(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面が開放された反応器内部に弾性部材を挿入する工程と、
前記弾性部材の内部に、電線が連結された電極と、電解質水溶液とを挿入する工程と、
前記電線が前記反応器の外部に露出されるように、少なくとも一つ以上の貫通孔が形成された蓋体で前記反応器の開放された一面を覆う工程と、
前記反応器の外部に露出された前記電線と制御部とを連結する工程と、
を含む水素発生装置の製造方法。
【請求項２】
前記弾性部材が、ゴム及びビニールのうちのいずれか一つからなることを特徴とする、請求項１に記載の水素発生装置の製造方法。
【請求項３】
前記蓋体を設置する工程が、
前記反応器の開放部の周縁に沿って形成された溝にゴムリングを挿入する工程と、
前記蓋体と前記反応器との間に前記ゴムリングを介在させ、前記蓋体と前記反応器との間にシール(ｓｅａｌ)を形成する工程と、
を含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の水素発生装置の製造方法。
【請求項４】
前記貫通孔にシーリング剤を充填して前記反応器の内部を外部から遮断する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の水素発生装置の製造方法。
【請求項５】
弾性部材を挿入する工程の前に、
前記反応器内部に少なくとも一つ以上の前記電極を固定させる少なくとも一つ以上の取り付け溝を形成する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の水素発生装置の製造方法。
【請求項６】
一面が開放された反応器と、
前記反応器の開放された一面を覆い、少なくとも一つ以上の貫通孔が形成された蓋体と、
前記蓋体の内側面を覆うように接着して固定し、電解質水溶液を収容する、前記反応器内部に挿入された弾性部材と、
前記弾性部材の内部に収容され、前記貫通孔を貫通する電線と連結される電極と、
を含む、水素発生装置。
【請求項７】
前記反応器の開放部の周縁に沿って形成される溝に挿入され、前記蓋体と前記反応器とをシールし結合させるゴムリングをさらに含むことを特徴とする、請求項６に記載の水素発生装置。
【請求項８】
前記反応器の内部を外部から遮断するために前記貫通孔に充填されるシーリング剤をさらに含むことを特徴とする、請求項６又は７に記載の水素発生装置。
【請求項９】
前記反応器の内部には少なくとも一つ以上の取り付け溝が形成され、前記電極は前記取り付け溝に取り付けられることを特徴とする、請求項６〜８のいずれか１項に記載の水素発生装置。
【請求項１０】
前記弾性部材がゴム及びビニールのうちのいずれか一つからなることを特徴とする、請求項６〜９のいずれか１項に記載の水素発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水素発生装置の製造方法及びこれを用いた水素発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は燃料、すなわち、水素、ＬＮＧ、ＬＰＧ、メタノールなどの燃料と、空気との化学エネルギーを、電気化学的反応により電気及び熱に直接変換させる装置である。既存の発電技術が燃料の燃焼、蒸気発生、タービン駆動、発電機駆動の工程を採用するのとは異なり、燃焼工程や駆動装置がないため、効率が高いだけでなく、環境問題を誘発しない新たな概念の発電技術である。
【０００３】
図１は燃料電池の作動原理を示す図である。
【０００４】
図１を参照すると、燃料電池１００の燃料極１１０はアノードであり、空気極１３０はカソードである。燃料極１１０は水素イオン（Ｈ＋）と電子（ｅ−）とに分解される水素（Ｈ２）の供給を受ける。水素イオンは膜１２０を経て空気極１３０に移動する。膜１２０は電解質層に該当する。電子は外部回路１４０を経て電流を発生させる。そして、空気極１３０にて水素イオンと電子、及び空気中の酸素とが結合して水になる。前述した燃料電池１００における化学反応式は下記の化学式１で表される。
【０００５】
[化１]
燃料極１１０：Ｈ２→２Ｈ＋＋２ｅ−
空気極１３０：１/２Ｏ２＋２Ｈ＋＋２ｅ−→Ｈ２Ｏ
全体反応：Ｈ２+１/２Ｏ２→Ｈ２Ｏ
【０００６】
すなわち、燃料極１１０から分離された電子が外部回路を経て電流を発生させることにより、電池として機能することになる。このような燃料電池１００はＳＯｘとＮＯｘなどの大気汚染物質をほとんど排出せず、二酸化炭素の発生も少なくいため、無公害発電であり、低騷音、無振動などの長所がある。
