(57)【要約】  【課題】  ハロゲン原子で化学修飾された炭素材料を水素吸着材料として装填した水素貯蔵供給装置であって、水素ガスの放出口から放出される水素ガス中にハロゲン化水素ガス及びハロゲンガスを含まないことを特徴とする水素貯蔵供給装置を提供する。  【解決手段】ハロゲン化ナノ炭素材料１から脱離されたハロゲンガス又はハロゲン化物ガスを吸着する機能を有する吸着フィルターを備えたニッケル銅合金等からなる材質で製作されたことを特徴とする容器２と、容器２に収容されたハロゲン化ナノ炭素材料１と、容器内に吸着物質を注入するための注入口６と、脱離した吸着物質を容器外へ放出するための放出口７とを備えた水素貯蔵供給装置とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハロゲン化ナノ炭素材料を収容する容器であって、
該容器は、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ニッケル合金、又はニッケル銅合金の少なくとも１種類からなる材質で製作されたことを特徴とする容器。
【請求項２】
ハロゲン化ナノ炭素材料に吸着された吸着物質を該ハロゲン化ナノ炭素材料から脱離させて他の部分に供給する際に、前記吸着物質を通過させ、前記ハロゲン化ナノ炭素材料から脱離されたハロゲンガス又はハロゲン化物ガスを吸着する機能を有することを特徴とする吸着フィルター。
【請求項３】
請求項１に記載の容器と、該容器に取り付けた請求項２に記載の吸着フィルターと、
前記容器に収容された前記ハロゲン化ナノ炭素材料と、
前記容器内に吸着物質を注入するための注入口と、
前記吸着物質を前記容器外へ放出するための放出口と、
を備えたことを特徴とする物質貯蔵供給装置。
【請求項４】
前記吸着フィルターは、前記物質貯蔵供給装置から脱着可能であることを特徴とする請求項３に記載の物質貯蔵供給装置。
【請求項５】
前記吸着フィルターは、主として酸化カルシウム及び／又は水酸化カルシウムからなり、前記ハロゲンガス又は前記ハロゲン化物ガスと反応して化合物を生成することにより前記ハロゲンガス又は前記ハロゲン化物ガスを吸着する機能を有する第一の吸着フィルターと、該第一の吸着フィルターにおいて前記ハロゲンガス又は前記ハロゲン化物ガスを吸収する際に生じる水又は酸素を吸収する機能を有する第二の吸着フィルターとを有することを特徴とする請求項３に記載の物質貯蔵供給装置。                            
【請求項６】
前記ハロゲンはフッ素であり、前記吸着物質は水素ガスであることを特徴とする請求項３乃至５のいずれか一つに記載の物質貯蔵供給装置。
【請求項７】
請求項６に記載の物質貯蔵供給装置を取り付けたことを特徴とする物質貯蔵供給装置付き燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハロゲン化ナノ炭素材料を収容する容器、ハロゲン化ナノ炭素材料から脱離されたハロゲンガス又はハロゲン化物ガスを吸着する吸着フィルター、ハロゲン化ナノ炭素材料を収容し、水素ガス等の吸着物質を吸着及び脱離させる物質貯蔵供給装置、更に、水素ガスを吸着物質とした物質貯蔵供給装置を用いた燃料電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
科学技術の加速度的な発展の恩恵にあやかって、人類は、日々の活動を楽にする各種機器や暮らしに潤いを与えてくれる各種機器を次から次へと生産し利用して、より高度な生活を営むようになり、莫大なエネルギーを消費するようになってきた。この傾向が今後さらに強まり、世界中に波及していくのは必至であるので、近未来には深刻なエネルギー不足が予想されている。
【０００３】
各種電子・電気機器を動作させるために必要なエネルギーとは電力であり、電力を得るための発電方法として従来から水力、火力、原子力発電が利用されてきている。これに加えて、最近では、クリーンで無尽蔵な太陽光や風力、地熱を利用した発電が行われるようになってきているが、将来の電力不足事情をまかなうには不十分である。
【０００４】
