(57)【要約】【課題】プロトン交換膜（ＰＥＭ）燃料電池１０における水素発生速度の増大。【解決手段】第１の水溶液である水素化ホウ素アルカリ水溶液と第２の水溶液が、１種又はより多くの遷移金属触媒の存在下に反応チャンバ２０で混合される。【化３】
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第１の溶液は（ａ）５から５０重量％のＭＢＨ４（Ｍはアルカリ金属）、（ｂ）５から４０重量％のアルカリ水酸化物又はアルカリ金属水酸化物、及び（ｃ）バランス量の水からなり、第２の溶液は（ａ）５１から１００％の水、及び（ｂ）少なくとも１種の水溶性添加剤からなるバランス量の物質からなる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極（１２）と、負極（１４）と、それらの間に配置されたプロトン交換膜（１６）と、触媒を用いて水素ガスを発生させる反応チャンバ（２０）とからなり、前記水素ガスが前記負極（１４）に供給されるプロトン交換膜燃料電池（１０）であって、第１の溶液及び第２の溶液を前記反応チャンバ（２０）に導入して混合物を形成する機構を備え、前記第１の溶液が（ａ）５から５０重量％のＭＢＨ４（Ｍはアルカリ金属）、（ｂ）５から４０重量％のアルカリ水酸化物又はアルカリ金属水酸化物、及び（ｃ）バランス量の水からなり、前記第２の溶液が（ａ）５１から１００重量％の水、及び（ｂ）少なくとも１種の水溶性添加剤からなるバランス量の物質からなる、燃料電池（１０）。
【請求項２】
前記Ｍが、ナトリウム、カリウム、及びリチウムから成る群から選択される、請求項１に記載の燃料電池（１０）。
【請求項３】
前記アルカリ水酸化物が、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、ＬｉＯＨから成る群から選択され、前記アルカリ金属水酸化物が、Ｃａ（ＯＨ）２及びＭｇ（ＯＨ）２から成る群から選択される、請求項１に記載の燃料電池（１０）。
【請求項４】
前記第２の溶液が、約−２から７の範囲内のｐＨを有する、請求項１に記載の燃料電池（１０）。
【請求項５】
前記触媒が、周期律表のＩＢからＶＩＩＩ族から成る群から選択される少なくとも１つの遷移金属を含む、請求項１に記載の燃料電池（１０）。
【請求項６】
前記反応チャンバ（２０）において、前記混合物が、水：ＮａＢＨ４の比率として５：１から５０：１の範囲内のモル比を有する、請求項１に記載の燃料電池（１０）。
【請求項７】
前記少なくとも１つの水溶性添加剤が、（１）Ｃ１からＣ１０のアルコール、（２）エチレングリコール及び高次同族体、（３）Ｃ３からＣ２０のジオール及びトリオール、（４）非イオン性界面活性剤、（５）鉱酸、及び（６）アルキル及びアリールカルボン酸、アルキル及びアリールスルホン酸、アルキル及びアリールリン酸、及びアルファヒドロキシ酸から成る群から選択される、請求項１に記載の燃料電池（１０）。
【請求項８】
前記反応チャンバ（２０）が、前記第１の溶液及び前記第２の溶液の沸点未満の温度まで前記反応チャンバを加熱する加熱手段（３０）を備える、請求項１に記載の燃料電池（１０）。
【請求項９】
前記第１の溶液及び前記第２の溶液を前記反応チャンバ（２０）に導入して前記混合物を形成することからなる、請求項１のプロトン交換膜燃料電池（１０）の動作方法。
【請求項１０】
