(57)【要約】【課題】この発明は、携帯電話、ＰＤＡ、デジカメ、ノートパソコン等に使用可能な燃料電池に使用される水素を供給する水素燃料供給容器を提供する。【解決手段】この発明は、燃料電池に水素を供給するための水素燃料供給容器において、前記燃料電池に着脱自在なケースと、該ケース内に画成され、水素含有化合物が収容される第１の収容空間と、前記ケース内に画成されると共に隔壁によって前記第１の収容空間と隔離され、前記水素含有化合物と反応して水素を発生させるための反応用物質が収容される第２の収容空間と、前記隔壁に設けられ、所望によって前記第１の収容空間と前記第２の収容空間とを連通する連通ノズル部と、前記ケースの装着時に、前記第１の収容空間と前記燃料電池とを連通する接続ノズル部とによって少なくとも構成される。【選択図】  図１
2007184183.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池に水素を供給するための水素燃料供給容器において、
前記燃料電池に着脱自在なケースと、
該ケース内に画成され、水素含有化合物が収容される第１の収容空間と、
前記ケース内に画成されると共に隔壁によって前記第１の収容空間と隔離され、前記水素含有化合物と反応して水素を発生させるための反応用物質が収容される第２の収容空間と、
前記隔壁に設けられ、所望によって前記第１の収容空間と前記第２の収容空間とを連通する連通ノズル部と、
前記ケースの装着時に、前記第１の収容空間と前記燃料電池とを連通する接続ノズル部とによって少なくとも構成されることを特徴とする水素燃料供給容器。
【請求項２】
前記連通ノズル部には、第１の収容空間の圧力が所定値以上上昇した場合に、前記第１の収容空間と前記第２の収容空間との連通を遮断する連通遮断手段が設けられることを特徴とする請求項１記載の水素燃料供給容器。
【請求項３】
第２の収容空間に収容された前記反応用物質の供給量を調整する調整手段が設けられることを特徴とする請求項１又は２記載の水素燃料供給容器。
【請求項４】
前記調整手段は、前記連通ノズル部のノズル径を調整することを特徴とする請求項３記載の水素燃料供給容器。
【請求項５】
前記調整手段は、前記連通ノズル部の第１の収容空間側に配された吸水性材料からなる層であり、該吸収性材料層の条件を調整することによって前記反応用物質の拡散量を調整することを特徴とする請求項３記載の水素燃料供給容器。
【請求項６】
前記調整手段は、前記第２の収容空間に封入された所定の圧力のガスであることを特徴とする請求項３記載の水素燃料供給容器。
【請求項７】
前記接続ノズル部には、前記第１の収容空間内に発生した水素のみを通過させるフィルタに設けられることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の水素燃料供給容器。
【請求項８】
前記隔壁には、第２の収容空間の圧力を調整する圧力調整手段が設けられることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の水素燃料供給容器。
【請求項９】
前記水素含有化合物は、水素化ホウ素ナトリウムであり、前記反応用物質は水であることを特徴とする請求項１〜８の水素燃料供給容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃料電池、特に小型燃料電池に水素を供給するための水素燃料供給容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、圧電振動子の振動により液滴を吐出するインクジェットで、改質器の触媒上に燃料を吐出する燃料電池システムを提供するもので、圧電振動子の振動で燃料を吐出するので、微量吐出ができ、発生する水素量を正確に制御することができるようにしたものである。したがって、必要な量の水素のみを発生させることができることから、水素の収容スペースを大きく確保する必要がないため、燃料電池システムの小型化を促進できる。
【０００３】