また、地球環境への配慮からも従来発電法には大きな問題点がある。すなわち、化石燃料を燃焼させてタービンを回し発電する火力発電は、莫大な量の二酸化炭素ガスを排出して地球温暖化に拍車をかけている。原子力発電では、火力発電とは異なり発電法自体はクリーンで高効率であるものの、放射性廃棄物の処理という難問題を抱えている。
【０００５】
一方、自動車、船舶や航空機では、動力源としてエンジンと呼ばれる内燃機関が搭載されている。内燃機関を動作させるために必要なエネルギーとは、ガソリン、軽油、重油、ケロシンや天然ガスなどの化石燃料である。したがって、内燃機関を動作させるということは、すなわち火力発電と同様に、二酸化炭素を排出して地球温暖化に拍車をかけるということを意味する。
【０００６】
さらに、内燃機関は、微粒子状炭素系物質を撒き散らし硫黄酸化物や窒素酸化物を排出して大気汚染を引き起こし、人類をはじめ地球上のあらゆる生物の健康に甚大な悪影響を及ぼしている。
【０００７】
上記の電力不足事情と大気汚染事情を同時に解決する手段として、最近、燃料電池を実用化し普及させようという試みが活発になってきた。中でも、固体高分子型燃料電池は、外部から水素ガスと酸素ガスを燃料として電気化学反応によって電力を取り出し、この電気化学反応の際に発生する排出物は水蒸気のみであるという環境に好適な発電方法である。
【０００８】
ただし、燃料となる水素ガスは、大気中にはほとんど存在せず、また、気体であるがゆえに希薄で低密度であり、さらに、分子サイズが小さいので漏洩しやすい。よって、固体高分子型燃料電池を各種機器やオンサイト発電装置や自動車へ搭載して普及させられるかどうかは、燃料である水素ガスをいかにして高密度かつ安全に供給できるかにかかっている。
【０００９】
水素ガスの運搬供給方法としては、ガスボンベ、液化水素ボンベが実用化されており、また、水素吸蔵合金が長年にわたり研究されている。
【００１０】
非特許文献１によれば、ガスボンベの容積水素密度は、充填圧力１５ＭＰａのボンベで６．７５ｍｏｌ・Ｈ２／ｄｍ３（温度２７３Ｋ）と低く、燃料電池として用いるにはよほど高圧に充填しなければ実用には不向きである。一方で、密度を上げるために高圧にすればそれだけ漏洩による爆発の危険度が増す。
【００１１】
非特許文献１によれば、液化水素の容積水素密度は、３５ｍｏｌ・Ｈ２／ｄｍ３（温度２０Ｋ）と高いものの、２０Ｋという極低温まで冷却しなければならないので、冷却のために莫大なエネルギーを要するし、システムも複雑になるので、やはり燃料電池に不向きである。
【００１２】
非特許文献１によれば、水素吸蔵合金は、Ｌａ−Ｎｉ系、Ｖ系、Ｍｇ系など種々の合金系について研究がなされており、容積水素密度は、例えば５０ｍｏｌ・Ｈ２／ｄｍ３（温度２７３Ｋ）と高い。ただし、合金系によっては、５００Ｋ程度まで加熱しなければ水素が取り出せないという問題も残っており、活発に研究が継続されている。なお、金属であるがゆえに重量が大きくなるのも問題で、できる限り比重の軽い金属の合金で、高密度の水素ガスを吸蔵させる必要がある。
【００１３】
上述のように、水素吸蔵合金では、ボンベ中の水素ガスや液体水素に比べて、単位体積当りに占める水素濃度、すなわち、容積水素濃度は確かに高い。ただし、水素の充填放出体として運搬・使用するためには、もう一つの指標、すなわち、自らの重量に占める水素の重量の割合である重量水素濃度を如何に高くできるかも重要である。ボンベ中の水素ガスおよび液体水素の重量水素濃度が１００ｗｔ％であるのに対して、水素吸蔵合金の重量水素濃度は、温度０〜１００℃、水素圧力１２ＭＰａの条件下で、最大で３〜５ｗｔ％程度であることが非特許文献１に記載されている。
【００１４】
一方、炭素材料もまた水素吸着固体としての可能性がある。従来から悪臭などのガス吸着剤として利用されてきた活性炭は、構造欠陥が多く黒鉛結晶性が悪くなっていることによって、広大な比表面積を有し大量の気体分子を吸着することができる。
【００１５】
また、非特許文献２によれば、カーボンナノチューブには、高密度の水素ガスを吸着できる可能性があり、重量水素濃度は水素吸蔵合金のそれをはるかに凌いで、５〜１０ｗｔ％に達するという発表がなされた。しかしながら、その後の数多くの研究者による追実験において、この報告の結果を再現できていないことが非特許文献３に記載されている。
