(57)【要約】【課題】一酸化炭素や二酸化炭素を副生せず、かつ多量の電気エネルギーを必要とせずに水素を安定的に生成することができる水素発生装置を提供する。【解決手段】水との酸化反応により水素を生成する金属を収納する反応槽１０と、該反応槽１０を加熱するための加熱手段２０とを含んでなり、該加熱手段２０が化学的な発熱反応を熱源とするものであることを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水との酸化反応により水素を生成する金属を収納する反応槽と、該反応槽を加熱するための加熱手段とを含んでなり、該加熱手段が化学的な発熱反応を熱源とするものであることを特徴とする水素発生装置。
【請求項２】
前記加熱手段が、空気又は酸素との酸化反応により発熱する金属を収納する加熱槽であることを特徴とする請求項１に記載の水素発生装置。
【請求項３】
前記反応槽と前記加熱槽とが隣接して設けられていることを特徴とする請求項２に記載の水素発生装置。
【請求項４】
前記加熱槽の外周を覆うように前記反応槽が配置されていることを特徴とする請求項３に記載の水素発生装置。
【請求項５】
前記反応槽の外周を覆うように前記加熱槽が配置されていることを特徴とする請求項３に記載の水素発生装置。
【請求項６】
前記反応槽内、前記加熱槽内又はこれらの両方に、熱を伝えるためのフィンが設けられていることを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の水素発生装置。
【請求項７】
前記加熱槽内に空気又は酸素を供給するためのポンプと、前記加熱槽内の温度に応じて該ポンプの供給量を制御する温度制御手段とを更に含んでなることを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載の水素発生装置。
【請求項８】
前記加熱槽の排気熱によって前記空気又は酸素を加熱する熱交換器を更に含んでなることを特徴とする請求項２〜７のいずれかに記載の水素発生装置。
【請求項９】
前記反応槽で生成された水素のもつ熱によって前記空気又は酸素を加熱する熱交換器を更に含んでなることを特徴とする請求項２〜８のいずれかに記載の水素発生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池に水素を供給するための水素発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料として水素を用いる燃料電池には、部分酸化法や水蒸気改質法によってメタノール等を水素に改質し、これを燃料電池に供給するための水素発生装置が一般に併設されている。しかし、このような方法では水素とともに一酸化炭素（ＣＯ）が副生し、これが燃料電池の電極を被毒する。したがって、ＣＯを１０ｐｐｍ以下にまで除去する必要があるが、ＣＯ除去手段を設置すると、改質器が大型化及び高コスト化するという問題がある。また、水蒸気改質法は、約８００℃の非常に高い温度まで加熱する必要がある。しかし、このような加熱をするために、抵抗加熱による電気ヒータを使用すると、多量の電気エネルギーが必要となり、燃料電池の発電電力を上回り、燃料電池発電システムとして成立しないという問題がある。一方、ＣＯやＣＯ２を発生しない方法として、太陽熱を利用したＵＴ−３サイクルや、特開平０７−２６７６０１号公報の方法が提案されている。しかし、これらの方法は太陽熱を利用するため、大規模なシステムが必要でコストが非常に高いという問題がある。
【０００３】
【特許文献１】
特開平０７−２６７６０１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、上記の問題点を鑑み、一酸化炭素や二酸化炭素を副生せず、かつ多量の電気エネルギーを必要とせずに水素を安定的に生成することができる水素発生装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係る水素発生装置は、水との酸化反応により水素を生成する金属を収納する反応槽と、該反応槽を加熱するための加熱手段とを含んでなり、該加熱手段が化学的な発熱反応を熱源とするものであることを特徴とする。
