JP2001505284A

JP2001505284A - 微少泡中の加圧されたガスの貯蔵および送出

Info

Publication number: JP2001505284A
Application number: JP52251898A
Authority: JP
Inventors: ケー．デベ，マーク
Original assignee: ミネソタマイニングアンドマニュファクチャリングカンパニー
Priority date: 1996-11-13
Filing date: 1997-03-13
Publication date: 2001-04-17
Also published as: DE69736245T2; DE69736245D1; KR20000053196A; AU2209197A; WO1998021772A1; EP0958628B1; US20020106501A1; KR100544835B1; EP0958628A1

Abstract

(57)【要約】物品は、微少泡の破裂によって要求があると同時に制御可能に放出できるガスを充填され加圧された微少泡を支持する封じ込め手段を備える。本発明の物品は、燃料電池および化学的バッテリーなどの電気化学的動力装置、特にポータブル動力用途において用いられる装置に供給する燃料または酸化剤の貯蔵および送出システムとして有用である。特定の用途には、ポータブルコンピュータおよびカムコーダなどの中に用いられる再充電可能バッテリーの水素／空気燃料電池交換品もしくは遠隔感知装置の動力供給のための燃料源が含まれる。

Description

【発明の詳細な説明】微少泡中の加圧されたガスの貯蔵および送出発明の分野本発明は、加圧された微少泡からのガスを貯蔵、送出および放出するための物品および方法に関する。こうした物品は、燃料電池および化学的バッテリーなどの電気化学的動力装置、特にポータブル動力用途において用いられる装置に供給する燃料または酸化剤の貯蔵および送出システムとして有用である。背景技術ガス状または液状の水素および酸素を含むガスを加圧された大型容器またはタンクに貯蔵することは当該技術分野において知られている。こうした大型容器は、簡単には持ち運びできないし、特に極低温貯蔵においては安全な取扱いのために相当な注意を要する。加圧されたタンクは、安全が問題である高圧に耐えるために必要なタンクまたは金属柱体の重量に起因して低い重量エネルギー密度を有すると共に、送出を制御するために圧力調節器を必要とする。再充電可能な水素化金属または反応性化学水素化物の形で水素を貯蔵することも当該技術分野で知られている。自動車燃焼エンジン用の燃料供給システムとして大量のカラス微少泡中に水素を貯蔵することも提案されてきた。この場合、水素はガラス微少泡の加熱およびガラス微少泡からの拡散によって放出されることから、ガラス微少泡を再び満たすことが可能である。米国特許第４，３２８，７６８号、第４，２１１，５３７号および第４，３０２，２１７号を参照すること。４１．４ＭＰａ（６０００ｐｓｉｇ）を超える圧力において長時間、ガラス微少泡に水素を満たすと共にガラス微少泡が水素を保持することが可能なことは、P.C.Souers,R.T.Tsugawa and R.R．Stone，"Fabricat ion of the Glass Microballoon Laser Target,”Report Number UCRL-51609, Lawrence Livermore Laboratory，July12，1974およびバージニア州アレキサンドリアでのthe Fuel Cells for Transportation T0PTEC会議において１９９６年４月１日に発表されたMichael Monsler and Charles Hendricks，"Glass Micros hell Parameters for Safe Economical Storage and Transport of Gaseous Hyd rogen,"に開示されている。上述の技術において開示されているように、ガラス微少泡中での大量の水素の貯蔵において、微少泡は２５０℃のオーダーまたはそれ以上の温度に加熱されて、ガラス微少泡の壁を通した拡散により水素が放出される。ガラス微少泡が再使用可能であることが意図されている。