【０００７】
燃料電池１００は、燃料極１１０から電子を発生させるために、水素原子を含有している一般燃料を、燃料電池１００が要求する、高水素含有量のガスに変化させる水素発生装置を要する。
【０００８】
水素発生装置として一般的に知られている水素貯蔵タンクなどを利用すると体積が大きくなり、保管にも危険がある。
【０００９】
従って、最近注目を集めている携帯電話やノートパソコンなどの携帯用電子機器が高容量の電源供給装置を要求していることから、燃料電池はこれらの要求に応えるために、容積が小さいながらも高性能を有する必要がある。
【００１０】
国際民間航空機関（ＩＣＡＯ：Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｉｖｉｌ Ａｖｉａｔｉｏｎ Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ） により飛行機搬入が承認された、メタノールやギ酸などを用いて燃料を改質し水素を発生させる装置や、メタノールやエタノール、ギ酸などを燃料電池にて直接燃料として使用する方式が用いられている。
【００１１】
しかし、前者は高い改質温度を要し、またシステムが複雑になり、駆動電力が消耗されて純粋水素以外の不純物（ＣＯ２、ＣＯ）が含まれるという問題点がある。そして、後者は両極化学反応が低く、また炭化水素（ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ）の膜を通してのクロスオーバー（ｃｒｏｓｓ-ｏｖｅｒ）により電力密度が非常に低くなるという問題点がある。
【００１２】
これに比して電気化学反応(ｅｌｅｃｔｒｏ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｒｅａｃｔｉｏｎ)を用いた水素発生装置は、 室温で純粋な水素を生成することができる。また、カートリッジとスタック(ｓｔａｃｋ)だけで簡単にシステムを構成することができ、電流を制御する方式から水素生成量を制御するので、別途のＢＯＰユニットがなくても所望の水素流量を制御できるという利点がある。
【００１３】
従来の水素発生装置は反応終了後、再び新たな反応を生じさせるために反応器を交換することになる。すなわち、マグネシウム電極が全て消耗された後には反応がそれ以上進まないので、新たな反応を生じさせるためには反応器を交換しなくてはならない。
【００１４】
超小型反応器の場合、反応器の容積が小さくて製作原価が安価であるため、反応器の交換費用がそれほど負担にならないが、数十Ｗ〜数百Ｗ級の携帯用電源装置においては、反応器自体の容積だけでも数百ｃｃ〜数十Ｌ単位になるので、反応器の交換費用に対する負担が大きくなる。
【００１５】
また、副産物の水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２）が残存し、マグネシウム（Ｍｇ）電極、ステンレススチール（Ｓ．Ｓ）電極、電解質などが完全に消耗されないので、これらを処理することが問題である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は前述した従来の問題点を解決するために案出されてもので、本発明の目的は、反応後に残存する反応器内の物質を容易に除去することができ、電極と電解質水溶液との反応面積を増加させることができる水素発生装置の製造方法及びこれを用いた水素発生装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の一実施形態では、一面が開放された反応器内に弾性部材を挿入する工程と、弾性部材内部に電線が連結された電極と、電解質水溶液を挿入する工程と、電線が反応器の外部に露出されるように貫通孔が形成された蓋体で反応器の開放された一面を覆う工程と、反応器の外部に露出された電線と制御部とを連結する工程と、を含む水素発生装置の製造方法が提供される。
【００１８】
弾性部材はゴム及びビニールのうちのいずれか一つからなることができる。
【００１９】
蓋体を設置する工程は、反応器の開放部の周りに沿って形成された溝にゴムリングを挿入する工程、及び、蓋体と反応器との間にゴムリングを介在し、蓋体と反応器とをゴムリングでシーリングする工程と、を含むことができる。
【００２０】