【００１６】
また、特許文献１によれば、アモルファスナノスケールカーボンチューブでは、水素圧力１０ＭＰａの条件下で、２．３ｗｔ％の重量水素濃度が報告されている。
【００１７】
以上述べてきたように、現状では、炭素材料の重量水素濃度は、水素吸蔵合金のそれよりも劣っている。ただし、炭素材料は合金材料よりも圧倒的に比重が小さいので、炭素材料が水素吸蔵合金なみに高い密度で水素ガスを吸着できるようになれば大変魅力的である。
【００１８】
ところで、フラーレンはすでにトルエンなどの溶媒に溶かすことができるために分離技術が進んでいるのに対して、カーボンナノチューブを溶かすことができる溶媒は発見されていない。そこで、特許文献２によれば、カーボンナノチューブを溶媒に溶けやすいような構造に変化させる目的で、酸素基、水酸基、ハロゲン基、スルホン基など種々の極性官能基を用いて、炭素原子のネットワークを終端する研究が始まっている。
【００１９】
特に、フッ素をはじめとするハロゲン元素によって化学修飾された炭素材料の構造が制御され、ガス吸着特性等新たな機能を発現することが明らかにされつつある。今後、ハロゲン元素によって化学修飾された炭素材料を水素吸着材料として利用する研究が進んでいくと予想される。
【非特許文献１】秋葉悦男、ＭＨ利用開発研究会、平成１４年度特別講演会資料、ｐ．２６．
【非特許文献２】エー・シー・ディロン、他（Ａ．Ｃ．Ｄｉｌｌｏｎ  ｅｔ  ａｌ．  ）、ネーチャー（Ｎａｔｕｒｅ）、  １９９７年、第３８６巻、２７  Ｍａｒｃｈ、ｐ．３７７．
【非特許文献３】丸山茂夫、応用物理、７１巻、２００２年、ｐ．１．
【特許文献１】特許第３３５５４４２号
【特許文献２】特開２００２−５０３２０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
ところで、フッ素を始めとするハロゲン原子で化学修飾された炭素材料を用いる場合には、その収容の際にはハロゲンに対する耐性の高い容器を用いる必要がある。
【００２１】
また、水素吸着材料として、フッ素をはじめとするハロゲン原子で化学修飾された炭素材料を用いる場合には、水素の加圧充填・放出を繰り返していくうちに、ハロゲン化水素ガスおよびハロゲンガスが微量ながら生成されるという問題がある。これは、炭素原子と化学結合していたハロゲン原子および物理吸着していたハロゲン分子・原子が、加圧導入された水素ガスと化学反応を起こすためであるので、炭素原子と化学結合していたハロゲン原子や物理吸着していたハロゲン分子・原子を何らかの方法で除去し、水素ガスのみを提供する必要がある。
【００２２】
水素ガスを吸着物質とする物質貯蔵供給装置の用途は、固体高分子型燃料電池の燃料極への水素ガス供給である。この場合、物質貯蔵供給装置の水素ガスの放出口と固体高分子型燃料電池の燃料極との間をガス配管で結び、水素ガスを燃料極へ供給することになる。ハロゲン修飾済みの炭素材料が装填されている物質貯蔵供給装置内においては、ハロゲン化水素ガスおよびハロゲンガスが生成している。よって、水素ガスとともにハロゲン化水素ガスおよびハロゲンガスが、ガス配管を通じて燃料電池の燃料極へ導かれることになる。その結果、燃料極材料はハロゲン化水素およびハロゲンガスと化学反応を引き起こしてハロゲン化物に変化してしまうので、発電効率が極端に低下してしまうことになる。したがって、炭素原子と化学結合していたハロゲン原子や物理吸着していたハロゲン分子・原子を何らかの方法で除去し、水素ガスのみを放出口から放出する必要がある。
【００２３】
以上の課題を鑑みて、本発明では、ハロゲン原子で化学修飾されたナノ炭素材料を収容するための容器であって、ハロゲン原子に対する耐性の高い容器を提供する。
【００２４】
また、ハロゲン原子で化学修飾されたナノ炭素材料に吸着された吸着物質を脱離させて他の部分に供給する際に、吸着物質を通過させると同時にハロゲンガス及びハロゲン化物ガスを吸着するためのフィルターであって、結果としてハロゲンガス及びハロゲン化物ガスを含まない吸着物質のみを提供する。
【００２５】