特許文献２は、装置を大型化させることなく安定して効率の良い水素生成法を提供するもので、この水素生成法は、水素生成剤として金属水素錯化合物のアルカリ溶液を、酸水溶液に注入して反応させることにより、水素を発生させるものである。
【０００４】
特許文献３は、水素の発生に関し、水素化ホウ素ナトリウムの接触加水分解のための水素発生システムを提供するもので、この水素発生システムにおいて前記水素化ホウ素ナトリウムの供給源は、供給ロールから巻き取りロールへと移動する可撓性基材に担持されているものである。
【０００５】
特許文献４は、小型化、軽量化を促進でき、簡易な構造で大容量の水素を収容できる水素カートリッジ及びこの水素カートリッジを備えた機器を提供するものである。この特許文献４において、前記水素カートリッジは、液体燃料を貯留した燃料タンクと、液体燃料を改質して水素を発生する改質器と、改質器で発生した水素中に含まれる不純物を除去する水素透過器と、水素を一時的に貯蔵する水素予備室と、水素を外部に放出可能な水素供給弁と、これらの構成部品を収容するケースとによって少なくとも構成される。
【特許文献１】特開２００５−２２５７０９号公報
【特許文献２】特開２００４−２４４２６２号公報
【特許文献３】特開２００４−２１８９号公報
【特許文献４】特開２００５−２９８３０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
燃料電池は、清閑で小型化しても発電効率が高いため、分散型電源として注目され、また排出するものが水のみとクリーンであり、温暖化の主要因である二酸化炭素の排出を抑制すると同時に化石燃料からの脱却という点で次世代を担う電力供給源として脚光を浴びている。
【０００７】
また、水素化ホウ素ナトリウム（ＮａＢＨ４）は、安全に携帯できる水素源として開発された常温常圧で安定した粉末状の錯体化合物で、触媒加水分解反応によって水素を発生させることができ、１０．６ｗｔ％の水素の高い貯蔵密度をもつため、高圧ガスや液体水素貯蔵のように耐圧容器や断熱容器が不要で、２ｗｔ％程度の貯蔵密度しか確保されていない水素吸蔵合金に比べて格段の水素貯蔵能力を有する。さらに、水素化ホウ素ナトリウムは、リサイクルが可能である。
【０００８】
したがって、この発明は、携帯電話、ＰＤＡ、デジカメ、ノートパソコン等に使用可能な燃料電池に使用される水素を供給する水素燃料供給容器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
したがって、この発明は、燃料電池に水素を供給するための水素燃料供給容器において、前記燃料電池に着脱自在なケースと、該ケース内に画成され、水素含有化合物が収容される第１の収容空間と、前記ケース内に画成されると共に隔壁によって前記第１の収容空間と隔離され、前記水素含有化合物と反応して水素を発生させるための反応用物質が収容される第２の収容空間と、前記隔壁に設けられ、所望によって前記第１の収容空間と前記第２の収容空間とを連通する連通ノズル部と、前記ケースの装着時に、前記第１の収容空間と前記燃料電池とを連通する接続ノズル部とによって少なくとも構成されることにある。前記燃料電池は、例えば固体高分子燃料電池である。
【００１０】
また、前記連通ノズル部には、第１の収容空間の圧力が所定値以上上昇した場合に、前記第１の収容空間と前記第２の収容空間との連通を遮断する連通遮断手段が設けられることが好ましい。
【００１１】
さらに、第２の収容空間に収容された前記反応用物質の供給量を調整する調整手段が設けられることが望ましい。具体的には、前記調整手段は、前記連通ノズル部のノズル径を調整することが好ましく、また前記連通ノズル部の第１の収容空間側に配された吸水性材料からなる層であり、該吸収性材料層の条件を調整することによって前記反応用物質の拡散量を調整することが好ましく、さらに前記第２の収容空間に封入された所定の圧力のガスであることが好ましい。尚、前記吸収性材料層の条件とは、層の厚さ、密度、材質及び空間率である。
【００１２】
