(57)【要約】【課題】本発明は、金属水素化物から水素を発生させるための方法および反応器を提供する。【解決手段】本方法は、金属水素化物および水を含有する燃料を提供するステップと、機能性膜システムを使用することにより水素化物と水との反応を触媒するステップと、およびそれにより水素を発生させるステップと、を含む。水素を発生させる反応器は、容器および該容器内に配置された機能性膜システムを含む。機能性膜システムは、該容器を２つのチャンバーに区分化する。２つのチャンバーの１つは燃料チャンバーであり、そしてもう１つのチャンバーは水素チャンバーである。金属水素化物および水を含有する燃料は燃料チャンバーへ導かれ、そこで触媒反応を受けて水素を発生する。発生した水素は機能性膜システムを通過して水素チャンバーに入り、そして水素出口を通って反応器から出て行く。機能性膜システムは１枚の膜および１つの触媒を含む。触媒は、金属水素化物からの水素の取出しを促進するために適合する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属水素化物から水素を発生させる方法であって、
金属水素化物および水を含有する燃料を提供するステップと、
機能性膜システムを使用することにより金属水素化物と水との反応を触媒するステップと、
それにより水素を発生させるステップと、を含む方法。
【請求項２】
前記機能性膜システムが、
１つの膜と、
金属水素化物からの水素の取出しを促進するために適合する触媒であって、前記膜に含有されている触媒とを含む、請求項１の方法。
【請求項３】
前記触媒が遷移金属触媒である、請求項２の方法。
【請求項４】
前記遷移金属触媒が周期表のＩＢ族からＶＩＩＩＢ族の金属またはそれから製造された化合物を含有する、請求項３の方法。
【請求項５】
前記遷移金属触媒がルテニウム、コバルト、ルテニウム化合物、コバルト化合物、およびそれらの組み合わせから選択される、請求項４の方法。
【請求項６】
前記方法が、
１つの親水性層と、
１つの金属触媒層と、
１つのマイクロポーラス拡散層と、をさらに含む請求項２の方法。
【請求項７】
前記親水性層および前記金属触媒層が単一層を含む、請求項６の方法。
【請求項８】
前記単一層が前記マイクロポーラス拡散層上のコーティングである、請求項７の方法。
【請求項９】
前記金属触媒層および前記マイクロポーラス拡散層が単一層である、請求項６の方法。
【請求項１０】
前記触媒が前記マイクロポーラス拡散層に組み込まれている、請求項９の方法。
【請求項１１】
前記親水性層が前記金属触媒層上にコーティングされている、請求項６の方法。
【請求項１２】
前記金属触媒層が蒸着法、イオン結合法、および静電結合法からなる群から選択されたプロセスによって前記マイクロポーラス拡散層上に付着させられている、請求項６の方法。
【請求項１３】
前記膜が平板または中空糸である、請求項２の方法。
【請求項１４】
前記膜が非対称膜である、請求項２の方法。
【請求項１５】
前記非対称膜が外皮を有する、請求項１４の方法。
【請求項１６】
前記機能性膜システムが複数の機能性膜システムをさらに含む、請求項２の方法。
【請求項１７】
前記複数の機能性膜システムが中空糸のバンドルを含む、請求項１６の方法。
【請求項１８】
水素を発生させるための反応器であって、
１つの容器と、
２つのチャンバーが前記容器内に形成されるように前記容器内に配置された機能性膜システムと、を含み、１つの前記チャンバーは燃料チャンバーであり、そしてもう１つの前記チャンバーは水素チャンバーであり、それにより金属水素化物および水を含有する燃料が前記燃料チャンバーへ持ち込まれると、前記燃料が触媒反応して水素を形成し、前記水素が前記機能性膜システムを通過して前記水素チャンバーへ入って行く反応器。
【請求項１９】
前記機能性膜システムが１バンドルの中空糸機能性膜システムをさらに含む、請求項１８の反応器。