さらに、ハロゲン原子で化学修飾されたナノ炭素材料を吸着材料として水素ガスを装填した物質貯蔵供給装置であって、この物質貯蔵供給装置の放出口から放出される水素ガス中にハロゲン化水素ガスおよびハロゲンガスを含まないことを特徴とする物質貯蔵供給装置並びにこの物質貯蔵供給装置付き燃料電池を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
請求項１に記載の発明は、ハロゲン化ナノ炭素材料を収容する容器であって、該容器は、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ニッケル合金、又はニッケル銅合金の少なくとも１種類からなる材質で製作されたことを特徴とする。
【００２７】
請求項２に記載の発明は、ハロゲン化ナノ炭素材料に吸着された吸着物質を該ハロゲン化ナノ炭素材料から脱離させて他の部分に供給する際に、前記吸着物質を通過させ、前記ハロゲン化ナノ炭素材料から脱離されたハロゲンガス又はハロゲン化物ガスを吸着する機能を有することを特徴とする。
【００２８】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の容器と、該容器に取り付けた請求項２に記載の吸着フィルターと、前記容器に収容された前記ハロゲン化ナノ炭素材料と、前記容器内に吸着物質を注入するための注入口と、前記吸着物質を前記容器外へ放出するための放出口とを備えたことを特徴とする。
【００２９】
請求項４に記載の発明は、請求項３の構成に加えて、前記吸着フィルターは、前記物質貯蔵供給装置から脱着可能であることを特徴とする。
【００３０】
請求項５に記載の発明は、請求項３乃至５のいずれか一つの構成に加えて、前記吸着フィルターは、主として酸化カルシウム及び／又は水酸化カルシウムからなり、前記ハロゲンガス又は前記ハロゲン化物ガスと反応して化合物を生成することにより前記ハロゲンガス又は前記ハロゲン化物ガスを吸着する機能を有する第一の吸着フィルターと該第一の吸着フィルターにおいて、前記ハロゲンガス又は前記ハロゲン化物ガスを吸収する際に生じる水又は酸素を吸収する機能を有する第二の吸着フィルターとを有することを特徴とする。
【００３１】
請求項６に記載の発明は、請求項３乃至５のいずれか一つの構成に加えて、前記ハロゲンはフッ素であり、前記吸着物質は水素ガスであることを特徴とする。
【００３２】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の物質貯蔵供給装置を取り付けた物質貯蔵供給装置付き燃料電池であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３３】
請求項１に記載の発明によれば、ハロゲン化ナノ炭素材料を収容する容器であって、該容器は、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ニッケル合金、又はニッケル銅合金の少なくとも１種類からなる材質で製作されたので、ハロゲン化物質に対する耐性が高い。したがって、ハロゲン化ナノ炭素材料を充填するための容器や容器の周辺部材、或いはハロゲン原子とナノ炭素材料を反応させてハロゲン化ナノ炭素材料を作製するための反応炉内の収容容器に用いることができる。
【００３４】
請求項２に記載の発明によれば、ハロゲン化ナノ炭素材料に吸着された吸着物質を該ハロゲン化ナノ炭素材料から脱離させて他の部分に供給する際に、前記吸着物質を通過させ、前記ハロゲン化ナノ炭素材料から脱離されたハロゲン化物ガス等を吸着する機能を有するので、ハロゲン化物ガス等を含まず吸着物質のみを他の部分に供給することができる。
【００３５】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１に記載の容器と、該容器に取り付けた請求項２に記載の吸着フィルターと、前記容器に収容された前記ハロゲン化ナノ炭素材料と、前記容器内に吸着物質を注入するための注入口と、前記吸着物質を前記容器外へ放出するための放出口とを備えたので、ハロゲン化物ガス等を含まず吸着物質のみを提供できる。
【００３６】
