(57)【要約】本発明は、ナノメートルサイズ微粉体の機能物質の製造と利用に係り、機能を高めること、および、機能物質を用いる装置の軽量化、低コスト化を目的とする。  本発明の機能体は、機能物質がナノメートル域の微粉体または機能物質がナノメートル域の微粉体を被膜材でまとめ固形状または粒状に被膜化した機能体手段を用いる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
機能体は、機能物質がナノメートル域の微粉体または機能物質がナノメートル域の微粉体を被膜材でまとめ固形状または粒状に被膜化した機能体手段を用い、
前記機能物質の処理装置では、耐圧容器にフランジおよびジャケット並びに温調部を設けた単数または複数の処理容器手段と、
前記耐圧容器に脱気装置および水素吸蔵放出装置を配した水素充填手段と、
前記耐圧容器および水素吸蔵放出装置にそれぞれ加熱装置および冷却装置を配した加熱冷却手段と、
前記処理容器手段および水素充填手段並びに加熱冷却手段を自動制御する電子制御手段とで構成し、
前記機能体の貯蔵具では、自然または再生可能なエネルギーによって機能物質の還元および水素化が行われた機能体を防水された容器または袋に密封収納するエネルギー変換貯蔵手段で構成し、
前記機能体を用いる成形品または塗装材あるいは被覆材あるいは注入剤では、材料および結合材と触媒機能の機能体を混合して分散させた触媒手段で構成し、
前記機能体を用いる水素溶解剤では、水素化した機能物質による機能体を粉体または固形体あるいは粘体の医薬または食品あるいは貼膜物に混入するかあるいは容器に充填した水素溶解手段で構成し、
前記機能体を用いる水素需要装置では、水素化した機能物質による機能体を装着した水素発生容器による水素放出手段と、
水素貯蔵物質を用いた水素貯蔵容器に加熱装置を配した水素吸蔵放出手段と、
前記水素放出手段の機能体と液体水とを反応させて金属水素化物および加水分解からの水素ガスを発生させる水素発生手段と、
前記水素発生手段による発生水素ガスを水素需要体へ供給し酸素と化合して生成した水を水素発生手段に利用する原料水供給手段と、
検知系統を含む電子制御による電子制御手段とで装置が一体構成し、
前記機能体を用いるガスセンサーでは、熱電対の測温接点側の導体接合点と機能体を装着したガス反応体による複合素子手段と、
前記複合素子手段を離脱着容器内に収納させた離脱着手段と、
前記複合素子手段を制御する電源を含むトムソン効果制御系統およびゼーベック効果制御系統などからなる電子制御部による電子制御手段とで構成し、
前記機能体を用いる二次電池では、活物質の機能物質と低温熱可塑性の被膜材を用いて形成する電極手段と、
前記電極手段の負極と正極と分離膜からなる発電要素を接合して絶縁膜で覆った一体化手段とで構成し、
前記機能体をＭＥＡ（膜−電極接合体）プレートに用いる燃料電池または可逆燃料電池では、波形部等を設けたプレートの片面にＭＥＡ（膜−電極接合体）を形成したＭＥＡ（膜−電極接合体）プレート手段と、
前記ＭＥＡ（膜−電極接合体）プレートの単体またはＭＥＡ（膜−電極接合体）プレート２枚を張り合わせたＭＥＡ（膜−電極接合体）カセット、あるいはそのＭＥＡ（膜−電極接合体）カセットを重ね合わせ積層した積層手段と、
前記ＭＥＡ（膜−電極接合体）プレートの単体またはＭＥＡ（膜−電極接合体）カセットを外装膜で覆うか、あるいは積層されたＭＥＡ（膜−電極接合体）カセットの周囲を接合して陽極側あるいは負極側の内部を密閉し分離して、二流路の流体用の各ノズルを設けた密閉手段とで構成したことを特徴とする機能体、機能物質の処理装置および機能体の応用装置並びに機能体の装着方法。
【請求項２】
前記機能物質は、次の（１）〜（９）いずれかの一種類または複数種類以上の材料であることを特徴とする請求の範囲１記載の機能体。
（１）ハロゲン元素またはその化合物であること。
（２）酸素族元素またはその合金あるいはその化合物であること。
（３）窒素族元素またはその合金あるいはその化合物であること。
（４）炭素族元素またはその合金あるいはその化合物であること。
（５）アルカリ金属元素またはその合金あるいはその化合物であること。
（６）アルカリ土類金属元素またはその合金あるいはその化合物であること。
（７）亜鉛・カドミウム・水銀元素またはその合金あるいはその化合物であること。
（８）ホウ素族元素またはその合金あるいはその化合物であること。
（９）第４、５、６、７周期の遷移元素またはその合金あるいはその化合物であること。
【請求項３】
前記機能体は、次の（１）〜（３）いずれかの方法によって３μｍ以下から１ｎｍ以内の必要に応じた粒径で予め微粉化および処理加工がされる微粉処理工程を経た後、被膜材と溶剤によりペーストにしてから固形化するか、あるいは固形化したものを粉砕して粗粒子にして製造される被膜工程を経たことを特徴とする請求の範囲１、２いずれか記載の機能体。
（１）容器内に機能物質と不活性の気体等を導入し機械的な粉砕処理またはレーザー照射によって材料を高温加熱してガス化したものを冷却して微紛体が製造されたものであること。
（２）耐圧容器内に機能物質と水素を導入し水素化反応の自己発熱により金属水素化物の結晶を含む微紛体が製造されたものであること。
（３）真空容器内に、炭素系材料とアルカリ金属材料とを距離をおき配置して封入し、炭素系材料とアルカリ金属材料とを個別に温度制御して、気相反応によって炭素系材料の平面状分子層間にアルカリ金属の金属原子を挿入させた微粉体が製造されたものであること。
【請求項４】
前記機能体は、次の（１）〜（７）のいずれかの目的に用いることを特徴とする請求の範囲１、２、３いずれか記載の機能体。
（１）触媒の目的であり、成形品または塗装材または注入剤等に用いること。
（２）液体への水素溶解目的であり、医薬・食品等に混入あるいは容器等に用いること。
（３）エネルギー貯蔵目的であり、防水された密封な容器または袋等で保存されること。
（４）加水分解を伴う水素発生の目的であり、水素需要体と一体構成して原料液体水の循環経路の容器内等に用いること。
（５）ガス検知目的であり、検知部等に用いること。
（６）特定物質の精製または貯蔵（吸着・吸蔵）あるいはヒートポンプまたは水素加圧の目的であり、各々装置内等に用いること。
（７）燃料電池または水電解装置あるいは二次電池の目的であり、ＭＥＡ（膜−電極接合体）の膜層または電極等の発電要素に用いること。
【請求項５】
前記処理容器手段の温調部に電熱線または電熱プラグまたはレーザー放射プラグを設けたことを特徴とする請求の範囲１、２、３、４いずれか記載の機能物質の処理装置。
【請求項６】
前記レーザー放射プラグのレーザー源は、太陽光を集光したものあるいは自然または再生可能なエネルギーから変換した電力で電磁波を発生したものを増幅励起させたことを特徴とする請求の範囲１、２、３、４、５いずれか記載の機能物質の処理装置。
【請求項７】
前記処理容器手段の耐圧容器内に、金属または合金あるいは金属化合物を入れて、水素または不活性の気体等を導入し、レーザー照射によって材料を高温加熱してガス化したものを冷却して金属の水素化または金属の還元をすることを特徴とする請求の範囲１、２、３、４、５、６いずれか記載の機能物質の処理装置。
【請求項８】
波形部を持つ金属のプレートの平面部内に水素ホールを設けて、前記プレート２枚の間に板材を挟んで重ねあわせロー付けしてプレートカセットを形成して、前記プレートカセット両面の波形部の溝内に機能体を固形接着した後、前記プレートカセットを積層し周囲の接合部を溶接して水素室を密閉にした積層体を形成し、前記積層体の両端側には熱媒体ノズルおよび上面側の水素ホールには水素ノズルを接合して構成したことを特徴とする請求の範囲１記載の水素吸蔵放出装置。
【請求項９】
前記水素吸蔵放出装置は、次の（１）〜（４）のいずれかの目的の装置として規模を問わず用いることを特徴とする請求の範囲１、８いずれか記載の水素吸蔵放出装置。
（１）気体貯蔵目的であり、機能体を用い貯蔵（吸着・吸蔵）および運搬をする装置として用いるものであること。
（２）気体精製目的であり、機能体を用い混合ガスまたは低純度ガスから高純度ガスを得る装置として用いるものであること。
（３）ヒートポンプ目的であり、水素化発熱および水素放出吸熱を回収する装置として用いるものであること。
（４）水素加圧目的であり、物質の還元、活性化および水素圧縮の装置として用いるものであること。
【請求項１０】
水素溶解手段は、食材または栄養剤あるいは薬剤等の目的材料の粉末と金属水素化物の機能体との混合物、または前記混合物と固形材を混練して金型で成形したもの、あるいは前記混合物と有機高分子を乾燥させた粉体とを混合し攪拌して金型で加圧成形し加熱処理をしたもの、あるいは前記混合物を金型で加圧形成して液状の有機高分子を表面に塗布してから加熱乾燥処理をしたことを特徴とする請求の範囲１、２、３、４いずれか記載の水素溶解剤。
【請求項１１】
水素溶解手段は、液体が浸入できる微細孔を複数設けた容器の内部に金属または金属水素化物の機能体を充填したものであることを特徴とする請求の範囲１、２、３、４、１０いずれか記載の水素溶解剤。
【請求項１２】
