(57)【要約】人が携帯する水素源であって、この水素源が、１つ以上の水素発生要素２、点火制御システム３、および圧力容器１を含む。各水素発生要素は、１つ以上の窪みを備えるペレットホルダ７および隣接する水素発生要素への熱移動を減少させる熱絶縁層９を含み、少なくとも１つの窪みが、熱分解によって水素ガスを放出する化学混合物のペレット８を収容し、点火制御システムが、個々のペレット８と結合した１つ以上の点火器１４、および点火器を活性化する活性化手段を含み、放出された水素および水素発生要素が圧力容器内に収容される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力容器内に構成された１つ以上の水素発生要素および水素発生要素と結合した点火制御システムを含む水素源であって、１つ以上の水素発生要素が熱分解によって水素ガスを放出する化学混合物の複数のペレットを含み、点火制御システムがペレットの点火速度を制御するように構成した水素源。
【請求項２】
前記水素源が、人により携帯可能な請求項１に記載の水素源。
【請求項３】
前記点火制御システムが、ペレットを個別に点火するように構成された１つ以上の点火器を含む請求項１または２に記載の水素源。
【請求項４】
熱絶縁体が、１つ以上の水素発生要素からの熱移動を減少させるために圧力容器内に提供される請求項１から３のいずれかに記載の水素源。
【請求項５】
さらに圧力容器から放出される水素流を制御する調節器を含む請求項１から４のいずれかに記載の水素源。
【請求項６】
前記調節器が圧力容器内に一体化されている請求項５に記載の水素源。
【請求項７】
さらに放出された水素を浄化するフィルタを含む請求項１から６のいずれかに記載の水素源。
【請求項８】
前記フィルタが圧力容器内に一体化されている請求項７に記載の水素源。
【請求項９】
前記フィルタが、活性炭フィルタ、多孔質ステンレススチールフィルタ、または焼結金属フィルタの１つである請求項７または８に記載の水素源。
【請求項１０】
前記または各水素発生要素が、１つ以上の窪みを備えるペレットホルダを含む請求項１から９のいずれかに記載の水素源。
【請求項１１】
前記ペレットホルダが、固い多孔質材料を含む請求項１０に記載の水素源。
【請求項１２】
さらに少なくとも１つの水素発生要素が、放出された水素流を導くように構成した溝を備えるガス操作層を含む請求項１から１１のいずれかに記載の水素源。
【請求項１３】
前記ガス操作層が、圧力容器内の表面に接触し、それによって熱を外部に伝導するように構成された金属層を含む請求項１２に記載の水素源。
【請求項１４】
前記熱絶縁体が、１つ以上のフェルト層、セラミック、アスベスト、またはロックウールを含む請求項４に記載の水素源。
【請求項１５】
１つ以上の点火器が、加熱抵抗ワイヤまたは火工点火器を含む請求項３に記載の水素源。
【請求項１６】
前記点火器が、ペレットと接触して配置される請求項３または１５に記載の水素源。
【請求項１７】
前記点火制御システムが、点火器を活性化する活性化手段を含み、その手段がバッテリ、電気化学電池、燃料電池、コンデンサ、または電源から選択される請求項１から１６のいずれかに記載の水素源。
【請求項１８】
前記点火制御システムが、さらに圧力容器内の水素の圧力を測定する圧力変換器を含む請求項１から１７のいずれかに記載の水素源。
【請求項１９】
前記圧力変換器からの出力が、水素の圧力を予備設定したレベルに維持するために、あるいは外部装置からの要求に応答してペレットの分解を誘発させるために使用される請求項１８に記載の水素源。
【請求項２０】
前記点火器の活性化を、圧力変換器からの出力によって圧力容器内の圧力が安全限界を超えていることが示された場合に中止する請求項１８または１９に記載の水素源。
【請求項２１】
前記点火制御システムが、さらに圧力容器内の温度を測定する温度プローブを含む請求項１から２０のいずれかに記載の水素源。
【請求項２２】
前記点火器の活性化を、温度プローブからの出力によって圧力容器内の温度が安全限界を超えていることが示された場合に中止する請求項２１に記載の水素源。
【請求項２３】