請求項４に記載の発明によれば、請求項３の効果に加えて、前記吸着フィルターは、前記物質貯蔵供給装置から脱着可能であるので、フィルターのみを交換することができる。
【００３７】
請求項５に記載の発明によれば、請求項３乃至５のいずれか一つの効果に加えて、前記吸着フィルターは、主として酸化カルシウム及び／又は水酸化カルシウムからなり、前記ハロゲンガス又は前記ハロゲン化物ガスと反応して化合物を生成することにより前記ハロゲンガス又は前記ハロゲン化物ガスを吸着する機能を有する第一の吸着フィルターと該第一の吸着フィルターにおいて、前記ハロゲンガス又は前記ハロゲン化物ガスを吸収する際に生じる水又は酸素を吸収する機能を有する第二の吸着フィルターとを有するので、ハロゲン化物ガス、水、不純物等を効率よく吸着することができる。したがって、ハロゲン化物ガス等を含まず吸着物質のみを供給できる。
【００３８】
請求項６に記載の発明によれば、請求項３乃至５のいずれか一つの効果に加えて、前記ハロゲンはフッ素であり、前記吸着物質は水素ガスであるので、水素ガス貯蔵供給装置を提供できる。
【００３９】
請求項７に記載の発明によれば、請求項６に記載の物質貯蔵供給装置を取り付けた物質貯蔵供給装置付き燃料電池であるので、ハロゲンガス及びハロゲン化物ガスを含まない水素ガスのみが配管を通じて燃料電池の燃料極へ導かれることになる。したがって、燃料極の材料をハロゲン化物ガス等によって腐食させることがなく、発電効率を低下させず、水素ガスを燃料電池の燃料極へ供給しつづけることができる。また、本発明の物質貯蔵供給装置付き燃料電池を使えば、クリーンなエネルギーを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
本発明にかかる、水素ガスを吸着物質とした水素貯蔵供給装置の例を以下に説明するが、本発明はこの例に限定されるものではない。
【００４１】
図１〜図２を用いて、本発明の実施の形態を説明する。
【００４２】
図１は、本実施の形態に係る水素貯蔵供給装置の概略図である。
【００４３】
まず、構成を説明する。水素貯蔵供給装置２０は、フッ素化ナノ炭素材料１を吸着するための容器２と、この容器２に取り付けられた、第一の吸着フィルターとしてのハロゲン吸着フィルター３と第二の吸着フィルターとしての水分及び酸素ガス吸着フィルター４と、容器２に収容されたフッ素化ナノ炭素材料１と、容器２内に吸着物質としての水素ガスＨ２を注入するための注入口６と、吸着物質を容器２の外へ放出するための放出口７と、注入側バルブ８、放出側バルブ９と、容器２の内部を加熱するための加熱器５と、吸着フィルターを装着するためのフィルター装着部材３ａ及び４ａで構成される。
【００４４】
ハロゲン化ナノ炭素材料を収容する容器２及び容器２の周辺部材であるフィルター装着部材３ａ及び４ａは、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ニッケル合金、又はニッケル銅合金の少なくとも１種類からなる材質で製作されていれば良い。
【００４５】
図１に示すように、フィルターを装着するためのフィルター装着部材３ａ及び４ａが容器２に取り付けられている。ハロゲン吸着フィルター３と水分及び酸素ガス吸着フィルター４は、それぞれ、このフィルター装着部材３ａ及び４ａに着脱可能なように装着されている。また、ボルト３ｂが容器２の外周部に沿って複数本設置してあり、均等に閉められて気密性が保たれている。ここで、気密性を高めるために、例えば、フィルター装着部材３ａと４ａの間隙等に配置されるようにＯリングが嵌挿されている。
【００４６】
Ｏリングは、フッ素系樹脂等、ハロゲンに対する耐性の高い樹脂を用いれば良い。或いは、Ｏリングの代わりに、ＩＣＦ規格等の金属ガスケットを用いても良い。また、フィルター装着部材３ａ及び４ａは、容器一体型の構成で説明したが、フィルター装着部材３ａ及び４ａ自体も容器が脱着可能なように容器を設計しても良い。
【００４７】