前記第１の溶液及び前記第２の溶液が個別のリザーバ（２２，２４）から別々に計量され、前記反応チャンバ（２０）内で混合される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記触媒の存在下で前記第１の溶液及び前記第２の溶液の反応速度を増大すべく、前記反応チャンバ（２０）が加熱（３０）される、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は全体としては燃料電池に関し、より詳細には、燃料電池に電力を与える水素の発生速度を高めることに関する。
【０００２】
【従来の技術】
水素−プロトン交換膜（Ｈ２−ＰＥＭ）関連の燃料電池に関する技術は、代替エネルギー源として関心が高まっている。主たる問題は、加圧されたＨ２及びＯ２／空気用の容器を利用することにある。Ｈ２は液化することが困難であるが、ＰＥＭ燃料電池の効率的な動作にとっては、必要な時だけ水素を発生させる手段が不可欠である。
【０００３】
水素ガスそれ自体は、電力発生という点からは恐らく最も効率的な燃料である。しかし水素ガスの取扱いに関しては幾つかの懸念がある。こうした懸念の多くは、完全に是正可能なものではなく、そうした懸念を全部とは言わないまでも、殆ど払拭するような代替的な形態の燃料源を見出さねばならない。
【０００４】
ＰＥＭ燃料電池においては、正極は典型的はＰｔであり、負極もＰｔである。プロトン交換膜は、２つの電極間に配置される。Ｐｔ負極の表面上では、１モルの水素が、２モルのプロトンイオン（Ｈ＋）と２モルの電子を発生する。
【０００５】
１つの有望な水素燃料源は、水素化ホウ素ナトリウム（ＮａＢＨ４）である。例えば、Ｓ．Ａｍｅｎｄｏｌａ等の「Ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　ＨｙｄｒｏｇｅｎＧｅｎｅｒａｔｉｏｎ」と題する２００１年７月１９日付けの特許文献１を参照のこと。特許文献１は、ＮａＢＨ４を用いて、例えば燃料電池用に水素を発生させることを開示している。この化合物は、水素ガスを除き、メタノールなどの現在検討されている他の化合物よりも優れた、最適な水素燃料源を提供する。メタノールは、水素ＰＥＭ燃料電池の１つの変形である、いわゆるダイレクトメタノール燃料電池（ＤＭＦＣ）に使われている。典型的には、約３重量％のメタノール水溶液が燃料として使われる。エネルギーの観点から見れば、ＤＭＦＣが供給する電力は水素ＰＥＭ燃料電池のそれより低い。
【０００６】
ＮａＢＨ４溶液に関しては２つの突出した問題、安定性と反応性がある。ＮａＢＨ４は水中で徐々に加水分解するので、溶液の安定性は、アルカリ条件において反応速度を減ずることによって得られる。高濃度の水酸化ナトリウムを含有している幾つかの市販のＮａＢＨ４溶液は、長期保存において優れた安定性を示している。しかしながらこれらの溶液は、金属触媒の存在下でさえも、化１に記述したような反応を室温で十分行うことができる程には反応性でない。
【０００７】
【化１】
2004014515.tif 000003
【０００８】
それ故、これらの安定な溶液は、動作温度が周囲温度に近い場合、燃料電池の用途には適さない。強塩基の濃度を低下、即ち１０重量％まで下げることで、溶液は触媒の存在下、周囲温度で極めて反応性となるが、こうした溶液は長期保存安定性に欠ける。時間が経つと、加水分解による水素化ホウ素ナトリウムの僅かずつの損失と、Ｈ２による圧力上昇の両者により、貯蔵寿命と包装の点で問題が生じてくる。明らかに、水素化ホウ素溶液を使用する配合の点に関しては、溶液の安定性と反応性の間には微妙なバランスが存在している。
【０００９】
【特許文献１】
ＰＣＴ国際公開　ＷＯ０１／５１４１０号
