(57)【要約】【課題】本発明の課題は、改質器やポンプやファンといった大掛かりでコストがかかる設備を使わずに、燃料電池から携帯電子機器を駆動するに足りる電力を得ることを可能とする水素発生方法および水素発生装置を提供するものである。【解決手段】水素を発生させる方法において、ニッケル塩、次亜リン酸ナトリウムおよびアミノ酸（ただしアミノ基は、１価（−ＮＨ２）および／または２価（＝ＮＨ））を含有するめっき液を作製する工程と、該めっき液を基材にめっきする工程と、該めっきされた基材と酸性物質を反応させ水素を発生させる工程とを有することを特徴とする水素発生方法である。【選択図】図２
2007051039.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ニッケル塩、次亜リン酸ナトリウムおよびアミノ酸（ただしアミノ基は、１価（−ＮＨ２）および／または２価（＝ＮＨ））を含有するめっき液を作製する工程と、該めっき液を基材にめっきする工程と、該めっきされた基材と酸性物質を反応させ水素を発生させる工程とを有することを特徴とする水素発生方法。
【請求項２】
ニッケル塩、次亜リン酸ナトリウムおよびアミノ酸（ただしアミノ基は、１価（−ＮＨ２）および／または２価（＝ＮＨ））を含有するめっき液でめっきされた基材を収容した内容器と、該内容器と、酸性物質を収容した外容器を具備することを特徴とする水素発生装置。
【請求項３】
酸性物質を収容した内容器と、該内容器と、ニッケル塩、次亜リン酸ナトリウムおよびアミノ酸（ただしアミノ基は、１価（−ＮＨ２）および／または２価（＝ＮＨ））を含有するめっき液でめっきされた基材を収容した外容器を具備することを特徴とする水素発生装置。
【請求項４】
請求項２、または、請求項３に記載の内容器がアクリル、エポキシ、ガラス、または、フェノールからなることを特徴とする水素発生装置。
【請求項５】
請求項２、または、請求項３に記載の外容器がＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）またはＰＶＡ（ポリビニルアルコール）からなることを特徴とする水素発生装置。
【請求項６】
請求項２、または、請求項３に記載の基材が、紙、布、あるいは、多孔質体であることを特徴とする水素発生装置。
【請求項７】
請求項２乃至請求項６のいずれかに記載の水素発生装置を用いることを特徴とする燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素を用いて発電する燃料電池のための水素発生方法および水素発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話、デジタルカメラ、ノートパソコン等の携帯電子機器の電池としてリチウム電池が多用されている。
しかし、携帯電子機器の高機能化にともなう消費電力の増加により、リチウム電池の寿命の短さが問題となってきている。
【０００３】
そこで、燃料電池による携帯電子機器への電力供給を行う試みがされ始めている。
燃料電池は、水素と酸素の反応から電気を発生させるもので、エネルギー密度がリチウム電池より約一桁大きく、リチウム電池と同一質量で比較した場合、電池の保持時間が４〜５倍長くなるというメリットを有している。（特許文献１参照）
【０００４】
しかし、燃料電池は、発電するために必要な水素を、メタノールや天然ガス等を改質器に通すことによって得なければならない。
このため、改質器の分、装置が大掛かりになり、また、改質器の分、コストがかかるという問題を有している。
【０００５】
メタノール酸化電極を使用する事により、改質器を使用しなくても良いＤＭＦＣ（直接メタノール型燃料電池）という燃料電池もある。
ＤＭＦＣ（直接メタノール型燃料電池）には２種類あり、燃料供給にポンプやファンを使用するアクティブ型と、燃料供給に濃度勾配や対流を利用するパッシブ型である。
【０００６】