前記圧力容器が、再使用のため交換ペレットで再充填可能なようになされた請求項１から２２のいずれかに記載の水素源。
【請求項２４】
少なくとも１つのペレットが水素発生混合物の第１層と、点火制御システムによって点火できる熱発生混合物を含む第２層とを含む請求項１から２３のいずれかに記載の水素源。
【請求項２５】
添付の図面を参照して本明細書に述べた水素源。
【請求項２６】
請求項１から２５のいずれかに記載の水素源を含む携帯装置。
【請求項２７】
燃料電池システムの形態の請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
負荷応答性水素発生器を提供するための請求項１から２５のいずれか一項に記載の水素源の使用。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は水素源、さらに詳細には自給式水素源に関し、この水素源は例えば燃料電池システムなど、特に人が携帯できる用途に使用するのに適している。しかし、この水素源はより大きな燃料電池、水素エンジン、またはガスクロマトグラフなど、要求に応じて水素を必要とする他のシステムにも使用することができる。
【０００２】
入手可能な実用性のある高密度の燃料源が少ないため、水素を動力とする燃料電池システムの使用はまだ普及していない。従来、水素は高圧下で瓶またはシリンダー中にガスとして貯蔵されており、このことは、収容に十分な強度が要求されるため貯蔵される水素の量がわずかに２重量％程度であることを意味する。また、水素は液体としても貯蔵できるが、しかし約２０Ｋという極めて低い沸点を有するので、低温収容が必要となる。これはやはり嵩張り、重量が増加する。
【０００３】
貯蔵の別法はインサイチュー（現場）に水素を発生させることである。水素発生システムは大きく２つのクラスに分類される。通常、改質（ｒｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ）と呼ばれる液体状またはガス状炭化水素からの水素発生、および水素含有化合物の分解による水素発生である。ほとんどのインサイチューの水素発生システムによって発生可能な水素重量は、圧縮ガス源から得られるものよりも少ない。
【０００４】
改質システムは、熱管理のために必要な装置のため一般に大きく重いので、人の携帯用途には適さない。さらに、製造された水素の純度が低く、燃料電池に使用する前に引き続く浄化反応を必要とする。
水素含有化合物の分解はさらに分類され、第１に加水分解と呼ばれる水の存在下での分解、第２に熱による分解、すなわち熱分解である。これらの方法はいずれも研究されてきた。金属水素化物の加水分解用反応器は米国特許第５，７０２，４９１号の主題である。水素を製造することは可能であるが、このシステムは加水分解の制御、および必要とする水の量のためシステムの重量に対して水素の収率が低いという問題を抱えている。
【０００５】
アミンボランおよび水素化ホウ素金属などの水素化物の熱分解が水素発生の手段として検討されてきた。以前の特許にはこれらの化合物を非制御の「ワンショット」反応器中で分解して、高エネルギー化学レーザーに使用する水素を製造することが記載されている（米国特許第４，３１５，７８６号、第４，１５７，９２７号、第４，４６８，２６３号）。
【０００６】
本発明は、圧力容器内に構成された１つ以上の水素発生要素、および（複数の）水素発生要素と結合した点火制御システムを含む水素源を提供するものであって、１つ以上の水素発生要素が熱分解によって水素ガスを放出する複数の化学混合物ペレットを含み、点火制御システムはペレットの点火速度を制御するように構成されている。
【０００７】
本発明は化学混合物の熱分解によって水素を制御可能に発生させる水素発生器を提供する。ペレットおよび点火制御システムの構成によって、すべてのペレットの点火を同時に起こさず、それぞれのペレットの点火時期を変えることが可能になる。したがって、この水素源は、水素の発生が制御可能であり負荷に応答可能なことが要求される燃料電池の用途に特に適している。
【０００８】