燃焼エンジンに供給するガスを拡散させるために加熱される水素ガスを充填された微少泡を開示している、例えば、米国特許第４，３２８，７６８号、水素の供給方法を開示している米国特許第４，２１１，５３７号および米国特許第４，３０２，２１７号を参照すること。これらの高温はポータブル動力用途（約３ｋｗまで）に伝導しない。それは、安全の問題と微少泡を加熱して放出を可能にするのに必要なエネルギの両方のためである。急停止と始動放出はこのアプローチの特徴ではない。貯蔵された水素の送出および放出は、水素を放出する水素化物の熱的または化学的な活性化、もしくはガラス微少泡の壁を通した水素の外方拡散（ガラス微少泡が満たされたプロセスの逆プロセス）を可能にするのに十分なガラス微少泡の熱的加熱を包含する。水素化金属は、ポータブル燃料電池装置に水素を供給するための最先端水素貯蔵材料であるが、重量エネルギ密度、高圧封じ込めまたは高温放出および熱管理により制限されうる。高性能水素化金属は、現在、室温近くで動作する最先端燃料電池と協働して、封じ込め包装を含め２００〜２２５Ｗｈｒ／kgを出力する。反応性化学水素化物は、より高いエネルギ密度を有するが、放出の制御には問題があった。反応性化学水素化物は、５００Ｗｈｒ／ｋｇに達すると予想されるが、一旦水素発生が始まると簡単には停止させることができないため、必ずしも実際的であるとはかぎらない。安全問題、重量、熱管理、圧力封じ込め、圧力制御および可搬性は、ガスに対する従来の貯蔵および送出システムに関わる懸念である。発明の開示簡単にいうと、本発明は、微少泡の破裂によって要求があると同時に制御可能に放出できるガスを充填され加圧された微少泡を含む少なくとも１つの封じ込め手段を備える物品を提供する。好ましくは、封じ込め手段は、接着性、粘着性または粘着付与性の表面もしくは層を有するシート様支持体または多孔ウェブなどの担体であることが可能である。それは微少泡充填多孔ウェブであることも可能である。別の実施形態において、封じ込め手段は、ガス透過性またはガス不透過性のホールダ、外皮または袋であることが可能であり、もしくは担体上の複数の小外皮または担体がない複数の小外皮であることが可能である。ホールダ、外皮または袋中の微少泡は、接着されている、または拘束されている、もしくは易流動性であることが可能である。好ましくは、ガスは、水素などの還元性ガスまたは酸素などの酸化剤である。もう１つの側面において、本発明は、ａ）要求があると同時に放出できるガスを充填され加圧された微少泡を支持する少なくとも１つの封じ込め手段を備える物品を提供するステップと、ｂ）破裂により制御された速度で微少泡からガスを放出する手段にガスを充填され加圧された微少泡を供するステップとから成る制御された速度でガスを送出する方法を提供する。好ましくは、ガスを放出する手段は、微少泡を破裂させるための圧縮または引張応力作用、せん断作用もしくは延伸作用による破砕などの機械的手段、輻射加熱、伝導加熱または対流などの熱的手段、音波粉砕などの音響的手段である。その他の機械的手段には、微少泡に圧力を加えて内圧により微少泡を破裂させるピエゾ電気駆動ミニハンマーを用いることが含まれる。更にもう１つの側面において、本発明は、ａ）要求があると同時に放出できるガスを充填され加圧された微少泡を支持する少なくとも１つの封じ込め手段を備える物品と、ｂ）破裂により微少泡からガスを放出させる手段と、ｃ）負荷により決定される速度でガスを供給するためのフィードバックおよび制御手段とを備える制御された速度でガスを送出する装置を提供する。好ましい実施形態において、本発明の物品は、円筒形状に巻き上げることが可能である（３５ｍｍフィルムのロールのように）と共に、交換可能なカートリッジなどの中に包装することが可能である。包装における出口スロットは破裂手段の一部であることが可能である。なお更なる側面において、追加的に支持してまたは支持しないで、多くの小外皮内で易流動性の大量形態をとって包装された微少泡を供給し、その後、ガスを放出するために微少泡を破砕するのも本発明の範囲内である。一部の用途において、微少泡充填外皮を支持体に取り付けることが望ましい場合がある。外皮はガスに対して通気性であってもよいが微少泡は通気性でなくてもよく、外皮は後で破砕された微少泡の容易さと処分のための容器として機能する。こうした多孔性外皮はガスの送出を促進する。なお更なる側面において、外皮または袋などの単一の大型封じ込め手段内に易流動性の大量形態をとって包装された微少泡を供給し、その後、袋の定端における開口またはオリフィスを通して微少泡を分散させながら破砕してガスを放出させるのも本発明の範囲内である。