【０００６】
このように、水と金属の酸化反応により水を分解して水素を発生させるので（例えば、金属として鉄を用いた場合の反応式は、３Ｆｅ＋４Ｈ２Ｏ→Ｆｅ３Ｏ４＋４Ｈ２と表わせる）、燃料電池の電極を被毒する一酸化炭素（ＣＯ）は副生しない。よって、ＣＯ除去手段を設ける必要がなくなり、装置の小型化及び低コスト化を達成することができる。また、前記反応は発熱反応で自発的に進行する反応である。よって、水蒸気改質法のように多量の電気エネルギーを用いて約８００℃の高温まで加熱する必要はない。しかし、燃料電池を安定的に運転させるためには、前記酸化反応を促進させるために約５０〜４００℃の熱を供給する必要がある。そこで、反応槽を加熱するために、化学的な発熱反応を熱源とする加熱手段を使用することで、電気エネルギーを全く用いずに又は最小限の電気エネルギーで、水素を安定的に供給することができる。
【０００７】
前記加熱手段としては、空気又は酸素との酸化反応により発熱する金属を収納する加熱槽を用いることが好ましい。このような金属は、完全に酸化されて発熱反応が終了した場合であっても、水素などの還元ガスを導入して還元することで、再び前記の酸化反応により発熱させることができる。
【０００８】
前記反応槽と前記加熱槽とは、隣接して設けることが好ましい。これにより、加熱槽の発熱反応で生じた熱を反応槽に効率良く伝えることができる。特に、前記加熱槽の外周を覆うように前記反応槽を配置することがより好ましい。また、前記反応槽の外周を覆うように前記加熱槽を配置することもできる。さらに、伝熱の効率をより向上させるため、前記反応槽内、前記加熱槽内又はこれらの両方に、熱を伝えるためのフィンを設けることが好ましい。
【０００９】
本発明に係る水素発生装置は、前記加熱槽内に空気又は酸素を供給するためのポンプと、前記加熱槽内又は前記反応槽内の温度に応じて該ポンプの供給量を制御する温度制御手段とを更に含むことができる。これにより、加熱槽内ひいては反応槽内の温度を制御することができ、反応槽内の水素の発生量も制御することができる。
【００１０】
本発明に係る水素発生装置は、前記加熱槽の排気熱によって前記空気又は酸素を加熱する熱交換器を更に含むことができる。また、本発明に係る水素発生装置は、前記反応槽で生成された水素のもつ熱によって前記空気又は酸素を加熱する熱交換器を更に含むこともできる。室温の空気又は酸素を加熱槽内に導入して酸化反応に用いると、加熱槽内の温度上昇が遅く、酸化反応も遅くなる。本発明では、上記の熱交換器を用いて、加熱槽内に導入される空気又は酸素を予め加熱することで、温度上昇の効率を向上させることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明に係る水素発生装置の概要を示す模式図である。図１に示すように、水素発生装置は、反応槽１０と、反応槽１０に隣接して設けられた加熱槽２０とによって主に構成されている。
【００１２】
反応槽１０には、水と酸化反応して水素を生成する金属が収納されている。このような金属としては、水素の高い発生効率と酸化還元の繰り返しに対する優れた耐久性の観点から、鉄（Ｆｅ）、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、セリウム（Ｃｅ）のいずれか１つを用いることが好ましく、この中でもＦｅがより好ましい。また、これら金属は純金属の状態に限られず、例えば、ＦｅＯ等の低原子価金属酸化物であってもよい。純金属又は低原子価金属酸化物は、粉末状、ペレット状、円筒状、ハニカム構造、不織布形状などの反応に適した形状を選択して、反応槽１０内に収納することが好ましい。また、上記の純金属又は金属酸化物は、アルミナ、酸化亜鉛、マグネシア、カルシア、シリカ、チタニアのいずれかの担体に担持させることもできる。