本発明はまた、重量の軽い水素源を提供することが可能で、得られる水素重量が従来技術の源から得られるものよりも大きい。したがって、それは人の携帯用途に特に適しており、いずれの場合も通常自給式システムの形になるであろう。
【０００９】
複数のペレットを単一の水素発生要素中に、もしくは複数のそのような要素中に提供することができ、その場合各要素は単一ペレットを収容することができる。点火制御システムは通常ペレットを個別に点火するように構成した活性剤と点火器とを含み、ペレットは相互点火（ｃｒｏｓｓ−ｉｇｎｉｔｉｏｎ）を防ぐために互いに十分な間隔をおき、または分離する。１つ以上の点火器は各個別のペレットと結合することができ、個別のペレットを遂次的にまたは同時に、制御可能にまた負荷に応答して点火することができる。
【００１０】
最初に、水素は圧力容器中に収容することができる。水素源は圧力容器から通常単一の出口を経由して放出される水素流を制御する調節器を含むことが好ましい。
【００１１】
さらに、水素源は水素が外部の装置に供給される前に水素を浄化するフィルタを含むことが好ましい。
【００１２】
調節器および／またはフィルタは圧力容器の外部にあってもよいが、より小型で持ち運びに便利な設計を可能にするために、調節器および／またはフィルタは圧力容器内に一体化するのが好ましい。適したフィルタには活性炭フィルタ、多孔質ステンレススチールフィルタ、焼結金属フィルタ、または同様の既知のフィルタ材料がある。
【００１３】
各水素発生要素は好ましくは１つ以上の窪みを備えるペレットホルダを含み、理想的にはペレットが個別に別々の窪みに置かれる。ペレットホルダは硬い、多孔質の、高温耐熱材料であることが都合よく、このような材料であれば形状を機械加工することができるが、真空成形するのが好ましい。適切な材料には、アルミナやジルコニアなどのセラミック、または他の低熱伝導性の固い材料がある。複数のペレットホルダが、例えば並んで構成される場合、１つ以上のペレットホルダは、圧力容器を通る水素の通路となる通路または溝を備えることができる。
【００１４】
さらに水素発生要素の少なくとも１つ、理想的にはその各々が、放出水素の流れを導くように構成した溝を備えるガス操作層を含むことが好ましい。ガス操作層は圧力容器の内部表面に接触するように構成した金属層を含むことが好ましい。これによって、使用中に発生した熱を圧力容器の外部に素早く伝導させ、こうして圧力容器内部の温度を下げることが可能になる。層はアルミニウム、ステンレススチール、チタン、または他の適切な材料から作られる。
【００１５】
圧力容器の内部に熱絶縁体を備え、１つ以上の水素発生要素からの熱の移動を減少させることが有利である。熱絶縁体は層として備えることが好ましく、フェルト層が特に好ましい。しかし、セラミック、アスベスト、またはロックウールなど任意の適切な絶縁材料を使用することができよう。このような絶縁体は、相互点火を防止するためにどの隣接する水素発生要素間でも熱の移動が十分に減少できるものでなければならない。
【００１６】
点火器は加熱抵抗ワイヤまたは火工点火器を含むことが好ましいが、他の任意の適切な類似の点火源を使用してもよい。点火器はペレットに埋め込んでペレットへの熱移動を最適化することができる。しかし、通常は点火器をペレットの近く、または接触させて配置するだけで十分である。
【００１７】
点火制御システムは点火器を活性化する活性化手段を含むことが好ましく、この手段は、例えばバッテリ、電気化学電池、燃料電池、コンデンサ、または電源を含むことができる。
【００１８】
さらに点火制御システムは圧力容器内の水素の圧力を測定するために圧力変換器または他の圧力測定器を含むことが有利である。圧力変換器からの出力は、水素の圧力を予備設定したレベルに維持するために、あるいは装置が負荷に応答するものである場合には外部装置からの要求に応じてペレットの分解を誘発させるために使用することができる。このフィードバックシステムは調節器と組み合わせると一定の水素圧力を外部装置に提供することができ、ゼロから定格出力までの要求に対処することができる。
【００１９】
圧力変換器からの出力によって圧力容器内部の圧力が安全限界を超えていることが示された場合には、点火器の活性化を止めることが好ましい。
