(57)【要約】【課題】水素発生剤に対する水素発生効率を向上させる。【解決手段】水素発生剤を水素発生剤保持容器１２内に充填し、その後、バルブ２２を閉じバルブ２４を開けて真空引きポート２０により水素製造貯蔵装置１０内を真空引きし、脱酸素を行う。次いで、バルブ２４を閉じ、着火装置１４より着火して、水素発生剤保持容器１２内の金属アジ化物を徐々に加熱して熱分解させ、この熱分解によって含結晶水化合物中の結晶水を水蒸気化させ、熱分解によって得られた金属単体と水蒸気とを反応させて水素ガスを発生させる。発生した水素ガスは、水素発生剤保持容器１２に設けられた気体透過孔を介して、水素貯蔵容器１６に貯蔵される。そして、貯蔵された水素ガスは、水素ガスの供給が減るような場合に、バルブ２２を開にすることにより、水素貯蔵容器１６から水素供給ポート１８を介して外部に供給される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属アジ化物と含結晶水化合物との共存下で、熱刺激を与えて水素を発生させることを特徴とする水素発生方法。
【請求項２】
請求項１に記載の水素発生方法において、
前記金属アジ化物の金属が、アルカリ金属、アルカリ土類金属からなる群から少なくとも１種選択された金属であることを特徴とする水素発生方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の水素発生方法において、
前記含結晶水化合物は、含結晶水金属化合物であり、
前記金属アジ化物を構成する金属元素と含結晶水金属化合物を構成する金属元素が、同一金属元素であることを特徴とする水素発生方法。
【請求項４】
金属アジ化物と含結晶水化合物とからなる水素発生剤を保持し、少なくとも１つ以上の気体通過孔を有する水素発生剤保持容器と、
前記水素発生剤保持容器内を加熱して前記金属アジ化物を含結晶水化合物の存在下で熱分解させ水素を発生させる加熱手段と、
を有することを特徴とする水素発生装置。
【請求項５】
金属アジ化物と含結晶水化合物とからなる水素発生剤を保持し、少なくとも１つ以上の気体通過孔を有する水素発生剤保持容器と、
前記水素発生剤保持容器の内部を加熱し前記金属アジ化物を含結晶水化合物の存在下で熱分解させ水素を発生させる加熱手段と、
前記水素発生保持容器の気体通過孔から放出される発生水素ガスを貯蔵する水素貯蔵容器と、
を有することを特徴とする水素製造貯蔵装置。
【請求項６】
請求項４に記載の水素発生装置において、
前記水素発生剤保持容器の外壁は、発生した水素ガスを透過可能な金網又は多孔性材料からなることを特徴とする水素発生装置。
【請求項７】
請求項５に記載の水素製造貯蔵装置において、
前記水素発生剤保持容器の外壁は、発生した水素ガスを透過可能な金網又は多孔性材料からなることを特徴とする水素製造貯蔵装置。
【請求項８】
請求項４又は請求項６に記載の水素発生装置において、
前記金属アジ化物の金属が、アルカリ金属、アルカリ土類金属からなる群から少なくとも１種選択された金属であることを特徴とする水素発生装置。
【請求項９】
請求項５又は請求項７に記載の水素製造貯蔵装置において、
前記金属アジ化物の金属が、アルカリ金属、アルカリ土類金属からなる群から少なくとも１種選択された金属であることを特徴とする水素製造貯蔵装置。
【請求項１０】
請求項４、６、８のいずれか１項に記載の水素発生装置において、
前記含結晶水化合物は、含結晶水金属化合物であり、
前記金属アジ化物を構成する金属元素と含結晶水金属化合物を構成する金属元素が、同一金属元素であることを特徴とする水素発生装置。
【請求項１１】
請求項５、７、９のいずれか１項に記載の水素製造貯蔵装置において、
前記含結晶水化合物は、含結晶水金属化合物であり、
前記金属アジ化物を構成する金属元素と含結晶水金属化合物を構成する金属元素が、同一金属元素であることを特徴とする水素製造貯蔵装置。
【請求項１２】