しかし、アクティブ型はポンプやファンの分、装置が大掛かりになり、また、ポンプやファンの分、コストがかかるという問題を有しており、また、パッシブ型は得られる電力が小さいという問題を有している。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１７８７８６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、改質器やポンプやファンといった大掛かりでコストがかかる設備を使わずに、燃料電池から携帯電子機器を駆動するに足りる電力を得ることを可能とする水素発生方法および水素発生装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、ニッケル塩、次亜リン酸ナトリウムおよびアミノ酸（ただしアミノ基は、１価（−ＮＨ２）および／または２価（＝ＮＨ））を含有するめっき液を作製する工程と、該めっき液を基材にめっきする工程と、該めっきされた基材と酸性物質を反応させ水素を発生させる工程とを有することを特徴とする水素発生方法である。
【００１０】
ニッケル塩、次亜リン酸ナトリウムおよびアミノ酸（ただしアミノ基は、１価（−ＮＨ２）および／または２価（＝ＮＨ））を含有するめっき液を基材にめっきして形成された、ニッケル−炭素−リン膜は、粗密で、また、酸に溶解することによりクラックが増え、表面積が増すように反応して大量の水素を発生する。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、ニッケル塩、次亜リン酸ナトリウムおよびアミノ酸（ただしアミノ基は、１価（−ＮＨ２）および／または２価（＝ＮＨ））を含有するめっき液でめっきされた基材を収容した内容器と、該内容器と、酸性物質を収容した外容器を具備することを特徴とする水素発生装置である。
【００１２】
内容器の中にニッケル塩、次亜リン酸ナトリウムおよびアミノ酸（ただしアミノ基は、１価（−ＮＨ２）および／または２価（＝ＮＨ））を含有するめっき液でめっきされた基材を収容し、外容器の中に酸性物質を収容し、折り曲げて内容器を破壊することで、ニッケル塩、次亜リン酸ナトリウムおよびアミノ酸（ただしアミノ基は、１価（−ＮＨ２）および／または２価（＝ＮＨ））を含有するめっき液でめっきされた基材と酸性物質を反応させて、水素を発生することができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、酸性物質を収容した内容器と、該内容器と、ニッケル塩、次亜リン酸ナトリウムおよびアミノ酸（ただしアミノ基は、１価（−ＮＨ２）および／または２価（＝ＮＨ））を含有するめっき液でめっきされた基材を収容した外容器を具備することを特徴とする水素発生装置である。
【００１４】
内容器の中に酸性物質を収容し、外容器の中にニッケル塩、次亜リン酸ナトリウムおよびアミノ酸（ただしアミノ基は、１価（−ＮＨ２）および／または２価（＝ＮＨ））を含有するめっき液でめっきされた基材を収容し、折り曲げて内容器を破壊することで、ニッケル塩、次亜リン酸ナトリウムおよびアミノ酸（ただしアミノ基は、−ＮＨ２および／または＞ＮＨ）を含有するめっき液でめっきされた基材と酸性物質を反応させて、水素を発生することができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、請求項２、または、請求項３に記載の内容器がアクリル、エポキシ、ガラス、または、フェノールからなることを特徴とする水素発生装置である。
【００１６】
内容器をアクリル、エポキシ、ガラス、または、フェノールにすることにより、内容器を折り曲げて破壊することが容易に行える。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、請求項２、または、請求項３に記載の外容器がＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）またはＰＶＡ（ポリビニルアルコール）からなることを特徴とする水素発生装置である。
【００１８】
外容器に可撓性があり強度の強いＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、または、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）を使用することにより、内容器を折り曲げて破壊した時に、外容器も破壊されて外容器の内部の物質が流出してしまうことを防ぐことができる。
また、外容器にＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、または、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）を使用することにより、外容器の内部で発生した水素の圧力が高まるにつれ、外容器の内部から外部へ水素が透過し、外容器の外部で水素を得ることが可能となる。