【００２０】
さらに点火制御システムは、圧力容器内の温度を測定する温度プローブを含むことが好ましい。温度プローブからの出力によって圧力容器内部の温度が安全限界を超えていることが示された場合には、点火器の活性化を止めることが好ましい。
【００２１】
水素源は１回使用の使い捨て装置でも、あるいは再使用可能なものでもよい。例えば圧力容器は、再充填した後容易に再組み立てできる２つの分離可能な連結する部材から形成することによって、交換ペレットを再充填可能なようにすることができる。
【００２２】
好ましい実施形態では、少なくとも１つのペレットが第１の水素発生混合物の層または部分、および点火制御システムによって点火可能な熱発生混合物を含む通常は第１層（部分）より小さな第２の層または部分を含む。熱発生混合物は単に熱のみを発生しても、あるいは水素も共に発生してもよい。さらに他の実施形態では、両タイプの熱発生混合物を別々の部分または層として存在させることができる。直ちに点火可能な、単に熱発生混合物である部分または層が、熱および水素発生混合物である隣接するより大きい部分の点火を助けることができる。
【００２３】
本発明はさらに上述の水素源を含む装置、詳細には携帯装置を提供する。例えば水素源は、燃料電池を運転するのに適切な圧力で供給されるガスを用いて燃料電池システムに使用することができる。
【００２４】
本発明の他の態様では、少なくとも１つの水素発生要素、点火制御システム、および圧力容器を含む水素源が提供され、水素発生要素は圧力容器内に収容されて１つ以上の窪みを備えるペレットホルダを含み、少なくとも１つの窪みは熱分解によって水素ガスを放出する化学混合物のペレットを収容し、点火制御システムは１つ以上のペレットの点火を制御するように構成される。
【００２５】
追加の態様では、少なくとも１つの水素発生要素、点火制御システム、および圧力容器を含む人が携帯する水素源が提供され、各水素発生要素は１つ以上の窪みを備えるペレットホルダおよび隣接する水素発生要素への熱の移動を減少させる熱絶縁体を含み、少なくとも１つの窪みは熱分解によって水素ガスを放出する化学混合物のペレットを含み、点火制御システムは個々のペレットと結合した１つ以上の点火器および点火器を活性化する活性化手段を含み、放出水素および水素発生要素は圧力容器内に収容される。
【００２６】
本発明を以下の図面を参照しながら、例示のみの形で説明する。
【００２７】
図１は本発明による水素源の実施例を示す。この水素源は鋼から製作された圧力容器１を含む。この実施例では、容器の形状がその破裂抵抗性が高く、薄く軽い鋼シートから製造できるようになっている。圧力容器内には図２でより詳細に示されている複数の水素発生要素２がある。水素源はまた、放出ガスから不純物を除去する活性炭フィルタ４およびガス調節器５を含む。容器の底には、集積回路３およびバッテリ１０、圧力変換器１１、および温度プローブ１２がある。
【００２８】
各水素発生要素２は３つの個別の層、即ち、ペレットホルダ７、ガス操作層６、および熱絶縁層９を含む。ペレットホルダ７は複数の窪みを有し、その各々にペレット８が置かれる。この例では、ペレットホルダは焼成すると硬くなる機械加工可能なセラミックから形成されている。ガスの流れ特性に影響を与えるセラミックの多孔質性は、硬化材またはセラミック接着剤を塗布し焼成することによって制御できる。別法のペレットホルダは真空形成によって製造できる。この方法は特に量産に適している。図２に示すペレットホルダの窪みはほぼ同じサイズであるが、このように制限するものではない。特別な水素の要求を満たす必要がある時には、同じ水素源の同じ要素内または異なる要素内に異なるサイズのペレットを提供することが有利であろう。
【００２９】
説明した実施形態の大きなな利点は、各ペレットに個別にアドレスできることであり、これによって水素発生を注意深く制御できるようになる。少量の水素流しか必要としない場合には、一度に１つのペレットを点火し、そのペレットが完全に分解するのを待って、次のペレットを点火すれば十分である。逆に大量の水素流を必要とする場合には、いくつかのペレットを短時間内に連続して、あるいは同時に点火することができる。さらに、本実施形態では必要に応じて水素の供給をオン・オフ切り替えすることが可能になる。これは、「ワンショット」の装置であることが多い、すなわち、一度始動されると消耗するまで水素を連続的に製造する他の水素発生器と対照的である。したがって、本構成は制御可能で負荷応答性があり、燃料電池の運転に適した圧力でガスを供給可能な水素発生器を提供する。