【請求項２０】
前記機能性膜システムが、
１枚の膜と、
金属水素化物からの水素の取出しを促進するために適合する触媒であって、前記膜に含有されている前記触媒と、を含む、請求項１８の反応器。
【請求項２１】
前記触媒が遷移金属触媒である、請求項２０の反応器。
【請求項２２】
前記遷移金属触媒が周期表のＩＢ族からＶＩＩＩＢ族の金属またはそれから製造された化合物を含有する、請求項２１の反応器。
【請求項２３】
前記遷移金属触媒がルテニウム、コバルト、ルテニウム化合物、コバルト化合物、およびそれらの組み合わせから選択される、請求項２２の反応器。
【請求項２４】
１つの親水性層と、
１つの金属触媒層と、
１つのマイクロポーラス拡散層と、をさらに含む請求項２０の反応器。
【請求項２５】
前記親水性層および前記金属触媒層が単一層を含む、請求項２４の反応器。
【請求項２６】
前記単一層が前記マイクロポーラス拡散層上のコーティングである、請求項２５の反応器。
【請求項２７】
前記金属触媒層および前記マイクロポーラス拡散層が単一層である、請求項２４の反応器。
【請求項２８】
前記触媒が前記マイクロポーラス拡散層に組み込まれている、請求項２７の反応器。
【請求項２９】
前記親水性層が前記金属触媒層上にコーティングされている、請求項２４の反応器。
【請求項３０】
前記金属触媒層が蒸着法、イオン結合法、および静電結合法からなる群から選択されたプロセスによって前記マイクロポーラス拡散層上に付着させられている、請求項２４の反応器。
【請求項３１】
前記膜が平板または中空糸である、請求項２０の反応器。
【請求項３２】
前記膜が非対称膜である、請求項２０の反応器。
【請求項３３】
前記非対称膜が外皮を有する、請求項３２の反応器。
【請求項３４】
前記機能性膜システムが複数の機能性膜システムをさらに含む、請求項２０の機能性膜システム。
【請求項３５】
前記複数の機能性膜システムが１バンドルの中空糸をさらに含む、請求項３４の機能性膜システム。
【請求項３６】
機能性膜システムであって、
１枚の膜と、
金属水素化物からの水素の取出しを促進するために適合する触媒であって、前記膜に含有されている前記触媒と、を含む、機能性膜システム。
【請求項３７】
前記触媒が遷移金属触媒である、請求項３６の機能性膜システム。
【請求項３８】
前記遷移金属触媒が周期表のＩＢ族からＶＩＩＩＢ族の金属またはそれから製造された化合物を含有する、請求項３７の機能性膜システム。
【請求項３９】
前記遷移金属触媒がルテニウム、コバルト、ルテニウム化合物、コバルト化合物、およびそれらの組み合わせから選択される、請求項３８の機能性膜システム。
【請求項４０】
１つの親水性層と、
１つの金属触媒層と、
１つのマイクロポーラス拡散層と、をさらに含む請求項３６の機能性膜システム。
【請求項４１】
前記親水性層および前記金属触媒層が単一層を含む、請求項４０の機能性膜システム。
【請求項４２】
前記単一層が前記マイクロポーラス拡散層上のコーティングである、請求項４１の機能性膜システム。
【請求項４３】
前記金属触媒層および前記マイクロポーラス拡散層が単一層である、請求項４０の機能性膜システム。
【請求項４４】
前記触媒が前記マイクロポーラス拡散層に組み込まれている、請求項４３の機能性膜システム。
【請求項４５】
前記親水性層が前記金属触媒層上にコーティングされている、請求項４０の機能性膜システム。
【請求項４６】
前記金属触媒層が蒸着法、イオン結合法、および静電結合法からなる群から選択されたプロセスによって前記マイクロポーラス拡散層上に付着させられている、請求項４０の機能性膜システム。
【請求項４７】
前記膜が平板または中空糸である、請求項３６の機能性膜システム。
【請求項４８】
前記膜が非対称膜である、請求項３６の機能性膜システム。
【請求項４９】
前記非対称膜が外皮を有する、請求項４８の機能性膜システム。
【請求項５０】