請求項５、７、９、１１に記載の水素製造貯蔵装置を搭載した発動機。
【請求項１３】
請求項５、７、９、１１に記載の水素製造貯蔵装置を搭載した自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、含結晶水化合物の存在下で金属アジ化物を熱分解させ水素ガスを発生させるとの共存下で、熱刺激を与えて水素を発生させる水素発生方法、水素発生装置および水素製造貯蔵装置並びに水素製造貯蔵装置を搭載した発動機、自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
水素は合成化学工業や石油精製工業などで多量に使用されている重要な化学原料である。一方、将来におけるエネルギー問題と環境問題を解決するためには、クリーンなエネルギーとしての水素は注目を集めており、水素を貯蔵してこれを燃料として稼働させる燃料電池の開発が進められている。
【０００３】
上述した燃料電池は、水素と酸素を反応させることにより得られるエネルギーを直接電気エネルギーに変換させるものであり、上記水素は水素ガスの形態で燃料電池内に供給される。このような燃料電池による自動車駆動効率は、従来の燃焼エンジンによる自動車の駆動率より極めて高いため、燃料電池を有する自動車はＺＥＶ（Zero Emission Vehicle）と称される。
【０００４】
一方、水素を貯蔵する方法としては、圧縮してボンベに貯蔵する方法、冷却して液体水素として貯蔵する方法、活性炭に吸着させる方法、水素吸蔵合金に吸蔵させる方法などが挙げられる。
【０００５】
しかしながら、圧縮させてガスボンベに貯蔵する方法では、不使用時であっても常時ボンベ内が高圧となるため、安全面に十分配慮する必要がある。また、液体水素についても同様に安全面での配慮が必要である。一方、活性炭吸着又は水素吸蔵合金吸蔵の場合は、上述のボンベなどに比べ安全性は高いものの、水素の貯蔵率は先のボンベなどに比べ低く、また水素吸蔵合金から水素を取り出す場合、水素吸蔵合金を加熱する必要があることから、水素取り出し効率がやや劣るという問題があった。
【０００６】
そこで、新たな水素発生および貯蔵方法が提案されている。例えば、錯金属水素化物をリチウム含有複合酸化物の存在下で加熱して水素を発生させる方法（例えば、特許文献１）、錯金属水素化物を水又はリチウム含有複合金属酸化物と貴金属とからなる触媒の存在下で加水分解させ水素を発生させる方法（例えば、特許文献２）、金属水素化物を触媒の存在下で加熱して水素を発生させる方法（例えば、特許文献３）が提案されており、いずれも化合物自体に水素が含まれているものを分解させて水素を発生させる方法が提案されいる。また、アルカリ金属塊を備えた水素生成部に水を供給して水素を派生させる水素富化装置が提案されている（例えば、特許文献４）。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２３４７０１号公報
【特許文献２】特開２００１−３４２００１号公報
【特許文献３】特開２００２−２４１１０３号公報
【特許文献４】特開２００１−１０６５０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した特許文献４に提案されている水素富化装置は、水素発生効率は高いものの、反応がやや激しいために装置が大型化する傾向にあり、汎用性の点で今一歩であった。一方、上述した特許文献１から特許文献３に提案されている水素発生方法では、その原料である錯金属水素化物、金属水化物の分子量が大きく、また触媒もやや大きな分子量を有するものであるため、水素反応容器に充填した原料の量の割に発生する水素量がやや少なく、より効率のよい水素発生方法および装置が望まれている。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、水素発生剤に対する水素発生効率を向上させる水素発生方法、水素発生装置および水素製造貯蔵装置並びに水素製造貯蔵装置を搭載した発動機、自動車を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の水素発生方法は、以下の特徴を有する。