図２は、本発明の実施の形態に係る水素貯蔵供給装置付き燃料電池の概略図である。水素貯蔵供給装置２０は、放出口７に取り付けた配管３５を通じて燃料電池３０と接続されている。ここでは、固体高分子型燃料電池を想定している。燃料電池３０は、水素ガスＨ２から電子を取り出すための燃料極３１、水素イオンを酸素極３３へ誘導するための固体高分子電解質３２、電子を取り込むための酸素極３３、導線３６、交流電力へ変換するための直流・交流変換器３４から構成される。
【００４８】
燃料電池のしくみについて説明する。水素貯蔵供給装置２０から供給された水素ガスＨ２は、燃料極（負極）３１で水素イオンと電子とに分かれる。この電子は、導線３６を経て酸素極（正極）３３へと移動する。酸素極３３へ到着した電子は、固体高分子電解質３２を通過してきた水素イオン及び酸素分子と結合して水蒸気となって排出される。このように燃料極３１で発生した電子が導線３６を経て酸素極３３へ移動することによって、導線３６に直流電流が流れる。導線３６に接続した直流・交流変換器３４によってこの直流電流を交流電流に変換して出力を得ることが可能となる。
【００４９】
水素貯蔵方法について説明する。放出側バルブ９を閉めてから、注入側バルブ８を開放し、水素ガスＨ２を室温、水素圧力１５ＭＰａの条件下で、注入口６を通じて、容器２の内部へ導入する。導入された水素ガスＨ２は、フッ素化ナノ炭素材料１に吸着される。所定量を吸着後は、注入側バルブ８を閉める。
【００５０】
水素ガスＨ２は、容器２内のフッ素化ナノ炭素材料１に吸着された形で貯蔵されている。貯蔵中に、吸着水素分子Ｈ２の一部が、炭素原子と結合しているフッ素原子と化学反応して、フッ化水素ガスＨＦ及びフッ素ガスＦ２が生成される。
【００５１】
以下、水素供給方法を説明する。放出側バルブ９を開放すると、ハロゲン吸着フィルター３、水分及び酸素ガスフィルター４を、通り抜けた水素ガスＨ２が、燃料極３１へ供給される。ハロゲン吸着フィルター３の主成分は、酸化カルシウムＣａＯ、水酸化カルシウムＣａ（ＯＨ）２、酸化アルミニウムＡｌ２Ｏ３である。
【００５２】
フッ化水素ガスＨＦ及びフッ素ガスＦ２がハロゲン吸着フィルター３を通り抜ける際に、以下の化学反応式に示す化学反応が生じて、フッ化水素ガスＨＦ及びフッ素ガスＦ２は消失するので、水素貯蔵供給装置２０の外部、すなわち、配管３５を通して燃料極３１へ放出されることはない。
【００５３】
２ＨＦ＋ＣａＯ  →  ＣａＦ２＋Ｈ２Ｏ
【００５４】
２ＨＦ＋Ｃａ（ＯＨ）２  →  ＣａＦ２＋２Ｈ２Ｏ
【００５５】
２Ｆ２＋２ＣａＯ  →  ２ＣａＦ２＋Ｏ２
【００５６】
２Ｆ２＋２Ｃａ（ＯＨ）２  →  ２ＣａＦ２＋２Ｈ２Ｏ＋Ｏ２
【００５７】
６ＨＦ＋Ａｌ２Ｏ３→  ２ＡｌＦ３＋３Ｈ２Ｏ
【００５８】
６Ｆ２＋２Ａｌ２Ｏ３→  ４ＡｌＦ３＋３Ｏ２
【００５９】
また、化学反応の過程で生じた水蒸気Ｈ２Ｏ及び酸素ガスＯ２も、水分及び酸素ガスフィルター４を通過する過程で濾し取られるので、水素貯蔵供給装置２０の外部、すなわち配管３５を通じて燃料極３１へ放出されることはない。したがって、ハロゲン化物による発電効率の著しい低下を防ぐことができる。
【００６０】
なお、必要に応じて加熱器５を使用して容器２内部を加熱して、フッ素化ナノ炭素材料１からの水素ガスＨ２の脱着を促進してもよい。
【００６１】
また、ハロゲン吸着フィルター３と水分及び酸素ガスフィルター４は、着脱が容易なカートリッジ式になっているので、ある程度の期間使用したら、吸着能が低下する前に交換するとよい。さらに、フッ素化ナノ炭素材料１も詰め替え可能である。
【００６２】
本発明の実施の形態においては、第一の吸着フィルターとしてフッ素化物ガス等を吸着するためのハロゲン吸着フィルター３と第二の吸着フィルターとして水分及び酸素ガス吸着フィルター４の二段式フィルター構造を例として記述したが、吸着フィルターは、吸着物質としての水素ガスを通過させると同時にフッ素化ナノ炭素材料１から脱離されたフッ素化物ガス等を吸着する機能を有していれば良く、一段式フィルター構造であっても良いし、さらには、水分及び酸素ガスを吸着する機能を分離させた全体として三段式フィルター構造であっても良い。また、吸着フィルターの成分として、アルミナを用いても良い。
［比較例１］
【００６３】
図３は、本発明の実施の形態と比較するための比較例１の水素貯蔵供給装置２１の概略図である。水素貯蔵供給装置２１は、フッ素化ナノ炭素材料１０、容器１１、加熱器１２、注入口１３、放出口１４、注入側バルブ１５、放出側バルブ１６から構成される。