水素放出手段は、水素発生容器内に金属または金属水素化物の機能体を装着し、一方向弁を備えた水素ノズルと液体ノズルを取り付け脱着可能にした容器であることを特徴とする請求の範囲１、２、３、４いずれか記載の水素需要装置。
【請求項１３】
水素発生手段および水素吸蔵放出手段は、水素需要体の発熱を加熱熱源とすることを特徴とする請求の範囲１、２、３、４、１２いずれか記載の水素需要装置。
【請求項１４】
複合素子手段のガス反応体は、次の（１）〜（４）のいずれかによりガス検知機能を得ることを特徴とする請求の範囲１、２、３、４いずれか記載のガスセンサー。
（１）機能体を熱電対の導体接合点の周囲に装着したものであること。
（２）電極層を両面に備えるプロトン伝導膜（体）の外面に機能体による拡散触媒層を形成した電気化学デバイスであり、熱電対の導体接合点を接合または挿入したものであること。
（３）熱電対の導体接合点の外周に、機能体による拡散触媒層、電極層、プロトン伝導膜（体）を形成した円筒な電気化学デバイスであること。
（４）球体もしくは楕円球体の弾性表面波（ＳＡＷ）デバイスであり、熱電対の導体接合点を接合または挿入したものであること。
【請求項１５】
ＭＥＡ（膜−電極接合体）プレートの電解質膜では、次の（１）〜（４）のいずれかの機能体にプロトン伝導性の基が導入されたものであることを特徴とする請求の範囲１、２、３、４記載の燃料電池または可逆燃料電池。
（１）有機高分子であること。
（２）水素解離性の金属または合金の機能体を母体に炭化物または酸化物で被膜処理をしたものであること。
（３）炭素質の微粒子であること。
（４）炭化物または酸化物の微粒子の材料であること。
【請求項１６】
耐圧容器内に金属酸化物を入れて不活性の気体を導入しておき、レーザー照射によって酸素と金属にガス化分離させ、酸素ガスは外部へ放出し金属ガスを内部で冷却し金属還元をした後、次いで耐圧容器内に高圧水素を導入して、還元金属の一端をレーザー照射によって着火させ、水素化反応の自己発熱で反応を促進させて金属水素化物の微粉体を得ることを特徴とする請求の範囲１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５いずれか記載の水素化される機能物質の再生方法
【請求項１７】
脂肪族ポリエステル系またはポリオレフィン系または四フッ化エチレン系の樹脂を水に分散した水溶解性の有機高分子の樹脂を含む水溶解性の有機高分子の樹脂または有機溶剤溶解性の有機高分子の樹脂のいずれか一種類または複数種類を用い、溶剤で希釈して機能物質の微粉体とを混練した後、加熱によってガラス転移させ固形化をして被膜化を行うか、あるいは乾燥して微粉化した水溶解性高分子の樹脂または有機溶剤溶解性の有機高分子の樹脂と機能物質の微粉体とを混合した後、加熱によってガラス転移させ固形化をして被膜化を行い、あるいはその固形化したものを粉砕して粗粒子に製造されることを特徴とする請求の範囲１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６いずれか記載の機能物質の被膜方法。
【請求項１８】
第一の装着方法は、被膜化した粗粒子の機能体と溶剤で希釈した結合材とを混練したペーストを加熱乾燥して任意の形状で固形化したものを目的とする装置内または装置内のパイプの内側または外側に充填して装着するか、もしくは、そのペーストを波形プレートの溝内あるいは電極に塗布した後、加熱乾燥して固形接着する。
第二の装着方法は、機能物質のナノメートル域の微粉体と溶剤で希釈した結合材とを混練したペーストを目的とする装置内または装置内のパイプの内側または外側または波形プレートの溝内、あるいは電極に塗布してから加熱乾燥して固形接着した後、その固形化した表面に溶剤で希釈した被膜材を塗布して被膜化をする。
第三の装着方法は、機能物質のナノメートル域の微粉体と溶剤で希釈した被膜材とを混練したペーストを目的とする装置内あるいは電極に塗布してから加熱乾燥して固形化した後、必要に応じてプレス圧着したことを特徴とする請求の範囲１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７いずれか記載の機能体の装着方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、機能物質のナノメートルサイズ微紛体の製造と利用に係り、機能物質の処理装置および機能体の応用装置の機能を高めることができ、且つ、機能体を用いる装置の軽量化、低コスト化および多様化に関する。
【背景技術】  機能物質は、機能性を高めるために機械的粉砕処理等によって微紛の単位質量あたりの表面積を最大にして使用される。このような文献資料としては、日本国特許公開２００４−２９０８１１、日本国特許公開２００４−２６８０２２、日本国特許公開２００４−１７４４１４などが知られている。
また、機能物質が水素吸蔵合金であれば製造された状態では、表面が酸化物皮膜で覆われているため、水素化の進行が損なわれ水素吸蔵機能が低下する。このため水素吸蔵合金を使用する装置では、使用前に水素の吸蔵・放出を円滑に行わせるための活性化処理を行う。このような文献資料としては、日本国特許公開平９−３１５８５号、日本国特許公開平１１−３１１４００号、日本国特許公開２０００−１７４０８号、日本国特許公開２００２−１６０９０１号、日本国特許公開２００３−２８６００１号、などが知られている。
水素貯蔵合金の場合の活性化は、一般には、活性化の水素加圧装置で１４０ｋｇ／ｃｍ２以上の高圧ボンベの水素圧を３０ｋｇ／ｃｍ２程度に減圧調整して活性化に用いられ、発火防止のため活性化後に水素吸蔵合金から水素を大気放出させ不活性ガスとともに封入して輸送される。この場合、水素は活性化に用いられた後に大気放出されるが、一旦常圧にした水素を元の高圧な水素圧に戻すには高コストな電気エネルギーを投入しなければならず廃棄処分も余儀なく水素を無駄にしている課題がある。
また、大量に水素吸蔵合金を装着して利用する水素貯蔵容器や水素コンテナなどの水素貯蔵装置において、水素吸蔵合金粉末を活性化して、水素を吸蔵させた状態で装置内に水素吸蔵合金を装着しようとすると、作業中に空気中の酸素と金属紛が反応して水素が発火する危険がある。
ほかにも活性化した水素吸蔵合金では、作業中の時間経過とともに再度表面が酸化物皮膜で覆われ（被毒）水素化の進行が損なわれ水素吸蔵機能が低下するため、最初から装置内に未活性の水素吸蔵合金を装着しておき、装置の耐圧仕様を利用して活性化をする。このため、長く使用する間は水素容器の内圧は１０ｋｇ／ｃｍ２未満でありながら、使用に先立ち１回だけ行う活性化のために装置の内圧は接着剤などを用いて装着された場合などでは、３０ｋｇ／ｃｍ２以上となる。従来の水素解離圧特性が中間な、例えば、ＬａＮｉ系水素吸蔵合金の粉体が装着される装置でも、活性化に際しては、１０ｋｇ／ｃｍ２以上の圧力に耐える頑丈な容器が必要で、その軽量化や低コスト化は難しかった。
また、機能物質の加水分解による水素発生においては、水素ガス発生機能を高めるために金属材料などを高温熱で加熱し水と反応させたり、乾燥固形の酸・アルカリ材料を含む水素化物に水蒸気を反応させて水素を発生させ燃料電池などに供給して用いられている。このような文献資料としては、日本国特許公開２００４−１４９３９４、日本国特許公開２００２−０６９５５８、国際特許公開ＷＯ２００３／０２０６３５などが知られている。
この金属材料による水素発生方法では、装置も大きく熱害の課題があり、酸・アルカリ材料を含む水素化物に水蒸気を反応させる水素発生方法では、酸・アルカリによる固体高分子型燃料電池等の装置の劣化害や、作動停止中でも低湿度で水素発生が起きたりするほか、余剰水素ガスの備蓄手段もないため高圧水素による破裂課題があり、これらは民生で利用する固体高分子型燃料電池や水素エンジンなどの装置の水素発生源として危険性が高く、水素エネルギーの貯蔵としても不適当な手段である。
また、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池においても、電極に用いる機能物質の紛体の結合材として接着剤等が用いられている。このような文献資料としては、日本国特許公開２００２−１１０２４４、日本国特許公開２００５−４４６７２などが知られている。
ニッケル水素電池やリチウムイオン電池の電極では、充放電時に正・負電極に装着される活物質である機能物質が水素やリチウムを吸放出する際に体積が膨縮変化する。この激しい体積の膨縮の繰り返しから機能物質が微紛化することにより電気抵抗が増加したり、機能物質が電極箔から脱落したりして低寿命化の原因となっている。特に、リチウム系電池の負極材では、高い電気エネルギー密度が実現できる機能物質の錫（Ｓｎ）やケイ素（Ｓｉ）の採用を妨げている。これは、酸・アルカリや高温での耐性が優れている高分子接着材が用いられているが、この高分子接着材は低温域での熱可塑性が乏しいため激しい体積の膨縮変化には耐えられず、結合組織が破壊されることが原因となっている。この課題を解決する電極の活物質層の形成方法としてメッキ法、真空蒸着法などが試みられているが手間もかかり製造コストも高い。