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従って、長期の安定性と高い反応性を示す水素化ホウ素溶液が必要とされている。本発明の課題は、こうした必要性に応えることである。別の側面から見れば、これは安定な水素化ホウ素溶液から、増大された速度で水素を発生させることである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本明細書に開示された実施態様によれば、プロトン交換膜燃料電池が、反応チャンバからの水素ガス供給源を備えて提供される。そこにおいて、第１の溶液及び第２の溶液を反応チャンバに導入し、触媒の存在下でＮａＢＨ４を分解して水素を発生させる機構が提供される。第１の溶液は、（ａ）５から５０重量％のＭＢＨ４（Ｍはアルカリ金属）、（ｂ）５から４０重量％のアルカリ水酸化物又はアルカリ金属水酸化物、及び（ｃ）バランス量の水からなる。第２の溶液は、（ａ）５１から１００重量％の水、及び（ｂ）存在するならば（水が１００重量％でなければ）バランス量の物質からなり、この物質は少なくとも１つの水溶性成分又は添加剤を含有する。
【００１２】
また、本明細書に開示される別の実施態様によれば、プロトン交換膜燃料電池を動作させる方法も提供される。この方法は、上記した第１の溶液及び第２の溶液を反応チャンバに導入して、混合物を生成するステップを包含する。
【００１３】
触媒の存在下に２つの水溶液を混合させるという本発明の手法は、水素化ホウ素アルカリ水溶液の安定性と反応性に関する問題を同時に解決する。また本発明による反応性混合という手法は、安定性対反応性という２つの相反する要素のそれぞれにおいて、変量を最適化することを可能にする。すなわち水素化ホウ素アルカリ溶液は、優れた長期安定性と共に高い固有エネルギーをもたらすように調合することができる。そして第２の水溶液と混合されると、水素化ホウ素溶液は「反応性」となり、水素の発生に関して増大された反応速度と高い転化率を提供する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
周知のように、水素は、水素化ホウ素ナトリウムの水中での加水分解反応から誘導することができる。室温では加水分解速度は遅いが、より高い温度では増大される。１種又はより多くの遷移金属を触媒として使用することにより、活性化エネルギーは低下して反応は室温で生じ、また化２に示されるようにして、著しく高い収率で反応が起こることになる。
【００１５】
【化２】
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【００１６】
上記においては反応触媒としてルテニウムを示した。しかしながら実際には、１種又はより多くの遷移金属を使用してもよく、それらは周期律表のＩＢからＶＩＩＩ族（ＩＢ、ＩＩＢ、ＩＩＩＢ、ＩＶＢ、ＶＢ、ＶＩＢ、ＶＩＩＢ、及びＶＩＩＩ族）から選択されうる。例としては、ルテニウム、オスミウム、及び白金がある。この反応からは水素の他に、副生物としてメタホウ酸ナトリウムＮａＢＯ２も生成される。メタホウ酸塩は、高い濃度では溶液から固体として沈殿する傾向がある。
【００１７】
