(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属水素化物から金属含有生成物と水素とを生成する加水分解反応または熱分解反応を利用して、水素ガスを生成する水素ガス生成装置であって、
前記分解反応を行う反応器と、
前記反応によって生成された混合物から前記金属含有生成物を除去することにより水素ガスの純度を向上する不純物除去手段とを備え、
前記反応器に供給される金属水素化物を貯蔵する第１貯蔵部と、
前記分離された金属含有生成物を貯蔵する第２貯蔵部とを備え、
該第２貯蔵部は、該第１貯蔵部内に備えられ、容積可変な可動壁で構成されている水素ガス生成装置。
【請求項２】
請求項１記載の水素ガス生成装置であって、
前記第１貯蔵部は、前記金属水素化物の水溶液が貯蔵され、
前記第２貯蔵部の可動壁は、水の選択透過性を備える半透膜である水素ガス生成装置。
【請求項３】
金属水素化物から金属含有生成物と水素とを生成する加水分解反応を利用して、水素ガスを生成する水素ガス生成装置であって、
前記加水分解用の水を貯蔵する反応器と、
該反応器に前記金属水素化物の粉末を高速噴射する噴射機構とを備える水素ガス生成装置。
【請求項４】
金属水素化物を用いた水素ガス生成方法であって、
（ａ）  金属水素化物から加水分解反応によって、金属含有生成物と、水と、水素とを含む混合物を生成する工程と、
（ｂ）  前記反応によって生成された混合物を受け取り、前記混合物から前記金属含有生成物および水を除去するとともに、両者を分離する工程とを備える水素ガス生成方法。
【請求項５】
金属水素化物を用いた水素ガス生成方法であって、
水を貯蔵した反応器内に前記金属水素化物を高速噴射する水素ガス生成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属水素化物を加水分解または熱分解して、水素リッチな水素ガス、特に燃料電池用の燃料ガスを生成する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水素と酸素の電気化学反応により起電力を得る燃料電池では、燃料として水素ガスが必要となる。水素ガスを生成するシステム例として、金属水素化物、いわゆるケミカルハイドライドを用いた構成が知られている。
【０００３】
ケミカルハイドライドとは、アルカリ金属または錯金属と水素の化合物であり、加水分解または熱分解して水素を生成する性質を有する物質である。エネルギ密度が非常に高い物質として知られている。昨今の研究により、ケミカルハイドライドとして、ＮａＨ、ＮａＢＨ4、ＮａＡｌＨ4、ＬｉＡｌＨ4、ＬｉＢＨ4、ＬｉＨ、ＣａＨ2、ＡｌＨ3、ＭｇＨ2などの金属水素化物が知られている。
【０００４】
例えば、金属水素化物の一種であるＮａＢＨ4は、次の反応式に従って加水分解し、水素および金属含有生成物を生成する。
ＮａＢＨ4＋２Ｈ2Ｏ  →  ４Ｈ2＋ＮａＢＯ2
ＮａＢＯ2は水を取り込む性質があるため、実際には、１モルのＮａＢＨ4に対し、２モル以上のＨ2Ｏ、通常６モル程度が必要となる。金属含有生成物とは、反応によって生成される物質のうち、金属水素化物に含まれるのと同じ金属元素を含むものをいい、上述の反応では、ＮａＢＯ2がこれに相当する。
【０００５】
金属水素化物の加水分解では、反応による生成物が金属水素化物の表面を覆い、途中で反応が停止してしまう。反応率、即ち全金属水素化物中で反応した物質の割合は、通常、約５０％程度しか得られないことが確認されている。近年では、触媒を用いて反応率を向上する検討もなされている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来のシステムでは、金属水素化物の分解反応をいかにして行い、反応率を向上させるかという点に主眼が置かれており、反応で生成される金属含有生成物による影響については、何ら検討されていなかった。従って、以下に示す種々の課題が存在した。
【０００７】