従って本発明は、従来技術の課題である機能物質のナノメートル域の微粉体を被膜化して大気中に長時間晒しても発火もなく安全で被毒や飛散もせず、様々な装置へ低コストで機能よく装着することができる機能物質を提供する。且つ、自然または再生可能なエネルギーの利用で金属水素化物の金属結晶を含む水素化微粉体および金属化合物から還元した金属粉体も製造できる機能物質の処理装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、金属水素化物の機能物質をナノメートル域の微粉体に製造して用いることで、特に資源枯渇もなく環境や固体高分子型燃料電池に害もない水素化マグネシウム等を用いて、水素の安全な貯蔵・輸送ができる貯蔵具、大量な水素ガスを発生させ安全に水素需要体へ供給したり水溶液に還元電位を与えたりできる水素発生容器、水素発生剤等を提供することにある。
さらに、本発明の他の目的は、機能物質のナノメートル域の微粉体を用いることで触媒機能を向上させるほか、ガスセンサーや二次電池等の長寿命化やセパレーターのない可逆燃料電池等を提供することにある。
【発明の開示】
本発明では、機能体は、機能物質がナノメートル域の微粉体または機能物質がナノメートル域の微粉体を被膜材でまとめ固形状または粒状に被膜化した機能体手段を用いる。機能物質の処理装置では、耐圧容器にフランジおよびジャケット並びに温調部を設けた単数または複数の処理容器手段と、耐圧容器に脱気装置および水素吸蔵放出装置を配した水素充填手段と、耐圧容器および水素吸蔵放出装置にそれぞれ加熱装置および冷却装置を配した加熱冷却手段と、処理容器手段および水素充填手段並びに加熱冷却手段を自動制御する電子制御手段とで構成される。機能体の貯蔵具では、自然または再生可能なエネルギーによって機能物質の還元および水素化が行われた機能体を防水された容器または袋に密封収納するエネルギー変換貯蔵手段で構成される。機能体を用いる成形品または塗装材あるいは被覆材あるいは注入剤では、材料および結合材と触媒機能の機能体を混合し機能物質を分散させた触媒手段で構成される。機能体を用いる水素溶解剤では、機能体または水素化した機能物質による機能体を粉体または固形体あるいは粘体の医薬または食品あるいは貼膜物に混入するかあるいは容器に充填した水素溶解手段で構成される。機能体を用いる水素需要装置では、水素化した機能物質による機能体を装着した水素発生容器による水素放出手段と、水素貯蔵物質を用いた水素貯蔵容器に加熱装置を配した水素吸蔵放出手段と、水素放出手段の機能体と液体水とを反応させて金属水素化物および加水分解からの水素ガスを発生させる水素発生手段と、水素発生手段による発生水素ガスを水素需要体へ供給し酸素と化合して生成した水を水素発生手段に利用する原料水供給手段と、検知系統を含む電子制御による電子制御手段とで装置が一体構成される。機能体を用いるガスセンサーでは、熱電対の測温接点側の導体接合点と機能体を装着したガス反応体による複合素子手段と、複合素子手段を離脱着容器内に収納させた離脱着手段と、複合素子手段を制御する電源を含むトムソン効果制御系統およびゼーベック効果制御系統などからなる電子制御部による電子制御手段とで構成される。機能体を用いる二次電池では、活物質の機能物質と低温熱可塑性の被膜材を用いて形成する電極手段と、電極手段の負極と正極と分離膜からなる発電要素を接合して絶縁膜で覆った一体化手段とで構成される。機能体をＭＥＡ（膜−電極接合体）プレートに用いる燃料電池または可逆燃料電池では、波形部等を設けたプレートの片面にＭＥＡ（膜−電極接合体）を形成したＭＥＡ（膜−電極接合体）プレート手段と、ＭＥＡ（膜−電極接合体）プレートの単体またはＭＥＡ（膜−電極接合体）プレート２枚を張り合わせたＭＥＡ（膜−電極接合体）カセット、あるいはそのＭＥＡ（膜−電極接合体）カセットを重ね合わせ積層した積層手段と、ＭＥＡ（膜−電極接合体）プレートの単体またはＭＥＡ（膜−電極接合体）カセットを外装膜で覆うか、あるいは積層されたＭＥＡ（膜−電極接合体）カセットの周囲を接合して陽極側あるいは負極側の内部を密閉し分離して、二流路の流体用の各ノズルを設けた密閉手段とで構成したことを特徴とする。
機能体手段の機能物質は、利用によって自然に微紛化する最終の粒径以下から１ｎｍ以内で、予め微紛化工程を経てナノメートルサイズに微粉化されることで、装着後の利用時における微紛化による弊害をなくし、機能物質の単位質量あたりの表面積を拡大することで単位質量あたりの界面反応を著しく促進することができる。
最良の粒径は３μｍ以下１ｎｍの域であり、この微紛体の利用にあたっては装着の簡易化、飛散や被毒の防止、熱や電気の伝導性、被膜材質の特定物質の透過性など、様々な課題を解消する工夫が不可欠となる。その手段として、製造した機能物質の微粉体の表面を被膜材として熱可塑性高分子の樹脂で薄く被膜化することで、様々な課題が解消できる。たとえば、機能物質が水素吸蔵合金の場合であれば大気中などの主に酸素のほか炭酸ガス、窒素、水分などが直接に水素吸蔵合金の表面に触れないようにできるため、被毒や界面反応などが防止できる。あるいは、機能物質の微粉体をまとめて固形体や粗粒子にすることで熱や電気の伝導性も高めることができる。あるいは、被膜材に水溶性の高分子の樹脂で脂肪族ポリエステル系樹脂のように７０℃以下で分子が流動化をする低温熱可塑性の高分子の樹脂で被膜をする場合では、機能材料の膨縮にも順応し膜に亀裂を生ずることなく微紛体の密着固定を維持することができる。
また、被膜化のプロセスでは、従来のメッキ法、真空蒸着法などでは、製造コストが高い。この点、水溶解性や有機溶剤溶解性の高分子の樹脂は、水や溶剤によって容易に薄い成膜工程が可能である。比較的低温域で作動する装置では、例えば、化学合成法によって乳酸を重合した水溶解性有機高分子の樹脂である脂肪族ポリエステル系樹脂またはポリオレフィン系の樹脂などを水に分散したエマルジョンタイプを用いることができ、他にも一般の有機高分子の樹脂も使用できる。
比較的高温域で作動する装置では、Ｓｉ−Ｏ結合を主鎖とする重合体類の一般にシリコンゴム（ケイ素樹脂）といわれる高分子の樹脂を用いることもできる。このシリコンのゴム材は、体積変化をする粒状の機能体を固形接着する材料としても適する。
この機能物質のナノメートル域の微粉体またはナノメートル域の微粉体を被膜材でまとめて被膜化した固形状または粗粒状の機能体を、触媒目的として成形品の材料または塗装材の材料あるいは被覆材の材料あるいは注入剤の材料等に混合し触媒機能の機能物質を分散して触媒効果を高めることができる。注入剤は、紙や皮など繊維質材料による成形品、木材を切削した家具、コンクリートや廃材チップ等を固形した容器や建築材など、分解、防腐、消臭、など触媒機能のほか補強、耐久性向上などを目的にして、部材製造工程の最終段階で内部に注入または塗布するもので、高機能を備えた製品が低コストで製造ができる。
ほかにも、機能体を、粉体または固形体あるいは粘体の医薬または食品あるいは貼膜物に混入するかあるいは容器に充填して用いることで高機能化ができる。例えば、粉末や錠剤等固形の薬品や食品の中に微量の金属や金属水素化物の水素化水素吸蔵合金や水素化マグネシウム等のナノメートル域の機能物質を添加すると、金属がミネラルとして水溶液に溶解するほか、水素化マグネシウム等であれば利用時に飲食する水溶液によって、加水分解による水素と金属水素化物の両方からの水素が発生し、その水素が水溶液中に溶解することで、水溶液にミネラルと還元電位とアルカリ性ｐＨ値を与えることができるため、滅菌や活性酸素を消去するなど細胞活性ができ健康にもよい。水素化の水素吸蔵合金の機能物質を錠剤内に添加する場合では、水溶液の温度によって水素を同様に放出して水素を水溶液に溶解させることができる。
また、金属水素化物のナノメートル域の水素化マグネシウム微紛体による機能体を容器内に充填して風呂水、洗浄水、養殖水などに投入することで、加水分解による発生水素を水溶液に溶解させ還元電位とアルカリ性ｐＨ値を与えた機能水としても同様に用いることができる。
また、加水分解を伴う水素発生の目的で、金属水素化物によるナノメートル域の機能体を水素発生容器などに充填して用いる水素需要装置の場合、水素発生容器を水素需要体の排熱を用いて加熱をしながら、水素発生容器内部に水をポンプで制御して注入することで大量の水素ガスが発生できる。たとえば、安全な金属水素化物として水素化マグネシウムの機能体を用い、被膜材に低温熱可塑性を示す脂肪族ポリエステル系高分子の樹脂を水に分散したエマルジョンタイプで被膜化した機能体に水を接触させると、高分子の樹脂が適量の水を透過させることによって、加水分解による水素と金属水素化物の両方からの大量な水素を発生させ、固体高分子型燃料電池など水素需要体や周辺装置へ酸・アルカリによる劣化害を与えることなく水素を供給することができる。この水素を供給された水素需要体は、酸素と水素の化合によって水を生成する。この水は、酸・アルカリを含まないため水素発生容器内部に直接循環させることができ、外部から水を供給することなく加水分解に用いる原料水を得ることができる。
マグネシウムの加水分解は、従来の周知概念として、加水分解の反応による生成物である水酸化マグネシウムが金属表面に膜を形成するため加水分解の反応が阻止されることから、マグネシウムと水を用いる水素燃料発生方法は実用化していない。これが当該発明者によって考案された技術では、水素化マグネシウムの粒径をナノメートル域の極小サイズにして水透過性の被膜材で被膜化することで、水酸化マグネシウムが加水分解の反応を阻止する膜厚に達する以前に反応を完了させる技術である。