【００１３】
Ｆｅ又はＦｅの低原子価金属酸化物を用いる場合、水素の発生効率を高めるために、Ｆｅ以外の金属を添加することが好ましい。添加する金属としては、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、スカンジウム（Ｓｃ）、ニッケル（Ｎｉ）及び銅（Ｃｕ）からなる第１群から選んだいずれか１種の金属、又はロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）、プラチナ（Ｐｔ）、ルテニウム（Ｒｕ）、パラジウム（Ｐｄ）及びオスミウム（Ｏｓ）からなる第２群から選んだいずれか１種の金属を添加することが好ましい。この中でも第１群としてはＺｒ、Ｍｏ、Ａｌ又はＧａが、第２群としてはＲｈ、Ｉｒ又はＲｕがより好ましい。また、いずれの群から２種類以上を選んで用いてもよい。特に、第１群と第２群からそれぞれ少なくとも１つずつ選んだ計２種の金属を少なくとも添加することが好ましい。添加する金属の配合割合は、全金属を１００ｍｏｌ％とした場合、０．１〜３０ｍｏｌ％が好ましく、０．５〜１５ｍｏｌ％がより好ましい。０．１ｍｏｌ％未満の配合割合では、水素の発生効率を向上する効果が認められない。一方、３０ｍｏｌ％を超えると、Ｆｅの酸化還元反応の効率が低下するので好ましくない。Ｆｅと添加する金属との調製方法は、物理混合法、含浸法、共沈法等により行い、特に共沈法が好ましい。
【００１４】
加熱槽２０には、空気又は酸素と酸化反応して発熱する金属が収納されている。このような金属としては、酸化還元の繰り返しに対する優れた耐久性の観点から、Ｆｅ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｍｇ、Ｃｅのいずれか１つを用いることが好ましく、この中でもＦｅがより好ましい。また、これら金属は純金属の状態に限られず、例えば、ＦｅＯ等の低原子価金属酸化物であってもよい。純金属又は低原子価金属酸化物は、粉末状、ペレット状、円筒状、ハニカム構造、不織布形状などの反応に適した形状を選択して、加熱槽２０内に収納することが好ましい。特に、Ｆｅの粉末が好ましく、鋳鉄粉、還元鉄粉、電解鉄粉等を使用することができる。なお、加熱槽２０と反応槽１０に収納される金属は、同じ金属でも良いし、異なる金属でも良い。加熱槽２０と反応槽１０に収納される金属の組み合わせは、燃料電池などの水素を必要とする系に合わせた組み合わせを適時選ぶことができる。
【００１５】
また、加熱槽２０には、空気又は酸素により酸化されることで発熱する金属を収納する他、水と反応して発熱する金属を収納することもできる。例えば、水と反応して発熱する酸化カルシウムなどのアルカリ土類金属化合物を収納することもできる。
【００１６】
また、加熱槽２０内には、上記の金属に加えて、酸化反応を促進するために、水や反応助剤を添加することができる。反応助剤としては、例えば、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＭｇＣｌ２、ＣａＣｌ２等の金属塩化物や、Ｋ２ＳＯ４、Ｎａ２ＳＯ４、ＭｇＳＯ４等の金属硫酸塩などが使用でき、特に、ＮａＣｌが好ましい。さらに、添加した水を保つため、保水剤を加えることもできる。保水剤としては、例えば、活性炭、ゼオライト、バーミキュライト、シリカゲル、木粉などを使用することができる。これらの含有割合は、混合物全体を１００重量％として、金属３０〜８９重量％、水５〜３０重量％、反応助剤１〜１０重量％、保水剤５〜３０重量％とすることが好ましい。
【００１７】
反応槽１０及び加熱槽２０は、アルミニウムや、ステンレス、銅などの熱や内外圧力に耐え得る材料からそれぞれ選択して作られている。また、反応槽１０及び加熱槽２０が高温となる場合は、反応槽１０及び加熱槽２０を、又は水素発生装置本体を断熱材で覆うことが好ましい。断熱材としては、ガラス繊維、シリカ繊維、シリカ粉末成形体などを使用することができる。また、断熱材で覆うことで、反応槽１０及び加熱槽２０を保温し、温度を安定に維持することができる。なお、更に高い温度を必要とするときは、電気ヒータを付属することもできるが、上記の発熱反応により十分な熱量を確保しているため、電気ヒータの消費電力は僅かでよい。