前記機能性膜システムが複数の機能性膜システムをさらに含む、請求項３６の機能性膜システム。
【請求項５１】
前記複数の機能性膜システムが１バンドルの中空糸をさらに含む、請求項５０の機能性膜システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属水素化物から水素を発生させるための反応器および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
直接型水素燃料電池の燃料として使用するための水素ガスの貯蔵は、そのような燃料電池を開発および商業化するための重要な問題点である。一部の人々は、極めて揮発性のガスである水素ガスの貯蔵がこれらの燃料電池の導入を制限する可能性があると考えている。
【０００３】
燃料電池は、水素および酸素を水に変換することによって電気を発生させる電気化学的エネルギー変換装置である。燃料および酸化剤が燃料電池へ継続的に供給される限り、燃料電池は作動し続ける。
【０００４】
燃料電池は、概してアノード、カソードおよびアノードとカソードとの間に挟まれた電解質からなる。アノードおよびカソードは、典型的には電気を発生する酸化および還元反応を促進するための触媒を有する。燃料電池の１つのタイプは、プロトン交換膜燃料電池としても知られているポリマー電解質膜（「ＰＥＭ」）型燃料電池である。
【０００５】
ＰＥＭ型燃料電池では、水素および酸素は外部源から電池へ供給される。水素はその後、アノード側からＰＥＭ型燃料電池へ入り、そこで水素は酸化反応に曝されてＨ+イオンおよび電子（ｅ-）を生成する。電子はアノードを通して外部回路（モータを回転させる等の有用な機能を果たす）へ導かれ、そして電池のカソード側へ戻る。酸素はカソード側から電池内に入り、そこで還元反応を受けて負に荷電した酸素原子を生成する。２個の正に荷電した水素イオンは負に荷電した１個の酸素原子および２個の電子と結合し、それらは外部回路からカソードへ戻り、水の分子を生成する。
【０００６】
純粋水素を燃料として使用すると、燃料電池は熱と副産物としての水しか放出しない。他の副産物が全く発生しないので、燃料としての純粋水素の使用は、化石燃料に結び付いた環境問題の多くを効果的に解決できるであろう。
【０００７】
特許文献１および特許文献２に開示されているように、燃料電池への水素の連続的供給を提供するための認知された方法の１つは、「水素オンデマンド（ｈｙｄｒｏｇｅｎ  ｏｎ  ｄｅｍａｎｄ）」として知られている。水素オンデマンド技術は、水と、ホウ砂の誘導体である水素化ホウ素ナトリウムと、から純粋水素を発生させる。
【０００８】
水素ガス発生の化学反応は、
ＮａＢＨ4＋２Ｈ2Ｏ→４Ｈ2＋ＮａＢＯ2＋熱
である。
【０００９】
水素オンデマンド技術により発生した水素は、次に燃料電池の内側で酸素と反応させて、自動車、ラップトップコンピュータ、携帯電話、携帯情報通信端末（「ＰＤＡ」）等に電力を供給できる電気を発生させるために利用できる。
【００１０】
特許文献２は、電動式の燃料供給を必要とすることなく燃料および消費された燃料成分を輸送するために、内部で発生した差圧を利用して水素を発生させるための配列を開示している。
【００１１】
特許文献１（「Ａｍｅｎｄｏｌａ」）は、その中でホウ化水素が酸化されてホウ酸塩および電流が発生する電気変換電池を開示している。さらに、Ａｍｅｎｄｏｌａは、また別の方法ではホウ化水素を水と結合させると水の還元により水素を発生できることを開示している。その後で水素を収集し、水素の消費地点へ輸送することができる。
【００１２】
上記の各々は「水素オンデマンド」技術を利用して水素を発生させることに適度の成功を得てきた可能性はあるが、今もなお単純かつより効果的方法で水素を発生させる方法に対する必要がある。
【特許文献１】米国特許第５，８４０，３２９号公報
【特許文献２】米国特許出願公開第２００３／０００９９４２号公報
