JP2001328805A

JP2001328805A - 水素吸蔵用炭素質材料およびその製造方法、水素吸蔵炭素質材料およびその製造方法、水素吸蔵炭素質材料を用いた電池ならびに水素吸蔵炭素質材料を用いた燃料電池

Info

Publication number: JP2001328805A
Application number: JP2000148361A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Kajiura; 尚志梶浦; Seiji Shiraishi; 誠司白石; Eisuke Negishi; 英輔根岸; Masafumi Ata; 誠文阿多; Atsuo Yamada; 淳夫山田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2000-05-19
Filing date: 2000-05-19
Publication date: 2001-11-27

Abstract

(57)【要約】【課題】大量の水素を、効率的に吸蔵させることがで
き、軽量で、繰り返し使用することができ、安全で、資
源的、環境的な問題を生じさせる虞のない水素吸蔵用炭
素質材料およびその製造方法、水素吸蔵炭素質材料およ
びその製造方法、水素吸蔵炭素質材料を用いた電池なら
びに水素吸蔵炭素質材料を用いた燃料電池を提供する。【解決手段】炭素質材料を、溶媒を用いて、処理して
得られたことを特徴とする水素吸蔵用炭素質材料。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水素吸蔵用炭素質
材料およびその製造方法、水素吸蔵炭素質材料およびそ
の製造方法、水素吸蔵炭素質材料を用いた電池ならびに
水素吸蔵炭素質材料を用いた燃料電池に関するものであ
り、さらに詳細には、大量の水素を、効率的に吸蔵させ
ることができ、軽量で、繰り返し使用することができ、
安全で、資源的、環境的な問題を生じさせる虞のない水
素吸蔵用炭素質材料およびその製造方法、水素吸蔵炭素
質材料およびその製造方法、水素吸蔵炭素質材料を用い
た電池ならびに水素吸蔵炭素質材料を用いた燃料電池に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】産業革命以後、自動車などのエネルギー
源としてはもちろん、電力製造などのエネルギー源とし
て、ガソリン、軽油などの化石燃料が広く用いられてき
た。この化石燃料の利用によって、人類は飛躍的な生活
水準の向上や産業の発展などの利益を享受することがで
きたが、その反面、地球は深刻な環境破壊の脅威にさら
され、さらに、化石燃料の枯渇の虞が生じてその長期的
な安定供給に疑問が投げかけられる事態となりつつあ
る。

【０００３】そこで、水素は、水に含まれ、地球上に無
尽蔵に存在している上、物質量あたりに含まれる化学エ
ネルギー量が大きく、また、エネルギー源として使用す
るときに、有害物質や地球温暖化ガスなどを放出しない
などの理由から、化石燃料に代わるクリーンで、かつ、
無尽蔵なエネルギー源として、近年、大きな注目を集め
るようになっている。

【０００４】ことに、近年は、水素エネルギーから電気
エネルギーを取り出すことができる燃料電池の研究開発
が盛んにおこなわれており、大規模発電から、オンサイ
トな自家発電、さらには、自動車用電源としての応用が
期待されている。

【０００５】しかしながら、水素は、常温常圧におい
て、気体状態にあるため、液体や固体と比べて、取り扱
いが難しく、ことに、液体や固体と比べて、気体の密度
は非常に小さいため、体積あたりの化学エネルギーが小
さく、また、貯蔵や運搬が困難であるという問題があ
る。さらに、気体であるため、水素は漏洩しやすく、漏
洩すると、爆発の危険があるという問題もあり、水素エ
ネルギーの活用上、大きな障害となっていた。

【０００６】したがって、水素エネルギーを用いたエネ
ルギーシステムの実用化に向けて、気体状態にある水素
を、効率的かつ安全に、小体積内に貯蔵する技術の開発
が進められており、高圧ガスとして貯蔵する方法、液化
水素として貯蔵する方法、水素吸蔵材料を用いる方法な
どが提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高圧ガ
スとして貯蔵する方法にあっては、貯蔵容器として、ボ
ンベのような非常に強固な金属製の耐圧容器を用いる必
要があるため、容器自体がきわめて重くなり、また、高
圧ガスの密度も、通常１２ｍｇ／ｃｃ程度であって、水
素の貯蔵密度が非常に小さく、貯蔵効率が低いという問
題があるだけでなく、高圧であるため、安全面にも問題
を有していた。

【０００８】これに対して、液化水素として貯蔵する方
法においては、水素の貯蔵密度は、通常７０ｍｇ／ｃｃ
程度であって、水素の貯蔵密度はかなり大きいが、水素
を液化するため、水素を−２５０℃以下に冷却すること
が必要になり、冷却装置などの付加的な装置が要求さ
れ、システムが複雑になるだけでなく、冷却のためのエ
ネルギーが必要になるという問題があった。

【０００９】一方、水素吸蔵材料の中では、水素吸蔵合
金が最も有効な材料とされ、たとえば、ランタンニッケ
ル系、パナジウム系、マグネシウム系の水素吸蔵合金が
知られているが、これらの水素吸蔵合金の実用的な水素
貯蔵密度は、通常１００ｍｇ／ｃｃ前後であり、他の物
質中に、水素を貯蔵するにもかかわらず、液体水素の密
度以上で、従来の水素貯蔵方法の中では、最も効率的で
ある。しかも、水素吸蔵合金を用いる場合には、室温レ
ベルの温度で、水素吸蔵合金へ水素を吸蔵させ、水素吸
蔵合金から水素を放出させることができ、さらには、水
素分圧との平衡で、水素の吸蔵状態が制御されるため、
高圧ガスや液体水素に比して、取り扱いが容易であると
いう利点もある。

【００１０】しかしながら、水素吸蔵合金は、構成材料
が金属合金であるため重く、単位重量あたりの水素吸蔵
量は２０ｍｇ／ｇ程度にとどまり、十分とは言えず、ま
た、水素吸蔵合金は、水素ガスの吸蔵、放出の繰り返し
によって、徐々に、構造が破壊され、性能が劣化すると
いう問題があり、さらに、合金の組成によっては、資源
的な問題や、環境的な問題も生じる虞がある。

【００１１】そこで、従来の水素の貯蔵方法のかかる問
題を解決するため、近年、水素吸蔵材料として、炭素材
料に注目が集まっており、種々の角度からの研究がなさ
れている。

【００１２】たとえば、特開平５−２７０８０１号公報
は、フラーレン類に、水素を付加反応させ、水素を吸蔵
させる方法を提案している。しかしながら、この方法に
あっては、炭素原子と水素原子の間に、共有結合的な化
学結合が形成されてしまうため、吸蔵というよりは、水
素付加と呼ぶべきもので、化学結合によって、付加する
ことのできる水素量の上限は、基本的に、炭素原子の不
飽和結合数に限定されるので、水素の吸蔵量には限界が
あった。