また、貫通孔にシーリング剤を充填して反応器の内部を外部から遮断することができる。
【００２１】
弾性部材を挿入する工程の前に、反応器内部に少なくとも一つ以上の電極を固定する少なくとも一つ以上の取り付け溝を形成する方法をさらに含むことができる。
【００２２】
本発明の他の実施形態では、一面が開放された反応器と、反応器の開放された一面を覆う、貫通孔が形成される蓋体と、反応器の内部に挿入され、蓋体に固定される、電解質水溶液を収容する弾性部材と、弾性部材内部に収容され、貫通孔を貫通する電線が連結された電極と、を含む水素発生装置が提供される。
【００２３】
ここで、反応器の開放部の周りに沿って形成される溝に挿入され、蓋体と反応器とをシーリングし結合させるゴムリングをさらに含むことができる。
【００２４】
また、反応器の内部を外部から遮断するために貫通孔に充填されるシーリング剤をさらに含むことができる。
【００２５】
また、反応器の内部には取り付け溝が形成され、電極は取り付け溝に取り付けることができ、弾性部材はゴム及びビニールのうちのいずれか一つからなることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明による水素発生装置の製造方法及びこれを用いた水素発生装置は、反応後に残存する反応器内部の物質を容易に除去することができ、反応器を交換しなくてもよいので交換費用を節約することができ、反応が進むことにつれ内部物質が減少することになり、これによる弾性部材の収縮作用から電解質水溶液の水位を高めることができるので、電極と電解質水溶液との反応面積を増加させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明は多様な変更と、様々な実施例を可能にするため、特定実施例を図面に例示し、詳細に説明する。しかし、本発明がこれらの特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるあらゆる変更、均等物及び代替物を含むものとして理解されるべきである。本発明を説明するに当たって、係る公知技術に対する具体的な説明が本発明の要旨をかえって不明にすると判断される場合、その詳細な説明を省略する。
【００２８】
「第１」、「第２」などの用語は、多様な構成要素を説明するのに用いることに過ぎなく、前記構成要素が前記用語により限定されるものではない。前記用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的だけに用いられる。
【００２９】
本出願で用いた用語は、ただ特定の実施例を説明するために用いたものであって、本発明を限定するものではない。単数の表現は、文の中で明らかに表現しない限り、複数の表現を含む。本願において、「含む」または「有する」などの用語は明細書上に記載された特徴、数字、工程、動作、構成要素、部品、またはこれらを組み合わせたものの存在を指定するものであって、一つまたはその以上の他の特徴や数字、工程、動作、構成要素、部品、またはこれらを組み合わせたものの存在または付加可能性を予め排除するものではないと理解されるべきである。
【００３０】
以下、本発明の実施例を添付した図面を参照して詳しく説明する。
【００３１】
高分子型燃料電池(ＰＥＭＦＣ)の水素発生に用いられる方法は、アルミニウムの酸化反応、金属ホウ化水素類の加水分解、及び金属類電極体反応に分けることができる。その中で、水素発生を効率的に調節する方法としては金属類電極体を用いる方法がある。図２は金属類電極体を用いた水素発生装置を示す概念図である。
【００３２】
図２に示すように、アノード（陽極）２２０のマグネシウムとカソード（陰極）２３０のステンレススチール(ｓｔａｉｎｌｅｓｓ ｓｔｅｅｌ)とが電解槽２１０の電解水溶液２１５に浸されている。
【００３３】
水素発生装置２００の原理は、ステンレススチール２３０よりイオン化傾向の大きいマグネシウム電極２２０から電子が生成されて、生成された電子がステンレススチール２３０へ移動する。移動された電子は電解水溶液２１５と結合して水素を生成することができる。
【００３４】
前述した水素発生装置２００における化学反応式は下記の化学式２で表される。
[化２]
アノード２２０：Ｍｇ→Ｍｇ２＋+２ｅ−
カソード２３０：２Ｈ２Ｏ+２ｅ−→Ｈ２＋２（ＯＨ）−
全体反応      ：Ｍｇ＋２Ｈ２Ｏ→Ｍｇ２＋＋Ｈ２＋２（ＯＨ）−
【００３５】