【発明の開示】
【００１３】
本発明は、金属水素化物から水素を発生させるための方法および反応器である。本方法は、金属水素化物および水を含有する燃料を提供するステップと、機能性膜システムを使用することにより水素化物と水との反応を触媒するステップと、およびそれにより水素を発生させるステップと、を含む。水素を発生させる反応器は、容器および該容器内に配置された機能性膜システムを含む。機能性膜システムは、該容器を２つのチャンバーに区分化する。２つのチャンバーの１つは燃料チャンバーであり、そしてもう１つのチャンバーは水素チャンバーである。金属水素化物および水を含有する燃料は燃料チャンバーへ導かれ、そこで触媒反応を受けて水素を発生する。発生した水素は機能性膜システムを通過して水素チャンバーに入り、そして水素出口を通って反応器から出て行く。機能性膜システムは１枚の膜および１つの触媒を含む。触媒は、金属水素化物からの水素の取出しを促進するために適合する。
【００１４】
本発明を具体的に示すために、現在好ましい形態が図面に示されている、しかし、本発明は図示した正確な配列および手段には限定されないと理解されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
同様の数字は同様の要素を示している図面を参照すると、図１には反応器１０の好ましい実施形態が示されている。反応器１０は、容器１２および機能性膜システム１４を含む。機能性膜システム１４は、２つのチャンバーである燃料チャンバー１６および水素チャンバー１８を形成するために容器１２内に配置されている。燃料チャンバー１６は、燃料入口２０および燃料出口２２を含む。水素チャンバー１４は、水素出口２４を含む。
【００１６】
図２を参照すると、平板機能性膜システム１４が示されている。機能性膜システム１４は、１枚の膜２６および触媒２８を含む。
【００１７】
膜２６は、合成ポリマー、セルロースまたは合成改質セルロースから製造することができる。合成ポリマーには、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリ（イソブチレン）、ポリ（メチルペンテン）、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエステル、ポリエーテルイミド、ポリアクリルニトリル、ポリアミド、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、エチレンビニルアルコール、およびフッ素化ポリオレフィンが含まれるが、それらに限定されない。膜２６は、好ましくはマイクロポーラスである。膜２６は、さらにまた好ましくは親水性膜、または親水性コーティングを備えた疎水性膜である。膜２６は、非対称膜、または対称膜であってよい。その上、膜２６は外皮もしくは被膜を有していてもよい。膜２６は、水素だけが機能性膜（ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  ｍｅｍｂｒａｎｅ）システム１４を通り抜け、そして水素チャンバー１８に入ることを許容する。その上、膜２６は燃料および該燃料の触媒反応の生成物であるＮａＢＯ2が機能性膜システム１４を通り抜けることを防止する。
【００１８】
触媒２８は、下記で極めて詳細に考察するように、燃料チャンバー１６に面する膜２６の表面上にコーティングされているか、または組み込まれている。触媒２８は、金属水素化物からの水素の取出しを促進するために適合する。触媒２８が燃料と直接接触すると、燃料の触媒反応を触媒して水素ガスを発生させる。機能性膜システム１４は、水素ガスを発生させるための燃料の反応を効果的に触媒するために十分量の触媒２８を含有している。
【００１９】