【００３０】
ペレット点火は図３にさらに詳細に示されている。点火器１４はペレットホルダ７の小さな穴を通ってペレット８中に供給される。適切な点火器には加熱抵抗ワイヤおよび火工点火器がある。これらはペレット内に組み込む代わりにペレットの表面に近接して置くことができる。ペレットホルダ７の複数の窪みは、相互点火を防ぐため、各ペレット間に十分厚いセラミックがあるように間隔を置く。
【００３１】
ガス操作層６はアルミニウムシートを含み、その中に溝１５が形成される。この層は溝がペレット８を収容する窪みと一致するようにペレットホルダ７の上にしっかり固定される。また、層６は熱を周囲に伝導するために圧力容器１の内部表面にぴったり嵌め込まれるように設計されている。この例で使用されるアルミニウムのかわりに任意の適切な熱伝導体を使用することができよう。
【００３２】
熱絶縁層９はフェルト層を含み、その目的は複数の隣接する水素発生要素２の間の熱の移動を防ぐか、または十分に減少させることである。この例として絶縁層を１つだけ示しているが、必要に応じて任意の適切な絶縁材料の層を数層使用することができる。
【００３３】
水素を発生させるには回路３を使用して各ペレットにアドレスし、またこの例では、バッテリ１０を使用して点火器１４を活性化するための電力を供給する。電力は容器の中央を通る経路、あるいは任意の都合よい経路に張ったワイヤを使用して、電源から点火器に供給することができる。点火器はペレット８の熱分解を開始させ、水素ガスを放出する。この例では、ペレットはＮＨ３ＢＨ３およびＮ２Ｈ４（ＢＨ３）２の混合物を含む。化合物のアンモニアボランＮＨ３ＢＨ３、およびヒドラジンビス−ボランＮ２Ｈ４（ＢＨ３）２はそれぞれ１９重量％および１７重量％の水素を含有する。米国特許第４，４６８，２６３号および米国特許第４，１５７，９２７号は、硝酸アンモニウムＮＨ４ＮＯ３およびジアンモニウムデカボランＢ１０Ｈ１０（ＮＨ４）２と共にこれらの化合物を含有する混合物がどのように熱分解してレーザー燃料として使用される高純度の水素を生成するかを述べている。分解は強い発熱を伴い、一度活性化されると自己維持反応を進めるのに十分な熱を生成する。他の水素発生混合物にはハロゲン化アンモニウム、および水素化ホウ素アルカリ金属、例えばＮＨ４Ｃｌ＋ＬｉＢＨ４がある。
【００３４】
活性化は追加の化学熱源、例えば鉄粉とＫＣｌＯ４の混合物またはＴｉＨ２およびＫＣｌＯ４の混合物を使用することによって助長することができる。他の化学熱源も水素発生化合物の分解に効果を及ぼすために使用することができ、例として、ＭｎＯ２＋ＬｉＡｌＨ４、Ｎｉ＋Ａｌ、Ｚｒ＋ＰｂＣｒＯ４、Ｆｅ２Ｏ３＋Ａｌ、ＬｉＡｌＨ４＋ＮＨ４Ｃｌなどがある。また有利なことに、選択した熱源は水素の収率にも寄与する。
【００３５】
２つの独立層を有するペレットを使用することができる。２つの積み重なった層を有する好ましいペレット処方では、上部のより大きな層は水素の源であるアンモニアボランを含み、第２のより小さな層は単に熱を発生する塩素酸カリウムＫＣｌＯ４と鉄粉の混合物を含む。第２の層が点火器によって点火され、このようにして発生した熱が第１の層を熱分解させて水素を遊離する。
【００３６】
放出された水素ガスはガス操作層６の溝１５によって圧力容器の中央に導かれる。ガスは次いでフィルタ４を通過して全ての不純物および粒子を除去し、調節器５を経由して外部装置に供給される。この例では圧力変換器１１がシステム内の水素の圧力を測定するのに使用される。さらに多くの水素ガスを製造するためさらに複数の点火器の活性化を誘発するには、変換器からの出力を使用する。これはシステム内の圧力を維持するため、あるいは外部装置からの要求に応答するためである。別法として水素を製造するために点火器を活性化するには、押しボタンまたはスイッチによって操作者が手動で行うこともできる。また変換器はガス圧が設定した限界を超えて上昇したときにさらに複数のペレットの開始を防ぐ安全機構として使用することもできる。また同様に温度プローブ１２は、システム内の温度が安全限界を超えて上昇したときにさらに複数のペレットの開始を防ぐ安全機構として使用することもできる。