【００１３】また、特開平１０−７２２９１号公報は、
フラーレン類を水素吸蔵材料として用い、フラーレン類
の表面を、真空蒸着やスパッタリングによって、白金な
どの触媒金属で覆い、水素を吸蔵させる技術を提案して
いる。しかしながら、白金を触媒金属として用いて、フ
ラーレン類の表面を覆うためには、多くの白金を使用す
る必要があり、コストが高くなるだけでなく、資源的に
も問題があった。

【００１４】このように、従来、知られている水素の貯
蔵方法は、水素エネルギーを活用する上で、実用的なも
のとは言い難く、とくに、自動車、船舶、一般家庭用電
源、各種小型電気機器などのエネルギー源として、水素
エネルギーを用いる場合や、大量の水素を運搬する必要
がある場合には、従来の水素の貯蔵方法は、実用性を有
していなかった。

【００１５】したがって、本発明は、大量の水素を、効
率的に吸蔵させることができ、軽量で、繰り返し使用す
ることができ、安全で、資源的、環境的な問題を生じさ
せる虞のない水素吸蔵用炭素質材料およびその製造方
法、水素吸蔵炭素質材料およびその製造方法、水素吸蔵
炭素質材料を用いた電池ならびに水素吸蔵炭素質材料を
用いた燃料電池を提供することを目的とするものであ
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、本発明のか
かる目的を達成するため、鋭意研究を重ねた結果、炭素
質材料の表面に化学吸着あるいは物理吸着した分子が、
炭素質材料に水素を吸蔵させる上で、障害となるが、炭
素質材料を、溶媒を用いて、洗浄処理することによっ
て、これらの分子を効果的に取り除くことができ、炭素
質材料の水素吸蔵能力を大幅に向上させることが可能に
なることを見出し、炭素質材料を、溶媒を用いて、処理
して得られた水素吸蔵用炭素質材料によって、本発明の
前記目的を達成した。

【００１７】本発明によれば、単に、炭素質材料を、溶
媒を用いて、洗浄処理することによって、水素吸蔵能力
が著しく向上した水素吸蔵用炭素質材料を生成すること
ができるから、大量の水素を、効率的に吸蔵させること
ができ、軽量で、繰り返し使用することができ、安全
で、資源的、環境的な問題を生じさせる虞のない水素吸
蔵用炭素質材料を得ることが可能になる。

【００１８】本発明の前記目的はまた、炭素質材料を、
溶媒を用いて、処理することを特徴とする水素吸蔵用炭
素質材料の製造方法によって達成される。

【００１９】本発明の前記目的はまた、炭素質材料を、
溶媒を用いて、処理し、水素を吸蔵させた水素吸蔵炭素
質材料によって達成される。

【００２０】本発明によれば、単に、炭素質材料を、溶
媒を用いて、洗浄処理し、水素を吸蔵させることによっ
て、大量の水素が吸蔵された水素吸蔵炭素質材料を生成
することができるから、大量の水素を、効率的に吸蔵さ
せることができ、軽量で、繰り返し使用することがで
き、安全で、資源的、環境的な問題を生じさせる虞のな
い水素吸蔵用炭素質材料を得ることが可能になる。

【００２１】本発明の前記目的はまた、炭素質材料を、
溶媒を用いて、処理し、水素を吸蔵させることを特徴と
する水素吸蔵炭素質材料の製造方法によって達成され
る。

【００２２】本発明の前記目的はまた、負極と、正極
と、これらの間に介在する電解質とを有し、前記負極お
よび／または前記正極が、炭素質材料を、溶媒を用い
て、処理し、水素を吸蔵させた水素吸蔵炭素質材料を含
んだ電池によって達成される。

【００２３】本発明によれば、電解質に水酸化カリウム
水溶液などのアルカリ水溶液を用いたアルカリ蓄電池の
場合は、充電時には、正極からアルカリ水溶液を介し
て、負極へプロトンが移動して、そこで吸蔵され、放電
時には、負極側からアルカリ水溶液を介して、正極側へ
プロトンを移動させることができ、また、電解質にパー
フルオロスルホン酸高分子電解質膜などを使用した水素
−空気電池においては、充電または吸蔵処理によって、
水素極にあらかじめ吸蔵されたプロトンが、放電時に、
高分子電解質膜を介して空気極に供給される。したがっ
て、本発明によれば、安定して電力を取り出すことので
きる電池を提供することが可能になる。

【００２４】本発明の前記目的はまた、負極と、プロト
ン伝導体と、正極との積層構造を有し、さらに、炭素質
材料を、溶媒を用いて、処理し、水素を吸蔵させた水素
吸蔵炭素質材料を含み、水素を放出して、前記負極に供
給するように構成された水素供給部を備えた燃料電池に
よって達成される。

【００２５】本発明によれば、負極と、プロトン伝導体
と、正極との積層構造を有し、さらに、炭素質材料を、
非酸性溶媒を用いて、処理し、水素を吸蔵させた水素吸
蔵炭素質材料を含み、水素を放出して、負極に供給する
ように構成された水素供給部を備えているから、水素供
給部から放出された水素が、負極における触媒作用によ
り、プロトンを生成し、生成されたプロトンが、プロト
ン伝導体によって生成されたプロトンとともに、正極に
移動し、酸素と化合して、水を生成しつつ、起電力を発
生する。したがって、本発明によれば、水素供給部を設
けない場合に比べ、効率良く、水素を供給することがで
き、かつ、プロトンの伝導率が高い燃料電池を提供する
ことが可能となる。

【００２６】本発明において、吸蔵させる水素とは、水
素分子、水素原子のみならず、水素の原子核であるプロ
トンを含んでいる。

【００２７】本発明の好ましい実施態様においては、前
記溶媒が非酸性溶媒によって構成されている。

【００２８】本発明のさらに好ましい実施態様において
は、非酸性溶媒が塩基性溶媒によって構成されている。

【００２９】本発明のさらに好ましい実施態様によれ
ば、炭素質材料が塩基性溶媒によって処理されるから、
炭素質材料の表面に存在している金属の酸化物や、カル
ボキシル基やフェノール性水酸基などの酸化性の官能基
が効果的に除去され、水素原子や水素分子と接触する炭
素質材料の表面積が増大し、したがって、炭素質材料の
水素吸蔵能力を大幅に向上させることが可能になる。

【００３０】本発明のさらに好ましい実施態様において
は、前記塩基性溶媒が、アンモニア溶液および水酸化ナ
トリウム溶液よりなる群から選ばれた塩基性溶媒よりな
っている。