【００１８】
このような構成によれば、先ず、水素発生装置の運転を開始するため、加熱槽２０内に酸素（又は空気）を導入する。加熱槽２０内に充填する金属として、Ｆｅを用いた場合の反応式を以下に示す。
Ｆｅ＋３／４Ｏ２→１／２Ｆｅ２Ｏ３  ・・・（式１）
この酸化反応は、発熱反応であり、以下の発熱量を得ることができる。
ΔＨ＝−４１２．１ｋＪ／ｍｏｌ（２９８．１５Ｋ、１０１．３ｋＰａ）
加熱槽２０で生じた熱は、反応槽１０に伝熱され、反応槽１０内に充填された金属を加熱する。反応槽１０は５０〜４００℃、好ましくは１５０〜４００℃に加熱される。一方、上記式１の反応に使用されなかった余剰の酸素（又は空気）は、加熱槽２０から排出される。
【００１９】
次に、反応槽１０内に水を導入する。反応槽１０内では水が加熱されて水蒸気となり、水蒸気と金属の化学反応により水蒸気が分解されて水素が発生する。金属として、Ｆｅを用いた場合の反応式を以下に示す。
Ｆｅ＋４／３Ｈ２Ｏ（ｇ）→１／３Ｆｅ３Ｏ４＋４／３Ｈ２・・・（式２）
この反応も発熱反応であり、以下の発熱量を得ることができる。
ΔＨ＝−５０．４ｋＪ／ｍｏｌ（２９８．１５Ｋ、１０１．３ｋＰａ）
反応槽１０で生成した水素は、燃料電池などの水素を必要とする系（図示省略）に供給される。
【００２０】
なお、純金属から金属酸化物への酸化反応に限られず、低原子価金属酸化物から高原子価金属酸化物への酸化反応によっても水素を生成することができる。金属として、低原子価金属酸化物であるＦｅＯを用いた場合の反応式を以下に示す。
ＦｅＯ＋１／３Ｈ２Ｏ→１／３Ｆｅ３Ｏ４＋１／３Ｈ２  ・・・（式３）
式２と同様に、この反応も発熱反応である。
【００２１】
反応槽１０及び加熱槽２０に充填された金属が完全に酸化され、反応が終了した場合、還元ガスを反応槽１０及び加熱槽２０内に導入して、槽内の酸化した金属を還元する。還元ガスとしては、酸化された金属を還元できるものであれば特に限定されないが、例えば、水素などを使用することができる。反応槽１０及び加熱槽２０の金属としてともにＦｅを用い、還元ガスに水素を用いた場合の反応式を以下に示す。
反応槽：１／３Ｆｅ３Ｏ４＋４／３Ｈ２→Ｆｅ＋４／３Ｈ２Ｏ  ・・・（式４）
加熱槽：１／２Ｆｅ２Ｏ３＋３／２Ｈ２→Ｆｅ＋３／２Ｈ２Ｏ  ・・・（式５）
このときの加熱温度は、約２００℃〜約６００℃で行うことが還元効率の観点から好ましい。
【００２２】
この際、Ｆｅ３Ｏ４は必ずしもＦｅまで還元しなくてもよく、以下に示すように、低原子価金属酸化物であるＦｅＯで還元反応を停止することもできる。なお、金属として、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｍｇ、Ｃｅの高原子価金属酸化物を用いた場合も、同様に低原子価金属酸化物まで還元することができる。
１／３Ｆｅ３Ｏ４＋１／３Ｈ２→ＦｅＯ＋１／３Ｈ２Ｏ  ・・・（式６）
なお、加熱槽２０に水との化学反応により熱を発生する酸化カルシウムなどの金属を用いた場合は、反応が終了したら、新しい金属と交換する。
【００２３】
そして、金属の還元を終えた反応槽１０及び加熱槽２０に、再度、酸素及び水をそれぞれ導入する。加熱槽２０では再び上記式１の発熱反応が起きて反応槽１０を加熱する。また、反応槽１０では再び上記式２又は式３の酸化反応が起きて水素を生成する。このように、反応槽１０及び加熱槽２０に収納された金属は、酸化還元を繰り返し行うことができるので、水素発生装置によって継続的に水素を生成することができる。
【００２４】
（加熱槽の温度を調整するための実施の形態）