この技術を用いれば、従来技術の酸・アルカリ材料を含む水素化物質を用いていた水素発生技術の課題が解決できる。たとえば、国際特許公開ＷＯ２００３／０２０６３５では、周知されている酸・アルカリ材料を含む水素化物質に液体水を用いると反応が爆発的になってしまい制御が困難になるため液体水に変えて水蒸気で加水分解を行っている。これに本発明の機能体技術を適用すれば、液体水を用いても被膜材の高分子の樹脂が適度な水量を透過するため加水分解の反応も緩やかで制御が可能となり、安全な水素発生装置として民生に提供できる。
また、ガス検知の目的で、熱電対を利用したガスセンサーの場合、検知ガスに対応した機能物質を選択してガス反応体に用いることができる。たとえば、導体接合点の外周に被膜化した水素吸蔵合金の機能体を装着すれば、大気に長時間放置されても被毒が防止されるため、周囲の大気中に水素が混在した場合は、水素を選択吸蔵して水素吸蔵合金の水素化発熱を熱電対で検知することで水素センターとして機能できる。
また、水素貯蔵の目的で、燃料電池などに用いる小型な低圧水素貯蔵容器の場合、被膜化したナノメートル域のマグネシウム窒化物やリチウム窒化物等の錯体材料のほか様々なナノメートル域の機能物質と結合材とを混合して装置内に固形化したものを詰めたり、装置内に固形接着すれば、振動による偏りからの膨張破壊もなく、開放され大気に長時間放置されても被毒の防止ができ、活性化や水素充填も集約的に行える。
ほかにも水素貯蔵の目的で、水素コンテナや水素貯蔵施設などの大型な水素貯蔵容器の場合でも同様に、被膜化した粒状の様々な機能物質と、結合材とを混合して固形化したものを装置内のパイプの内側または外側に詰め込んで装着することもできる。被膜化した粒状の機能物質を、予め活性化してから結合材とを混合して有機溶剤によるペースト化したものを固形化して、装置内のパイプの内側または外側に詰め込んで装着するか、ペースト化したものを波形プレートの溝内に固形接着すると、活性化してから装着することができるため装着後に活性化を要しないことから、大型装置が圧力に対して頑丈な容器である必要がない。
また、水素精製の目的で、改質ガスや低純度水素ガスの水素精製装置の場合、被膜化した粒状の機能物質、もしくは被膜化した粒状の機能物質と結合材とを混合して固形化し、予め活性化してから装置内または装置内のパイプの内側または外側に詰め込んで装着することができ、あるいは装置内または装置内のパイプの内側または外側、波形プレートの溝内に固形接着することも容易で、大型装置など装着後に活性化を要しないことから、圧力に対して頑丈な容器である必要がない。
ほかにも水素精製の目的で、水素精製膜の場合、機能物質の微粉体または被膜化した粒状の機能物質と水素精製膜材とを混合し、パイプ状またはシート状に成形して、予め活性化してから装置へ装着することができる。あるいはメタンガスなどを選択吸着させるほか精製や貯蔵をする装置にも応用できる。
また、ヒートポンプの目的で、水素化発熱および水素放出吸熱を回収する装置の場合、被膜化した粒状の水素吸蔵合金または被膜化した粒状の水素吸蔵合金と結合材とを混合して固形化し、予め活性化してから装置内または装置内のパイプの内側または外側に詰め込んで装着することができ、あるいは装置内または装置内のパイプの内側または外側、波形プレートの溝内に固形接着することも容易で、大型装置へ装着後に活性化を要しないことから、圧力に対し頑丈な容器である必要がない。
また、水素加圧の目的で、水素圧縮や活性化の水素吸蔵放出の装置として用いる場合、被膜化した粒状の水素吸蔵合金のほか、被膜化した粒状の水素吸蔵合金と結合材を混合して固形化し、予め活性化してから装置内または装置内のパイプの内側または外側に詰め込んで装着することができ、あるいは装置内または装置内のパイプの内側または外側、波形プレートの溝内に固形接着することも容易である。
これら水素吸蔵合金を装着した水素吸蔵放出装置を耐圧容器と組み合わせて機能物質の処理装置として用いることができる。水素吸蔵放出装置の水素放出行程では、低温排熱によって加熱することで水素圧を３０ｋｇ／ｃｍ２程度に昇圧して耐圧容器内の機能体を活性化させ、水素吸蔵行程では、冷却媒体によって冷却することで耐圧容器内の活性化時に機能体が吸蔵した水素を水素吸蔵放出装置内へ再度戻し、次の活性化の水素放出行程に備えてリサイクルすることができるとともに、機能体の水素精製機能から、水素が繰り返して利用されても水素の純度が低下することがない。
また、この機能物質の処理装置を利用して、ナノメートル域の水素化微粉体の機能物質が高効率で得られる。これは耐圧容器内に金属や合金など機能物質の粗粒子を入れて高圧水素を導入しておき、温調部に電熱線、電熱プラグ、レーザー放射プラグなどを選択し設けることによって、機能物質の一端を高温加熱して着火をすることで、水素化反応による自己発熱を利用した燃焼合成ができるため、ナノメートル域の金属結晶を含む水素化微粉体が低コストで容易に得られる。
また、この機能物質の処理装置にレーザー放射プラグを用いる場合では、金属化合物等の材料を高温加熱してガス化分離させて冷却する方法で金属を還元することができる。金属還元は、たとえば、耐圧容器内に酸化マグネシウムなどの粗粒子を入れて、自然または核融合等を含む再生可能なエネルギーから作られたレーザーを温調部のレーザー放射プラグから照射し酸化マグネシウムを高温加熱してガス化させ、酸素は放散させマグネシウムのガスを冷却することによって微粒子金属が製造できる。
また、この機能物質の還元および水素化が自然または再生可能なエネルギーによって行われて製造された機能体が、防水された容器または袋に密封収納されることで、自然または再生可能なエネルギーを高密度な安全物質として貯蔵・輸送ができる。
また、被膜材に低温熱可塑性の高分子の樹脂を用いてナノメートル域の機能物質を活物質としてニッケル水素電池やリチウム金属電池の電極箔に装着すると、活物質が水素やリチウムの吸蔵および放出による膨縮から微紛化して脱落することが防止でき、負極と正極と分離膜からなる発電要素を接合して絶縁膜で覆って一体化すると、より発電要素の機能性がよく二次電池の長寿命化が実現できる。
また、機能体と結合材を溶剤によりペースト化したものを局面にも塗布して容易に装着できることから、波形電極プレートによる可逆燃料電池が実現できる。機能物質は、ＭＥＡ（膜−電極接合体）の発電要素の各膜層に適応する機能物質を選択して用いるもので、ＭＥＡ（膜−電極接合体）プレートの単体またはＭＥＡ（膜−電極接合体）プレート２枚を張り合わせたＭＥＡ（膜−電極接合体）カセット、あるいはそのＭＥＡ（膜−電極接合体）カセットを重ね合わせ積層したもの、あるいはＭＥＡ（膜−電極接合体）プレートの単体またはＭＥＡ（膜−電極接合体）カセットを外装膜で覆うか、あるいは積層されたＭＥＡ（膜−電極接合体）カセットの周囲を接合して陽極側あるいは負極側の内部を密閉にし分離して、二流路の流体用の各ノズルを設けて密閉に構成されることで、セパレーターを必要としない簡素な可逆燃料電池が機能する。
【図面の簡単な説明】  第１図は、本発明の一実施例の系統線図で機能物質の処理装置の全体概要を示している。第２図は、本発明の一実施例で機能体の装着断面を示している。第３図、第４図は、本発明の一実施例でプレートを示している。第５図は、本発明の一実施例で積層体の製造工程を示している。第６図は、本発明の一実施例の水素需要装置全体概要を示している。第７図は、本発明の一実施例の断面図でガスセンサーの断面を示している。第８図は、本発明の一実施例の展開図で円筒型の二次電池を示している。第９図は、本発明の一実施例の断面図で二次電池の発電要素の断面を示している。第１０図は、本発明の一実施例の断面図でＭＥＡ（膜−電極接合体）プレートを示している。
【発明を実施するための最良の形態】  本発明の詳細を説明するために添付の図面に従ってこれを説明する。
【実施例１】第２図の実施例によって説明すると、機能物質であるナノメートル域の微紛体の複数粒子が低温熱可塑性の高分子の樹脂でまとめられ被膜化された粗粒子の機能体２２、２２ａらがシリコンゴム材等の結合材２３によって固定化され、装置等の内部に接着して装着されている。
機能物質の材料は、ヨウ素等のハロゲン元素またはその化合物。硫黄やセレン等の酸素族元素またはその合金あるいはその化合物。ヒ素、アンチモン、ビスマス等の窒素族元素またはその合金あるいはその化合物。炭素、ケイ素、錫等の炭素族元素またはその合金あるいはその化合物。リチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属元素またはその合金あるいはその化合物。ベリリウム、マグネシウム、カルシウム等のアルカリ土類金属元素またはその合金あるいはその化合物。亜鉛、カドミウム、水銀の亜鉛・カドミウム・水銀元素またはその合金あるいはその化合物。ホウ素、アルミニウム、ガリウム等のホウ素族元素またはその合金あるいはその化合物。遷移元素として、チタン、クロム、マンガン、鉄、ニッケル等の第４周期の遷移元素、ジルコニウム、ルテニウム、パラジウム等の第５周期の遷移元素、ランタン、タンタル、白金等の第６周期の遷移元素、トリウム等の第７周期の遷移元素であり、これらの遷移元素または合金あるいはその化合物である。これらの材料が機能物質として必要に応じて一種類または複数種類以上が選択され用いられる。