【００１１】
（１）金属アジ化物と含結晶水化合物との共存下で、熱刺激を与えて水素を発生させる水素発生方法である。
【００１２】
前記含結晶水化合物に含まれる含結晶水は、金属アジ化物の熱分解時に発生する反応熱により水蒸気として遊離するため、金属アジ化物の熱分解により得られた金属単体とじわじわと反応し、これにより、マイルドの反応で水素を生成させることができる。さらに、金属アジ化物は、従来の錯金属水素化物や金属水化物に比べ、比較的分子量が小さいため、水素発生剤とし反応容器により多く充填でき、反応容器の容積当たりの水素発生量が従来に比べ増大し、水素発生効率を向上させることができる。また、上記含結晶水化合物に含まれる水分子の数が多いものを選択することによって、さらに、水素発生反応容器の容積当たりの水素発生量を増加させることができ、その結果水素発生効率はより向上する。
【００１３】
（２）上記（１）に記載の水素発生方法において、前記金属アジ化物の金属が、アルカリ金属、アルカリ土類金属からなる群から少なくとも１種選択された金属である水素発生方法である。
【００１４】
一般に、金属アジ化物を構成する金属元素の原子番号が大きくなるにつれ、熱分解反応が激しくなる。したがって、よりマイルドな反応で水素を生成させるためには、金属アジ化物を構成する金属元素を、アルカリ金属、アルカリ土類金属の群から選択された金属元素がより好ましい。
【００１５】
（３）上記（１）又は（２）に記載の水素発生方法において、前記含結晶水化合物は、含結晶水金属化合物であり、前記金属アジ化物を構成する金属元素と含結晶水金属化合物を構成する金属元素が、同一金属元素である水素発生方法である。
【００１６】
上述のように、金属アジ化物を構成する金属元素と含結晶水金属化合物を構成する金属元素を同一金属元素とすることによって、反応後の生成物の処理がより容易になり、場合によっては反応後の生成物を再利用させることもできる。例えば、金属アジ化物がアジ化ナトリウムで、含結晶水化合物が炭酸ナトリウムの一、七、十水和物である場合、反応後に得られた炭酸ナトリウムと水酸化ナトリウムを、例えば空気中の二酸化炭素に接触させることによって、最終的に炭酸ナトリウムと水とにすることができる。そして、得られた炭酸ナトリウムを回収し、再度含結晶水化合物として再利用することもでき、また炭酸ナトリウム単体を工業用の原料として再利用させることもできる。
【００１７】
また、本発明の水素発生装置および水素製造貯蔵装置は、以下の特徴を有する。
【００１８】
（１）金属アジ化物と含結晶水化合物とからなる水素発生剤を保持し、少なくとも１つ以上の気体通過孔を有する水素発生剤保持容器と、前記水素発生剤保持容器内を加熱して前記金属アジ化物を含結晶水化合物の存在下で熱分解させ水素を発生させる加熱手段と、を有する水素発生装置である。
【００１９】
上記水素発生剤保持容器内の金属アジ化物を上記加熱手段により熱分解させ、この熱分解によって含結晶水化合物中の結晶水を水蒸気化させ、また熱分解によって得られた金属単体と水蒸気とを反応させることによって得られた水素を、前記水素発生剤保持容器に設けられた気体透過孔を介して、外部に生成水素を供給することができる。
【００２０】
（２）金属アジ化物と含結晶水化合物とからなる水素発生剤を保持し、少なくとも１つ以上の気体通過孔を有する水素発生剤保持容器と、前記水素発生剤保持容器の内部を加熱し前記金属アジ化物を含結晶水化合物の存在下で熱分解させ水素を発生させる加熱手段と、前記水素発生保持容器の気体通過孔から放出される発生水素ガスを貯蔵する水素貯蔵容器と、を有する水素製造貯蔵装置である。
【００２１】