包装は、多孔性であることが可能であると共に、ガスの送出のみでなく微少泡の取扱いおよび処分の容易さも考慮して、破裂手段を完全に包含することが可能である。多くの用途において、要求があると同時に１００％破砕を保証するガス充填微少泡の取扱い易さおよび処分し易さは、微少泡が支持体に固定される時に促進される。本発明の好ましい実施形態において、微少泡は、取扱いまたは出荷時に相互摩擦に起因した自然破砕から微少泡を保護もする担体に固定されるか、もしくは担体中に絡まれる。この出願において、「接着性」、「粘着性」または「粘着付与性」は、例えば、棒被覆、ナイフ被覆、カーテン被覆、浸漬被覆または噴霧被覆により表面に被覆することができると共に、微少泡を接着するか、もしくは接着することが可能である物質を表す。「担体」とは、微少泡を破裂手段に送出するための移送手段を意味する。場合によって、それは支持体も兼ね備える。「封じ込め手段」とは、ガス充填微少泡のためのホールダを意味する。ホールダは、ガス充填微少泡を中または上に拘束するための支持体であることが可能である。あるいは、ホールダは易流動性ガス充填微少泡のためのエンクロージャであることが可能である。「支持体」とは、微少泡のための基板またはウェブ様閉じこめ手段を意味する。「ウェブ」とは、多孔性または非多孔性であることが可能なシート様構造体を意味する。本発明は、室温で動作する水素／空気燃料電池に供給する時、潜在的に４重量％の水素を超えるか、またはその他のガスに対して比例してより高い、すなわち７００Ｗｈｒ／ｋｇを超える安全な高重量エネルギ密度形式で電気化学的または化学的反応物を提供する点で有利である。ガスの供給は、容易に且つ繰り返して停止および再始動することが可能であり、ガス充填微少泡を含む物品は長年の貯蔵寿命をもつことが可能である。本発明の貯蔵、送出および放出のための物品を用いる燃料供給システムは、燃料、貯蔵および送出における大きな安全率、室温に近い動作温度ならびに急速再充電をもたらす。これらの物品は、燃料電池または熱化学発電機などのポータブル動力装置に燃料を供給するために特に有用である。水素のためのタンクまたは水素化物貯蔵手段に比較して、本発明の加圧された担体上微少泡送出システムは、ポータブル動力装置をより軽量にし、その取扱いおよび再充電をより安全にする。本発明の好ましい実施形態において、破砕されたガラス微少泡（砂）および担体（例えば、ポリエチレンテレフタレート(ＰＥＴ)）は、良好な環境処分またはリサイクルをもたらす。図面の簡単な説明図１は、破裂手段を通過するテープ形式における本発明の物品を示している。図１ａは、担体の両面上にガス充填微少泡を有する図１のテープの拡大図を示している。図１ｂは、微少泡が繊維状マトリックスに接着されると共に、それにより支持されている本発明の物品の拡大図である。図１ｃは、ガス充填微少泡を封じ込める外皮であって、他の外皮または任意の支持体の１表面に接着されている外皮を有する本発明の物品を示している。図１ｄは、ガス充填微少泡を封じ込める外皮であって、他の外皮または任意の支持体の両面に接着することが可能な外皮を有する本発明の物品を示している。図２は、本発明の巻き取られた物品を備える円筒形状を有する本発明の包装形式を示している。図３は、負荷により要求される速度で燃料を供給するためのフィードバックおよび制御システムの概略図を示している。図４ａは、基板に接着されたガス充填微少泡の走査顕微鏡写真ＳＥＭ（１５０Ｘ、４５°観察）を示している。図４ｂは、図４ａのサンプルのＳＥＭ（３００Ｘ、垂直入射観察）を示している。図５は、ガス充填微少泡のＳＥＭ（２００Ｘ）である。図６は、担体の両側に接着され、薄い接着順応層で保護被覆されたガス充填微少泡の走査顕微鏡写真（５００Ｘ）である。図７は、その他の各微少泡および支持体の両側に接着されたガス充填微少泡の多層の端観察のＳＥＭ（３００Ｘ）である。図８ａは、微少泡のための出口開口、送出および破裂手段を有する大量の易流動性微少泡の包装の透視図（部分破断）を示している。図８ｂは、易流動性微少泡の送出および破裂のための別の包装手段の透視図を示している。好ましい実施形態の詳細な説明本発明の物品は、電動力または熱動力を発生させる電気化学的および化学的装置に燃料ガスまたは酸化剤ガスの貯蔵、送出および制御された放出をもたらす。本発明はまた、ウェブに基づく形式または層構造で物品を製造するためのプロセスに関する。