参照して本明細書に組み込まれる特許文献２に記載された触媒２８には、遷移金属、遷移金属ホウ化物、これらの材料の合金、およびそれらの混合物が含まれるが、それらに限定されない。触媒２８は、好ましくは遷移金属である。遷移金属触媒には、周期表のＩＢ族からＶＩＩＩＢ族の金属またはこれらの金属から製造された化合物を含有する触媒を含むことができるが、それらに限定されない。有用な遷移金属および化合物の例には、ルテニウム、鉄、コバルト、ニッケル、銅、マンガン、ロジウム、レニウム、白金、パラジウム、クロム、銀、オスミウム、イリジウム、およびそれらの化合物が含まれるが、それらに限定されない。ルテニウム、コバルト、およびそれらの化合物が最も好ましい遷移金属触媒である。
【００２０】
機能性膜システム１４は、膜２６を触媒２８でコーティングすることによって製造できる。このコーティングは、荷電した、もしくは部分的に荷電した膜表面へのディップコーティング法、スプレー法、蒸着法、プラズマ処理法、または静電結合法もしくはイオン結合法を含む多数の方法によって達成できる。
【００２１】
機能性膜システム１４は中空糸であってもよい。図３を参照すると、中空糸機能性膜システム３０が示されている。中空糸機能性膜システム３０は、触媒２８を含有する１枚の親水性膜２６を有する。触媒２８は、中空糸の内側（内腔）表面上、外面上、またはその両方の上にあってよい。
【００２２】
図４を参照すると、平板二重層機能性膜システム３２が示されている。二重層機能性膜システム３２は、マイクロポーラス拡散層３４および親水性触媒を含有する層３６を含む。
【００２３】
マイクロポーラス拡散層３４は、マイクロポーラス膜から構成される。マイクロポーラス拡散層３４は、水素だけが二重層機能性膜システム３２を通り抜け、そして水素チャンバー１８に入ることを許容する。その上、マイクロポーラス拡散層３４は、燃料およびＮａＢＯ2が二重層機能性膜システム３２を通り抜けることを防止する。
【００２４】
親水性触媒を含有する層３６は、触媒２８を含有する親水性膜であり、そして上記のように、親水性膜を触媒２８でコーティングすることによって作製できる。親水性触媒を含有する層３６は、燃料チャンバー１６に面している。親水性膜は、燃料と触媒２８の直接接触を促進する。
【００２５】
さらに、二重層機能性膜システム３２は、親水性触媒を含有する層３６へマイクロポーラス拡散層３４を結合させる積層プロセスを利用することによって作製できる。また別の方法では、二重層機能性膜システム３２は、共押出成形プロセスを利用することによって作製でき、これは乾式プロセスとしても知られる延伸技術、または湿式プロセスとしても知られる転相分離もしくは抽出プロセスによってマイクロポーラスにすることができる。
【００２６】
図５を参照すると、中空糸二重層機能性膜システム３８が示されている。中空糸二重層機能性膜システム３８は、マイクロポーラス拡散層３４および親水性触媒を含有する層３６を含む。図５では、マイクロポーラス拡散層３４が内腔側上に示されており、親水性触媒を含有する層３６が外側上に示されている。しかし、マイクロポーラス拡散層３４を外側上に、そして親水性触媒を含有する層３６を内腔側上に配置することができる。
【００２７】
図６を参照すると、平板の多層機能性膜システム４０が示されている。多層機能性膜システム４０は、マイクロポーラス拡散層３４、金属触媒層４２、および親水性層４４を含む。図示した層の配置は限定的ではなく、当業者には明白であるように、他の組み合わせが可能である。
【００２８】
マイクロポーラス拡散層３４はマイクロポーラス膜から構成される。マイクロポーラス拡散層３４は、水素だけが多層機能性膜システム４０を通り抜け、そして水素チャンバー１８に入ることを許容する。その上、マイクロポーラス拡散層３４は燃料およびＮａＢＯ2が多層機能性膜システム４０を通り抜けることを防止する。
【００２９】
親水性層４４はマイクロポーラス親水性膜またはコーティングから構成される。親水性層４４は、燃料チャンバー１６に面している。親水性層４４は、燃料と触媒２８の直接接触を促進する。