上記水素発生剤保持容器内の金属アジ化物を上記加熱手段により熱分解させ、この熱分解によって含結晶水化合物中の結晶水を水蒸気化させ、また熱分解によって得られた金属単体と水蒸気とを反応させることによって得られた水素を、前記水素発生剤保持容器に設けられた気体透過孔を介して、水素貯蔵容器にて貯蔵することにより、必要に応じて水素を外部に供給することができる。
【００２２】
（３）上記（１）又は（２）に記載の水素発生装置又は水素製造貯蔵装置において、前記水素発生剤保持容器の外壁は、発生した水素ガスを透過可能な金網又は多孔性材料からなる。
【００２３】
上述のような金網又は多孔性材料とすることにより、水素発生剤自体を水素発生剤容器内に保持することができるとともに、水素発生剤保持容器において発生した水素を容易に透過させることができる。
【００２４】
（４）上記（１）から（３）のいずれか１つに記載の水素発生装置又は水素製造貯蔵装置において、前記金属アジ化物の金属が、アルカリ金属、アルカリ土類金属からなる群から少なくとも１種選択された金属である。
【００２５】
上述したように、一般に、金属アジ化物を構成する金属元素の原子番号が大きくなるにつれ、熱分解反応が激しくなる。したがって、よりマイルドな反応で水素を生成させるためには、金属アジ化物を構成する金属元素を、アルカリ金属、アルカリ土類金属の群から選択された金属元素がより好ましい。
【００２６】
（５）上記（１）から（４）のいずれか１つに記載の水素発生装置又は水素製造貯蔵装置において、前記含結晶水化合物は、含結晶水金属化合物であり、前記金属アジ化物を構成する金属元素と含結晶水金属化合物を構成する金属元素が、同一金属元素である。
【００２７】
上述のように、金属アジ化物を構成する金属元素と含結晶水金属化合物を構成する金属元素を同一金属元素とすることによって、反応後の生成物の処理がより容易になり、場合によっては反応後の生成物を再利用させることもできる。例えば、金属アジ化物がアジ化ナトリウムで、含結晶水化合物が炭酸ナトリウムの一、七、十水和物である場合、反応後に得られた炭酸ナトリウムと水酸化ナトリウムを、例えば空気中の二酸化炭素に接触させることによって、最終的に炭酸ナトリウムと水とにすることができる。そして、得られた炭酸ナトリウムを回収し、再度含結晶水化合物として再利用することもでき、また炭酸ナトリウム単体を工業用の原料として再利用させることもできる。
【００２８】
また、本発明の発動機は、上述した水素製造貯蔵装置を搭載する。
【００２９】
また、本願発明の自動車は、上述した水素製造貯蔵装置を搭載する。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、マイルドな反応で水素発生効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
【００３２】
［水素発生方法］
本実施の形態の水素発生方法は、金属アジ化物と含結晶水化合物との共存下で、熱刺激を与えて水素を発生させる方法である。
【００３３】
例えば、上記金属アジ化物としてアジ化ナトリウム、含結晶水化合物として炭酸ナトリウム・一水和物を例に取って、以下に水素発生について説明する。
（１）アジ化物の熱分解による金属単体の生成：
２ＮａＮ3→２Ｎａ＋３Ｎ2
（２）結晶水の脱水：
２Ｎａ2ＣＯ3・Ｈ2Ｏ→２Ｎａ2ＣＯ3＋２Ｈ2Ｏ
（３）金属単体と水との反応による水素生成：
２Ｎａ＋２Ｈ2Ｏ→２ＮａＯＨ＋Ｈ2
したがって、全体の反応としては次のようになる。
ＮａＮ3＋Ｎａ2ＣＯ3・Ｈ2Ｏ→ＮａＯＨ＋1/2Ｈ2＋Ｎａ2ＣＯ3＋3/2Ｎ2
【００３４】
上記（１）では、上記アジ化ナトリウムは、３００℃で熱分解する。そこで、例えば、後述するようにアジ化ナトリウムの粉体の一部を３００℃付近に加熱することにより生じる熱分解は徐々に周囲のアジ化ナトリウムに伝播していき、徐々に金属ナトリウム単体と窒素ガスが生成する。
【００３５】