【００１９】
請求項６に記載の発明は、請求項２、または、請求項３に記載の基材が、紙、布、あるいは、多孔質体であることを特徴とする水素発生装置である。
【００２０】
基材を紙、布、あるいは、多孔質体とすることにより、ニッケル塩、次亜リン酸ナトリウムおよびアミノ酸（ただしアミノ基は、１価（−ＮＨ２）および／または２価（＝ＮＨ））を含有するめっき液を基材にめっきして形成された、ニッケル−炭素−リン膜の表面積およびめっき量をふやし、水素の発生能力を高めることができる。
【００２１】
請求項７に記載の発明は、請求項２乃至請求項６のいずれかに記載の水素発生装置を用いることを特徴とする燃料電池である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明では、ニッケル塩、次亜リン酸ナトリウムおよびアミノ酸（ただしアミノ基は、１価（−ＮＨ２）および／または２価（＝ＮＨ））を含有するめっき液をめっきした基材と酸性物質を反応させて大量の水素を、大掛かりでコストがかかる設備を使わずに得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に本発明の水素発生方法の一例を説明するが、本発明はこれにより限定されるものではない。
【００２４】
まず、ニッケル塩、次亜リン酸ナトリウムおよびアミノ酸（ただしアミノ基は、１価（−ＮＨ２）および／または２価（＝ＮＨ））を含有するめっき液を作製する。
【００２５】
次に、めっき液を基材にめっきする。
基材としては紙、布、多孔質体を用いることができる。
【００２６】
基材をめっきする方法としては、無電解めっき法を用いることができる。
【００２７】
基材へめっきが析出し易くするように、めっき前処理として基材に塩化パラジウムを塗布することができる。
塩化パラジウムの塗布の方法としては、塩化パラジウムを塩酸溶液に溶解した溶解液を基材に浸漬した後、水洗、乾燥する方法を用いることができる。
水洗、乾燥は、塩化パラジウムを塩酸溶液に溶解した溶解液がめっき液を分解することを防止するために行う必要がある。
【００２８】
最後に、めっきされた基材と酸性物質を反応させて水素を発生させる。
【００２９】
次に、本発明の水素発生装置の例を図１、図２および図３を使って説明する。
【００３０】
本発明に係る水素発生装置は、外容器１と、酸性物質４と、内容器３と、ニッケル塩、次亜リン酸ナトリウムおよびアミノ酸（ただしアミノ基は、１価（−ＮＨ２）および／または２価（＝ＮＨ））を含有するめっき液をめっきした基材２を具備する。
【００３１】
内容器３は、容易に破壊できる材料で形成する。
内容器３の材料としては、アクリル、エポキシ、ガラス、または、フェノールを用いることができる。
【００３２】
内容器３を取り囲むように外容器１を形成する。（図１参照）
外容器１の材料としては、水素を透過し酸性物質４を透過しないＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）を用いることができる。
【００３３】
外容器１および内容器３には、酸性物質４またはニッケル塩、次亜リン酸ナトリウムおよびアミノ酸（ただしアミノ基は、１価（−ＮＨ２）および／または２価（＝ＮＨ））を含有するめっき液をめっきした基材２を封入する。
内容器３にニッケル塩、次亜リン酸ナトリウムおよびアミノ酸（ただしアミノ基は、１価（−ＮＨ２）および／または２価（＝ＮＨ））を含有するめっき液をめっきした基材４を封入した時は、外容器１に酸性物質４を封入する。
また、内容器３に酸性物質４を封入した時は、外容器１にニッケル塩、次亜リン酸ナトリウムおよびアミノ酸（ただしアミノ基は、１価（−ＮＨ２）および／または２価（＝ＮＨ））を含有するめっき液をめっきした基材２を封入する。
【００３４】
酸性物質４としては、塩酸、硫酸、硝酸などを使用することができるが、１〜２０％の塩酸溶液が好ましい。
【００３５】
本発明の水素発生装置は、図４のような形態で利用することが可能である。
【００３６】
水素発生装置の内容器３を破壊し、水素発生装置をカートリッジ１０に収め、密封蓋１１でカートリッジ１０を密封する。