本方法は主としてマグネシウム電極２２０がマグネシウムイオン（Ｍｇ２＋）にイオン化されることにより得られた電子を、再び、導線を通じて他の金属体に移動させて(例えば、アルミニウム、あるいはステンレススチール)水の分解反応で水素を発生させる方法である。発生する水素の量は使用される電極体間の間隔及び電極の大きさに応じて需要に応じて調節することができる。
【００３６】
図３は本発明の一実施例による水素発生装置の製造方法を示すフローチャートであり、図４〜図７は本発明の一実施例による水素発生装置の製造方法の断面図である。図４〜図７には、反応器３００、取り付け溝３０１、弾性部材３０２、第１電極３０４、第２電極３０６、電線３０８、電解質水溶液３１０、蓋体３１２、ゴムリング３１４、制御部３１６が示されている。
【００３７】
本発明は水素発生装置の反応終了後、反応器に残留する不純物と内部物質とを容易に除去することができ、反応器を交換しなくてもよいので反応器交換費用を節約することができる。
【００３８】
以下、本発明の理解と説明の便宜のために、第１電極３０４がマグネシウム（Ｍｇ）製であり、第２電極３０６がステンレススチール製であるものを中心に説明する。
【００３９】
先ず、工程Ｓ１０で、反応器３００の内部に電極３０４、３０６を固定させる取り付け溝３０１を形成する。取り付け溝３０１は電極３０４、３０６を固定させるための一つの手段であり、これに限定されず、電極３０４、３０６を固定させるための多様な方法を用いることができる。
【００４０】
次に、工程Ｓ２０で、図４に示すように、一面が開放された反応器３００の内部に弾性部材３０２を挿入する。反応器３００内部には後述する電極３０４、３０６を挿入し、電解質水溶液３１０を入れる。すなわち、電極３０４、３０６と電解質水溶液３１０が反応器３００内部に挿入される前に、ゴムまたはビニール製の弾性部材３０２が反応器３００の内部に挿入される。
【００４１】
図５に示すように、弾性部材３０２が弾性を有するため、弾性部材３０２内に電極３０４、３０６や電解質水溶液３１０が挿入されると、弾性部材３０２が反応器３００の形態に膨張する。工程Ｓ３０で、図５のように、弾性部材３０２の内部に電線３０８が連結された電極３０４、３０６と電解質水溶液３１０とが挿入される。
【００４２】
この際、弾性部材３０２内部に内部物質を挿入し、反応が進むことにより、燃料が消耗されて内部物質が減ることになる。内部物質が減ると、内部物質を収容する弾性部材３０２も収縮することになる。したがって、弾性部材３０２の収縮作用により弾性部材３０２内部に収容された電解質水溶液３１０の水位を高めることができ、電極３０４、３０６と電解質水溶液３１０との反応面積を増加できるので水素発生の効率を高めることができる。
【００４３】
ここで、電極３０４、３０６は反応器３００内部に固定するが、本実施例では反応器３００内部に形成された取り付け溝３０１を用いて反応器３００内部に電極３０４、３０６を固定する。反応器３００内部に電極３０４、３０６を固定させる方法は、当業者にとって多様な方法を用いることができる。
【００４４】
電解質水溶液３１０は水素イオンを含み、水素発生装置は電解質水溶液３１０に含まれている水素イオンを用いて水素ガスを発生させる。電解質水溶液３１０には、塩化リチウム（ＬｉＣｌ）、塩化カリウム（ＫＣｌ）、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、硝酸カリウム（ＫＮＯ３）、硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ３）、塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）、塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２）、硫酸カリウム（Ｋ２ＳＯ４）、硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ４）、硫酸マグネシウム（ＭｇＳＯ４）、塩化銀（ＡｇＣｌ）などを電解質として使用することができる。
【００４５】
また、反応器３００内部に第１電極３０４及び第２電極３０６を図示されているように固定して反応を進行させることができる。
【００４６】
ここで、第１電極３０４は活性電極である。第１電極３０４では、マグネシウム（Ｍｇ）と水（Ｈ２Ｏ）とのイオン化エネルギーの差により、マグネシウムが水中に２つの電子を出してマグネシウムイオン（Ｍｇ２＋）に酸化される。