さらにまた、前記接続ノズル部には、前記第１の収容空間内に発生した水素のみを通過させるフィルタに設けられることが望ましい。さらに、前記隔壁には、第２の収容空間の圧力を調整する圧力調整手段が設けられることが望ましい。
【００１３】
また、前記水素含有化合物は、水素化ホウ素ナトリウムであり、前記反応用物質は水であることが望ましい。さらに、前記水は、水溶性触媒を含むことが好ましい。
【００１４】
例えば、以上の構成によれば、２０ｃｃ（約２０ｇ）の水を充填した場合、約５０リットルの水素を発生させることが可能であり、固体高分子燃料電池の発電効率を４０％とした場合でも最大６０Ｗｈの発電能力を達成でき、１０Ｗのパソコンならば６時間、１Ｗの携帯電話ならば６０時間分の電力を供給できるものである。この場合、水素化ホウ素ナトリウムの理論使用料は２１ｇであり、ケースの重量を含めても５０ｇ程度となり、且つ容積的にも４０ｃｃ程度で収まるものである。
【発明の効果】
【００１５】
したがって、この発明によれば、水素燃料供給容器を燃料電池に装着すると、第２の収容空間に収容された水が第１の収容空間に収容された水素化ホウ素ナトリウム（ＮａＢＨ４）にノズル部を介して接触するので、容易に水素を発生させることができ、携帯機器の充電に対して十分な発電能力を維持しつつ燃料電池自体の小型化を達成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、この発明の実施の形態について説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１の概略構成図で示すように、本願発明の実施例１に係る水素燃料供給容器１は、図示しない燃料電池、特に固体高分子燃料電池に着脱自在であるケース２と、このケース２内に画成され、水素含有化合物、具体的には水素化ホウ素ナトリウム８が収容される第１の収容空間６と、前記ケース２内に画成されると共に隔壁４によって前記第１の収容空間６と隔離され、前記水素化ホウ素ナトリウムと反応して水素を発生させるための反応用物質、具体的には水７が収容される第２の収容空間５と、前記隔壁４に設けられ、前記第１の収容空間６と前記第２の収容空間５とを連通する連通ノズル部１０と、前記ケース２の装着時に、前記第１の収容空間６と前記燃料電池とを連通する接続ノズル部３とによって少なくとも構成される。また、前記接続ノズル部３と前記第１の収容空間６の間には、フィルタ１１が設けられ、発生した水素のみを燃料電池側に供給できるようになっている。さらに、前記接続ノズル部３は、装着前後においては燃料の漏出を防止し、装着時には燃料電池側のノズル形状と適合した場合にのみ前記第１の収容空間６と燃料電池側を連通する構造となっているものである。尚、前記水７には、水溶性触媒を含有させることが好ましい。
【００１８】
また、実施例１において、前記連通ノズル部１０は、前記隔壁４と一体に又は前記隔壁４に固定される別体に形成されるノズルケース本体１０１を具備する。このノズルケース本体１０１は、図２（ａ），（ｂ）で示すように、前記第２の収容空間５と連通する第１の開口部１０２と、前記第１の収容空間６と連通する第２の開口部１０３が形成され、その内部空間１０４には、第１の開口部１０２及び第２の開口部１０３間に配されるフィルタ部１０５と、前記第１の開口部１０２を開閉する弁体部１０６と、該弁体部１０６を第１の収容空間側に付勢するスプリング部１０７とが設けられる。
【００１９】
前記水素燃料供給容器１の装着前の状態においては、第１の収容空間６は、第２の収容空間５の圧力よりも所定値高い圧力となっているため、前記弁体部１０６は、図２（ａ）で示すように、スプリング１０７の力に抗して前記第１の開口部１０２を閉鎖しているため、第１の収容空間６と第２の収容空間５とは遮断された状態となっている。
【００２０】
以上の構成により、前記ケース２を図示しない燃料電池に装着した場合、第１の収容空間６と燃料電池側とが連通状態となるため、第１の収容空間６の圧力が燃料電池側に逃げるため、前記第１の収容空間６の圧力が低下し、前記弁体部１０６が図２（ｂ）で示すように前記第１の開口部１０２を開放するため、第２の収容空間６内の水が前記連通ノズル部１０を介して第１の収容空間５内に移動し、前記第１の収容空間５内に収容された水素化ホウ素ナトリウムと反応して水素を発生させる。