一方、上記（２）では、含結晶水化合物の一例の炭酸ナトリウム・一水和物は、上記金属アジ化物の一例のアジ化ナトリウムの熱分解時に発生する反応熱により水蒸気として遊離する。
【００３６】
そして、上記（３）において、上記炭酸ナトリウム・一水和物から遊離した水蒸気と上記アジ化ナトリウムの熱分解により得られた金属ナトリウム単体とがじわじわと反応して、マイルドな反応により水素が生成する。
【００３７】
なお、金属アジ化物および含結晶水化合物の金属としてナトリウムを例により説明したが、金属はナトリウムに限るものではなく、後述する各物質であればいずれのものでも上記（１）から（３）とほぼ同様な反応が進行し、水素を生成させることができることは言うまでもない。
【００３８】
一般に、金属アジ化物を構成する金属元素の原子番号が大きくなるにつれ、熱分解反応が激しくなる。したがって、よりマイルドな反応で水素を生成させるためには、金属アジ化物を構成する金属元素は、アルカリ金属、アルカリ土類金属の群から選択された金属元素がより好ましい。
【００３９】
上記金属アジ化物としては、例えば、アジ化リチウム、アジ化ナトリウム、アジ化カリウム、アジ化ベリリウム、アジ化マグネシウム、アジ化カルシウムなどが挙げられ、上記アジ化リチウム、アジ化ナトリウム、アジ化カリウムがより好ましい。
【００４０】
また、含結晶水化合物としては、例えば、Ｎａ2ＣＯ3・Ｈ2Ｏ、Ｎａ2ＣＯ3・７Ｈ2Ｏ、Ｎａ2ＣＯ3・１０Ｈ2Ｏなどの炭酸ナトリウム・水和物、Ｎａ2ＳＯ3・７Ｈ2Ｏ、ＡｌＣｌ3・６Ｈ2Ｏ、ＣａＣｌ2・６Ｈ2Ｏ、ＣｏＣｌ2・６Ｈ2Ｏ、ＳｎＣｌ2・２Ｈ2Ｏ、ＳｒＣｌ2・６Ｈ2Ｏ、ＦｅＣｌ3・６Ｈ2Ｏ、ＣｕＣｌ2・２Ｈ2Ｏ、ＮｉＣｌ2・６Ｈ2Ｏ、ＰｄＣｌ2・２Ｈ2Ｏ、ＢａＣｌ2・２Ｈ2Ｏ、ＭｇＣｌ2・６Ｈ2Ｏ、ＭｎＣｌ2・４Ｈ2Ｏ、Ａｌ2Ｏ3・Ｈ2Ｏ、ＮａＢｒ・２Ｈ2Ｏ、Ｚｎ（ＮＯ3）2・６Ｈ2Ｏ、Ｆｅ（ＮＯ3）2・９Ｈ2Ｏ、Ｃｕ（ＮＯ3）2・３Ｈ2Ｏ、Ｎｉ（ＮＯ3）2・６Ｈ2Ｏ、Ｂａ（ＯＨ）2・８Ｈ2Ｏ、ＮａＩ・２Ｈ2Ｏ、Ｎａ2Ｓ・９Ｈ2Ｏ、ＦｅＳＯ4・７Ｈ2Ｏ、ＮａＨ2ＰＯ4・２Ｈ2Ｏなどの水和物が挙げられる。
【００４１】
本実施の形態において、上記含結晶水化合物が含結晶水金属化合物であって、前記金属アジ化物を構成する金属元素と含結晶水金属化合物を構成する金属元素が、同一金属元素であることが好ましい。
【００４２】
上述のように、金属アジ化物を構成する金属元素と含結晶水金属化合物を構成する金属元素を同一金属元素、例えばナトリウムとすることによって、反応後の生成物の処理がより容易になる。
【００４３】
すなわち、金属アジ化物としてアジ化ナトリウム、含結晶水金属化合物として炭酸ナトリウム・一水和物を用いた場合、以下の式に示すような生成物が得られる。
ＮａＮ3＋Ｎａ2ＣＯ3・Ｈ2Ｏ→ＮａＯＨ（ｓ）＋1/2Ｈ2（ｇ）＋Ｎａ2ＣＯ3（ｓ）＋3/2Ｎ2（ｇ）
【００４４】
さらに、固体であるＮａＯＨ（ｓ）に例えば空気中の二酸化炭素を接触させることにより、
ＮａＯＨ（ｓ）＋ＣＯ2（ｇ）→Ｎａ2ＣＯ3（ｓ）＋1/2Ｈ2（ｇ）
となり、炭酸ナトリウムを得ることができる。この炭酸ナトリウムは、乾燥剤や工業用原料として再利用できるとともに、水和させて上記（２）の反応に用いる含結晶水化合物として上記水素発生反応に再利用してもよい。なお、上記反応により空気中の二酸化炭素を減少させることができ、より環境にやさしい反応とすることができる。
【００４５】
また、上記水素発生反応では、含結晶水化合物に含まれる水分子の数が多いものを選択して金属アジ化物と反応させることにより、得られる水素ガスのモル数に対する含結晶水化合物と金属アジ化物とからなる水素発生剤の総モル数を減少させることができる。これにより、水素発生剤の総容量に対する生成水素ガスの容量を増大させることができ、水素発生効率を向上させることができる。
【００４６】
具体的に説明すると、例えば、十水和物であるＮａ2ＣＯ3・１０Ｈ2Ｏを用いた場合、全体の反応としては次のようになる。