金属水素化物の分解では、反応器内部は非常に高圧となり、生成された水素は反応器から非常に激しく流出する。この際、水素流出の勢いによって、金属含有生成物や反応に供されずに残った残留水が併せて流出することがある。反応器から流出するガスは、これらの混合物となっており、水素純度が低い。このような混合物を、燃料電池など水素ガスを利用する装置に供給した場合、水素純度が低いため、装置の運転効率が低下したり、不純物により装置に悪影響が与えられたりする可能性があった。また、金属含有生成物は、固体であるため、配管の目詰まりを引き起こす可能性があった。さらに、余剰の水が混合物として排出されると、水を再利用できず、加水分解に要する水を貯蔵するタンク容積の増大、ひいては装置全体の大型化も招いていた。
【０００８】
本発明は、上述の課題に鑑み、金属水素化物を用いた水素ガス生成装置から混合物が流出されることに伴う弊害を抑制することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上述の課題の少なくとも一部を解決するために、本発明では、第１の構成として、金属水素化物を用いて水素リッチな水素ガスを生成する水素ガス生成装置において、反応器と不純物除去手段とを備える構成とした。反応器は金属水素化物の加水分解反応または熱反応を行う機構である。この反応によって、反応器では、金属含有生成物と水素とが生成される。不純物除去手段は、反応によって生成された混合物から金属含有生成物の少なくとも一部を除去する。これによって水素ガスの純度を向上することができ、燃料電池など水素ガスを利用する機器の運転効率の向上等を図ることができる。金属含有生成物によってこれらの機器に与えられる影響を緩和することができる。金属含有生成物の堆積による配管の目詰まりなどの弊害を抑制することもできる。不純物は、完全に除去される必要はなく、金属含有生成物による弊害を緩和できる範囲で少なくとも一部が除去されていれば足りる。
【００１０】
本明細書では、「水素」とは、金属水素化物の分解反応等によって生成される純粋な気体を意味し、水素リッチではあるが、不純物が混合されたガスを「水素ガス」と称する。
【００１１】
不純物の除去は、種々の方法で実現可能である。例えば、混合物の流れを阻害し、局所的に流速の遅い部分を生じさせる流路構成を適用することができる。流速が遅い部分では、不純物は、その重量によって落下し、水素と分離される。いわゆるフィルターなどを用いて不純物を除去することも可能ではあるが、この場合には、金属含有生成物による目詰まりを緩和する手段を併せて備えることが望ましい。
【００１２】
本発明は、金属水素化物の加水分解、熱分解いずれにも適用可能である。特に、触媒存在下で前記金属水素化物の加水分解反応を行う場合に有用性が高い。触媒存在下では、反応が非常に激しく進み、混合物中に金属含有生成物および残留水をより多く含み易いからである。かかる場合の触媒としては、白金系、ルテニウム系、チタニア系、白金−チタニア系などを用いることができる。これらの触媒を担持した反応器内に金属水素化物と水の混合液を通過させて反応を行わせる場合には、大量の不純物が混入するため、本発明の有効性が非常に高い。
【００１３】
本発明において、金属水素化物の加水分解を行う場合には、不純物除去手段によって、混合物から金属含有生成物および水の少なくとも一部を除去するとともに、両者を分離することが好ましい。混合物から水も除去することにより、水素純度をより向上することができる。また、金属含有生成物と水を分離することにより、水を加水分解反応に再利用することができる。従って、加水分解用の水タンクの容積を低減でき、水素ガス生成装置の小型化を図ることができる。
【００１４】
金属含有生成物と水の分離は、種々の方法で実現可能である。
第１の態様として、水に対する金属含有生成物の溶解度を低減させることにより分離を行うことができる。溶解度の低減により、金属含有生成物を析出分離することができる。
【００１５】
溶解度の低減は、例えば混合物の冷却により行うことができる。一般に溶解度は温度依存性があるから、温度低下により溶解度を低減させることができる。冷却は、空冷または液冷いずれの方法を用いても良い。