機能物質を３μｍから１ｎｍまで目的の必要による粒径に微粉化する粉砕処理、あるいは水素化処理、あるいは気相合成処理をするなどの微紛処理工程について、炭素系材料と金属粒子とを水素等の雰囲気中で機械的な粉砕処理によって機能物質を製造する場合では、例えば、水素導入バルブを備え付けた鋼製ミリング容器内にグラファイト粒子と、金属リチウム粒子と、鋼鉄製ボール複数個を封入し、容器内を脱気した後、水素を１．０Ｍｐａで導入される。その後、鋼製ミリング容器を室温で８０〜１００時間ミリング処理を施すことによって格子欠陥を導入した機能物質の微紛体が製造される。
気相反応によって機能物質を製造する場合では、例えば、反応器の一方から沸点以上の温度で発生されたマグネシウムガスまたはマグネシウム・ニッケルガスの金属微粒子が導入され、他方から炭化水素が分解された炭素と水素の混合ガスなどが導入される。反応器内では、気相反応によってマグネシウム・ニッケル微粒子と炭素材の複合化した機能物質の微紛体が製造される。
また、他にも気相反応によって機能物質を製造する場合では、例えば、反応器内に炭素系材料とアルカリ金属とを距離をおき配置して真空で封入される。炭素系材料とアルカリ金属とを個別に温度制御することで反応が起こり、炭素系材料の平面状分子層間にアルカリ金属の金属原子を挿入して機能物質の微紛体が製造される。
水素吸蔵合金による機能物質を製造する場合では、例えば、水素吸蔵合金材料として、一般的にはＣａ、Ｌａ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｔｉなど、ほかにも第３の元素Ｖ系などが知られ、これら材料を調合して溶解によってＬａ−Ｎｉ系、Ｍｇ−Ｔｉ系の合金など鋳造水素吸蔵合金が製造された後、水素を吸蔵させ初期粉砕あるいは機械的粉砕によって水素貯蔵物質の微紛体が製造される。他にも機能物質として、金属や合金の紛体またはＭｇの紛体などを耐圧容器内に入れ高圧水素を導入しておき、機能物質の紛体の一端を高温加熱して着火をすることで水素化反応による自己発熱を利用した燃焼合成によって、Ｍｇ−Ｎｉ−Ｆｅ系、Ｔｉ−Ｃｒ−Ｖ系、Ｍｇ−Ｃａ−Ｎｉ系の合金など、あるいはＡｌ、Ｍｇなど金属水素化物の金属結晶を含むナノメートル域の微粉体が製造される。他にも同様な方法として、レーザー照射で材料を高温加熱してガス化したものを冷却して微粉体が製造される。
また、水素吸着材料と水素吸蔵合金などによって機能物質を製造する場合では、例えば、グラファイト構造やアモルファス構造の炭素系材料の紛体と、水素吸蔵合金または炭化物もしくは酸化物のいずれか一種類また複数種以上の粉体を混合して、不活性ガス等を用いて機械的粉砕によって機能物質のナノメートル域の微紛体が製造され、一般公知の触媒材料においても同様にして製造される。
このようにして製造された機能物質の微粉体は、平均的な粒径が２０ｎｍであれば、比表面積は、凡そ４５ｍ２／ｇとなる。仮に粒径が０．５μｍの粉体の場合であれば比表面積は凡そ１ｍ２／ｇであるのに比べて、ナノメートル域の微粉体では、単位質量あたりの表面積が格段と大面積化となるために水素吸蔵、水素やメタンの吸着機能のほか、消臭、分解など触媒機能も向上するほか、加水分解などでは単位重量あたりの反応時間も早くなる。
製造されたナノメートル域の微粉体の機能物質は、被膜工程を経る。被膜材として低温熱可塑性の脂肪族ポリエステル系（テラマック／ユニチカ社製等）またはポリオレフィン系（アローベース／ユニチカ社製等）のほか四フッ化エチレン系等、水に分散したエマルジョンタイプの水溶解性高分子の樹脂を用い、水で希釈して機能物質の微粉体とを混練した後、被膜材料を１１０℃〜１５０℃で加熱乾燥することでガラス転移させ結晶化した厚みが１〜５μｍの成膜が行なわれる。あるいは脂肪族ポリエステル系樹脂を乾燥させた後に粉砕して微粉化させて、機能物質の粒子の周囲に結晶化後の厚みが１〜５μｍで成膜ができるための必要量と、機能物質の微粉体とを調合し混合した後、電熱圧着ローラー等を用いて１１０℃〜１５０℃の加熱処理で被膜材料をガラス転移させ結晶化によって被膜が行なわれる。その他にも四フッ化エチレン系等の水溶解性高分子の樹脂も含み、これらを適宜調合して水で希釈した溶液と機能物質の微粉体を混練した後、加熱乾燥機に入れて結晶化して製造することも効果がよい。一般にプラスチック原料といわれる有機高分子の樹脂の場合でも、有機溶剤で希釈して機能物質のナノメートル域の微粉体と混練した後、加熱処理をしたり、有機高分子を微粉化して機能材料の微粉体と混合して加熱処理をするなどして、同様に製造される。これらの被膜方法で被膜化された固形体は、利用目的により任意の粒径に粉砕した粗粒子としても製造される。
このように機能物質の機能体が製造されると、ナノメートル域の機能物質の微粉体であっても、高分子樹脂の接着効果よって微粉体同士が密着にして形成され、被毒や飛散をすることも無く、数十ミクロン〜数ミリの任意の粒径や固形体として機能体が提供され、微粉体間が密着することで熱や電気の伝導性を高めることができる。他方で、機能体が装置に装着され運転時間の経過と共に被膜の表面にクラックが生じた場合、高分子が低温熱可塑性であれば運転時の排熱等により容易にクラックを自己修復できる。
機能体を用いる各装置への装着方法は、被膜化した粒状の機能体と結合材を混練したペーストを加熱して任意の形状で固形化したものを目的とする装置内または装置内のパイプの内側または外側に充填して装着されるか、もしくは、そのペーストを波形プレートの溝内あるいは電極に塗り付けた後、乾燥または加熱して固形接着される。
他の方法としては、機能物質のナノメートル域の微粉体と結合材とを混練したペーストを目的とする装置内または装置内のパイプの内側または外側または波形プレートの溝内、あるいは電極に塗り付けてから乾燥または加熱して固形接着した後、その固形化した表面に溶剤で希釈した水溶解性または有機溶剤溶解性の低温熱可塑性の高分子樹脂を塗布して被膜が行われる。
あるいは、他の装着方法としては、機能物質のナノメートル域の微粉体と溶剤で希釈した被膜材とを混練したペーストを目的とする装置内あるいは電極に塗布してから加熱乾燥して固形接着した後、必要に応じてプレス圧着される。
結合材は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等のフッ素樹脂、スチレンブタジエンゴム、カルボキシセルロース等の公知の高分子樹脂を用いることができる。
また、Ｓｉ−Ｏ結合を主鎖とする重合体類で一般にシリコンゴム（ケイ素樹脂）といわれる高分子の樹脂は、耐熱温度が高いため、機能体とシリコンのゴム材の混合物に溶剤を加えて練り合わせたペーストを用い、同様に装着される。たとえば、マグネシウムアミドやリチウム水素化物など錯体による水素貯蔵法を採用する場合でも、ナノメートル域のマグネシウム窒化物やリチウム窒化物等の微粉体を混合して成形して同様に装置内に接着して用いられる。
また、機能体の貯蔵具では、水素化マグネシウム等の微紛体と脂肪族ポリエステル系樹脂等を乾燥させた粉体とを混合し、加熱でガラス転移を行い適当な粒径に粉砕したものを、防水された容器または袋に密封収納される。
また、図示はないが成形品の材料または塗装材の材料あるいは被覆材の材料あるいは注入剤の材料等に触媒機能の機能体を用いる場合は、機能物質のナノメートル域の微粉体またはナノメートル域の微粉体をまとめて被膜化した固形状または粗粒状の機能体を、高分子樹脂などの成形品材料または塗料など塗装材料あるいは繊維やフィルムなどの表面被覆の被覆材料と混合し分散して用いられ、注入剤は、補強、防水等の材料に機能物質のナノメートル域の微粉体を混入し用いられる。注入剤の利用では、紙や皮等による繊維質材料による成形品、木材を切削した家具の部材、廃材チップ等を固形した成形品等を、容器内に入れ真空引きした後に希釈した液体状の注入剤を吸込ませてから乾燥すると効果的である。建築物などコンクリートでは、乾燥固形した後で、液体状の注入剤を表面から塗布して染み込ませることがよい。
また、水素溶解剤として機能体を用いる場合は、機能体または水素化した機能物質による機能体を粉体または固形体あるいは粘体の医薬または食品あるいは貼膜物に混入するかあるいは容器に充填して製造される。例えば、粉末、錠剤、ゼリー状の医薬または食品等であれば、材料の中に微量のナノメートル域の金属や水素化マグネシウム等の金属水素化物を用いた機能体が添加される。直接食さない塗布剤、貼膜物（傷テープ、包帯等）、ガム、錠剤、乾物パック（お茶、紅茶等）等は、機能体を材料と混合したり混合物を皮膜材の有機高分子材で固形化したり固形化後に粉砕したりして製造される。これら飲食に関連する場合の機能体の被膜材は、公知の食品としての有機高分子材が好ましい。
また、錠剤の製造は、食材または栄養剤あるいは薬剤等の目的材料の粉末と機能体と被膜材を乾燥させた粉体とを混合し攪拌して金型で打錠して成形し、次いで加熱をするか、これら材料を混合攪拌して金型で打錠して成形し、次いで錠剤に液状の有機高分子材を塗布してから加熱をして製造される。