【００３０】
金属触媒層４２は、触媒２８を含有する多孔膜である。金属触媒層４２は、膜を触媒２８でコーティングすることによって製造できる。金属触媒層４２は、水素ガスを発生する燃料の触媒反応を促進する。
【００３１】
さらに、多層機能性膜システム４０は、以下の層を相互に結合させる積層プロセスによって作製できる。マイクロポーラス拡散層３４、金属触媒層４２、および親水性層４４。また別の方法では、多層機能性膜システム４０は、共押出成形プロセスによって作製でき、これは乾式プロセスとしても知られる延伸技術、または湿式プロセスとしても知られる転相分離もしくは抽出プロセスによってマイクロポーラスにすることができる。
【００３２】
図７を参照すると、中空糸の多層機能性膜システム４６が示されている。中空糸多層機能性膜システム４６は、マイクロポーラス拡散層３４、金属触媒層４２、および親水性層４４を含む。図示した層の配置は限定的ではなく、当業者には明白であるように、他の組み合わせが可能である。
【００３３】
図８を参照すると、反応器４８の好ましい実施形態が示されている。反応器４８は、容器５０、および中空糸多層機能性膜システムのバンドル６４を含む。本明細書で使用する中空糸機能性膜システムのバンドル６４とは、複数の中空糸機能性膜システムを意味する。バンドル６４はチューブシート５３によって容器内の適所に保持されている。該中空糸多層機能性膜システムのバンドル６４は２つのチャンバーである燃料チャンバー５２および水素チャンバー５４を形成するために容器５０内に配置されている。燃料チャンバー５２とは、好ましくは容器５０の内壁および中空糸の外面によって、そしてチューブシート間に限定された空間を意味する。本明細書で使用する水素チャンバー５４とは、内腔中空糸６４およびヘッドスペース６２によって限定された空間を意味する。燃料チャンバー５２は、燃料入口５６および燃料出口５８を含む。水素チャンバー５４は水素出口６０を含む。
【００３４】
参照して本明細書に組み込まれる特許文献２に記載された燃料とは、金属水素化物および水の溶液を意味する。好ましくは、燃料とは金属水素化物、水、および安定剤の溶液を意味する。本明細書で使用する溶液は、全成分が溶解している液体および／または成分の一部が溶解しているが一部は溶解していない固体であるスラリーを含む。
【００３５】
参照して本明細書に組み込まれる特許文献２に記載された金属水素化物は、一般式ＭＢＨ4を有する。Ｍは周期表の１族（元のＩＡ族）または２属（元のＩＩＡ族）から選択されたアルカリ金属であり、その例にはリチウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、またはカルシウムが含まれる。そして一部の場合におけるＭはアンモニウムまたは有機基であってもよい。Ｂは周期表の１３族（元のＩＩＩＡ族）から選択された元素であり、その例にはホウ素、アルミニウムおよびガリウムが含まれる。Ｈは水素である。金属水素化物の例にはＮａＢＨ4、ＬｉＢＨ4、ＫＢＨ4、Ｍｇ（ＢＨ4）2、Ｃａ（ＢＨ4）2、ＮＨ4ＢＨ4、（ＣＨ3）4ＮＨ4ＢＨ4、ＮａＡｌＨ4、ＬｉＡｌＨ4、ＫＡｌＨ4、ＮａＧａＨ4、ＬｉＧａＨ4、ＫＧａＨ4、およびそれらの化合物が含まれるが、それらに限定されない。以下のホウ化水素が好ましい。水素化ホウ素ナトリウム（ＮａＢＨ4）、水素化ホウ素リチウム（ＬｉＢＨ4）、水素化ホウ素カリウム（ＫＢＨ4）、水素化ホウ素アンモニウム（ＮＨ4ＢＨ4）、水素化ホウ素テトラエチルアンモニウム（（ＣＨ3）4ＮＨ4ＢＨ4）、第四級水素化ホウ素およびそれらの化合物。
【００３６】
参照して本明細書に組み込まれる特許文献２に記載された安定剤には、金属水素化物塩の対応するカチオン部の水酸化物が含まれる。例えば水素化ホウ素ナトリウムが金属水素化物塩として使用された場合は、対応する安定剤は水酸化ナトリウムであろう。
【００３７】