１０ＮａＮ3＋Ｎａ2ＣＯ3・１０Ｈ2Ｏ→１０ＮａＯＨ＋５Ｈ2＋Ｎａ2ＣＯ3＋１５Ｎ2
【００４７】
一方、一水和物であるＮａ2ＣＯ3・Ｈ2Ｏを用いた場合、全体の反応としては次のようになる。
ＮａＮ3＋Ｎａ2ＣＯ3・Ｈ2Ｏ→ＮａＯＨ＋1/2Ｈ2＋Ｎａ2ＣＯ3＋3/2Ｎ2
【００４８】
ここで、同モル数、例えば５モルの水素ガスを得るためには、炭酸ナトリウム・十水和物を用いた場合、１モルの炭酸ナトリウム・十水和物と１０モルのアジ化ナトリウムで水素発生剤総モル数が１１モルであるのに対し、炭酸ナトリウム・一水和物を用いた場合、１０モルの炭酸ナトリウム・一水和物と１０モルのアジ化ナトリウムで水素発生剤総モル数が２０モルとなり、したがって、含結晶水化合物に含まれる水分子の数が多いほど、得られる水素ガスのモル数に対する含結晶水化合物と金属アジ化物とからなる水素発生剤の総モル数を減少させることができ、その結果、水素発生剤の総容量に対する生成水素ガスの容量を増大させることができ、水素発生効率を向上させることができる。
【００４９】
また、金属アジ化物における金属元素が小さいほど、金属アジ化物を含む水素発生剤の総容量を小さくすることができ、これにより、水素発生剤容量に対する水素発生量をさらに増大させることができる。このことから、水素の反応効率は、金属アジ化物がＬｉＮ3のとき一番効率が高く、順に金属アジ化物の金属がアルカリ金属の場合ＮａＮ3、ＫＮ3となる。
【００５０】
また、水素発生反応速度を向上させるためには、水素発生剤である金属アジ化物および含結晶水化合物は粉体であることが好ましい。なお、反応の速度を制御するためにこの粉体の粒径を制御することが望ましい。
【００５１】
［水素発生装置および水素製造貯蔵装置］
次に、本実施の形態の水素発生装置および水素製造貯蔵装置について図１を用いて説明する。
【００５２】
図１に示すように、本実施の形態の水素製造貯蔵装置１０には、上述した金属アジ化物と含結晶水化合物とからなる水素発生剤を保持し、少なくとも１つ以上の気体通過孔を有する水素発生剤保持容器１２が設けられ、さらに水素発生剤保持容器１２の内部の金属アジ化物を加熱するための加熱手段である着火装置１４が、水素発生剤保持容器１２内又はその近傍に設けられ、さらに、水素発生剤保持容器１２を内包するように形成され、水素発生剤保持容器１２に設けられた気体通過孔から放出される水素ガスを貯蔵する水素貯蔵容器１６が設けられている。
【００５３】
さらに、水素製造貯蔵装置１０には、水素貯蔵容器１６に貯蔵された水素ガスを例えば燃料電池等に供給するための水素供給ポート１８が設けられ、水素供給ポート１８には開閉用のバルブ２２が設けられている。また、水素供給ポート１８から分岐するように真空引きポート２０が設けられ、この真空引きポート２０には開閉用のバルブ２４が設けられている。
【００５４】
また、水素発生剤保持容器１２の外壁は、発生した水素ガスを透過可能な金網又は多孔性材料により形成されている。金網又は多孔性材料とすることにより、水素発生剤自体を水素発生剤容器１２内に保持することができるとともに、水素発生剤保持容器１２において発生した水素を容易に水素発生剤保持容器１２から外部に放出させることができる。
【００５５】
また、上記水素発生剤保持容器１２は、耐アルカリ性を有する材質が好ましく、例えばステンレス、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６の金網、シリカ、アルミナからなり表面被覆された多孔性材料で構成されていることが望ましい。一方、水素貯蔵容器１６は、耐圧性を有することが好ましく、水素貯蔵容器１６の容積に対する発生する窒素ガスと水素ガスの総容積を考慮して耐圧性を選択することが望ましい。
【００５６】