また、機能体を用いて風呂水、洗浄水、養殖水などに水素を溶解させる機能水製造用の容器の場合は、水が浸入できる微細孔を複数設けた水素発生容器の容器内に水素化Ｍｇの微粉体と脂肪族ポリエステル系樹脂を乾燥させた粉体とを混合して、１１０℃加熱で乾燥させながらガラス転移を行い固形化したのち、適当な粒径に粉砕したものを水素発生容器内に充填して製造される。
これら水素溶解剤により水溶液が還元電位を得る実験として、機能体として水素化Ｍｇを１ｇと、２５℃の飲料水１Ｌを用いて、水素濃度、酸化還元電位（ＯＲＰ）、ｐＨの計測を行った。水素化Ｍｇ粉体を飲料水へ投入して水素の溶解開始約２分後に水素濃度と酸化還元電位（ＯＲＰ）を計測し、水素濃度０．４ｐｐｍで酸化還元電位（ＯＲＰ）マイナス１００ｍＶを計測した。その後水素濃度０．５ｐｐｍで酸化還元電位（ＯＲＰ）だけがマイナス４００ｍＶまで急激に降下した。水素の溶解開始約８分以後は水素濃度１．２ｐｐｍ付近で停止し、酸化還元電位（ＯＲＰ）がマイナス６００ｍＶ付近で停止した。
同時に、ｐＨを計測し、水素の溶解開始約５分後にｐＨ７を計測した。この時の酸化還元電位（ＯＲＰ）マイナス６００ｍＶ付近を計測した。その後ｐＨは７．７付近で停止した。また、水素が溶解した水溶液を常温下で放置して、水素濃度と酸化還元電位（ＯＲＰ）を計測した。計測開始の値まで水素濃度と酸化還元電位（ＯＲＰ）が戻るまでに要した時間は、凡そ３時間以上であった。
これらの値は、工業的に洗浄工程で用いられている純水に水素を溶解した機能水の値に近く、風呂水、洗浄水、養殖水などに用いる水溶液の還元電位が水電解装置を用いなくても容易に実現できることが判明した。
また、その他、機能体を用いる装置として、燃料電池または水電解装置あるいはニッケル水素電池またはリチウム金属電池など二次電池があり、正極、負極、分離膜または電解質の各膜層に最適な機能体を用いて製造される。これらの詳細については、後述の実施例で述べる。
このような機能体の装着では、例えば、水素検知、ヒートポンプ、水素精製、水素加圧を目的とする装置のほかにも水素吸蔵放出装置では、機能体の熱伝導率が高いことから水素の吸蔵と放出にかかる時間が短くなり効率が向上する。他方、二次電池の電極では、例えば、Ｎｉ水素電池の水素吸蔵合金やリチウム金属電池のＳｎ、Ｓｉなどの機能物質が水素やリチウムの吸蔵・放出の繰り返しで微粉化することによる脱落や電気の伝導性低下などの防止ができる。
【実施例２】第３図、第４図、第５図の実施例によって説明すると、水素吸蔵放出装置６であって、第４図は第３図のＸ線位置の横断面を示している。一方のプレート３０は、長方形の金属プレート面の両端に凹な平面部４０、４１内に水素ホール４２を開けて、縦方向中央に水素誘導溝３５と、水素誘導溝３５に対し４５度方向に直線な溝をプレート全面に複数列を平行に設けた波形溝３３を設けた波形部３２が形成されている。
また、他方のプレート３０ａは、長方形の金属プレート面の両端に凸な平面部４０ａ、４１ａ内に水素ホール４２ａを開けて、縦方向中央に水素誘導溝３５ａと、プレート３０に設けた波形溝３３とは逆の方向で、水素誘導溝３５ａに対し４５度方向に直線な溝をプレート全面に複数列を平行に設けた波形溝３３ａを設けた波形部３２ａが形成されている。この金属プレートの成形は、金型を用いて、プレス加工により製造される。
次いで、ＡおよびＢの矢印が示すようにプレート３０とプレート３０ａとの間に板材６９を重ねて、プレートと板材の間およびプレート間にロー付用の薄膜材を挟み重ねて真空炉内で高熱処理により平面部４０、４０ａの面と面、波形溝３３と３３ａの山と谷など、それぞれ接合する部分がロー付けされ、プレートカセットが形成される。板材６９は、長辺側の両端に平行に接合され、プレートカセットが積層された場合に長辺方向に熱媒体の流路を形成し、且つ、水素室の耐圧補強として機能する。
次いでＣの矢印が示すようにプレートカセット両面の波形部に形成される波形溝内に被膜化した粒状の機能体と結合材とを混合して練り合わせたペースト５５を用い、塗り付けて固形接着され装着される。この場合、機能体は、使用温度帯に適合する水素吸蔵合金が選定されて用いられる。
次いでＤの矢印が示すように被膜化の機能体が装着されたプレートカセットの必要枚数を積層した積層体の上下両端には、平面プレートと波形のプレート片面が接合された端プレート７０が積層され、プレートカセットが重ね合わせて接合する積層体の側面周囲を溶接して水素室を密閉にして積層体が製造される。次いで積層体の短辺側の両端には、熱媒体ノズルを設けたキャップが取り付けられ、上面の端プレート７０にある一方の水素ホールには水素ノズルが取り付けられた後、積層体の上下両側から断熱板を介して拘束板７４が設けられ、ボルトとナットにより連通孔７５を通して締め付けて水素吸蔵放出装置が構成される。水素吸蔵放出装置では水素ホールは１つでよく他方の水素ホールは必要がないため塞がれ、積層体の上面の端プレート７０には水素ホールが１つである。
この水素吸蔵放出装置は、容器内がパイプで構成され、パイプの内部や外部に被膜化した粗粒状の機能体もしくは粒状の機能体と結合材とを混合して固形化したものを詰めて装着した装置であっても同様に機能する。この水素吸蔵放出装置は、水素貯蔵、ヒートポンプ、水素精製の装置と比べても、機能的にも構造的にも同様な装置である。ただし水素精製の装置では、混合ガスを通過させる必要にあっては水素室の両端には、それぞれ水素ノズルを取り付けられる。
【実施例３】第１図の実施例によって説明すると、機能物質の処理装置１全体の系統線図であって、耐圧容器２、脱気装置５、水素吸蔵放出装置６、水素または不活性ガス補給装置９、加熱装置７、冷却装置８のほか、電磁弁１２、１３、１３ｂ、１４、１４ｂ、減圧調整弁１１、熱媒体ポンプ１８、１９、各センサーを含む制御機器で構成され、金属還元、または機能物質の水素化粉砕、または機能体の活性化、あるいは水素貯蔵容器の水素充填等が行われている。
耐圧容器２は、３０ｋｇ／ｃｍ２以上の高圧に対応する容器で、側面周囲に熱媒体のジャケット４と、フランジと、電熱線、電熱プラグ、レーザー放射プラグ等必要に応じた器具が取り付けられた温調部が設けられ、金属、機能物質、水素貯蔵容器などの内容物を出し入れするフランジには、フランジ蓋３を油圧式または電動式で開閉できるように備えられている。
また、ジャケット４は、配管して接続される加熱装置７および冷却装置８からの加熱媒体および冷却媒体を配管に接続される電磁弁１４、１４ｂが電子制御されることによって、耐圧容器２の内容物を、たとえば、脱気行程であれば８０℃程度に加熱し、水素加圧行程であれば５℃程度に冷却される。
また、ガスソケットは、配管して接続される脱気装置５および水素吸蔵放出装置６からの脱気系統１６および水素または不活性ガス系統１７の配管に接続される電磁弁１３、１３ｂが電子制御されることによって、耐圧容器２の内容物を脱気行程であれば脱気装置５の真空ポンプで３Ｔｏｏｒ程度に真空引きし、水素加圧行程であれば水素吸蔵放出装置６によって３０ｋｇ／ｃｍ２以上の水素加圧が行われ、金属還元であれば不要ガスを外気放散する。このように構成した耐圧容器２は、単体または複数を設けて運転される。
水素吸蔵放出装置６は、第３図、第４図、第５図の実施例によって説明した構造で、積層体の両端の熱媒体ノズルに配管される加熱装置７および冷却装置８からの加熱媒体および冷却媒体を配管に接続される電磁弁１４、１４ｂが電子制御されることによって、耐圧容器２の内容物が水素加圧を必要とすれば装置内に装着される水素吸蔵合金を８０℃程度に加熱して水素放出圧３０ｋｇ／ｃｍ２以上で水素加圧を行い、逆に耐圧容器２の内容物が水素放出をする場合であれば、水素吸蔵合金を５℃程度に冷却して水素を吸蔵させる。この場合、水素吸蔵放出装置６に装着する機能物質の材料としては、一般な水素解離圧特性の高い、例えば、Ｔｉ−Ｆｅ系の水素吸蔵合金などが適する。
水素または不活性ガス補給装置９は、水素吸蔵放出装置６へ水素を、あるいは耐圧容器２へ水素または不活性ガスを補給するものであり、圧力調整弁１１が介されて高圧な水素または不活性ガスのボンベが配されている。
電子制御は、温度、圧力などの各センサー値と予め設定された値によって適宜熱媒体のポンプ、電磁弁、油圧機器のポンプなどの電源が電子制御されている。
このように装置が構成されたことで、機能物質の金属や合金の紛体などを耐圧容器内に入れ高圧水素を導入しておき、機能物質の一端を高温加熱して着火をすることで水素化反応による自己発熱を利用した燃焼合成による機能物質の水素化粉砕ができ、特に金属単結晶の微紛体が容易に得られるほか、低温熱を用いることで高圧な水素加圧が実現し、あるいは、この機能物質の処理装置にレーザー放射プラグを用いる場合では、合金や金属化合物の材料を高温加熱してガス化分離させて冷却する方法で金属の水素化や金属の還元をすることができる。金属還元は、たとえば、耐圧容器内に酸化マグネシウムなどの粗粒子を入れておき、温調部のレーザー放射プラグによってレーザーを照射し酸化マグネシウムを高温加熱してガス化させ、酸素は外気放散させマグネシウムのガスは冷却によって微粒子の金属として製造でき、機能物質の活性化または水素貯蔵容器などの水素充填も行える。活性化の運転では活性化時に用いた水素を再活性化のために再度水素吸蔵してリサイクルすることで水素を有効利用し水素を無駄にすることがなく、更には、錯体物質など装着した水素貯蔵容器内の活性（水素充填）が低コスト化できる。レーザー放射プラグのレーザー源は、太陽光をレンズや反射鏡で直接集光したもの、または太陽電池での光変換、風力変換、バイオマス燃料等を利用して発電した電力によって、必要な波長の電磁波を発生したものを増幅励起して利用されることで自然または再生可能なエネルギーの有効利用が実現する。