【００４７】
また、第２電極３０６は非活性電極であり、第１電極３０４と異なって消耗されないので第１電極３０４の厚みより薄く形成することができる。より詳細には、第２電極３０６での化学反応は、水が第１電極３０４から移動した電子を受けて水素を発生する。
【００４８】
次に、図６に示すように、工程Ｓ４０で、電線３０８が反応器３００の外部に露出されるように、貫通孔が形成された蓋体３１２で反応器３００の開放された一面を覆う。反応器３００内部に形成される弾性部材３０２は電解質水溶液３１０の量に応じて弾性的に拡張することができる。また、反応器３００の開放された一面を蓋体３１２で覆うとき、反応器３００の内部側、すなわち蓋体３１２の内側全面を覆うように弾性部材３０２を固定することができる。より具体的には、反応器３００を蓋体３１２で覆う前に、弾性部材３０２を伸ばし、接着剤で接着して蓋体３１２に弾性部材３０２を接着固定することができる。また、蓋体３１２の一面に弾性部材掛けを設け、弾性部材３０２を伸ばして弾性部材掛けに掛けて固定することもできる。
【００４９】
この際、蓋体３１２と反応器３００とはワンタッチ方式で簡便に連結できる。したがって、反応器３００と蓋体３１２とを容易に結合したり分離したりすることができる。
【００５０】
また、蓋体３１２と反応器３００が結合する際に、蓋体３１２と反応器３００とをゴムリング３１４を用いて結合することができる。すなわち、工程Ｓ４２で、反応器３００の開放部の周りに沿って形成された溝にゴムリング３１４を挿入し、工程Ｓ４２２で、蓋体３１２と反応器３００との間にゴムリング３１４を介在して蓋体３１２と反応器３００とをシーリングする。これにより、反応器３００と蓋体３１２とを堅固に固定させることができる。
【００５１】
また、工程Ｓ４４で、反応器３００を蓋体３１２で覆う際に、蓋体３１２の外部に電線３０８が露出されるように、蓋体３１２に貫通孔を形成し、電線３０８が通過する貫通孔にシーリング剤を塗布して反応器３００の内部を外部から遮断する。電線３０８が通過する貫通孔をシーリングすることにより反応器３００から発生される水素の流出を防止できる。
【００５２】
シーリング剤の物質としては、弾性部材３０２の物質と同じであるゴムやビニールを使用することができ、その他の貫通孔を充填できる接着物質を使用することができる。
【００５３】
次に、図７に示すように、工程Ｓ５０で、反応器３００の外部に露出された電線３０８と制御部３１６とを連結する。これにより、制御部３１６を用いて、発生される水素量を調節することができる。
【００５４】
前記のように、反応器３００に弾性部材３０２を挿入し、弾性部材３０２内部に電線３０８が連結された電極３０４、３０６と、電解質水溶液３１０とを含む内部物質を形成した。反応器３００から弾性部材３０２と内部物質とを除去する方法は以下に示す。
【００５５】
先ず、制御部３１６に連結される電線３０８を切断し、反応器３００から蓋体３１２を開けた後、弾性部材３０２と蓋体３１２との間の固定部分を除去し、電線３０８が連結された電極３０４、３０６と電解質水溶液３１０が含まれている弾性部材３０２を除去する。これにより、反応器３００を除いた反応副産物、消耗された電極、電解質水溶液を一度で除去することができる。
【００５６】
図７は本発明の一実施例による水素発生装置の断面図である。図７には、反応器３００、取り付け溝３０１、弾性部材３０２、第１電極３０４、第２電極３０６、電線３０８、電解質水溶液３１０、蓋体３１２、ゴムリング３１４、制御部３１６が示されている。
【００５７】
反応器３００は内部に弾性部材３０２を有している。
【００５８】
弾性部材３０２は反応器３００内部に挿入され、弾性部材３０２内部には第１電極３０４及び第２電極３０６を含む電極と、電解質水溶液３１０と、を含む。弾性部材３０２はゴム及びビニール製であることができ、弾性部材３０２内部に電解質水溶液３１０が流入される場合、弾性部材３０２は反応器３００の形態に合わせてその形状が変わることになる。
【００５９】
反応器３００の内部に形成される弾性部材３０２は電解質水溶液３１０の量に応じて弾性的に拡張できる。また、蓋体３１２で反応器３００を覆う際に、反応器３００の内部の蓋体３１２内側面に弾性部材３０２を固定させることができる。
【００６０】