【００１６】
溶解度の低減は、混合物の断熱膨張により行うこともできる。断熱膨張に伴う温度低下によって、溶解度を低減させることができる。断熱膨張は、例えば、混合物の流路の断面積を局所的に増すことによって行うことができる。混合物を容積可変の容器に一旦貯蔵した後、容積を急増させてもよい。
【００１７】
第２の態様として、金属含有生成物と水の比重の相違を利用して分離を行うことができる。例えば、混合物を静置して金属含有生成物と水とを層分離させる態様を採ることができる。また、金属含有生成物を遠心分離させてもよい。遠心分離は、混合物を封入した容器を回転させてもよいし、混合物の流路をスパイラル状にして遠心力を作用させてもよい。
【００１８】
本発明では、装置の小型化を図るため、金属水素化物の貯蔵部内に、分離された金属含有生成物を貯蔵する構成を採ることが望ましい。つまり、金属水素化物を貯蔵する第１貯蔵部と、金属含有生成物を貯蔵する第２貯蔵部とを用い、第２貯蔵部を、第１貯蔵部内に備えるとともに、容積可変な可動壁で構成することが望ましい。反応が進行するに連れて、金属水素化物の量は低減し、金属含有生成物の量は増大する。可変容積の第２貯蔵部を第１貯蔵部内に設けることにより、スペースの無駄なく金属水素化物および金属含有生成物の双方を貯蔵することができる。容積可変な構成は、例えば、第１貯蔵部と第２貯蔵部とを仕切る剛体壁を移動させる構成としてもよいし、第２貯蔵部を弾性体の袋等で構成し、金属含有生成物の量に応じて第２貯蔵部が膨張する構成としてもよい。
【００１９】
本発明は、反応器内で金属水素化物に水を加える態様で構成することもできるし、予め金属水素化物の水溶液を貯蔵しておき、反応器に担持された触媒の作用によって反応を促進させる態様で構成することもできる。後者の場合には、第１貯蔵部には、金属水素化物の水溶液が貯蔵されることになる。この場合、第２貯蔵部の可動壁は、水の選択透過性を備える半透膜とすることが好ましい。こうすれば、金属含有生成物に含まれる水が第１貯蔵部に浸透するため、加水分解に再利用することができる。
【００２０】
本発明は、第２の構成として、金属水素化物から金属含有生成物と水素とを生成する加水分解反応を利用して、水素ガスを生成する水素ガス生成装置において、加水分解用の水を貯蔵する反応器と、反応器に前記金属水素化物の粉末を高速噴射する噴射機構とを備えるものとした。
【００２１】
水中に噴射された金属水素化物は、加水分解され水素と金属含有生成物とを生成する。この反応は、噴射された勢いで金属水素化物が水中を進行する間に生じる。従って、金属含有生成物は、水の摩擦力によって金属水素化物の表面から剥離し、反応器底部に沈殿する。この結果、第２の構成によれば、金属含有生成物の剥離により反応率を向上しつつ、反応と並行して金属含有生成物を分離することができる。更に、反応を間欠的に行い、金属含有生成物を十分に沈殿させれば、上層の水は引き続き加水分解に利用できる利点もある。
【００２２】
本発明は、上述した水素ガス生成装置としての態様の他、燃料電池と組み合わせて燃料電池システムとして構成してもよい。また、燃料電池からの電力をエネルギ源として移動する移動体として構成することもできる。この他、金属水素化物を用いた水素ガス生成方法の態様で構成してもよい。
【００２３】
【発明の実施の形態】
Ａ．第１実施例：
図１は第１実施例としての燃料電池システムの概略構成を示す説明図である。この燃料電池システムは、燃料電池８と水素ガス生成装置とから構成される。燃料電池８は、アノード８ａに供給される水素と、カソード８ｃに供給される空気中の酸素との電気化学反応によって発電する装置である。燃料電池８としては、固体高分子型燃料電池を用いるものとしたが、燐酸型など種々の型の燃料電池を適用可能である。
【００２４】