図２は、本発明に係る水素発生装置の他の実施の形態を示す模式図である。なお、図１と同様な構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。図２に示すように、水素発生装置には、反応槽１０に水を導入するための配管３２と、反応槽１０で生成した水素を燃料電池など（図示省略）に供給するための配管３４と、加熱槽２０に酸素（又は空気）を導入するための配管３６と、加熱槽２０で発生する排気を排出するための配管３８とが設けられている。また、酸素を導入する配管３６にはポンプ４２が設けられており、加熱槽２０内には槽内の温度を測定する温度計（図示省略）が設けられている。温度計としては、熱電対、バイメタル、サーミスタ、白金抵抗などを用いた各種の温度計を用いることができる。そして、水素発生装置には、温度計で検出した温度に応じて、ポンプ４２の酸素の供給量を制御することができる温度制御手段４０が設けられている。温度制御手段４０としては公知の電子回路を使用することができる。なお、図面の破線は、電気信号の流れを示す。
【００２５】
このような構成によれば、先ず、ポンプ４２を起動して加熱槽２０内に酸素（又は空気）を供給する。加熱槽２０内では、充填されている金属が酸素により酸化され、発熱反応が進行する（上記式１を参照）。この反応により発生した熱は、加熱槽２０内の温度計にて検出される。検出された温度の情報は、温度制御手段４０に逐次送信される。温度制御手段４０では、受信した温度の情報に基づいて所定の温度、例えば、５０〜４００℃、好ましくは１５０〜４００℃となるように、ポンプの流量を増減する電気信号をポンプ４２に送信する。この信号により、ポンプ４２から加熱槽２０に供給される酸素（又は空気）の量が調節され、加熱槽２０内を所定の温度に維持することができる。
加熱槽２０の熱は、反応槽１０に伝熱され、反応槽１０内の金属を加熱する。そして、反応槽１０内に水が導入されると、この水は水蒸気となり、金属と反応して水素を生成する（上記式２又は式３を参照）。
【００２６】
図３は、本発明に係る水素発生装置の他の実施の形態を示す模式図である。なお、図２と同様な構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。図３に示すように、本実施の形態の水素発生装置においては、加熱槽２０に酸素（又は空気）を導入するための配管３６と、加熱槽２０で発生する排気を排出するための配管３８との間で熱交換を行う熱交換器４４が設けられている。
【００２７】
このような構成によれば、加熱槽２０の酸化反応（上記式１を参照）において未反応であった余剰の酸素（又は空気）は、配管３８を通って加熱槽２０から排出される。排出される排気酸素は、加熱槽２０内の発熱反応により高温状態となっている。よって、配管３８内の排気酸素は、熱交換器４４において、配管３６内の室温の酸素（又は空気）を加熱する。このように、加熱槽２０から排出される熱を用いて、加熱槽２０へ新たに導入される酸素（又は空気）を予め加熱することで、加熱槽２０における温度上昇の効率を向上させることができる。
【００２８】
図４は、本発明に係る水素発生装置の他の実施の形態を示す模式図である。なお、図２と同様な構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。図４に示すように、本実施の形態の水素発生装置においては、加熱槽２０に酸素（又は空気）を導入するための配管３６と、反応槽１０で生成する水素を排出するための配管３４との間で熱交換を行う熱交換器４６が設けられている。
【００２９】
このような構成によれば、反応槽１０の酸化反応（上記式２又は式３を参照）で生成した水素及び未反応の水蒸気は、配管３４を通って反応槽２０から排出される。排出される水素及び水蒸気は高温状態であるので、配管３４内の水素及び水蒸気は、熱交換器４６において、配管３６内の室温の酸素（又は空気）を加熱する。このように、反応槽１０から排出される熱を用いて、加熱槽２０に導入される酸素（又は空気）を予め加熱することで、加熱槽２０における温度上昇の効率を向上させることができる。
【００３０】
（反応槽及び加熱槽の構造の実施の形態）