【００２１】
燃料電池の負荷が低減した場合若しくは水素の発生量が過剰になった場合、第１の収容空間６内の圧力が上昇するため、弁体部１０６がスプリングの圧力に抗して前記第１の開口部１０２を閉鎖する方向に移動するため、水の通過量を減少させることができるため、水素の発生量を減じることができる。基本的に、第１の収容空間６と第２の収容空間５との圧力差は、前記弁体部１０６の移動量に比例するため、前記第１の開口部１０２の開口量をある適度比例的に変化させることができるので、水の通過量を比例的に制御することが可能である。
【００２２】
また、前記フィルタ１０５の密度を変化させることによって前記水の通過量、具体的には前記比例関係の傾きを制御することができるものである。
【００２３】
また、前記隔壁４に圧力調整口９を設けても良いものである。これによって、水の消費に伴って減少する第２収容空間５内の圧力を防止することができるものである。
【００２４】
さらに、以上の構成によれば、２０ｃｃ（約２０ｇ）の水を充填した場合、約５０リットルの水素を発生させることが可能であり、固体高分子燃料電池の発電効率を４０％とした場合でも最大６０Ｗｈの発電能力を達成でき、１０Ｗのパソコンならば６時間、１Ｗの携帯電話ならば６０時間分の電力を供給できるものである。この場合、水素化ホウ素ナトリウムの理論使用料は２１ｇであり、ケースの重量を含めても５０ｇ程度となり、且つ容積的にも４０ｃｃ程度で収まるものである。
【実施例２】
【００２５】
本願発明の実施例２の係る水素燃料供給容器１は、図３に示すように、隔壁４に設けられた連通ノズル部１２の構造と、この連通ノズル部１２と第１の収容空間６の間に吸水性材料２０を配した点について、前記実施例１と相違する。その他実施例１と同一若しくは同様の効果を奏する箇所については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２６】
実施例２に係る連通ノズル部１２は、基本的にフィルタ１０５を除いて実施例１に係る連通ノズル部１０と同一の構成であることが好ましいが、もっと単純な構造であっても良いものである。具体的には、吸水性材料層２０を設けたことから、所定の大きさの径が設定された単なる開口部を有する構造であっても良いものである。
【００２７】
前記吸水性材料層２０は、所定の厚さ、所定の密度を有する吸水紙、不織布等からなるものであり、前記厚さ、密度、材質及び空間率を適宜選択することによって水の通過量を制御することが可能となるものである。
【００２８】
この構造によれば、前記連通ノズル部１２を介して水が前記吸水性材料層２０に浸透し、内部で飽和すると第１の収容空間５側に均等に滲み出るので、水素化ホウ素ナトリウムと水との反応を均一化することができるという利点がある。
【００２９】
さらに、上述した実施例１及び２において、前記第２の収容空間５内に、所定の圧力の窒素ガス、不活性ガス等のガスを封入することによって、前記水の移動を付勢するようにしても良いものである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明の実施例１に係る水素燃料供給容器の概略構成図である。
【図２】この発明の実施例１に係る連通ノズル部の概略構成図で、（ａ）は閉鎖状態、（ｂ）は開放状態を示す。
【図３】この発明の実施例１に係る水素燃料供給容器の概略構成図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  水素燃料供給容器
２  ケース
３  接続ノズル部
４  隔壁
５  第２の収容空間
６  第１の収容空間
７  水
８  水素化ホウ素ナトリウム
９  圧力調整口
１０  連通ノズル部
１１  フィルタ
１２  連通ノズル部
２０  吸水性材料層
【図１】
2007184183.tif 000003
【図２】
2007184183.tif 000004
【図３】
2007184183.tif 000005