【００３１】本発明のさらに別の好ましい実施態様にお
いては、非酸性溶媒が水によって構成されている。

【００３２】本発明のさらに好ましい実施態様において
は、非酸性溶媒が純水によって構成されている。

【００３３】本発明のさらに好ましい実施態様によれ
ば、炭素質材料は、純水によって、洗浄処理されるか
ら、炭素質材料の表面を効果的に洗浄して、水素原子や
水素分子と接触する炭素質材料の表面積を増大させるこ
とができ、したがって、炭素質材料の水素吸蔵能力を大
幅に向上させることが可能になる。

【００３４】本発明のさらに別の好ましい実施態様にお
いては、非酸性溶媒が非水系溶媒よりなっている。

【００３５】本発明のさらに好ましい実施態様において
は、前記非水系溶媒がアクリルニトリルよりなってい
る。

【００３６】本発明のさらに別の好ましい実施態様にお
いては、前記溶媒が酸性溶媒よりなっている。

【００３７】本発明のさらに好ましい実施態様において
は、前記炭素質材料として、表面積が大きく、構造的に
曲率を有するものが選ばれている。

【００３８】本発明のさらに好ましい実施態様において
は、前記炭素質材料が、フラーレン、カーボンナノファ
イバー、カーボンナノチューブ、炭素スス、ナノカプセ
ル、バッキーオニオンおよびカーボンファイバーよりな
る群から選ばれる炭素質材料によって形成されている。
フラーレンとしては、球状の炭素クラスター分子であれ
ばよく、炭素数が３６、６０、７０、７２、７４、７
６、７８、８０、８２、８４などは、本発明において、
すべて使用することができる。

【００３９】本発明のさらに好ましい実施態様において
は、前記炭素質材料が、カーボンナノファイバー、カー
ボンナノチューブおよびカーボンファイバーよりなる群
から選ばれた炭素質材料によって形成されている。

【００４０】本発明の好ましい実施態様においては、炭
素質材料は、その表面に、水素分子を水素原子に、ある
いは、さらにプロトンと電子に分離させる機能を有する
金属または金属の合金の微粒子を有している。金属また
は合金の微粒子の平均サイズは１ミクロン以下であるこ
とが望ましく、金属としては、鉄、希土類元素、ニッケ
ル、コバルト、パラジウム、ロジウム、白金、またはこ
れらの金属の１または２以上の合金よりなる群から選ば
れる金属または合金が好ましく使用される。

【００４１】フラーレン、カーボンナノファイバー、カ
ーボンナノチューブ、炭素スス、ナノカプセル、バッキ
ーオニオンおよびカーボンファイバーなどの曲率を有す
る炭素質材料をアーク放電法によって生成する場合に
は、アーク放電に先立って、金属またはその合金を、グ
ラファイトのロッドに混入させることが好ましく、アー
ク放電の際に、かかる金属またはその合金を存在させる
ことによって、これらの金属またはその合金の触媒的作
用によって、炭素質材料の収率が高まり、曲率を有する
水素吸蔵用炭素質材料の生成を促進させることができ
る。なお、これらの金属またはその合金は、レーザーア
ブレーション法によって、フラーレン、カーボンナノフ
ァイバー、カーボンナノチューブおよびカーボンファイ
バーなどの炭素質材料を生成する際、触媒的作用を果た
すことが知られており、その方法により生成したフラー
レン、カーボンナノファイバー、カーボンナノチューブ
およびカーボンファイバーなどの炭素質材料を収集し、
それを水素吸蔵用炭素質材料に添加混合して、水素吸蔵
用炭素質材料の表面が、これらの金属またはその合金を
有するようにしてもよい。

【００４２】本発明のさらに好ましい実施態様において
は、これらの金属または合金を含有する炭素質材料、あ
るいは、これらの金属または合金を含有しない炭素質材
料の少なくとも表面に対し、水素分子を水素原子へ、さ
らには、プロトンと電子へと分離することのできる触媒
能を有する金属微粒子が１０重量％以下、担持されてい
る。そのような触媒能を有する好ましい金属としては、
たとえば、白金または白金合金などを挙げることがで
き、炭素質材料の表面に、これらの金属を担持させるに
は、スパッタ、真空蒸着、化学的手法、混合などの公知
の手法を用いることができる。

【００４３】また、白金微粒子または白金合金微粒子を
炭素質材料に担持させる場合には、白金錯体を含む溶液
を用いる化学的担持法、あるいは、白金を含む電極を用
いるアーク放電法の手法を適用することができる。化学
的担持法においては、たとえば、塩化白金酸水溶液を亜
硫酸水素ナトリウムや過酸化水素で処理し、次いで、こ
の溶液に、炭素質材料を加えて、攪拌することによっ
て、白金微粒子または白金合金微粒子を炭素質材料に担
持させることができる。他方、アーク放電法において
は、アーク放電の電極部に、白金や白金合金を部分的に
組み込んでおき、それをアーク放電させることによって
蒸発させ、チャンバー内に収納した炭素質材料上に付着
させることができる。

【００４４】このような金属や合金を担持させることに
より、それを担持させない場合に比べ、水素吸蔵能をよ
り高めることができ、さらに、電子供与体であるフッ素
やアンモニアなどのアミン系分子を炭素質材料と混合
し、あるいは、結合させることによって、電荷分離がよ
り能率的に生じることが判明している。

【００４５】このように、上述の金属や合金を担持させ
た強い電子受容体である水素吸蔵用炭素質材料に、陽子
と電子とからなる水素を供与することによって、水素が
陽子の形態で、吸蔵され、そのため、占有体積が大幅に
小さくなり、従来の水素原子の化学吸着による貯蔵に比
して、大量の水素を水素吸蔵用炭素質材料中に貯蔵する
ことが可能となる。すなわち、水素を、原子の状態か
ら、電子と陽子に分離させて、水素吸蔵用炭素質材料中
に効率的に電子を貯蔵することにより、水素を、最終的
には、陽子の状態で、高密度にかつ大量に貯蔵すること
ができる。したがって、水素吸蔵用炭素質材料の表面
に、上述の金属や合金を担持させた場合は、水素をより
効率的にかつより大量に吸蔵することができ、軽量で運
搬が容易であり、構造破壊を伴わずに、室温レベルでの
反復使用が可能で、取扱上も安全である。さらに、白金
などの金属触媒の使用量も削減でき、出発原料であるフ
ラーレンなどの炭素質材料も低コストで容易に製造する
ことができ、資源調達の面で問題がない上に、使用時に
環境破壊などの問題を起こすことがないという優れた実
用性を発揮することが可能になる。

