面積７．０７ｃｍ２）に陰極ペーストを均一に塗布し、８０℃で乾燥する。重量の増加から固定した陰極の重さは０．２７ｇであり、合金中のニッケル含有率は５０％なのでニッケルの坦持濃度は２．７７mg/cm2である。
乾燥後、反対面の中央に、径３０mmの範囲で、少量のエマルジョン（２）を塗り、陽極グラファイト粉末３００ｍｇをふりかけ均一に形を整える。８０℃の乾燥器で乾燥してから、中温（１５０℃）の家庭アイロンで、５分間熱処理し、イオン交換膜に、陰極と陽極のグラファイト電極を固定した。陽極の銀イオン濃度は１．９７mg/cm2である
両面にグラファイト電極施したイオン交換膜を用い、図６に示す燃料電池を組み立てた。１４で示す陰極セルは、内径２８mm高さ３ｃｍの円筒形である。イオン交換膜の両側を、３０メッシュのステンレス製の金網で挟み、セル１４に取り付け、中央に径２８mmの開口部をもつ空気極の押さえ板１５で挟み、電解液が漏れないように固定金具で固定した。
｛触媒の活性化｝
１４で示した陰極セルに２Ｎ苛性ソーダ１０ｍｌを加えると、数分以内に気体の発生が起きる。１５分ほどで気体の発生は止む。３０分後、セル内の苛性ソーダ水溶液を空け、蒸留水で手早く洗い、５．００％濃度の水和ヒドラジンを含む１Ｎ濃度の苛性カリ水溶液１０mlを加えた。
｛燃料電池の評価｝
１０分後、小型直流モーターを繋いだところ  ０．６Ｖ、１５ｍＡでモーターは回転した。
毎日  定時に６０％水和ヒドラジンを０．５３ｇ、セルに追加したところ、モーターは０．６〜０．６５Ｖ、１５ｍＡで回転を続けた。ただし、ヒドラジンの追加により苛性カリ濃度が徐々に低下するため、１週間に１回、セル内の電解液を、新しい５．００％濃度の水和ヒドラジンを含む１Ｎ濃度の苛性カリ水溶液１０ｍｌに取り替えた。なお、運転中、セルの温度は、１９℃〜２２℃に保たれていた。
その結果を図６に、ヒドラジンの電流−電圧特性として示した。
使用した直流モーターは、０．３Ｖ以上で動き、無負荷では１．５Ｖまでほぼ一定の１５mAで運転できた。セル内の残存ヒドラジン量は、滴定により簡単に定量することができるので、定量を行い、化１に示す反応に従い、ヒドラジンは分解し、電子が流れるとして電流効率を計算した。
【００１９】
【化１】
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【００２０】
分析の結果、水和ヒドラジンの消費速度は、１時間０．０１２gであった。消費した水和ヒドラジンは０．２４mmolであり、理論的に取り出せる電気量は０．２４×４×９６５００÷１０００＝９２．６４クーロンである。１５ｍＡで１時間の電気量は５４クーロンなので、電流効率は５８．３％であった。
【実施例７】
【００２１】
実施例４と同じセルを使い、イオン交換膜（３）を使用した以外は、実施例４と同じ操作で燃料電池を組み立てた。苛性ソーダ水で処理し、作用電極を活性化し、セル内を手早く洗浄後、１規定のＫＯＨ  １０ｍｌを加え、その溶液に水素化硼素ナトリウム０．１ｇを加えた。すぐに溶解した。
１０分後、小型のモーターを繋いだところ、  ０．７Ｖ、１５mAでモーターは回転した。セルの温度は１５℃であった。２４時間後  ０．４５Ｖ、15mAに電圧が低下したので、水素化硼素ナトリウム  ０．１ｇ補給したところ、再び  ０．７ｖ、15mAに戻りモーターは回転を続けた。
化２に示す反応に従い、分解し、８電子が流れるとして電流効率の概算値を計算した。
【００２２】
【化２】
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【００２３】
水素化硼素ナトリウム分子量は３７．８５であり、消費した水素化硼素ナトリウムは2.64  mmol、理論的に取り出せる電流は２．６４×８×９６５００÷１０００＝２０３９クーロンである。１５ｍＡで２４時間の電流は１２９６クーロンなので、電流効率は６３．６％であった。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】電極評価に使用した燃料電池セルの断面図である。縦４ｃｍ横３ｃｍ幅１ｃｍのセルで、中央に、イオン交換膜の接液部として縦３ｃｍ横２ｃｍの長方形の大きさ開口部を持つ。セル固定用のつばの部分まで含めると、５ｃｍの正方形になっている。５ｃｍ角に切断したイオン交換膜（合成膜）を挟むことができる。
【図２】図１の燃料電池を使用し、水和ヒドラジンを用いた、メッキ電極の電流-電圧特性図である。
【図３】図１の燃料電池を使用し、水素化硼素ナトリウムを用いた、メッキ電極の電流-電圧特性図である。
【図４】図１の燃料電池を使用し、銅製の金網にニッケルメッキした電極を使用し、燃料を換えた場合の電流-電圧特性図である。
【図５】グラファイト電極を用いた場合の電流-電圧特性図である。
【図６】燃料電池セルの断面図である。塩ビ製でセルの内径は２８mm、高さ３ｃｍである。
【図７】図６の燃料電池を用いた電流-電圧特性図
【符号の説明】
【００２５】
１  陽極端子  
２  ステンレスの金網  
３  陽極カーボン布（空気極）  
４  イオン交換膜  
５  陰極（作用電極）  
６  陰極端子  
７  陰極セル  
８  イオン交換膜支持板
９  ステンレス製の金網を使用した陰極端子  
１０  ステンレス製の金網を使用した陽極端子  
１１  イオン交換膜  
１２  グラファイト陰極  
１３  グラファイト陽極  
１４  燃料電池セル  
１５  交換膜の押さえ板（塩ビ板）
【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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