図５は、本発明に係る反応槽と加熱槽の構造の一実施の形態を示す模式図であって、（ａ）〜（ｄ）の各上段の図は平面図であり、下段はその断面図である。なお、図１と同様な構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。図５（ａ）に示すように、加熱槽２０は円筒の形状を有しており、その内部に発熱反応を起こす金属が収納されている。また、加熱槽２０の円周面の外周側には、同様に円筒の形状を有する反応槽１０が設けられており、反応槽１０の内壁と加熱槽２０の外壁との間に、水との酸化反応により水素を生成する金属が収納されている。すなわち、反応槽１０と加熱槽２０は、一体化した容器を構成している。このように、加熱槽２０の外周を反応槽１０で覆うことで、加熱槽２０の熱を効率良く反応槽１０に伝熱することができる。
【００３１】
なお、図５（ａ）では、２重の円筒形状を有する容器の内、中心が加熱槽２０で外側が反応槽１０の構造を示したが、図５（ｂ）に示すように、中心が反応槽１０で外側が加熱槽２０の構造にしてもよい。なお、円筒を重ねる構造は、２重に限られず、３重や４重、それ以上の重構造にすることもできる。例えば、図５（ｃ）に示すように、３重の円筒形状を有する容器にして、中心と最も外側を反応槽１０にし、その間の槽を加熱槽２０にすることで、反応槽１０をより効率良く加熱することができる。また、円筒を同心円状に重ねる構造に限られず、偏心円状でも、複数の円筒を１の大きな円筒でまとめて覆う構造であってもよい。例えば、図５（ｄ）に示すように、１つの大きな円筒形状の反応槽１０の中に、４本の円筒形状の加熱槽２０を平行に並べて配置することで、効率良く反応槽１０を加熱することができる。なお、１つの加熱槽の中に複数の反応槽を設けることもできる。また、図５は全て円筒形状の構造を示したが、角を有する筒状の形状であってもよく、例えば、直方体や六角柱などを採用することができる。
【００３２】
さらに、図６は、本発明に係る反応槽と加熱槽の構造の他の実施の形態を示す模式図であって、（ａ）はその平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。なお、前述の図と同様な構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。図６に示すように、円筒形状である加熱槽２０の円周面の外周側には、同心状に円筒形状の反応槽１０が設けられている。また、反応槽１０内には、加熱槽２０の外壁から反応槽１０の内壁までの距離の幅を有する８枚のフィン５０が、等間隔で放射線状に設けられている。フィン５０は、熱を伝えやすくするため、表面積が大きい形状に設定され、アルミニウムやステンレス、銅などの熱伝導率が高い金属を用いることが好ましい。
【００３３】
加熱槽２０の一端には、継手５８を介して酸素又は空気を導入するための配管３６が設けられており、他端には、継手５８を介して未反応の酸素又は空気を排出するための配管３８が設けられている。また、反応槽１０の円周面の一端には、水を導入するための配管３２が設けられており、他端には、生成した水素を排出するための配管３４が設けられている。この水を導入するための配管３２の管口付近には、反応槽１０内を仕切る環状の仕切板５２が設けられている。この仕切板５２には、導入した水を反応槽１０内に均一に分散できるように複数の開口（図示省略）が設けられている。
【００３４】
フィン５０は、反応槽１０の長さ方向の中央の一部分に設けられている。フィン５０と開口を有する仕切板５２との間、好ましくはフィン５０の端部に接する位置に、メッシュ加工された仕切板５４が設けられている。この仕切板５４のフィン５０側には、水と反応して水素を生成する金属が充填されている。仕切板５４のメッシュは、充填されている金属が通過しない程度の孔径を有している。
【００３５】