【００４６】本発明において、プロトン伝導体は、フラ
ーレン分子を構成する炭素原子にプロトンを解離し得る
基を導入してなるフラーレン誘導体を、主成分として含
んでいる。

【００４７】本発明の好ましい実施態様においては、前
記プロトンを解離し得る基が、−ＸＨ（Ｘは２価の結合
手を有する任意の原子または原子団である。）よりなっ
ている。

【００４８】本発明のさらに好ましい実施態様において
は、前記プロトンを解離し得る基が、−ＯＨまたは−Ｙ
Ｈ（Ｙは２価の結合手を有する任意の原子または原子団
である。）よりなっている。

【００４９】本発明のさらに好ましい実施態様において
は、前記プロトンを解離し得る基が、−ＯＨ、−ＯＳＯ
_３Ｈ、−ＣＯＯＨ、−ＳＯ_３Ｈ、−ＯＰＯ（ＯＨ）_３よ
りなる群から選ばれる基よりなっている。

【００５０】本発明のさらに好ましい実施態様において
は、前記フラーレン誘導体が、ポリ水酸化フラーレン
（フラレノール）よりなっている。

【００５１】本発明の別の好ましい実施態様において
は、プロトン伝導体は、前記フラーレン分子を構成する
炭素原子に、前記プロトンを解離し得る基に加えて、電
子吸引基が導入してなるフラーレン誘導体を、主成分と
して含んでいる。

【００５２】本発明のさらに好ましい実施態様において
は、前記電子吸引基が、ニトロ基、カルボニル基、カル
ボキシル基、ニトリル基、ハロゲン化アルキル基または
ハロゲン原子を含んでいる。

【００５３】また、本発明において、プロトン伝導体
が、パーフルオロスルホン酸樹脂（アメリカＤｕＰ
ｏｎｔ社製のＮａｆｉｏｎ（登録商標））よりなってい
てもよい。

【００５４】本発明において、フラーレン分子とは、炭
素数が、３６、６０、７０、７８、８２、８４などの球
状の炭素クラスター分子をいう。

【００５５】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて、本発
明にかかる好ましい実施態様につき、詳細に説明を加え
る。

【００５６】図１は、本発明の好ましい実施態様にかか
る燃料電池の概略的構成を示す図面である。

【００５７】図１に示されるように、本実施態様にかか
る燃料電池は、互いに対向するように配置された正極
（酸素極）１と、負極２（燃料極または水素極）とを備
えている。正極１は正極リード３を有するとともに、触
媒５が分散または密着されており、負極２も同様に、負
極リード６を有するとともに、触媒７が分散または密着
されている。正極１と負極２の間には、プロトン伝導体
部８が挟着されている。水素供給源１０から、導入口１
１を介して、燃料である水素１２が、負極２側の流路１
３に供給されて、排出口１４から排出され、正極１側で
は、空気１５が導入口１６から、流路１７に供給され、
排出口１８から、排出されるように構成されている。

【００５８】導入口１１から流路１３に供給された燃料
である水素１２が流路１３を通過する間に、プロトンが
発生し、発生したプロトンは、プロトン伝導体部８で発
生したプロトンとともに、正極１側へ移動する。その結
果、導入口１６から流路１７に供給されて、排出口１８
へ向かう空気１５中の酸素と反応し、これによって、所
望の起電力が取り出される。

【００５９】本実施態様においては、水素供給源１０
に、フラーレン、カーボンナノファイバー、カーボンナ
ノチューブ、炭素スス、ナノカプセル、バッキーオニオ
ンおよびカーボンファイバーなどの炭素質材料を、アン
モニア溶液、水酸化ナトリウム溶液などの塩基性溶媒
で、洗浄処理した後、１００気圧の水素圧力で、水素を
吸蔵させて得た水素吸蔵炭素質材料が用いられている。

【００６０】本実施態様にかかる燃料電池は、プロトン
伝導部８において、プロトンが解離しつつ、負極２側か
ら供給されるプロトンが正極１側へ移動するので、プロ
トンの伝導率が高いという特長がある。したがって、従
来、プロトンの伝導のために必要とされた加湿装置など
は不要となるので、システムの簡略化、軽量化を図るこ
とが可能になる。

【００６１】

【実施例】以下において、本発明の効果を、一層明らか
にするため、実施例および比較例を掲げる。

【００６２】実施例１ＣＶＤ法によって、１本のナノチューブファイバーの直
径が約２００ｎｍのカーボンナノファイバー１ｇを作製
し、０．１Ｎのアンモニア溶液１００ｍｌ中に入れ、２
０℃で、２４時間にわたって、攪拌した。

【００６３】攪拌後、濾過して、カーボンナノファイバ
ーを取り出し、純水で洗浄し、室温で乾燥させた。

【００６４】こうして得られたカーボンナノファイバー
１５．０ｍｇを、熱天秤中の試料カップに入れて、チャ
ンバ内にセットし、ロータリーポンプで、１．３３×１
０^２パスカル以下に減圧しながら、１２０℃の温度に保
持し、カーボンナノファイバー表面の水分が十分に除去
されたことを確認した後、２０℃まで降温した。

【００６５】次いで、チャンバ内を２０℃に保持した状
態で、チャンバ内に、常圧で、水素ガスを導入し、カー
ボンナノファイバーの質量変化を測定した。

【００６６】その結果、質量の増大から、水素吸蔵量
が、０．６重量％であることがわかった。ここに、水素
吸蔵量は、吸蔵した水素質量を炭素質量で割った値であ
る。

【００６７】実施例２６０℃で、２４時間にわたって、攪拌をした以外は、実
施例１と全く同様にして、カーボンナノファイバー試料
を調製し、水素を吸蔵させて、カーボンナノファイバー
の質量変化を測定したところ、水素吸蔵量が、１．２重
量％であることがわかった。

【００６８】実施例３０．１Ｎのアンモニア溶液に代えて、０．０１Ｎのアン
モニア溶液を用いた以外は、実施例１と全く同様にし
て、カーボンナノファイバー試料を調製し、水素を吸蔵
させて、カーボンナノファイバーの質量変化を測定した
ところ、水素吸蔵量が、０．９重量％であることがわか
った。

【００６９】実施例４実施例３と全く同様にして、カーボンナノファイバー試
料を調製し、水素ガスを、１００気圧で、チャンバ内に
導入した以外は、実施例３と全く同様にして、水素を吸
蔵させて、カーボンナノファイバーの質量変化を測定し
たところ、水素吸蔵量が、１．８重量％であることがわ
かった。

【００７０】実施例５ＣＶＤ法によって、１本のナノチューブファイバーの直
径が約２００ｎｍのカーボンナノファイバー１ｇを作製
し、１００ｍｌの純水中に入れ、８０℃の温度下で、４
８時間にわたって、超音波洗浄をおこなった。