【実施例４】第６図の実施例によって説明すると、機能体を用いる水素需要装置が、水素貯蔵容器１０２、水素発生容器１０３、水素需要体１０４（水素機関、燃料電池など）、加熱装置１０５、電子制御部１０６、配電部１０７、水タンク１０８、ポンプ１０９によって一体構成され、必要によりニッケル水素電池１１５等を付加して構成されている。
また、水素発生容器１０３の架台には、水素需要体の排熱を受領した熱媒体による加熱装置１２０が設けられ、電子制御されるポンプによって熱媒体が送液され循環している。水素発生容器１０３は、内部に機能物質としてＭｇまたは水素化Ｍｇの微粉体が水溶性の脂肪族ポリエステル系樹脂等により被膜化され粗粒子に形成されたものが充填されて、水素発生容器１０３の端部に一方向弁１１８を備えた水素ノズルと液体ノズルを設けて架台と脱着可能にして構成されている。水素発生は、水タンク１０８からの水が水素発生容器１０３の液体ノズルから流入し、被膜材が適量な水を透過させることで機能体が加水分解して発生する水素と金属水素化物では定着不安定になった水素がガス化する。この発生水素は、水素需要体へ供給され空気中の酸素と結合することで水が生成され、その生成水は、分離器１１６を経て水タンク内へ戻され、水素発生容器の機能体が加水分解して水素を発生させる原料水として一体装置内を循環する。水素発生容器１０３の水素ノズルから水素とともに放出する水は、水素ガスと分離した後にバイパス配管より水タンク１０８へ循環し、余剰する水は排水される。水素発生を制御する場合は、原料水を送るポンプ１０９によって水量を調節するほか、発生水素ガスをバイパス配管より水素発生容器１０３内へ直接送り、容器内部の水を外部へ速やかに送り出すことで水素発生を制止させる。
また、水素発生容器の内部に装着する水素化の被膜化した機能物質による機能体は、Ｍｇ以外にも水素解離性の金属またはその合金あるいはその化合物、Ｌｉなどアルカリ金属元素またはその合金あるいはその化合物、Ｃａなどアルカリ土類元素またはその合金あるいはその化合物、Ｓｉなど炭素族元素またはその合金あるいはその化合物、Ａｌまたはその合金あるいはその化合物などの周知される機能物質を用いることができ、必要な材料によっては、微量な酸・アルカリ材料を機能体に混入することもよい。
また、水素貯蔵容器１０２は、実施例２．で説明した、水素吸蔵放出装置６と同様な機能で、水素貯蔵容器の内部には、水素需要体の排熱を受領した熱媒体による熱媒流路が設けられ、電子制御されるポンプによって熱媒体が送液され循環して、一体装置内の水素圧を一定に調整している。この水素貯蔵容器は、耐圧容器を代用してもよい。
また、水素需要体１０４に燃料電池を採用する水素需要装置の起動の一連動作は、電子制御部１０６からの電力で加熱装置１０５が水素貯蔵容器１０２内の水素貯蔵物質を加熱する。⇒加熱されることで水素貯蔵物質内の金属水素化物から水素ガスが放出して水素需要体１０４を起動する。⇒電子制御部１０６からの電力で溶液供給装置１０９が起動して水タンク１０８の液体水を用いて水素発生容器１０３内に注入することで加水分解反応を開始すると同時に水素需要体の発熱で水素発生容器内の反応を促進させる。⇒発電された電力は配電部１０７へ送電される。⇒加熱装置１０５の加熱が中止され水素貯蔵容器１０２内の水素貯蔵物質が余剰水素を吸蔵し水素需要体の起動時や高消費時の水素放出に備える。
また、ニッケル水素電池１１５を付加した水素需要装置の一連の充電動作は、配電部１０７よりニッケル水素電池へ電力を通電して正極から水素ガスを発生させ負極の水素吸蔵合金に吸蔵させる。⇒さらに余剰させる発生水素ガスを水素貯蔵容器１０２内の水素貯蔵物質に吸蔵させて放電時に備える。
また、ニッケル水素電池は、水素発生容器１０３を用いることで充電不足の場合でも水素ガスを発生させると、電解液へ水素を溶解し還元することで起電ができる。他にもニッケル水素電池を高需要時に対応する場合は、水素貯蔵容器のプレートの波形部を多孔材で形成して積層体を構成させ、プレートカセット間の熱媒室に配管を介しニッケル水素電池の電解液を直接循環通過させることで、水素吸蔵合金から直接溶解した水素イオンが正極へ到達することが出来るため、水素イオンが一旦分子化して再度電解液に溶解する時間が省略されるため時間が短縮できる。
また、水素需要体に自動車の水素エンジンを採用する水素需要装置の場合についても、燃料電池同様に用いることができ、水素エンジンでハイブリッドシステム（内燃機関および電動機併用）である場合は、前述のニッケル水素電池を付加して組み合わせて応用されるほか、リチウム系の二次電池も組み合わすことができる。
【実施例５】第７図の実施例によって説明すると、ガス反応体１５３に機能物質の触媒材を用いたガスを検知するガスセンサーであって、２種類の金属線の導体端が接合された熱電対の導体接合点１５２の周囲にガス反応体１５３として触媒材の粉末粒子が装着され、離脱着容器１５０内部に収納されガスセンサーが構成されている。
また、ガスセンサーが収納された離脱着容器１５０はソケットに差し込まれて、ソケット内でガスセンサーの導体端と接合する２種類の導線は、電源を含むトムソン効果制御系統およびゼーベック効果制御系統などとで構成される電子制御部と結線されて全体が構成されている。
熱電対の導体材料としては、一般工業用で汎用されている、例えばクロメル：アルメル、鉄：コンスタンタン、銅：コンスタンタンなど２種類の金属線端を接合したもので、特に熱電対素線材料を限定するものではなく、導線は、金属パイプの中に絶縁管を介して熱電対素線の導線を組み入れたものや、チューブの中に熱電対素線の導線を入れ、酸化マグネシウムを充填し絶縁したものが一般に知られている。
また、離脱着容器１５０は、プラスチック材で射出成形された容器の板面にガス分子が流通できる微細な孔が複数設けられ、離脱着容器内部にガスセンサーが収納されて一体化形成されている。この離脱着容器が耐熱・耐圧用では金属材料を用いて構成されていて、ガスセンサーを収納する部分は、容器の板面にはガス分子が通過できるように微細な孔を複数あけて設けられ、さらに好ましくはセラミック材容器も機能的である。
このガスセンサーが、水素検知の場合では、機能物質の触媒材は水素吸蔵合金を用い、例えば一般的にはＣｕ、Ｃａ、Ｌａ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｔｉなど金属のほかにもＬａＮｉ系、ＭｇＴｉ系の合金が知られているが、特に触媒材の種類や製造方法を限定するものではない。
また、水素吸蔵合金の粉末の被膜化は、本発明の方法以外にも湿式めっきのほかＣＶＤ、ＰＶＤなどの放電式を用いて、Ｃｕ、Ｃａ、Ｌａ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｔｉなどの金属、高分子、酸化物、炭化物などで薄膜な被膜を施して製造もできる。
このようなガスセンサーでは、特定ガスを選択して吸着したりする機能物質を選定して用いることによって多種類のガスセンサーに適応できる。
また、図示はないが機能物質を選定し拡散触媒層として用いる電気化学デバイスでは、電極層を両面に備えるプロトン伝導膜（体）の外面に拡散触媒層を設けた電気化学デバイスと熱電対の導体接合点を接合または挿入して一体化し、離脱着容器内に収納され、熱電対および電気化学デバイスの導線が離脱着容器を介して電子制御部と結線されて用いられる。
また、円筒な電気化学デバイスでは、熱電対の導体接合点の外周面に、拡散触媒層、電極層、プロトン伝導膜（体）の機能膜が設けられて一体化し、離脱着容器内に収納され、熱電対および電気化学デバイスの導線が離脱着容器を介して電子制御部と結線されている。この電気化学デバイスの拡散触媒層、電極層、プロトン伝導膜（体）の機能膜を形成する材料種は公知のもので特定するものではない。
また、球体または楕円球体の表面に電極とガス反応膜の機能膜が形成された弾性表面波（ＳＡＷ）デバイスを用いるガスセンサーでは、ガス反応体と熱電対の導体接合点を接合または挿入され一体化し、離脱着容器内に収納され、熱電対および弾性表面波デバイスの導線が離脱着容器を介して電子制御部と結線されている。
このようなガス反応体（電気化学デバイス、弾性表面波デバイス）と熱電対の導体接合点との組み合わせたガスセンサーの場合では、ガス反応体自身がガス濃度を計測しデータを制御部へ出力し、熱電対はゼーベック効果による温度計測とトムソン効果による計測環境の温度制御を行うことでガスセンサーの検知精度を向上させる。ガス反応体（電気化学デバイス、弾性表面波デバイス）は、触媒材を適宜選定して用いることで、多種類のガスに反応できるため、多種類を同時に検知する一体化ガスセンサーの小型化が可能となる。