着火装置１４は、フィラメントに電圧を印加して発熱してもよく、かかる場合、フィラメントが６００℃付近となる。上述したアジ化ナトリウムの分解温度は３００℃、アジ化カリウムの分解温度が３５０℃以上であり、アジ化リチウムの分解温度も１１５℃から２９８℃であることから、フィラメントを用いた着火装置が有効である。但し、加熱手段は、上記フィラメント加熱に限るものではなく、火打ち石の原理を利用したもの等などを用いてもよい。
【００５７】
次に、本実施の形態の水素製造貯蔵装置１０の動作について説明する。
【００５８】
まず、水素発生剤を水素発生剤保持容器１２内に充填し、その後、バルブ２２を閉じバルブ２４を開けて真空引きポート２０により水素製造貯蔵装置１０内を真空引きし、脱酸素を行う。その後必要に応じて、バルブ２４を閉め、バルブ２２を開け、水素供給ポート１８より窒素ガスやアルゴンガスなどの不活性ガスを水素製造貯蔵装置１０内に供給してもよい。次いで、水素発生操作として、バルブ２２，２４を閉じ、まず着火装置１４より着火して、水素発生剤保持容器１２内の金属アジ化物を徐々に加熱して熱分解させ、この熱分解によって含結晶水化合物中の結晶水を水蒸気化させ、熱分解によって得られた金属単体と水蒸気とを反応させて水素ガスを発生させる。発生した水素ガスは、水素発生剤保持容器１２に設けられた気体透過孔を介して、水素貯蔵容器１６に貯蔵される。そして、貯蔵された水素ガスは、水素ガスの供給が減るような場合に、バルブ２２を開にすることにより、水素貯蔵容器１６から水素供給ポート１８を介して外部に供給される。
【００５９】
水素発生剤は、一旦反応が開始されると全て反応してしまう。そこで、水素貯蔵容器１６内から水素ガスが排出されたのち、再度水素発生剤保持容器１２内に水素発生剤を充填する場合、バルブ２２を閉じ、バルブ２４を開けて真空引きポート２０により水素製造貯蔵装置１０内を真空引きして酸素を除去した後、上述同様に水素発生操作を行う。
【００６０】
以上、水素製造貯蔵装置１０について説明したが、必ずしも発生水素を水素貯蔵容器１６内に貯蔵する必要がない場合には、水素貯蔵容器１６は設けなくてもよく、かかる場合は、水素発生剤保持容器１２と加熱手段である着火装置１４とを有する水素発生装置であってもよい。その場合、水素発生装置の水素発生剤保持容器１２の外壁は、発生水素ガスを外部に供給する少なくとも１つ以上の気体通過孔が設けられていることが望ましい。
【００６１】
［発動機および自動車］
本実施の形態の発動機は、上述した水素製造貯蔵装置１０を搭載する。また、本実施の形態の自動車は、上述した水素製造貯蔵装置１０を搭載する。これにより、発動機又は電気自動車に搭載された燃料電池に対して継続的又は断続的に水素ガスを供給することができる。
【００６２】
また、水素吸蔵合金等により水素を供給する燃料電池の構成であっても水素ガス切れ時に本実施の形態の水素製造貯蔵装置１０を用いて水素ガスを供給してもよい。
【００６３】
また、ガソリンスタンドのようなステーションに、本実施の形態の水素製造貯蔵装置１０を複数個設けておき、水素ガス切れの場合に、適宜水素ガスを補充するという形態であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明の水素発生方法、水素発生装置および水素製造貯蔵装置は、水素ガスを反応に用いる用途であればいかなる用途にも有用であるが、例えば、燃料電池用の水素発生装置として特に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の水素製造貯蔵装置の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【００６６】
１０  水素製造貯蔵装置、１２  水素発生剤保持容器、１４  着火装置、１６  水素貯蔵容器、１８  水素供給ポート、２０  真空引きポート、２２，２４  バルブ。
【図１】
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