【００７１】超音波洗浄の後、濾過して、カーボンナノ
ファイバーを取り出し、純水で洗浄し、室温で乾燥さ
せ、実施例１と全く同様にして、カーボンナノファイバ
ー試料を調製し、水素を吸蔵させて、カーボンナノファ
イバーの質量変化を測定したところ、水素吸蔵量が、
０．３重量％であることがわかった。

【００７２】実施例６ＣＶＤ法によって、１本のナノチューブファイバーの直
径が約２００ｎｍのカーボンナノファイバー１ｇを作製
し、１００ｍｌの純水中に入れ、室温で、４８時間にわ
たって、保持した以外は、実施例１と全く同様にして、
カーボンナノファイバー試料を調製し、水素を吸蔵させ
て、カーボンナノファイバーの質量変化を測定したとこ
ろ、水素吸蔵量が、０．１重量％であることがわかっ
た。

【００７３】実施例７ＣＶＤ法によって、１本のナノチューブファイバーの直
径が約２００ｎｍのカーボンナノファイバー１ｇを作製
し、０．１Ｎのアンモニア溶液１００ｍｌ中に入れ、６
０℃で、２４時間にわたって、攪拌した。

【００７４】攪拌後、濾過して、カーボンナノファイバ
ーを取り出し、純水で洗浄し、室温で乾燥させた。

【００７５】こうして得られたカーボンナノファイバー
２２０．０ｍｇを、ステンレス容器内に入れ、マントル
ヒートを用いて、１．３３×１０^２パスカル以下の減圧
下で、５時間にわたって、１２０℃に保持し、カーボン
ナノファイバー表面の水分を十分に除去した。

【００７６】ステンレス容器内の温度が室温まで、降温
されたことを確認した後、ステンレス容器内に、１０気
圧で、水素ガスを封止した。

【００７７】水素ガスの封入直後のステンレス容器内の
圧力と、水素ガスを封入してから５時間を経過した時点
でのステンレス容器内の圧力との圧力差から、水素吸蔵
量を算出したところ、水素吸蔵量は１．３重量％であっ
た。

【００７８】実施例８ＣＶＤ法によって、１本のナノチューブファイバーの直
径が約２００ｎｍのカーボンナノファイバー１ｇを作製
し、１００ｍｌの純水中に入れ、室温で、４８時間にわ
たって、保持した以外は、実施例７と全く同様にして、
カーボンナノファイバー試料を調製し、水素を吸蔵させ
て、水素ガスの封入直後のステンレス容器内の圧力と、
水素ガスを封入してから１時間を経過した時点でのステ
ンレス容器内の圧力との圧力差から、水素吸蔵量を算出
したところ、水素吸蔵量は０．４重量％であった。

【００７９】実施例９実施例８と全く同様にして、カーボンナノファイバー試
料を調製し、水素ガスを、１００気圧で、チャンバ内に
導入した以外は、実施例８と全く同様にして、水素を吸
蔵させて、水素ガスの封入直後のステンレス容器内の圧
力と、水素ガスを封入してから１時間を経過した時点で
のステンレス容器内の圧力との圧力差から、水素吸蔵量
を算出したところ、水素吸蔵量は０．５重量％であっ
た。

【００８０】比較例１ＣＶＤ法によって、１本のナノチューブファイバーの直
径が約２００ｎｍのカーボンナノファイバー１ｇを作製
し、得られたカーボンナノファイバー１５．０ｍｇを、
熱天秤中の試料カップに入れて、チャンバ内にセットし
た。

【００８１】次いで、チャンバ内を２０℃に保持した状
態で、チャンバ内に、常圧で、水素ガスを導入し、カー
ボンナノファイバーの質量変化を測定した。

【００８２】その結果、質量の変化は認められず、水素
吸蔵量は検出限界未満であった。

【００８３】比較例２比較例１と全く同様にして得られたカーボンナノファイ
バー２２０．０ｍｇを、ステンレス容器内に入れ、ステ
ンレス容器内を室温に保持した状態で、ステンレス容器
内に、１０気圧で、水素ガスを封止した。

【００８４】水素ガスの封入直後のステンレス容器内の
圧力と、水素ガスを封入してから５時間を経過した時点
でのステンレス容器内の圧力との圧力差から、水素吸蔵
量を算出したところ、水素吸蔵量は検出限界未満であっ
た。

【００８５】以上の実施例１ないし９ならびに比較例１
および２から、炭素質材料であるカーボンナノファイバ
ーを、アンモニア溶液あるいは純水を用いて、処理し、
水素を吸蔵させた場合には、これらの処理をしない場合
に比して、水素吸蔵能が向上し、アンモニア溶液を用い
て、処理をした場合に、とくに、その効果が研著である
ことが判明した。

【００８６】実施例１０次のようにして、アルカリ蓄電池を作製した。

【００８７】＜正極の作製＞平均粒径３０μｍの球状水
酸化ニッケル１０ｇ、水酸化コバルト１ｇに対して、カ
ルボキシメチルセルロース３重量％を加え、水で混練す
ることにより、ペーストを調製した。このペーストを空
孔率９５％の発泡式ニッケル多孔体に充填、乾燥、加圧
した後、打ち抜いて、直径２０ｍｍ、厚さ０．７ｍｍの
正極を作製した。

【００８８】＜負極の作製＞実施例４にしたがって、カ
ーボンナノファイバー試料を調製し、５０気圧で、水素
ガスを、１００気圧で、チャンバ内に導入した以外は、
実施例３と全く同様にして、水素を吸蔵させた水素吸蔵
炭素質材料にカルボキシメチルセルロース５％と水とを
加え、混練したペーストを調製し、このペーストを空孔
率９５％の発泡式ニッケル多孔体に充填し、乾燥及び加
圧したのち、打ち抜いて、直径２０ｍｍ、厚さ０．５ｍ
ｍの負極を作製した。

【００８９】＜アルカリ蓄電池＞次に、上述のように作
製した正極および負極を用い、７Ｎの水酸化カリウム水
溶液を電解液として、図２に概略的に示されるアルカリ
蓄電池（二次電池）を作製した。

【００９０】なお、このアルカリ電池は、電池容器２０
に正極１と負極２とが電解液２１を挟んで内蔵され、そ
れぞれの極から、正極リード３と負極リード６とが電池
容器２０の外部へ取り出されている。

【００９１】＜充放電性能＞このようにして作製したア
ルカリ蓄電池につき、０．１Ｃ、上限１．４Ｖ、下限
０．８Ｖで、充放電試験を行った。そのサイクル特性を
図３に示す。