作動中には、図１を参照すると、燃料は燃料入口２０を通って反応器１０、そして燃料チャンバー１６へ入って行く。燃料が燃料チャンバー１６に入ると、親水性膜２６は、燃料と触媒２８との直接接触を促進する。触媒２８は、燃料の反応を触媒して水素を発生させる。燃料から水素ガスへの反応は、
ＮａＢＨ4＋２Ｈ2Ｏ→４Ｈ2＋ＮａＢＯ2＋熱
として示すことができる。
【００３８】
膜２６は、水素だけが機能性膜システム１４を通り抜け、そして水素チャンバー１８に入ることを許容する。その上、膜２６は燃料および燃料反応の生成物であるＮａＢＯ2が機能性膜システム１４を通り抜けることを防止する。水素チャンバー１８に入った水素は、水素出口２４を通って反応器１０から出て行く。過剰な燃料および／またはＮａＢＯ2は、燃料出口２２を通って燃料チャンバー１６から出て行く。
【００３９】
好ましい作動では、図８を参照すると、燃料は燃料入口５６を通って反応器４８、そして燃料チャンバー５２に入って行く。燃料が燃料チャンバー５２に入ると、燃料はバンドル６４内の中空糸の外層と直接接触する。親水性層４４は、燃料と触媒層４２の直接接触を促進する。マイクロポーラス拡散層３４は水素が機能性膜システム４６を通過するのを許容し、そこで水素は中空糸の内腔に進入する。さらに、マイクロポーラス拡散層３４は燃料および／またはＮａＢＯ2が機能性膜システム４６を通過することを防止する。内腔に入った水素はヘッドスペース６２へ移動し、水素出口６０を通って反応器１０から出て行く。過剰な燃料および／またはＮａＢＯ2は、燃料出口５８を通って燃料チャンバー５２から出て行く。
【００４０】
本発明は、本発明の精神および本質的特性から逸脱せずに他の形態で具体化することができるので、従って本発明の範囲を指示するものとしては、上記の明細書ではなくむしろ添付の請求項を参照しなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明により製造された反応器の概念図である。
【図２】平板機能性膜システムの概念図である。
【図３】中空糸機能性膜システムの概念図である。
【図４】平板二重層機能性膜システムの概念図である。
【図５】中空糸二重層機能性膜システムの概念図である。
【図６】平板多層機能性膜システムの概念図である。
【図７】中空糸多層機能性膜システムの概念図である。
【図８】１バンドルの中空糸多層機能性膜システムを利用して本発明により製造された反応器の概念図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０  反応器
１２  容器
１４  機能性膜システム
１６  燃料チャンバー
１８  水素チャンバー
２０  燃料入口
２２  燃料出口
２４  水素出口
２６  膜
２８  触媒
３０  中空糸機能性膜システム
３２  二重層機能性膜システム
３４  マイクロポーラス拡散層
３６  親水性層を含有する膜
３８  中空糸二重層機能性膜システム
４０  多層機能性膜システム
４２  金属触媒層
４４  親水性層
４６  中空糸多層機能性膜システム
４８  反応器
５０  容器
５２  燃料チャンバー
５３  チューブシート
５４  水素チャンバー
５６  燃料入口
６０  水素出口
６２  ヘッドスペース
６４  バンドル
【図１】
2005104831.tif 000003
【図２】
2005104831.tif 000004
【図３】
2005104831.tif 000005
【図４】
2005104831.tif 000006
【図５】
2005104831.tif 000007
【図６】
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【図７】
2005104831.tif 000009
【図８】
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