【実施例６】第８図、第９図、第１０図の実施例によって説明すると、第９図は、機能体が活物質として用いられる発電要素の正極活物質１９６が装着された正極１９５と、分離膜１９３と、負極活物質１９９が装着された負極１９８とが接合され、発電要素が一体に形成されている。
発電要素は、ニッケル水素電池であれば、正極活物質に水酸化ニッケルが装着された正極と、分離膜と、負極活物質に水素吸蔵合金が装着された負極が接合され、一体に形成される。これがリチウム金属電池であれば、正極活物質にリチウムを含有する金属酸化物等が装着された正極と、分離膜と、負極活物質に炭素、錫または珪素等、あるいはこれらの化合物等が装着された負極が接合され、一体に形成される。
発電要素が可逆燃料電池の場合は、酸素極（水電解の場合は陽極）の機能物質に炭素、イリジウム系合金、酸化物等が装着された正極と、フッ素樹脂等で成膜された電解質膜と、水素極（水電解の場合は陰極）の機能物質に白金黒等が装着され、ＭＥＡ（膜−電極接合体）が形成される。
また、燃料電池の場合は、電解質膜の機能物質はフッ素樹脂等有機高分子の樹脂のほか、水素解離性の金属または合金の微粒子で、その材料を母体に炭化物または酸化物で被膜処理をしたもの、あるいは炭素質、炭化物または酸化物の微粒子などを用いて、その材料にプロトン伝導性の基が導入された機能材料を採用することができる。これら電極や電解質膜（分離膜を含む）の機能物質は、周知されている機能物質を用いることができる。
第８図は、円筒型のニッケル水素電池またはリチウムイオン電池で、分離膜１９３を介して正極１９０と負極１９２が絶縁膜１９４と共に渦巻き状に巻かれて、円筒ケース１８０内に挿入され設けられている。
リチウムイオン電池の場合は、円筒ケース１８０内には、アルミニウムから成る芯体にＬｉＣｏＯ２を主体とする活物質層が形成された正極１９０と、銅から成る芯体に黒鉛を主体とする活物質層が形成された負極１９２と、これら両電極間を離す分離膜１９３とから成る渦巻き状の発電要素を収納して、エチレンカーボネート（ＥＣ）とジメチルカーボネート（ＤＭＣ）が混合された混合溶媒に、ＬｉＰＦ６が溶解された電解液が注入されて、封口体によって電池が封口されている。
これが、ニッケル水素電池であれば、正極活物質層に水酸化ニッケルが装着された正極と、分離膜と、負極活物質層の水素吸蔵合金の微粉体が装着された負極が同様に渦巻き状にして電解液と共に円筒ケース内に封入される。
これら発電要素の正極と、固体高分子を含む分離膜と、負極を接合して一体に形成したものを、絶縁膜１９４で両側から挟み両端側面を熱圧着して発電要素をパック化して、渦巻き状に巻きケースに挿入して製造すると、電解液の液漏れもなく、機能物質が適度に押し付けられることで電気伝導性を低下させること無く機能する。
この場合、機能材料を利用中に微粉化する粒径以下に予め微粉化されたものを、ニッケル水素電池の負極では水素吸蔵合金を、一方、リチウム金属電池の負極でも錫や珪素が同様の粒径に微粉化されたものを、それぞれ水で希釈した低温熱可塑性の水溶性高分子の樹脂と混練したペーストを電極に塗布して加熱乾燥後、プレス圧着されて電極が形成される。低温熱可塑性の水溶性高分子の樹脂は、例えば、ポリオレフィン系あるいはポリオレフィン系と四フッ化エチレン系を適宜調合したもので、水に分散したエマルジョンタイプの水溶解性高分子の樹脂を用いる。電極の活物質、分離膜の材質および電解液などは、公知の材料を用いることができる。
このように低温熱可塑性の水溶性高分子の樹脂で機能物質が固定化される電極では、特に、ニッケル水素電池の負極では、水素吸蔵合金が、あるいはリチウム金属電池の負極では、錫や珪素が、同様に装着後の微粉化が発生しないことのほか、微粉体の膨縮を可塑性によって柔軟に対応するため電極から機能物質の脱落が防止できることから二次電池の長寿命化が図れる。
【実施例７】第１０図の実施例によって説明すると、ＭＥＡ（膜−電極接合体）プレートの積層による可逆燃料電池である。２枚のプレート電極２０９、２１０には、各々面内に凹平面および凸平面が形成され、その凹平面および凸平面の中心部に水素（燃料）の流通穴が各々開けられ、２枚のプレート全面には、直線で平行な波溝を並べ、プレートを重ねた時に波溝が交差するように各々直角方向に形成した波形部が形成され、かつ波形部の全面には、水素（燃料）が通過できる微細孔が無数開けられて、２枚のプレートは重ね合わされ、ともに縦方向の両側面を折り曲げてカセットが成形されて製造される。
このプレート材質については、電極を兼ねる場合は、金属板をプレス成形して製造されるが、高分子材などの場合であれば射出成形後に導電帯を印刷方法などで形成して製造され、プレートの縦方向に細い板材を重ねてプレート間隔を保たれると、積層体の両端からボルトで拘束した場合に耐圧対策として都合がよい。
また、カセットのプレートの電極２０９（水電解の場合は陽極）およびプレートの電極２１０（水電解の場合は陽極）の波形部には、電極両面から外側に向かい酸素極拡散層２２３、イオン交換膜２２２、水素極拡散層２２４、水素極電極および導電体が形成され発電要素が接合したＭＥＡ（膜−電極接合体）プレートが形成される。
また、このように構成されるとカセット内部は、酸素（空気）が通過し、さらにカセットが積層されるとカセット間には、水素（燃料）が流通できるようになり、水素（燃料）と酸素（空気）の流路が分断されるため、セパレーターが不要となる。
また、流通穴は、プレートの縦方向の両端に設けられ、燃料電池として用いる場合、水素（燃料）が、純水素燃料のようにＣＯ２などを生成しない場合は面内に１個所でよく、炭化水素系の改質ガスを燃料として用いる場合などは、ＣＯ２などオフガスを通過させるため面端に２箇所必要となる。
また、カセットの両面の導電帯には、カセットを積層してセルを直列に結線するために、カセット間に絶縁体２２９ａ、２２９ｂを挟んで積層する。このフィルム状の絶縁体の両面には、電極を直列に接続するために集電帯が形成され、積層体の内部では水素極の接続端子に接合して外部へ引き出され、外部で酸素極のプレート側の導線と直列に結線される。
従来の燃料電池や水電解装置では、２つ（セパレーターとＭＥＡ）の機能部材の組み合わせによってスタックが構成され機能している。本発明では、ＭＥＡ（膜−電極接合体）プレートの単体で機能部材として機能している。従い、本発明のＭＥＡ（膜−電極接合体）プレートの機能部材では、従来の各膜材料に用いられる公知の拡散触媒および電解質膜の材料であっても、すべて新規な構成要素として含まれる。また、各膜層の成形方法は、材料は特に限定されず、製法も材料と結合材と溶剤などを用いディッピング法、スプレー法、刷毛塗り法等であって良い。ディッピング法としては、大気中でスラリーの中に基体を浸漬させる通常のディッピング法の他、必要であれば焼結して形成されるなど、公知の製造方法で製造でき、その方法を特定するものではない。
また、膜状な可逆燃料電池として構成する場合、プレート全面に微細孔な波形部が設けられたプレートまたはプレートの片面にＭＥＡ（膜−電極接合体）が形成され、２つのＭＥＡ（膜−電極接合体）面を向き合わせてプレートが接合され、プレートの周囲は、孔が全面に設けられた外装膜で覆われている。プレート両端には、水素（燃料）用のノズルが取り付けられ、２枚のプレート内部を水素（燃料）が通過できるようにされ、電池の両外面は、酸素（空気）にさらされている。
また、プレートは、電極を兼ねる場合は、金属フィルムをプレス成形して製造されるが、高分子材などの場合であれば高分子フィルムをプレス成形後に導電帯を印刷方法などで形成して製造される。波形部には、ＭＥＡ（膜−電極接合体）の各層および導電帯が形成される。プレートから、導電帯（高分子材の場合）と、ＭＥＡ（膜−電極接合体）の各層として、酸素（空気）極、電解質膜、水素（燃料）極、が順次形成された上に導電帯が形成されている。
このように膜状燃料電池が構成されると、設置形状に合わせて平面的または局面的あるいは巻いて円筒的など、形状自在で用いることができる。運転中も常に空気にさらされているため、生成する水も自然に蒸発するため、動力で送風する必要がないため合理的である。
本発明について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、改良の目的または本発明の思想の範囲内において改良または変更が可能である。
【産業上の利用可能性】  以上説明したように、微粉化の機能物質を被膜化したことで、利用する様々な装置などの高機能化、軽量化、低コスト化などを可能とする。また、機能物質の処理装置では、金属還元や金属水素化物の微紛体の製造装置としても提供ができる。且つ、水素化マグネシウム等を用いて、安全な水素エネルギーの貯蔵・輸送や大量水素発生利用ができ、加水分解後のマグネシウムも医薬、工業、農業など広く二次利用ができる利点があり、水素社会においては、これらの技術が地球環境保全に功を奏する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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