水素ガス生成装置は、ケミカルハイドライドと呼ばれる金属水素化物を加水分解して水素ガスを生成する。本実施例では、ＮａＢＨ4を金属水素化物として用いるものとした。ＮａＢＨ4は、加水分解して、水素とＮａＢＯ2を生成する。ＮａＢＯ2は、金属水素化物中に含まれる金属、この場合はＮａを含有する金属含有生成物である。以下、実施例では、ＮａＢＯ2を単に生成物と称する。
【００２５】
金属水素化物は、金属水素化物タンク１に粉末状態で貯蔵されている。この粉末は、配管を通じて反応器３に供給される。配管中には供給量を調整するためのバルブ２が設けられている。粉末を搬送可能なポンプ、例えば超音波モータを利用したポンプなどを用いて金属水素化物を反応器３に供給する構成を採っても良い。
【００２６】
金属水素化物を加水分解するための水は、水タンク４に貯蔵されており、ポンプ５によって反応器３に供給される。水を供給するための配管には、逆止弁６が設けられている。
【００２７】
反応器３は、金属水素化物の加水分解を行うための容器である。反応によって多量の水素が生成され、内部は高圧となる。反応器３は、この圧力に耐えうる構造を有している。本実施例では、反応器３の内部には、加水分解反応を促進するための触媒が担持されている。触媒としては、例えば、白金系、ルテニウム系、チタニア系、白金−チタニア系などを用いることができる。
【００２８】
反応器３では短時間に大量の水素が生成されるため、水素に巻き込まれるようにして、生成物および水が流出する。燃料電池８の要求出力にも依るが、水素の量は数百リットル／分に至ることもある。水素、生成物、水の混合物は、配管によって分離器１０に運搬される。
【００２９】
分離器１０は、混合物から生成物および水を除去し、水素ガスの純度を高めるユニットである。分離器１０は密閉された容器で構成されている。容器内には、混合物が供給される供給口の前面に、その流れを阻止するための阻害板１１が設けられている。阻害板１１は、生成物、水の除去がなされないまま、混合物が分離器１０を通過するのを回避する機能を奏する。図では、混合物の流れ方向に垂直に設けられた状態を例示したが、分離器１０の出口方向への速度成分を抑制可能であれば種々の向きに設置可能である。また、枚数は問わない。上述の速度成分を抑制可能であれば、板以外の機構を用いても構わない。
【００３０】
分離器１０の内部は、仕切壁１２によって層分離室１３と水抽出室１４に分けられている。阻害板１１によって流れが阻害されると、水素に巻き込まれて流れてきた生成物および水は、層分離室１３に落下する。水素ガスは、分離器１０の上層に分離され、純度が向上された状態で出口から流出する。この水素ガスは、燃料電池８のアノード８ａに供給される。
【００３１】
生成物は、水に一定量しか溶解しない。従って、分離器１０を静置すると、層分離室１３の底部には生成物が沈殿し、上層は生成物の水溶液となる。層分離室１３の水量が仕切壁１２の高さを超えると、上層の水溶液は水抽出室１４に流れ込む。分離器１０は、かかる機構により、生成物と水とを分離する。静置とは、完全に無振動の状態に限定されるものではない。仕切壁１２によって生成物と上澄みの溶液とが分離可能な程度に低い振動状態に置かれていれば足りる。なお、水を選択的に透過する半透膜を用いて仕切壁１２を構成し、膜の作用によって生成物と水の分離を行うものとしてもよい。
【００３２】
水抽出室１４に分離された水は、水タンク４に戻され、再び加水分解に使用される。分離された水は、厳密には生成物の水溶液であるが、溶解した生成物は加水分解に何ら影響を与えないことが確認されている。
【００３３】
以上で説明した第１実施例の燃料電池システムによれば、加水分解によって生成された水素ガスの純度を向上した上で燃料電池８に供給することができる。従って、燃料電池８の発電を効率的に行うことができる。また、生成物による配管の目詰まり、燃料電池８に与えられる悪影響を回避することができる。
【００３４】
第１実施例では、混合物中の水を分離し、加水分解に再利用することができる。従って、水タンク４の容積の抑制、ひいては装置全体の小型化を図ることができる。
【００３５】
Ｂ．第２実施例：