触媒は、大きな表面積を有する担時基材（マトリクス）上に分散される。そのような触媒を「担時触媒」と呼ぶ。技術文献には幾つかの方法が記載されている。外部から供給される電力を使って、金属はイオン浴から、金属スクリーン、金属フィルター、金属スポンジ、導電性ポリマー、カーボンクロス、及びその他の黒鉛化された物品のような導電性マトリクス上へと、電気めっきにより堆積させる。ガラスやプラスチックなど、適切に触媒化された非導電性基板に関しては、無電解めっきが適当である。この場合金属は、イオン浴に添加された化学的還元剤を使って堆積させる。例えば、「Ｍｏｄｅｒｎ　Ｅｌｅｃｔｒｏｐｌａｔｉｎｇ」第３版，Ｊｏｈｎ　Ｗｉｌｅｙ　＆　Ｓｏｎｓ，Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ（１９７４）に掲載されているＦ．Ｌｏｗｅｎｈｅｉｍの「Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ　Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ」１−４５頁及び「Ｅｌｅｃｔｒｏｌｅｓｓ　Ｐｌａｔｉｎｇ」７１０−７４７頁を参照のこと。ここでは半導体プロセスも用いることができる。交流、直流、又は高周波を電源として用いて、金属は基板上へとスパッタリングにより堆積される。減圧下での直接的な化学蒸着を利用してもよい。
【００１８】
水素化ホウ素ナトリウムを計量して触媒上へと供給することによって、所定量の水素を高分子電解質形燃料電池、即ちＰＥＭ燃料電池へと正確に送ることができる。ＮａＢＨ４は水中で徐々に加水分解するため、溶液の安定性はアルカリ条件下で得られるが、これは反応速度を減ずる。高濃度の水酸化ナトリウムを含有している幾つかの市販のＮａＢＨ４溶液は、長期保存において優れた安定性を示している。しかしながらこれらの溶液は、金属触媒の存在下でさえ、化１に記述したような反応を室温で十分に行うことができる程度には反応性でない。即ち前述したように、市販の安定な溶液は、動作温度が周囲温度に近い場合、燃料電池用には適していない。強塩基の濃度を低下、即ち１０重量％まで下げることで、溶液は触媒の存在下、周囲温度で極めて反応性となるが、こうした溶液は長期保存安定性に欠ける。時間が経つと、加水分解による水素化ホウ素ナトリウムの僅かずつの損失と、Ｈ２による圧力上昇の両者により、貯蔵寿命と包装の点で問題が生じてくる。明らかに、水素化ホウ素溶液を使用する配合の点に関しては、溶液の安定性と反応性の間には微妙なバランスが存在している。
【００１９】
ここに開示する種々の実施態様によれば、ＮａＢＨ４水溶液の安定性と反応性の両者を得るための方法が提供される。この方法は、２種以上の溶液を混合することを包含し、そこにおいてＮａＢＨ４とＨ２Ｏの最終的な濃度は、触媒の存在下に容易に分解し水素を発生させる「反応性」組成の範囲内に入る。好ましくは、ＮａＢＨ４：Ｈ２Ｏのモル比は、少なくとも、５：１であるべきである。また反応速度は、これらの溶液の何れかが単独で用いられた場合よりはるかに増大され、ＮａＢＨ４の水素への転化率も改善される。
【００２０】
種々の実施態様の実施に際して、好ましくは２つの溶液が用いられる。溶液Ａは、高濃度のＮａＢＨ４とＮａＯＨを含み、従って良好な長期安定性を示す。その貯蔵寿命は、水素化ホウ素ナトリウムの濃度変化なしで、６から１２月を上回るものと予想される。２０重量％を上回るＮａＢＨ４濃度において、溶液Ａは６重量％に等しい水素含量と、溶液について２０００ワット時／ｋｇを越える固有エネルギーを有する。比較目的で云えば、シリンダ中で圧縮された水素の含有量は、１重量％未満である。
【００２１】
溶液Ａは、約５から５０重量％のＮａＢＨ４と、５から４０重量％のアルカリ水酸化物又はアルカリ金属水酸化物、例えばＮａＯＨ、ＫＯＨ、ＬｉＯＨ、Ｃａ（ＯＨ）２、Ｍｇ（ＯＨ）２と、バランス量の水からなる。
【００２２】