弾性部材３０２内部に内部物質を挿入後、反応が進むにつれ燃料が消耗されて内部物質が減少する。内部物質が減ると内部物質を収容する弾性部材３０２も収縮する。したがって、弾性部材３０２の収縮作用により弾性部材３０２内部に収容された電解質水溶液３１０の水位を高めることができ、電極３０４、３０６と電解質水溶液３１０との反応面積を増加させることができるので、水素発生の効率を高めることができる。
【００６１】
電極３０４、３０６は第１電極３０４及び第２電極３０６に分けることができ、電子の移動通路である電線３０８と連結される。
【００６２】
電解質水溶液３１０は水素イオンを含み、水素発生装置は電解質水溶液３１０に含まれている水素イオンを用いて水素ガスを発生させる。電解質水溶液３１０には、塩化リチウム、塩化カリウム、塩化ナトリウム、硝酸カリウム、硝酸ナトリウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、硫酸カリウム、硫酸ナトリウム、硫酸マグネシウム、塩化銀などを電解質として使用することができる。
【００６３】
第１電極３０４は反応器３００内部の一面に形成され、電子を発生させる。第１電極３０４は活性電極である。 第１電極３０４では、マグネシウム（Ｍｇ）と水（Ｈ２Ｏ）とのイオン化エネルギーの差によりマグネシウムが水中に２個の電子(ｅ−)を出してマグネシウムイオン（Ｍｇ２＋）に酸化される。
【００６４】
この際、生成される電子は電線３０８を通して制御部３１６に移動し、また、電線３０８を通して第２電極３０６へ移動することになる。したがって、第１電極３０４は電子の生成につれ消耗され、一定時間が経過すると交換することになる。また、第１電極３０４は第２電極３０６に比して相対的にイオン化傾向が大きい金属製であることができる。
【００６５】
第２電極３６０は第１電極３０４に隣接して形成することができ、電子と電解質水溶液３１０とを用いて水素を発生させることができる。第２電極３０６は非活性電極である。第２電極３０６は第１電極３０４のマグネシウムから発生する電子を受けて電解質水溶液３１０と反応することにより水素を発生させる。
【００６６】
また、第２電極３０６は非活性電極であるため、第１電極３０４とは異なって消耗されないので第１電極３０４の厚みより薄く形成することができる。
【００６７】
第２電極３０６における化学反応をより詳細に見ると、第２電極においては、水が、第１電極３０４から移動してきた電子を受けて水素に分解される。
【００６８】
前述した化学反応式は、下記の化学式３で表される。
【００６９】
[化３]
第１電極：Ｍｇ→Ｍｇ２＋＋２ｅ−
第２電極：２Ｈ２Ｏ＋２ｅ−→Ｈ２＋２（ＯＨ）−
全体反応：Ｍｇ＋２Ｈ２Ｏ→Ｍｇ（ＯＨ）２＋Ｈ２
【００７０】
前述の化学反応は多様な要素により反応速度及び反応効率が決定される。反応速度を決定する要素としては、第１電極３０４及び/または第２電極３０６の電極面積、電解質水溶液３１０の濃度、電解質水溶液３１０の種類、第１電極３０４及び/または第２電極３０６の個数、第１電極３０４と第２電極３０６との間の連結方法、第１電極３０４と第２電極３０６との間の電気的抵抗を含む。
【００７１】
前述した要素を変化させると、反応条件に応じて第１電極３０４と第２電極３０６との間に流れる電流量（すなわち、電子量）が変わり、従って化学式３のような電気化学的反応速度が変わることになる。電気化学的反応速度が変わると、第２電極３０６から発生される水素量にも変化が生ずる。
【００７２】
よって、本発明の実施例では、第１電極３０４と第２電極３０６との間に流れる電流量を調節することにより、生成される水素量を調節できるようになる。これは下記の数式１で表されるようにファラデー法則（Ｆａｒａｄａｙ’ｓ  ＬＡＷ）により原理的に説明できる。
【００７３】
【数１】
0004837705.tif 000002
【００７４】
ここで、Ｎｈｙｄｒｏｇｅｎは１秒間に生成される水素量（ｍｏｌ）であり、Ｖｈｙｄｒｏｇｅｎは１分間に生成される水素の体積（ｍｌ/ｍｉｎ）である。ｉは電流（Ｃ/ｓ）、ｎは反応電子の個数、Ｅは電子１モル当たりの電荷（Ｃ/ｍｏｌ）を示す。
【００７５】
前述の化学式３を参照すると、第２電極３０６にて水素電子二つが反応するので、ｎは２であり、電子１モルの電荷は約−９６４８５クーロンである。
【００７６】
１分間に生成される水素の体積は、１秒間に生成される水素量に時間（６０秒）と水素１モルの体積（２２４００ｍｌ）を乗じて算出することができる。
【００７７】