【００９２】図３から明らかなように、電池構造的な理
由から、サイクル寿命は十分とはいえないものの、基本
的な充放電性能を確認することができた。実施例１１次のようにして、水素−空気電池を作製した。

【００９３】＜空気極の作製＞実施例４にしたがって、
カーボンナノファイバー試料を調製し、５０気圧で、水
素ガスを、１００気圧で、チャンバ内に導入した以外
は、実施例３と全く同様にして、水素を吸蔵させて、水
素吸蔵炭素質材料を得た。こうして得られた水素吸蔵炭
素質材料と、パーフルオロスルホン酸からなる高分子電
解質のアルコール溶液とを、ｎ−酢酸ブチル中に分散さ
せて、触媒層スラリーを調製した。

【００９４】一方、厚み２５０μｍのカーボン不織布を
フッ素系撥水剤のエマルジョン液に浸漬し、乾燥したの
ち、４００℃に加熱することにより、カーボン不織布に
撥水処理を施した。続いて、このカーボン不織布を４ｃ
ｍ×４ｃｍに切断し、その一方の面に上述のようにして
調製した触媒層スラリーを塗布した。

【００９５】＜空気極と高分子電解質膜との接合＞触媒
層を塗布したカーボン不織布の塗布面に、厚み５０μｍ
のパーフルオロスルホン酸からなる高分子電解質膜を接
合し、しかるのちに、乾燥した。

【００９６】＜水素極の作製＞空気極の作製に用いたの
と同じ水素吸蔵炭素質材料にカルボキシメチルセルロー
ス５％と水とを加えてペーストを調製し、このペースト
を空孔率９５％の発泡式ニッケル多孔体に充填、乾燥し
たのち、加圧し、４ｃｍ×４ｃｍに切断して、厚み０．
５ｍｍの水素極を作製した。

【００９７】＜水素−空気電池の作製＞上述のようにし
て得た空気極とパーフルオロスルホン酸高分子電解質膜
との接合体に、高分子電解質膜を中にして、水素極を重
ね合わせ、その両面を厚み３ｍｍのテフロン（登録商
標）板でしっかり挟み込んで、ボルトにより固定した。
なお、空気極側に配置したテフロン板には、予め直径
１．５ｍｍの多数の孔が設けられ、電極に空気がスムー
ズに供給されるようにしてある。

【００９８】こうして組み立てられた水素−空気電池の
概略的構造を図４に示す。

【００９９】図４に示されるように、こうして作製され
た水素−空気電池は、高分子電解質膜３０を中にして、
水素極３１と空気極３２とが対向して配置され、これら
の外側を、テフロン板３３と、多数の空気孔３４を設け
たテフロン板３５とで挟み込み、全体をボルト３６、３
６により固定したもので、各極から外部に水素極リード
３７、空気極リード３８が、それぞれ取り出されてい
る。

【０１００】＜水素−空気電池の放電特性＞次に、この
水素−空気電池の放電特性を調べた。

【０１０１】まず、充電方向に電流密度１ｍＡ／ｃｍ^２
で通電し、水素極に水素を吸蔵させたのち、電流密度１
ｍＡ／ｃｍ^２で放電させた。その結果、図５に示すよう
な放電特性が得られ、水素−空気電池として機能するこ
とが確認された。

【０１０２】さらに、電池を組み立てる前に、あらかじ
め、水素極に、圧力１００ｋｇ／ｃｍ^２で水素を吸蔵さ
せておき、これを、上述のようにして得た空気極とパー
フルオロスルホン酸高分子電解質膜との接合体に重ね合
わせて、水素−空気電池を組み立て、得られた電池につ
いて、電流密度１ｍＡ／ｃｍ^２で、放電特性を測定した
ところ、図６に示すような放電特性が得られ、この場合
も水素−空気電池として機能することが確認できた。

【０１０３】本発明は、以上の実施態様および実施例に
限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明
の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の
範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

【０１０４】たとえば、前記実施態様においては、水素
吸蔵用炭素質材料および水素吸蔵炭素質材料を用いた燃
料電池につき説明を加えたが、本発明にかかる水素吸蔵
用炭素質材料および水素吸蔵炭素質材料は、燃料電池に
かぎらず、アルカリ蓄電池、水素−空気電池などの他の
電池はもちろん、水素を貯蔵するため用途に広く用いる
ことができる。

【０１０５】また、前記実施例１ないし４においては、
塩基性溶媒として、アンモニア溶液を使用しているが、
アンモニア溶液に限らず、水酸化ナトリウム溶液などの
他の塩基性溶媒を使用することもできる。

【０１０６】さらに、前記実施例５ないし９において
は、純水を使用しているが、純水以外の水を使用して、
炭素質材料を処理してもよい。

【０１０７】また、前記実施例においては、炭素質材料
として、カーボンナノファイバーを用いているが、炭素
質材料は、カーボンナノファイバーに限定されるもので
はなく、フラーレン、カーボンナノチューブ、炭素ス
ス、ナノカプセル、バッキーオニオン、カーボンファイ
バーなども、本発明の炭素質材料として、好ましく使用
することができる。

【０１０８】さらに、前記実施例においては、常圧、１
０気圧、５０気圧あるいは１００気圧で、水素ガスを吸
蔵させているが、水素ガスの吸蔵圧力は格別に限定され
るものではなく、目的、状況に応じて、所望の圧力で、
水素ガスを吸蔵させることができる。

【０１０９】

【発明の効果】本発明によれば、大量の水素を、効率的
に吸蔵させることができ、軽量で、繰り返し使用するこ
とができ、安全で、資源的、環境的な問題を生じさせる
虞のない水素吸蔵用炭素質材料およびその製造方法、水
素吸蔵炭素質材料およびその製造方法、水素吸蔵炭素質
材料を用いた電池ならびに水素吸蔵炭素質材料を用いた
燃料電池を提供することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の好ましい実施態様にかかる燃
料電池の概略的構成を示す図面である。

【図２】図２は、実施例９において作製したアルカリ蓄
電池（二次電池）の概略的構成を示す図面である。

【図３】図３は、実施例９において作製したアルカリ蓄
電池のサイクル特性を示すグラフである。

【図４】図４は、実施例１０において作製した水素−空
気電池の概略的構造を示す図面である。

【図５】図５は、実施例１０において作製した水素−空
気電池の放電特性を示すグラフである。

【図６】図６は、実施例１０において作製した水素−空
気電池の放電特性を示すグラフである。

【符号の説明】

１正極２負極３正極リード５触媒６負極リード７触媒８プロトン伝導体部１０水素供給源１１導入口１２水素１３流路１４排出口１５空気１６導入口１７流路１８排出口２０電池容器２１電解液３０高分子電解質膜３１水素極３２空気極３３テフロン板３４空気孔３５テフロン板３６ボルト３７水素極リード３８空気極リード