溶液Ａとは対照的に、溶液Ｂは５１から１００重量％と大部分が水であり、これに加えて任意選択的に水溶性添加剤をバランス量含有する。この水溶性添加剤は、１種又はより多くの次の成分を含む。（１）炭素数Ｃ１からＣ１０のアルコール、（２）エチレングリコール及びその高次同族体、（３）炭素数Ｃ３からＣ２０のジオール及びトリオール、（４）ＴＥＲＧＩＴＯＬ（商品名）、ＳＵＲＦＹＮＯＬ（商品名）、ＰＬＵＲＯＮＩＣ（商品名）、及びＢＲＩＪシリーズ（商品名）のような非イオン性界面活性剤、（５）鉱酸、及び（６）アルキル及びアリールカルボン酸、アルキル及びアリールスルホン酸、アルキル及びアリールリン酸、及びアルファヒドロキシ酸。
【００２３】
ＴＥＲＧＩＴＯＬ（商品名）界面活性剤は、第２アルコールエトキシレート、例えばポリエチレン又はポリプロピレンオキシドエーテルであり、ユニオン・カーバイド社から入手可能である。ＳＵＲＦＹＮＯＬ（商品名）界面活性剤は、エア・プロダクツ・アンド・ケミカルズ社から入手可能な、アセチレン系ポリエチレンオキシドである。ＰＬＵＲＯＮＩＣ（商品名）界面活性剤は、ＢＡＳＦ社から入手可能な、ポリエチレンオキシドブロックコポリマーである。ＢＲＩＪ（商品名）界面活性剤は、ＩＣＩサーファクタンツ社から入手可能な、ポリエチレンオキシドエーテルである。ＴＥＲＧＩＴＯＬ、ＳＵＲＦＹＮＯＬ、ＰＬＵＲＯＮＩＣ、及びＢＲＩＪシリーズは、米国特許第５１０６４１６号明細書により詳しく開示されている。
【００２４】
溶液Ｂ中の水の濃度は、５１から１００重量％の範囲にあり、そのバランス量（０から４９重量％）が水溶性添加剤からなる。この添加剤の目的は、反応速度を増大させることにある。しかしながら反応速度はまた、溶液のｐＨを減ずることによっても増大できる。この点について、溶液ＢのｐＨは、好ましくは約−２から７の範囲内である。
【００２５】
最終的な濃度は、溶液ＡとＢを単に混合することによって得られる。この最終溶液は、少なくとも５重量％の、好ましくは少なくとも１５重量％の濃度のＮａＢＨ４を含有するが、エネルギーの観点からすると、水に対するＮａＢＨ４の室温での最大溶解度が約５５重量％であることに留意しつつ、できるだけ高い濃度を使用するのが望ましい。
【００２６】
ここに開示された実施態様を実施する最良モードは、２つの別々の機械的装置、即ちポンプによって、第１の水溶液であるＮａＢＨ４溶液（溶液Ａ）と第２の水溶液（溶液Ｂ）を個別に、触媒を含んでいるチャンバ中へと計量することである。ポンプの速度は、ＮａＢＨ４と第２の水溶液のモル濃度が、Ｈ２Ｏ対ＮａＢＨ４の比で少なくとも５：１、好ましくは６：１から３０：１の範囲の比となるように選択される。反応速度をさらに加速するには、コンデンサー又はその他の電子装置によって反応チャンバを外部から加熱してもよい。
【００２７】
図１は、本発明の開示を用いたＰＥＭ燃料電池１０を概略的に示している。この燃料電池１０は、正極１２、負極１４、及びプロトン交換膜１６からなる。正極１２と負極１４の間の回路は、接続１８で完結される。動作中、プロトンＨ＋はプロトン交換膜１６を通って負極１４から正極１２へ流れ、一方、電子ｅ−は接続１８を通って負極１４から正極１２へ流れる。
【００２８】
正極１２には酸素及び／又は空気が導入され、一方、負極１４には水素ガスが導入される。水素ガスは、触媒（図示せず）を使って、反応チャンバ２０で発生される。反応チャンバにおいては、触媒に露出された水素化ホウ素ナトリウム水溶液が、上述したようにして、水素ガスとホウ酸ナトリウムを発生する。反応チャンバ２０からの水素は、次いでＰＥＭ燃料電池１０に導入される。
【００２９】