【００３７】
この実施例で説明した水素源は直径１１０ｍｍ、高さ２００ｍｍである。６個の水素発生要素各々に１２個のペレットを全て充填したとき、源の重量は約６３０ｇである。これは５０Ｗの燃料電池システムを１０時間にわたって運転するのに十分な水素を供給する。その小型サイズと軽量によって本水素源は人の携帯用途に完璧に適している。しかし圧力容器はいかなる空間外包にも適応するように設計することができる。例えば、四角い反応器も、梱包の改善に必要であれば、使用することができよう。
【００３８】
本発明による水素源の別法の設計は図４および５に示されている。この設計では、単一のペレット１５がペレットホルダ７の窪みに収容される。ペレットおよびホルダは環状で、中央の穴を有する。熱絶縁層９があるが、この例ではガス操作層はない。しかし必要であればガス操作層を組み込んでもよい。図５では圧力容器１内に４個のペレットホルダが積み重ねられ、中央の穴が通路１６を形成している。放出された水素は矢１７で示したように中央の通路１６を通ってフィルタ４および調節器５へ流れる。図５では、最上部のペレットは活性化されて完全に分解しており、その下のペレットは部分的に分解していることが示されている。ペレットの点火は上述の水素源と同じ方法で達成される。
【００３９】
ある構成では、ペレットホルダは単に圧力容器の壁とそれに接触する任意の支持面を含むだけであってもよい。
【００４０】
主として小規模の水素発生を目的としたが、本水素源はより大きい規模の水素発生に使用することができる。図６は要求に応じて大量の水素を提供するために使用することのできる、より大きな反応器２０の設計を示している。圧力収容器２１中の、積み重ねられた二重層ペレット２２の構成が図示されている。各ペレット２２はアンモニアボランの上部層２３と熱発生混合物の下部層２４を含み、下層部２４は分離した点火器（抵抗ワイヤ）２５の上に配置されている。圧力変換器２６、フィルタ２７、減圧弁２８、および制御電子機器２９もまた図示されている。そのような反応器は輸送用途または非常用定置電源に使用することができよう。
【００４１】
水素発生混合物の組成、（必要がある場合は）必要な熱発生混合物の量、および圧力容器の形状に応じて種々のペレット形態をとることができる。図７ａおよび７ｂはドーナツ状形態を有する別法の二重ペレット３０の上面および側面を示しており、熱発生混合物３１は中央の円筒形領域に配置されている。図８ａおよび８ｂはそれぞれ、三重ペレット３２および二重ペレット３３の側面を図示しており、いずれも積み重ねた形態をもっている。三重ペレットでは水素発生混合物は、単に熱発生混合物である層３５の上にある、水素および熱発生混合物の中央層３４の上の層として提供される。
【００４２】
以下の実施例で、種々のペレット組成物を熱分解し、その結果を評価した。
【００４３】
実施例１
所定のペレットサイズおよび形状での熱混合物とアンモニアボランとの最適比率を求めるため、単一の燃料電池試験を行ってアンモニアボランの熱分解から得られる収率を評価した。図９はペレット組成物試験に使用した実験回路を図示したものである。
【００４４】
各燃料電池はアンモニアボラン（９０％Ａｌｄｒｉｃｈ）ペレット３６および構成の種類によって１つまたは２つの熱ペレット３７を含んでいる。８６％の鉄と１４％の過塩化カリウムからなる熱ペレットを、燃料電池の一端または両端に配置しペレット間に挟まれた抵抗加熱ワイヤ３８によって点火する。（任意の形状あるいは形態でよいが）この実施例で使用した螺旋形状のワイヤはステンレススチール、または任意の高抵抗材料から製造される。
【００４５】