図２は第２実施例としての燃料電池システムの概略構成を示す説明図である。第２実施例では、分離器の構成が第１実施例と相違する。その他の構成については、第１実施例と同じであるため、説明を省略する。
【００３６】
第２実施例の分離器２２は、生成物の水に対する溶解度の温度依存性を利用して水と生成物とを分離する。図示する通り、分離器２２は、反応器３から混合物が運搬される配管２１よりも極端に大きい断面積を有する容器である。配管２１から供給された混合物は、分離器２２に入ると、断面積の相違によって流速が急激に低下するとともに、断熱膨張する。流速の低下によって混合物中の生成物および水は分離器２２の底に落下し、堆積する。また断熱膨張によって水素ガスの温度が低下するため、分離器２２の内部は比較的低温になる。一般に溶解度は温度が低いほど低下するから、断熱膨張に伴う温度低下によって、生成物は分離器２２の底部で析出する。水素ガス中に残存する水蒸気も凝縮するとともに生成物が析出し、併せて除去される。不純物が除去された水素ガスは、出口から配管２３によって燃料電池８に供給される。分離器２２の底部で生成物と分離された水を、第１実施例と同様、水タンク４に回収してもよい。
【００３７】
分離器２２の断面積は、混合物の流速低減作用、水素ガスの断熱膨張による温度低下作用を考慮し、不純物の除去、生成物と水の分離を十分に行うことができる範囲で適宜設定すればよい。
【００３８】
第２実施例のシステムによれば、生成物および水の分離によって第１実施例と同様の利点を得ることができる。第２実施例では、分離器２２が比較的簡単な構造を有するという利点もある。
【００３９】
第２実施例では、単一の分離器２２を設けた場合を例示したが、軸方向に複数の分離器を直列に配置し、段階的に純度を向上する構成を採ることも可能である。
【００４０】
Ｃ．第３実施例：
図３は第３実施例としての燃料電池システムの概略構成を示す説明図である。燃料電池８の構成は第１実施例と同じであるが、水素ガス生成装置の構成が第１実施例と相違する。
【００４１】
第３実施例では、金属水素化物は、予め水と混合された状態で燃料タンク３１に貯蔵される。本実施例では、この混合液を燃料と呼ぶものとする。燃料タンク３１では、貯蔵時の温度、ｐＨなどの環境条件が、金属水素化物の加水分解の進行を抑制できる範囲に調整されている。
【００４２】
金属水素化物と水の混合液は、ポンプ３３によって反応器３４に供給される。粉末状の金属水素化物を反応器に供給する第１実施例と異なり、液状の燃料を用いることにより、反応器３４への供給量を比較的容易に精度良く制御可能となる利点がある。
【００４３】
反応器３４は、加水分解を促進するための触媒が内部に担持されている。燃料は、この触媒の作用によって反応器３４内で急激に反応し、水素、生成物、水の混合物を生成する。この混合物は、分離器３５に供給される。
【００４４】
第３実施例の分離器３５は、生成物の溶解度の温度依存性を利用して生成物と水との分離を行う。分離器３５には、軸方向に垂直に混合物が供給される。これによって、分離器３５の外壁が第１実施例における阻害板１１と同じ作用を奏し、混合物の流速を低下させることができる。流速低下によって生成物、水が分離器３５の底部に落下し、水素ガスは分離器３５の上層に分離される。分離された水素ガスは配管３８によって燃料電池８のアノード８ａに供給される。
【００４５】
分離器３５は、外部からファン３６によって強制空冷される。この温度低下によって、分離器３５の底部で生成物が析出し、水と層分離される。図示を省略したが、層分離された水は、燃料タンク３１に回収される。ファン３６を省略し、分離器３５を外気と触れやすい状態で設置することによって自然冷却してもよい。分離器３５に液冷機構を設けても良い。
【００４６】
分離器３５で分離された生成物は、配管３７によって生成物タンク３２に回収される。生成物タンク３２は、燃料タンク３１の内部に設けられている。本実施例では、生成物タンク３２は、弾性素材の袋で容積可変に構成されている。生成物の量は、燃料の消費に伴って増大するため、こうすることにより、スペースの無駄なく燃料および生成物の双方を貯蔵することができる。生成物タンク３２は容積可変であれば足り、弾性素材では燃料タンク３１内を剛体の可動壁で仕切って構成してもよい。