このような構造によれば、配管３６から酸素又は空気を加熱槽２０内に導入すると、加熱槽２０内で金属が酸化されて発熱反応を起こす。発生した熱は外側の反応槽１０に伝わるが、特に反応槽１０内に設けられたフィン５０によって、効率良く反応槽１０全体に伝熱させることができる。なお、余剰の酸素又は空気は配管３８から排出される。次に、加熱された反応槽１０内に配管３２を介して水を供給する。水は、仕切板５２の開口により環状の反応槽１０全体に分散して仕切板５２を通過する。ほとんどの水は、仕切板５２とメッシュ加工された仕切板５４との間で気化されて水蒸気となって仕切板５４を通過する。そして、水蒸気は充填されている金属と反応して水素を生成する。生成した水素及び未反応の水蒸気は、配管３４から排出され、燃料電池などの系（図示省略）に供給される。なお、フィン５０は反応槽１０内に設けたが、加熱槽２０内に設けることでも、伝熱効率を向上させることができる。
【００３６】
（その他の実施の形態）
本発明に係る水素発生装置を、図１〜図６に示す実施の形態を用いて説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内における修飾・変更・付加は全て本発明に含まれる。例えば、水素発生装置本体は、上記構成の他、必要により、反応槽１０に水を供給するためのタンク、反応槽１０で生成した水素及び未反応の水蒸気をタンクに戻すための戻り管、金属の飛散を防止するためのフィルタ、タンクを加熱するための温度調整手段、水を反応槽１０に供給する前に水蒸気化するための気化手段、反応槽１０及び加熱槽２０に還元ガスを導入するための還元ガス供給管、還元ガス供給管と戻り管との間で熱交換を行うための熱交換器、還元ガス供給管とタンクと間で熱交換を行うための熱交換器などを設けることができる。
【００３７】
【実施例】
還元されており高活性な鉄粉２９３ｇをステンレス容器に充填し、この容器内にポンプにて空気を２Ｌ／ｍｉｎで導入した。そして、容器内に設けた熱電対で、容器内の雰囲気温度を測定した。温度制御回路（ウチヤ・サーモスタット社製、バイメタル式サーモスタットをセンサーとして使用）にて、容器内の温度が１８０℃に保たれるように、ポンプの空気流量を制御した。このときの結果を図７に示す。図７に示すように、６０分間にわたり容器内の雰囲気温度を約１８０℃に保つことができた。すなわち、容器内への空気の導入量を調整することで、雰囲気温度を制御することができる。
【００３８】
【発明の効果】
上記したところから明らかなように、本発明によれば、一酸化炭素や二酸化炭素を副生せず、かつ多量の電気エネルギーを必要とせずに水素を安定的に生成することができる水素発生装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る水素発生装置の一実施の形態を示す模式図である。
【図２】本発明に係る水素発生装置の他の実施の形態を示す模式図である。
【図３】本発明に係る水素発生装置の他の実施の形態を示す模式図である。
【図４】本発明に係る水素発生装置の他の実施の形態を示す模式図である。
【図５】本発明に係る反応槽及び加熱槽の構造の一実施の形態を示す模式図であって、（ａ）〜（ｄ）のそれぞれ上段は平面図であり、下段は断面図である。
【図６】本発明に係る反応槽及び加熱槽の構造の他の実施の形態を示す模式図であって、（ａ）はその平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での断面図である。
【図７】本発明に係る加熱槽内の温度の推移を示したグラフである。
【符号の説明】
１０  反応槽
２０  加熱槽
３２、３４、３６、３８  配管
４０  温度制御手段
４２  ポンプ
４４、４６  熱交換器
５０  フィン
５２、５４  仕切板
５６、５８  継手
【図１】
2004168583.tif 000003
【図２】
2004168583.tif 000004
【図３】
2004168583.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004168583.tif 000009