本発明の教示によれば、水中に水素化ホウ素ナトリウムを含む溶液Ａと、水及び任意選択の水溶性添加剤を含む溶液Ｂは、反応チャンバ２０で組み合わせられる。溶液Ａはリザーバ２２に収容され、溶液Ｂはリザーバ２４に収容されている。計量用ポンプ／バルブ２６は所望体積の溶液Ａを反応チャンバ２０へ計量して供給し、計量用ポンプ／バルブ２８は所望体積の溶液Ｂを反応チャンバへ計量して供給する。かくして溶液Ａ及びＢは、個別のリザーバ２２、２４から別々に計量して供給され、反応チャンバ２０内で混合される。
【００３０】
別の実施態様においては、触媒の存在下における溶液Ａ及びＢの反応速度を上げるために、外部加熱機構３０を使用して、反応チャンバを加熱する。反応チャンバが加熱される温度は、これら２種の溶液の沸点より低いのが有利である。
【００３１】
上記においては、水素化ホウ素物質を水素化ホウ素ナトリウムによって、即ちカチオンとしてナトリウムを用いて説明してきたが、種々の実施態様の実施に際しては、その他のカチオンを使用することもできる。そうした他のカチオンの例としては、周期律表に挙げられているＩＡ族の元素が含まれる。これらはアルカリ金属として知られており、カチオンの例として限定するものではないが、特にリチウム及びカリウムが含まれる。
【００３２】
【実施例】
実験において、安定なＮａＢＨ４溶液（溶液Ａ）への第２の水溶液（溶液Ｂ）の添加によって、水素発生運動と転化率が大いに加速されることが見出された。安定な溶液（溶液Ａ）の例を、「３０／１５溶液」として表示する。これは、３０重量％のＮａＢＨ４、１５重量％のＮａＯＨ、及び６５重量％の水を含むことを示す。この溶液は、加速貯蔵条件下で、１０月を越える安定性を有する。この溶液を触媒としてのルテニウムと２５℃及び６０℃で混合した場合、その反応速度は以下の表１に示すように、それぞれ１．８及び２１．１ｍｌ／分であった。溶液Ａ及びＢの全重量に対して、約０．１５重量％のＲｕを触媒として使用した。このＲｕ触媒は、表面積の大きな担時マトリクス（イオン交換樹脂）上へのＲｕの化学的堆積によって調製した。また、溶液ＢのｐＨを、弱酸（酢酸又はクエン酸）又は強酸（塩酸）の何れかを添加して低減させた場合の結果も表１に示す。弱酸のｐＨは、ほぼ１から２であり、一方、強酸のｐＨは負の領域にある。
【００３３】
【表１】
2004014515.tif 000005
【００３４】
第２の水溶液（溶液Ｂ１からＢ５）を３０／１５溶液（溶液Ａ）に添加すると、時間の関数として発生されるＨ２の全体積は顕著に増加した。図２及び３に示すように、これは２５℃及び６０℃の両方において観察された。ゼロ次の反応については、反応速度はグラフに示す曲線の直線部分から得られる。２５℃での反応速度は、エチレングリコール（溶液Ｂ１）、１，５−ペンタンジオール（溶液Ｂ２）、ＴＥＲＧＩＴＯＬ　１５−Ｓ−９（溶液Ｂ３）、又はメタノール（溶液Ｂ４）の水混合物が添加されると、１．８ｍＬ／分から１０−２０ｍＬ／分まで、約５から１１倍に増大した。水だけ（溶液Ｂ５）の添加では、反応速度は２６．２ｍＬ／分まで１５倍に増大した。
【００３５】
図３に示されるように、反応を高温で実施した場合にも、同様の傾向が観察される。６０℃での反応速度は、エチレングリコール（溶液Ｂ１）、１，５−ペンタンジオール（溶液Ｂ２）、又はメタノール（溶液Ｂ４）の添加で、約２から４倍に増大した。一方、水だけ（溶液Ｂ５）の添加の場合には、７倍という最大の増大がもたらされた。しかしながら、界面活性剤ＴＥＲＧＩＴＯＬ　１５−Ｓ−９（溶液Ｂ３）の添加は、６０℃では有益な効果が殆どなかった。この場合、過剰の発泡が生じて触媒が表面まで浮かび上がり、ＮａＢＨ４溶液の大部分との反応が妨げられたのである。