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｍ 4/02 Ｈ０１Ｍ 4/02 Ｚ５Ｈ０２７ 4/24 4/24 Ｚ５Ｈ０２８ 4/38 4/38 Ｚ５Ｈ０３２ 8/06 8/06 Ｒ５Ｈ０５０ 8/10 8/10 10/30 10/30 Ｚ 12/08 12/08 ＫＳ // Ｄ０６Ｍ 101:40 Ｄ０６Ｍ 101:40 (72)発明者根岸英輔東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内 (72)発明者阿多誠文東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内 (72)発明者山田淳夫東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内Ｆターム(参考） 4G040 AA01 AA32 AA33 AA36 AA42 4G046 CA00 CB00 CB08 CC00 4L033 AA09 AB03 AC15 BA52 DA07 4L037 AT02 AT03 CS03 CT05 CT06 FA02 PA06 UA04 5H026 AA06 BB10 CX03 EE05 HH02 5H027 AA06 BA14 5H028 EE01 EE04 EE05 5H032 AA00 AS12 5H050 AA08 AA15 AA17 BA14 BA20 CA03 CB07 FA16 GA14 HA07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炭素質材料を、溶媒を用いて、処理して
得られたことを特徴とする水素吸蔵用炭素質材料。
【請求項２】前記溶媒が非酸性溶媒よりなることを特
徴とする請求項１に記載の水素吸蔵用炭素質材料。
【請求項３】前記非酸性溶媒が塩基性溶媒よりなるこ
とを特徴とする請求項２に記載の水素吸蔵用炭素質材
料。
【請求項４】前記塩基性溶媒が、アンモニア溶液およ
び水酸化ナトリウム溶液よりなる群から選ばれた塩基性
溶媒よりなることを特徴とする請求項３に記載の水素吸
蔵用炭素質材料。
【請求項５】前記非酸性溶媒が水よりなることを特徴
とする請求項２に記載の水素吸蔵用炭素質材料。
【請求項６】前記水が純水よりなることを特徴とする
請求項５に記載の水素吸蔵用炭素質材料。
【請求項７】前記非酸性溶媒が非水系溶媒よりなるこ
とを特徴とする請求項２に記載の水素吸蔵用炭素質材
料。
【請求項８】前記非水系溶媒がアクリルニトリルより
なることを特徴とする請求項７に記載の水素吸蔵用炭素
質材料。
【請求項９】前記溶媒が酸性溶媒よりなることを特徴
とする請求項１に記載の水素吸蔵用炭素質材料。
【請求項１０】前記炭素質材料が、表面積が大きく、
構造的に曲率を有する炭素質材料によって形成されたこ
とを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載
の水素吸蔵用炭素質材料。
【請求項１１】前記炭素質材料が、フラーレン、カー
ボンナノファイバー、カーボンナノチューブ、炭素ス
ス、ナノカプセル、バッキーオニオンおよびカーボンフ
ァイバーよりなる群から選ばれる炭素質材料によって形
成されたことを特徴とする請求項１０に記載の水素吸蔵
用炭素質材料。
【請求項１２】炭素質材料を、溶媒を用いて、処理す
ることを特徴とする水素吸蔵用炭素質材料の製造方法。
【請求項１３】前記溶媒が非酸性溶媒よりなることを
特徴とする請求項１２に記載の水素吸蔵用炭素質材料の
製造方法。
【請求項１４】前記非酸性溶媒が塩基性溶媒よりなる
ことを特徴とする請求項１３に記載の水素吸蔵用炭素質
材料の製造方法。
【請求項１５】前記塩基性溶媒が、アンモニア溶液お
よび水酸化ナトリウム溶液よりなる群から選ばれた塩基
性溶媒よりなることを特徴とする請求項１４に記載の水
素吸蔵用炭素質材料の製造方法。
【請求項１６】前記非酸性溶媒が水よりなることを特
徴とする請求項１３に記載の水素吸蔵用炭素質材料の製
造方法。
【請求項１７】前記水が純水よりなることを特徴とす
る請求項１６に記載の水素吸蔵用炭素質材料の製造方
法。
【請求項１８】前記非酸性溶媒が非水系溶媒よりなる
ことを特徴とする請求項１３に記載の水素吸蔵用炭素質
材料の製造方法。
【請求項１９】前記非水系溶媒がアクリルニトリルよ
りなることを特徴とする請求項１８に記載の水素吸蔵用
炭素質材料の製造方法。
【請求項２０】前記溶媒が酸性溶媒よりなることを特
徴とする請求項１２に記載の水素吸蔵用炭素質材料の製
造方法。
【請求項２１】前記炭素質材料が、表面積が大きく、
構造的に曲率を有する炭素質材料によって形成されたこ
とを特徴とする請求項１２ないし２０のいずれか１項に
記載の水素吸蔵用炭素質材料の製造方法。
【請求項２２】前記炭素質材料が、フラーレン、カー
ボンナノファイバー、カーボンナノチューブ、炭素ス
ス、ナノカプセル、バッキーオニオンおよびカーボンフ
ァイバーよりなる群から選ばれる炭素質材料によって形
成されたことを特徴とする請求項２１に記載の水素吸蔵
用炭素質材料の製造方法。
【請求項２３】炭素質材料を、溶媒を用いて、処理
し、水素を吸蔵させたことを特徴とする水素吸蔵炭素質
材料。
【請求項２４】前記溶媒が非酸性溶媒よりなることを
特徴とする請求項２３に記載の水素吸蔵炭素質材料。
【請求項２５】前記非酸性溶媒が塩基性溶媒よりなる
ことを特徴とする請求項２４に記載の水素吸蔵炭素質材
料。
【請求項２６】前記塩基性溶媒が、アンモニア溶液お
よび水酸化ナトリウム溶液よりなる群から選ばれた塩基
性溶媒よりなることを特徴とする請求項２５に記載の水
素吸蔵炭素質材料。
【請求項２７】前記非酸性溶媒が水よりなることを特
徴とする請求項２４に記載の水素吸蔵炭素質材料。
【請求項２８】前記水が純水よりなることを特徴とす
る請求項２７に記載の水素吸蔵炭素質材料。