水素発生装置からは、水素が発生し始めカートリッジ１０内に充満され、ある程度の圧力が貯まるとパラジウムフィルター１５を通して高純度の水素が取り出せる。
この水素は、燃料電池に運ばれて燃料電池の燃料として使用することができる。
【実施例１】
【００３７】
まず、以下の組成になるように、めっき液を調合した。
・硫酸ニッケル六水和物          ２６．０ｇ／リットル
・α−アラニン（アミノ酸）      ３５．６ｇ／リットル
・次亜リン酸ナトリウム一水和物  ３０．０ｇ／リットル
・イオン交換水                  残分
【００３８】
次に、塩化パラジウム（日進化成株式会社製、商品名＝塩化パラジウム）１ｇを５％塩酸溶液１リットルに溶解した。
【００３９】
次に、この溶解液に厚さ０．５ｍｍ、縦５０ｍｍ、横５００ｍｍの紙を５分間浸漬した後、水洗、乾燥して、紙全体にめっきの前処理を施した。
【００４０】
次に、この塩化パラジウムを浸み込ませてめっきの前処理を行った紙を、調合しためっき液に浸漬した。
この時のめっき液の温度は６５℃で、２分間浸漬したところ、紙の全面にめっきが析出した。
【００４１】
次に、めっきした紙を、０．３ｍｍ厚のアクリル製の内容器に封入した。
【００４２】
次に、内容器を１０％塩酸溶液５０ｃｍ３とともにＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）製の０．０５ｍｍ厚の外容器に封入し水素発生装置を得た。
【００４３】
この水素発生装置を折り曲げて内容器を破壊して水素を発生させたところ、５００ｃｍ３の水素が得られた。
【実施例２】
【００４４】
まず、以下の組成になるように、めっき液を調合した。
・硫酸ニッケル六水和物          ２６．０ｇ／リットル
・α−アラニン（アミノ酸）      ３５．６ｇ／リットル
・次亜リン酸ナトリウム一水和物  ３０．０ｇ／リットル
・イオン交換水                  残分
【００４５】
次に、塩化パラジウム（日進化成株式会社製、商品名＝塩化パラジウム）１ｇを５％塩酸溶液１リットルに溶解した。
【００４６】
次に、この溶解液に厚さ０．５ｍｍ、縦５０ｍｍ、横５００ｍｍの紙を５分間浸漬した後、水洗、乾燥して、紙全体にめっきの前処理を施した。
【００４７】
次に、この塩化パラジウムを浸み込ませてめっきの前処理を行った紙を、調合しためっき液に浸漬した。
この時のめっき液の温度は６５℃で、２分間浸漬したところ、紙の全面にめっきが析出した。
【００４８】
次に、１０％塩酸溶液５０ｃｍ３を、０．３ｍｍ厚のアクリル製の内容器に封入した。
【００４９】
次に、この内容器とともに、めっきした紙をＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）製の０．０５ｍｍ厚の外容器に封入し水素発生装置を得た。
【００５０】
この水素発生装置を折り曲げて内容器を破壊して水素を発生させたところ、５００ｃｍ３の水素が得られた。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明の水素発生方法および水素発生装置は、大掛かりな設備を必要とせずに水素を供給することができるため、携帯電子機器に使用される燃料電池の燃料供給源として使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の水素発生装置を示す断面図である。
【図２】本発明の水素発生装置を示す断面図である。
【図３】本発明の水素発生装置を示す断面図である。
【図４】本発明の水素発生装置から発生した水素を燃料電池に供給するためのカートリッジを示す断面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１・・・・外容器
２・・・・ニッケル塩、次亜リン酸ナトリウムおよびアミノ酸（ただしアミノ基は、１価（−ＮＨ２）および／または２価（＝ＮＨ））を含有するめっき液をめっきした基材
３・・・・内容器
４・・・・酸性物質
１０・・・カートリッジ
１１・・・密封蓋
１５・・・パラジウムフィルター
【図１】
2007051039.tif 000003
【図２】
2007051039.tif 000004
【図３】
2007051039.tif 000005
【図４】
2007051039.tif 000006