好ましい実施形態において、封じ込め手段およびガス充填微少泡はシート様形式を取ると共に、円筒形に巻き上げられるため、ガス貯蔵および送出システムの全体的な容積密度および重量密度は最大になる。もう１つの好ましい実施形態において、ガス充填微少泡は、ガスに対して通気性または非通気性であることが可能な少なくとも１つの外皮、袋またはチューブ中に封じ込められることが可能である。任意に、外皮、袋またはチューブは、機械的、熱的または音響的手段などの破裂手段を含むことが可能である。別の実施形態において、破裂手段は、封じ込め手段の外部に配置されることが可能である。本発明の貯蔵部分は、酸化可能ガスまたは酸化ガスを高圧に充填された中空微少泡から構成される。微少泡の重要な特性には、形状、サイズまたは体積およびサイズ分布、壁厚、密度、アスペクト比(球の場合、平均直径の壁厚に対する比)、材料組成、充填目的での温度の関数としてのガスに対する材料の透過性、および材料強度が挙げられる。微少泡は、任意の形状を有することが可能であるが、好ましくは、最大内圧に耐えるために球である。その他の形状には、任意の辺数を有する幾何学的に３次元の多角形が含まれ、それらは立方体からバックミンスターフラーレン、球、円筒、半球または半円筒および角錐などに及ぶ。微少泡は、サイズ（すなわち、体積または平均直径）の分布を有することが可能である。分布は、粒子サイズ特徴付け関数、例えば、ガウス分布、ローレンズ分布または対数正規分布により表すことができるか、もしくは単蜂形(１サイズの微少泡のみを意味する)、双蜂形、三蜂形または多蜂形分布であることが可能である。双蜂形、三蜂形または多蜂形サイズ分布は単蜂形分布より好ましい。充填効率を高めることができるからである。好ましくは、微少泡は、１〜１０００μｍ、好ましくは５〜２００μｍの範囲の平均直径（最大寸法）を有することが可能である。好ましくは、微少泡は、５０立方マイクロメートルから５百万立方マイクロメートルの範囲の平均体積を有することが可能である。本発明において有用な微少泡シェルは、セラミック、ＴｉおよびＰｄなどの金属であることが可能であるが、好ましくはガラスである。脆くて機械的圧力またはその他の手段が加えられる時に破砕するシェルは好ましい。好ましくは、シェルは、使用温度においてシェルに封じ込められたガスに対して無視できる透過性および充填温度において高い透過性を有する。シェルの平均厚みは、０．０１μ ｍ〜２０μｍ、更に好ましくは０．１μｍ〜２．０μｍの範囲であることが可能である。シェルの中空穴は、あらゆるガス、好ましくは水素または酸素を含むことが可能であり、好ましくは、ガスは、０．６９〜１３８．０ＭＰａ(１００〜２０，０００ｐｓｉ)、更に好ましくは６．９〜６９．０ＭＰａ（１０００〜１０，０００ｐｓｉ）の範囲の圧力である。ガス充填微少泡は、米国特許第２，７９７，２０１号、第２，８９２，５０８号、第３，０３０，２１５号、第３，１８４，８９９号および第３，３６５，３１５号のいずれにおいても開示されている作成方法により製造することができる。一般に、好ましい実施形態において、ガラス引張強度がより高い (例えば、約４８３，０００ｋＰａ)、もしくはアスペクト比（直径：壁厚）がより小さい微少泡を用いることにより、より高い加圧が可能になる。ガス含有量がアスペクト比が小さくなるにつれて増加すると共に、より薄いシェルがずっと少ない圧力しか維持しないからである。より低い温度においてより高いガス透過性を有するシェルの使用は、使用温度におけるガス圧、よって充填微少泡の単位容積当たりのガス密度の増加を促進できる。シェルの固有のガス透過性に見合って充填温度が可能なかぎり低い時、充填後使用温度に冷却する直後の内圧の低下が最小化されることは理想気体の法則から容易に理解される。同様に、より効果的な沈着方法により、または微少泡直径を制御することにより、もしくはその両方により支持体上の微少泡の充填密度を最適化することもガスの充填量を増加させる。本発明の支持体は、ガス充填微少泡を支持し、閉じこめ、または封じ込めることが可能なあらゆる材料のものあることが可能である。好ましくは、支持体は、可撓性且つ多孔性であると共に、望ましい形状、寸法、ガス充填微少泡の最適充填効率を生じさせる密度を有する。好ましい支持体には、中実または有孔の薄い低密度高分子ウェブが含まれる。１つの実施形態において、支持体は、好ましくはテープなどのシート形態をとった粘着付与性材料であって、その材料の１つ以上の表面上に密充填微少泡の薄層を接着することができる材料から成ることが可能である。