【００４７】
本実施例では、水を選択的に透過する半透膜で生成物タンク３２を形成した。こうすることにより、分離器３５で十分に分離できなかった生成物中の水が半透膜を燃料側に透過する。従って、より多くの水を加水分解に再利用することができる。
【００４８】
第３実施例の構成によれば、不純物の除去により、第１実施例と同様の利点を得ることができる。また、容積可変の生成物タンク３２を用いることにより、燃料および生成物の貯蔵に要するスペースの無駄を省き、装置の小型化を図ることができる。
【００４９】
第３実施例では、半透膜と空冷を併用して、水と生成物とを分離する場合を例示したが、いずれか一方のみを利用して両者を分離する構成を取っても良い。金属水素化物と水の混合液は、その他の実施例においても燃料として用いることができる。逆に、第３実施例においても反応器内で金属水素化物と水を混合する態様を採ることもできる。
【００５０】
Ｄ．第４実施例：
図４は第４実施例としての燃料電池システムの概略構成を示す説明図である。燃料電池８の構成は第１実施例と同じであるが、水素ガス生成装置の構成が第１実施例と相違する。
【００５１】
第４実施例では、反応器４４内に多量の水が蓄えられている。金属水素化物タンク４１には、金属水素化物が粉末状態で貯蔵されている。この粉末は、ポンプ４２によってノズル４３から反応器４４の水中に高速で噴射される。図では、噴射された金属水素化物を黒丸で示した。噴射された金属水素化物は、噴射された勢いで水中を進行しながら加水分解され、生成物と水素を生成する。生成物は、水中を進行する際に、水の摩擦力によって金属水素化物の表面から剥離する。図中では、破線で生成物の剥離を示した。剥離した生成物は、反応器４４の底に堆積する。高速噴射によって生成物が金属水素化物の表面を完全に被覆することを回避でき、反応率を向上することができる。
【００５２】
金属水素化物の噴射後、反応器４４の底に生成物が沈殿し、水と生成物が層分離するのを待って、次の噴射を行う。つまり、反応は間欠的に行われる。生成された水素ガスは、反応器４４の上層に貯蔵され、調圧弁４５によって一定圧力で徐々に燃料電池８に供給される。第４実施例では、反応器４４が水素ガスを貯蔵する水素タンクとしても機能し、同時に水素ガスを、水および生成物から分離する分離器としても機能する。反応器４４は、かかる作用を考慮して、安定的に水素ガスを供給可能な容積で形成される。
【００５３】
金属水素化物の間欠的な噴射は、一定周期的に行うことも可能ではあるが、第４実施例では、反応器４４内の水素量に応じて噴射を制御するものとした。かかる制御は、制御ユニット４７によって行われる。制御ユニット４７は、内部にＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭを備えるマイクロコンピュータである。制御ユニット４７は、所定のソフトウェアに従って、ポンプ４２の動作を制御し、金属水素化物を間欠的に噴射させる。この制御を行うため、反応器４４の圧力を検出する圧力センサ４６からの信号が制御ユニット４７に入力されている。
【００５４】
図中に本実施例での制御処理の概要を併せて図示した。制御ユニット４７内のチャートは、反応器４４内の水素量の変動に応じたポンプの運転状態を示している。時刻ｔ０においてポンプ４２が運転されているものとする。ポンプ４２の運転により金属水素化物の噴射、加水分解が行われるから、反応器４４の水素量は増加する。水素量の増加は、圧力をパラメータとして、圧力センサ４６によって検出される。
【００５５】
水素量が予め設定された上限値ＰＨに達すると（時刻ｔ１）、ポンプ４２の運転は停止される。この上限値は、生成物が十分に沈殿するまでの間に安定的に水素ガスを供給可能な容量を考慮して任意に設定可能である。ポンプ４２の停止後は、燃料電池８での水素ガスの消費に伴い、反応器４４内の水素量も低減する。この間に反応器４４内部では、生成物と水の層分離が進む。