実験的にプロトタイプの単一燃料電池の反応器中の一定量のアンモニアボランを分解するために、５Ｖ、５０ｍｓの方形パルスを信号発生器からＭＯＳ電界効果トランジスターのゲートまたは固体リレーに送り、これが所定の期間１０Ｖ、３Ａのパルスを送達する電源を入れる。電流パルスはワイヤを電気的に加熱するのに十分であり、熱を放出する熱化合物を点火し、アンモニアボランを熱分解して水素ガスを製造させる。アンモニアボランから得られる理論的な水素の最大収率は１９．６重量％であって、以下の式で示される。
ＮＨ３ＢＨ３→ＢＮ＋３Ｈ２
この実施例では、熱化合物０．５０ｇに対して所定のアンモニアボラン重量０．５０ｇ、比が１：１のとき最大の水素収率が６．８２重量％（アンモニアボランと熱混合物の総計重量に対して）であり、アンモニアボランの６９．５９％が分解した結果０．８３リットルのガスを生産した。
【００４６】
熱ペレットの量を変化させた試験結果を以下の表１に、グラフとして図１０にまとめる。
【表１】
2004519400.tif 000003
【００４７】
実施例２
異なる組成の二重ペレットを試験した。この実験で使用した熱粉はモル比１：１の水素化アルミニウムリチウムと塩化アンモニウムの混合物であった。熱を発生することに加えて、この混合物は水素も遊離させ、これがシステム全体の水素収率をさらに向上させると期待される。このペレットの第１層および最低層は０．５ｇの熱混合物（ＬｉＡｌＨ４＋ＮＨ４Ｃｌ）を含有し、第２の上部層は０．５ｇのアンモニアボランを含有した。このペレットを、熱抵抗ワイヤを用い、１０Ｖ、３Ａの電流パルスを５０ｍｓ間印加して分解した。水素収率はＨ２１．０５Ｌ、０．０８６ｇであった。これは全ペレット重量基準で８．６重量％の水素に等しい。
【００４８】
実施例３
この実施例では、実施例２と同じ成分であるが異なる比率に処方した成分を含有する二重ペレットを処方して試験した。アンモニアボランの量を変化させた試験結果を以下の表２およびグラフとして図１１にまとめる。
【００４９】
１つのペレットは第１の層が０．１２５ｇの熱混合物（ＬｉＡｌＨ４＋ＮＨ４Ｃｌ）を含有し、第２の上部層が０．６ｇのアンモニアボランを含有した。このペレットを、熱抵抗ワイヤを用い、１０Ｖ、３Ａの電流パルスを３秒間印加して分解した。水素収率はＨ２１．０Ｌ、０．０８２ｇであった。これは全ペレット重量基準で１１．４重量％の水素に等しい。
【表２】
2004519400.tif 000004
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明による人の携帯する水素源の断面を示す図である。
【図２】
図１の水素源に使用される単一の水素発生要素の分解図で、活性構成要素を示す図である。
【図３】
水素放出化学混合物のペレットの断面で、図２の要素中の点火器の配置を示す図である。
【図４】
本発明による源に使用される別法の水素発生要素を示す図である。
【図５】
図４の水素発生要素を組み込んだ水素源の代替例の断面を示す図である。
【図６】
より大きな規模の水素発生用の反応器の概要を示す図である。
【図７ａ】
ドーナツ形状の二重層ペレットの上面を示す図である。
【図７ｂ】
ドーナツ形状の二重層ペレットの側面を示す図である。
【図８ａ】
積み重ねた形状を有する三重層ペレットの側面を示す図である。
【図８ｂ】
積み重ねた形状を有する二重層ペレットの側面を示す図である。
【図９】
ペレット分解を試験する実験回路の概要を示す図である。
【図１０】
アンモニアボランおよび熱発生混合物を含有するペレットの、ペレット組成物の関数としての水素収率を示すグラフである。
【図１１】
アンモニアボランおよび水素も遊離する熱発生混合物を含有するペレットの、ペレット組成物の関数としての水素収率を示すグラフである。
【図１】
2004519400.tif 000005
【図２】
2004519400.tif 000006
【図３】
2004519400.tif 000007
【図４】
2004519400.tif 000008
【図５】
2004519400.tif 000009
【図６】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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