【００６４】
水素貯蔵方法について説明する。放出側バルブ１６を閉めてから、注入側バルブ１５を開放し、水素ガスＨ２を室温、水素圧力１５ＭＰａの条件下で、注入口１３を通じて、ニッケル銅合金製容器１１の内部へ導入する。導入された水素ガスＨ２は、フッ素化ナノ炭素材料１０に吸着される。所定量吸着後は、注入側バルブ１５を閉める。
【００６５】
水素ガスＨ２は、ニッケル銅合金製容器１１内のフッ素化ナノ炭素材料１０に吸着された形で貯蔵されている。貯蔵中に、吸着水素分子Ｈ２の一部が、炭素原子と結合しているフッ素原子と化学反応して、フッ化水素ガスＨＦ及びフッ素ガスＦ２が生成される。
【００６６】
次に、水素供給方法を説明する。水素貯蔵供給装置２１の放出口１４と、図２で示した燃料電池３０の燃料極３１とを配管３５によって接続する。放出側バルブ１６を開放すると、内部に充填されていたガスが、燃料極３１へ供給される。
【００６７】
本発明の実施の形態によるハロゲン吸着フィルター３と水分及び酸素ガス吸着フィルター４を備えた水素貯蔵供給装置２０の放出口７から放出されたガス及び比較例１で用いた、水素貯蔵供給装置２１の放出口１４から放出されたガス成分を、ガスクロマトグラフィー質量分析装置（ＧＣ−ＭＳ）で分析した結果を表１にそれぞれ示す。
【００６８】
【表１】
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【００６９】
表１から明らかなように、本発明の実施の形態に係る水素貯蔵供給装置２０から放出されるガスには、フッ化水素ガスＨＦ及びフッ素ガスＦ２が検出されず、純粋な水素ガスＨ２であることがわかる。なお、ＧＣ−ＭＳの検出下限値は、１ｐｐｍ（体積百万分率）である。また、比較例１の水素貯蔵供給装置２１から放出されるガスには、水素ガスＨ２のほかに、フッ化水素ガスＨＦ及びフッ素ガスＦ２が含まれている。フッ化水素ガスＨＦ及びフッ素ガスＦ２は、燃料電池の燃料極３１へ導かれ、燃料極３１を形成する材料と化学反応を起こし、燃料極３１を形成する材料がフッ素化されてしまう。その結果、燃料電池３０の発電効率が著しく低下する。
【００７０】
本発明の実施の形態においては、燃料電池３０として固体高分子型を例にあげて説明したが、リン酸型、溶融炭酸塩型、固体電解質型、アルカリ型、固体酸化物型等、いずれの型の燃料電池の水素貯蔵供給装置として用いて良い。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の実施の形態に係る水素貯蔵供給装置の概略図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る水素貯蔵供給装置付き燃料電池の概略図である。
【図３】比較例１の水素貯蔵供給装置の概略図である。
【符号の説明】
【００７２】
１          フッ素化ナノ炭素材料
２          容器
３          ハロゲン吸着フィルター
３ｂ        ネジ
４          水分及び酸素ガスフィルター
３ａ、４ａ  フィルター装着部材
５          加熱器
６          注入口
７          放出口
８          注入側バルブ
９          放出側バルブ
１０        フッ素化ナノ炭素材料
１１        容器
１２        加熱器
１３        注入口
１４        放出口
１５        注入側バルブ
１６        放出側バルブ
２０、２１  水素貯蔵供給装置
３０        燃料電池
３１        燃料極
３２        固体高分子電解質
３３        酸素極
３４        直流・交流変換器
３５        配管
３６        導線
【図１】
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【図２】
2005127461.tif 000005
【図３】
2005127461.tif 000006