【００５６】
水素量が予め設定された下限値ＰＬに至ると（時刻ｔ２）、制御ユニットは再びポンプ４２を運転し、水素ガスを生成する。下限値ＰＬは、ポンプ４２の運転開始から水素ガスの生成が開始されるまでのタイムラグにおける水素ガスの供給安定性を考慮して任意に設定可能である。このようにポンプ４２は、反応器４４内の水素量が下限値ＰＬと上限値ＰＨの間に維持されるよう、間欠的に運転される。
【００５７】
第４実施例によれば、反応器４４が水素と生成物、水の分離作用を奏するため、高純度の水素ガスを燃料電池８に供給することができる。また、生成物による弊害を回避することもできる。第１〜第３実施例と異なり、分離器が不要なので、簡易なシステム構成となる利点もある。
【００５８】
Ｅ．第５実施例：
図５は第５実施例としての燃料電池システムの概略構成を示す説明図である。第５実施例は、分離器の構成が第１実施例と相違する。その他の構成は、第１実施例と同じであるため、説明を省略する。
【００５９】
分離器５１は、水素ガス、生成物および水の比重の相違を利用してこれらを遠心分離する。遠心分離は、例えば、水素ガス、生成物および水の混合物を封入した容器を回転させて遠心分離を行うことができる。第５実施例では、遠心力が作用する流路を用いることにより、簡易な構成で遠心分離を実現した。
【００６０】
図示する通り、分離器５１は、円筒状の容器で構成される。容器内には、図中に矢印で示すように、螺旋状に混合物が流れるように流路が形成されている。混合物は、分離器５１の外周側から供給され、螺旋状流路を通って中心部分から流出する。この螺旋状流路を流れる間、混合物には遠心力が作用する。比重は、水素、水、生成物の順に大きいため、螺旋状流路の外周壁には遠心分離された生成物が堆積し、その内側に水がたまる。
【００６１】
第５実施例によれば、比較的簡易な構成で、水素ガスの純度を向上することができる利点がある。
【００６２】
以上、本発明の種々の実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の構成を採ることができることはいうまでもない。例えば、上述の実施例では、金属水素化物を加水分解する場合を例示したが、不純物の分離機構を、熱分解によって水素を生成する装置に適用することも可能である。上述の実施例では、燃料電池用の燃料ガスを生成する場合を例示したが、本発明の水素ガス生成装置は、水素を利用可能な種々の装置に適用可能である。燃料電池の電力をエネルギ源として移動する移動体に、実施例に例示したシステムを搭載することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例としての燃料電池システムの概略構成を示す説明図である。
【図２】第２実施例としての燃料電池システムの概略構成を示す説明図である。
【図３】第３実施例としての燃料電池システムの概略構成を示す説明図である。
【図４】第４実施例としての燃料電池システムの概略構成を示す説明図である。
【図５】第５実施例としての燃料電池システムの概略構成を示す説明図である。
【符号の説明】
１…金属水素化物タンク
２…バルブ
３…反応器
４…水タンク
５…ポンプ
６…逆止弁
８…燃料電池
８ｃ…カソード
８ａ…アノード
１０…分離器
１１…阻害板
１２…仕切壁
１３…層分離室
１４…水抽出室
２１…配管
２２…分離器
２３…配管
３１…燃料タンク
３２…生成物タンク
３３…ポンプ
３４…反応器
３５…分離器
３６…ファン
３７…配管
３８…配管
４１…金属水素化物タンク
４２…ポンプ
４３…ノズル
４４…反応器
４５…調圧弁
４６…圧力センサ
４７…制御ユニット
５１…分離器
【図１】
0004792632.tif 000002
【図２】
0004792632.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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