【請求項２９】前記非酸性溶媒が非水系溶媒よりなる
ことを特徴とする請求項２４に記載の水素吸蔵炭素質材
料。
【請求項３０】前記非水系溶媒がアクリルニトリルよ
りなることを特徴とする請求項２９に記載の水素吸蔵炭
素質材料。
【請求項３１】前記溶媒が酸性溶媒よりなることを特
徴とする請求項２３に記載の水素吸蔵炭素質材料。
【請求項３２】前記炭素質材料が、表面積が大きく、
構造的に曲率を有する炭素質材料によって形成されたこ
とを特徴とする請求項２３ないし３１のいずれか１項に
記載の水素吸蔵炭素質材料。
【請求項３３】前記炭素質材料が、フラーレン、カー
ボンナノファイバー、カーボンナノチューブ、炭素ス
ス、ナノカプセル、バッキーオニオンおよびカーボンフ
ァイバーよりなる群から選ばれる炭素質材料によって構
成されたことを特徴とする請求項３２に記載の水素吸蔵
炭素質材料。
【請求項３４】炭素質材料を、溶媒を用いて、処理
し、水素を吸蔵させることを特徴とする水素吸蔵炭素質
材料の製造方法。
【請求項３５】前記溶媒が非酸性溶媒よりなることを
特徴とする請求項３４に記載の水素吸蔵炭素質材料の製
造方法。
【請求項３６】前記非酸性溶媒が塩基性溶媒よりなる
ことを特徴とする請求項３５に記載の水素吸蔵炭素質材
料の製造方法。
【請求項３７】前記塩基性溶媒が、アンモニア溶液お
よび水酸化ナトリウム溶液よりなる群から選ばれた塩基
性溶媒よりなることを特徴とする請求項３６に記載の水
素吸蔵炭素質材料の製造方法。
【請求項３８】前記非酸性溶媒が水よりなることを特
徴とする請求項３５に記載の水素吸蔵炭素質材料の製造
方法。
【請求項３９】前記水が純水よりなることを特徴とす
る請求項３８に記載の水素吸蔵炭素質材料の製造方法。
【請求項４０】前記非酸性溶媒が非水系溶媒よりなる
ことを特徴とする請求項３５に記載の水素吸蔵炭素質材
料の製造方法。
【請求項４１】前記非水系溶媒がアクリルニトリルよ
りなることを特徴とする請求項４０に記載の水素吸蔵炭
素質材料の製造方法。
【請求項４２】前記溶媒が酸性溶媒よりなることを特
徴とする請求項３４に記載の水素吸蔵炭素質材料の製造
方法。
【請求項４３】前記炭素質材料が、表面積が大きく、
構造的に曲率を有する炭素質材料によって形成されたこ
とを特徴とする請求項３４ないし４２のいずれか１項に
記載の水素吸蔵炭素質材料の製造方法。
【請求項４４】前記炭素質材料が、フラーレン、カー
ボンナノファイバー、カーボンナノチューブ、炭素ス
ス、ナノカプセル、バッキーオニオンおよびカーボンフ
ァイバーよりなる群から選ばれる炭素質材料によって構
成されたことを特徴とする請求項４３に記載の水素吸蔵
炭素質材料の製造方法。
【請求項４５】負極と、正極と、これらの間に介在す
る電解質とを有し、前記負極および／または前記正極
が、炭素質材料を、溶媒を用いて、処理し、水素を吸蔵
させた水素吸蔵炭素質材料を含んだことを特徴とする電
池。
【請求項４６】前記溶媒が非酸性溶媒よりなることを
特徴とする請求項４５に記載の電池。
【請求項４７】前記非酸性溶媒が塩基性溶媒よりなる
ことを特徴とする請求項４６に記載の電池。
【請求項４８】前記塩基性溶媒が、アンモニア溶液お
よび水酸化ナトリウム溶液よりなる群から選ばれた塩基
性溶媒よりなることを特徴とする請求項４７に記載の電
池。
【請求項４９】前記非酸性溶媒が水よりなることを特
徴とする請求項４６に記載の電池。
【請求項５０】前記水が純水よりなることを特徴とす
る請求項４９に記載の電池。
【請求項５１】前記非酸性溶媒が非水系溶媒よりなる
ことを特徴とする請求項４６に記載の電池。
【請求項５２】前記非水系溶媒がアクリルニトリルよ
りなることを特徴とする請求項５１に記載の電池。
【請求項５３】前記溶媒が酸性溶媒よりなることを特
徴とする請求項４５に記載の電池。
【請求項５４】前記炭素質材料が、表面積が大きく、
構造的に曲率を有する炭素質材料によって形成されたこ
とを特徴とする請求項４５ないし５３のいずれか１項に
記載の電池。
【請求項５５】前記炭素質材料が、フラーレン、カー
ボンナノファイバー、カーボンナノチューブ、炭素ス
ス、ナノカプセル、バッキーオニオンおよびカーボンフ
ァイバーよりなる群から選ばれる炭素質材料によって構
成されたことを特徴とする請求項５４に記載の電池。
【請求項５６】負極と、プロトン伝導体と、正極との
積層構造を有し、さらに、炭素質材料を、溶媒を用い
て、処理し、水素を吸蔵させた水素吸蔵炭素質材料を含
み、水素を放出して、前記負極に供給するように構成さ
れた水素供給部を備えたことを特徴とする燃料電池。
【請求項５７】前記溶媒が非酸性溶媒よりなることを
特徴とする請求項５６に記載の燃料電池。
【請求項５８】前記非酸性溶媒が塩基性溶媒よりなる
ことを特徴とする請求項５７に記載の燃料電池。
【請求項５９】前記塩基性溶媒が、アンモニア溶液お
よび水酸化ナトリウム溶液よりなる群から選ばれた塩基
性溶媒よりなることを特徴とする請求項５８に記載の燃
料電池。
【請求項６０】前記非酸性溶媒が水よりなることを特
徴とする請求項５７に記載の燃料電池。
【請求項６１】前記水が純水よりなることを特徴とす
る請求項６０に記載の燃料電池。
【請求項６２】前記非酸性溶媒が非水系溶媒よりなる
ことを特徴とする請求項５７に記載の燃料電池。
【請求項６３】前記非水系溶媒がアクリルニトリルよ
りなることを特徴とする請求項６２に記載の燃料電池。
【請求項６４】前記溶媒が酸性溶媒よりなることを特
徴とする請求項５６に記載の燃料電池。
【請求項６５】前記炭素質材料が、表面積が大きく、
構造的に曲率を有する炭素質材料によって形成されたこ
とを特徴とする請求項５６ないし６４のいずれか１項に
記載の燃料電池。
【請求項６６】前記炭素質材料が、フラーレン、カー
ボンナノファイバー、カーボンナノチューブ、炭素ス
ス、ナノカプセル、バッキーオニオンおよびカーボンフ
ァイバーよりなる群から選ばれる炭素質材料によって構
成されたことを特徴とする請求項６５に記載の燃料電
池。