【００３６】
本明細書に開示した反応性混合方法の付加的な利点は、ＮａＢＨ４溶液の単位体積又は重量当たりの水素の合計収量にある。ＰＥＭ燃料電池システムにおける燃料効率を最大にするためには、完全な転化又は変換を達成することが極めて望ましい。第２の水溶液の添加によって、下記の表２に示すように、より多くの体積の水素が生成されることが見出された。化１による２５℃と６０℃の両温度での加水分解の程度を表２に示す。水（溶液Ｂ５）を添加した場合、２５℃と６０℃の両温度において、水素の体積が特に増大した。
【００３７】
【表２】
2004014515.tif 000006
【００３８】
水素化ホウ素ナトリウムの分解はｐＨ依存性であるため、その反応速度は、２５℃及び６０℃での溶液Ｂ６からＢ８において、有機酸又は鉱酸のいずれかの酸を添加することによって促進される。加えて、使用される酸の酸強度もまた、反応速度に影響する。塩酸のような強酸は水中で完全に解離するが、酢酸やクエン酸のような弱酸（酢酸のＫａ＝１．７５×１０−５）においては、Ｈ＋は部分的に解離する。
【００３９】
ＮａＢＨ４の反応速度と転化率の両者を増大させる鍵は、利用できる水の量にあることが見出された。反応の副生物であるメタホウ酸塩は、５水塩、８水塩、及び１０水塩（各ＮａＢＯ２分子に対して付加された水分子の数）のような、１種より多い水和物の形で存在するため、反応が進むにつれてより多くの水分子がメタホウ酸塩にキレートされ、従って加水分解反応に使えなくなる。第２の水溶液の添加により、この制限因子が緩和され、ＮａＢＨ４の完全な加水分解の方へと反応を進行させることが可能となる。
【００４０】
下記の表３に、Ｈ２Ｏ／ＮａＢＨ４のモル濃度とＮａＢＨ４の反応性との間の関係（反応速度と転化率）を示す。アルコールはＮａＢＨ４と反応して水素を生成するので、水のモル濃度の計算の一部には、ヒドロキシル基含有化合物を含める。ＮａＢＨ４に対してＨ２Ｏのモル濃度が比較的高い場合、反応速度だけでなく転化率も、「３０／１５」溶液（溶液Ａ）よりかなり高かった。この傾向は、６０℃という高い温度でも保持された。水のみを添加した場合（溶液Ｂ５）は、ＮａＢＨ４に対する水のモル濃度は、検討した中で最高であった。加水分解の速度及び添加率は、「３０／１５」溶液と比較して、それぞれ１５倍及び２．６倍であった。
【００４１】
【表３】
2004014515.tif 000007
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、長期の安定性と高い反応性を示す水素化ホウ素溶液を提供するという要請に応えることができる。これは安定な水素化ホウ素溶液から、増大された速度で水素を発生させることでもある。長期保存に際して安定な水素化ホウ素物質と、高い水素生成を促進する第２の水溶液との組み合わせは、例えばＰＥＭ燃料電池その他の燃料電池において、有用性を見出すものと期待される。
【図面の簡単な説明】
【図１】２つの溶液を混合してＰＥＭ燃料電池用の水素を発生させる１実施態様を示す概略図である。
【図２】水素の体積（ｍＬ単位）と時間（分単位）の座標軸上で、２５℃で種々の溶液について、時間の関数として発生した水素の体積をプロットしたグラフである。
【図３】６０℃における図２と同様のプロットである。
【符号の説明】
１０　燃料電池
１２　正極
１４　負極
１６　プロトン交換膜
２０　反応チャンバ
２２，２４　リザーバ又は容器
３０　加熱手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
2004014515.tif 000011