若し、燃料電池が２Ｗシステムで使用される場合、水素要求量は４２ｍｌ/ｍｏｌ程度であり、６Ａの電流を必要とする。また、燃料電池が５Ｗシステムで使用される場合、水素要求量は１０５ｍｌ/ｍｏｌ程度であり、１５Ａの電流を必要とする。
【００７８】
このように水素発生装置は第１電極３０４と第２電極３０６に流れる電流量を調節すると後段に連結される燃料電池が必要としているだけの水素を発生させることが可能である。
【００７９】
本発明の実施例において、第１電極３０４としてはマグネシウム以外にアルミニウム（Ａｌ）、亜鉛（Ｚｎ）、鉄（Ｆｅ）などの相対的にイオン化傾向が大きい金属製であることができる。また、第２電極としてはステンレススチール以外に白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、鉄（Ｆｅ）などであることができ、第１電極３０４を構成する金属に比して相対的に小さいイオン化傾向を有する金属である。
【００８０】
制御部３１６は電気化学的反応により第１電極３０４から生成された電子を第２電極３０６に伝達する速度、すなわち、電流量を調節する。
【００８１】
制御部３１６は燃料電池が必要としている電力量または水素量の伝達を受けて、その要求値が大きいと、第１電極３０４から第２電極３０６に流れる電子量を増加させ、その要求値が小さいと、第１電極３０４から第２電極３０６へ流れる電子量を減少させる。
【００８２】
例えば、制御部３１６は、可変抵抗値を変化させることにより第１電極３０４と第２電極３０６との間に流れる電流量を調節する可変抵抗を含み、オン/オフタイミングを調節することにより第１電極３０４と第２電極３０６との間に流れる電流量を調節することができるオン/オフスィッチを含む。
【００８３】
蓋体３１２は反応器３００の外部に電線３０８が露出されるように反応器３００と結合する。反応器３００の外部に電線３０８を露出させるために、蓋体３１２に電線３０８が通過する貫通孔を形成することができる。この際、反応器３００内部で発生される水素が貫通孔から流出されることを防止するために、貫通孔にシーリング剤を塗布する。これにより、反応器内部を外部から遮断することができる。
【００８４】
また、蓋体３１２は反応器３００とワンタッチ方式で簡単に連結できるため、蓋体３１２と反応器３００との連結及び分離を容易にすることができる。
【００８５】
また、蓋体３１２が反応器３００に結合する際に、反応器３００の開放部の周りに沿って形成された溝にゴムリング３１４を挿入し、蓋体３１２と反応器３００との間にゴムリング３１４を介在させて蓋体３１２と反応器３００とをシーリングすることができる。これにより、蓋体３１２と反応器３００との結合を堅固に固定し、反応器３００内部から発生する水素の流出を防止することができる。
【００８６】
本発明を用いて、前述した水素発生装置から生成された水素の供給を受けて、水素の化学エネルギーを電気エネルギーに変換することにより直流電流を生産する燃料電池を含む燃料電池発電システムを提供できることは、言うまでもない。
【００８７】
本発明の好ましい実施例を前記で参照して説明したが、当該技術分野における通常の知識を有する者であれば特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から脱しない範囲内で本発明を多様に修正及び変更させることができることを理解できよう。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】燃料電池の作動原理を示す図である。
【図２】水素発生装置を示す概念図である。
【図３】本発明の一実施例による水素発生装置の製造方法を示すフローチャートである。
【図４】本発明の一実施例による水素発生装置の製造方法の断面図である。
【図５】本発明の一実施例による水素発生装置の製造方法の断面図である。
【図６】本発明の一実施例による水素発生装置の製造方法の断面図である。
【図７】本発明の一実施例による水素発生装置の製造方法の断面図である。
【符号の説明】
【００８９】
３００  反応器
３０１  取り付け溝
３０２  弾性部材
３０４  第１電極
３０６  第２電極
３０８  電線
３１０  電解質水溶液
３１２  蓋体
３１４  ゴムリング
３１６  制御部
【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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