代表的な粘着付与性材料には、ポリオレフィン、例えば、ポリエチレンなどのポリマーが含まれる。微少泡の薄層は、１つの実施形態において、単蜂形サイズの微少泡の１〜１０層またはそれ以上、もしくはもう１つの実施形態において、微少泡の平均直径の約１〜１０倍に等しい厚みを有する多蜂形サイズの微少泡の混合層から成ることが可能である。更なる実施形態において、熱感応性且つ粘着付与性の乳化液層をウェブ上に被覆し、放置して乾燥することができる。その後、被覆された層を粘着性にするのに十分な温度にウェブを加熱すると共に、非粘着状態に冷却する前に微少泡にウェブを接触させることができる。微少泡の極めて小さい質量は、粘着性を付与された層に微少泡を容易に固着させることを可能にする。更にもう１つの実施形態において、アクリル塗料スプレーなどの溶媒含有ポリマースプレー塗料をウェブに被覆すると共に、微少泡と接触する前に放置してある程度乾燥することができる。その後、もう１つのスプレー塗料を第１の微少泡層に塗布して、微少泡をウェブに接着させる手助けをするか、もしくは微少泡の第２の層の追加のために粘着性を付与された表面を設けることができる。もう１つの実施形態において、支持体を接着剤層、好ましくは感圧接着剤（ＰＳＡ）で被覆することができる。ＰＳＡは当該技術分野においてよく知られている。若干の圧力を用いてガス充填微少泡をこうした支持体に接着することができる。厚すぎてシェルのその後の破砕を妨げるような接着剤層で微少泡を封じ込めることは避けることが望ましい。更にもう１つの実施形態において、支持体は、多孔性ウェブを含むポリマー、例えば、フィブリル化ポリオレフィンおよびポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などの置換ポリオレフィン；ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレタン、またはポリハロゲン化ビニルを含む吹込ミクロ繊維、ポリアラミド、ポリオレフィン、またはポリアクリロニトリルなどの湿式堆積繊維状パルプであることが可能である。ガス充填微少泡をそれらの支持体に合体させることができる。例えば、米国特許第５，０７１，６１０号、第５，３２８，７５８号および国際出願第ＷＯ９５／１７２４７に開示された通りであり、これらの特許を本願に引用して援用する。微少泡充填ウェブまたは支持体を作成中に、微少泡シェルを破砕するのに十分な機械的圧力を避けるべきである。機械的破裂手段またはその他の破裂手段を利用してシェルを破裂させる時、好ましくは、ウェブは、担体からガスを排出させるのに十分な多孔度をもつ。ウェブ上に被覆されたガス充填微少泡に関すると共に、機械的破裂手段を用いるこれらのすべての実施形態において、基板ウェブが耐圧縮性であることにより、微少泡を破砕する硬い表面を備えることが望ましい。押出ＰＥＴフィルムと類似した硬度特性を有するウェブ材料は好ましい。支持ウェブの厚みおよび／または密度を実現可能なかぎり小さくして(適切な強度および取扱性のため)、単位面積当たりのガス重量の支持体重量に対する比を可能なかぎり大きくすることは更に好ましい。同様に、微少泡の多層を設けるためにウェブまたは微少泡に被覆される接着剤塗料、粘着塗料または粘着付与剤塗料または結合材の量は、固有の接着性に見合って可能なかぎり少なくして、ウェブの単位面積当たりに含まれるガスの重量％を可能なかぎり大きく維持することが望ましい。例えば、水素、ガラス微少泡、結合材および基板から成る好ましい微少泡充填担体は、５％の水素、４５％のガラス、１８％の結合材、および３２％の基板の釣り合った重量百分率を有することが可能である。担体の単位面積当たりの１０重量％の水素の比は更に好ましく、基板および結合材の単位面積当たりの重量を最小にすることと、微少泡内に含まれるガス圧を最大にすることとの両方により得ることができる。図１に示した通り、ガス充填微少泡（図示していない）を含む物品（１０）は、少なくとも１つの手段（２１、２３）を通過して、微少泡を破裂させると共に、ガスを放出させることが可能である。破裂手段（２１、２３）は機械駆動ローラであることが可能であり、ローラの表面は、例えば、塗料からのような粗さおよび硬さを任意に有して、微少泡の破裂を促進することが可能である。もう１つの実施形態において、破裂手段（２１、２３）は、一対の加熱面などの熱的手段であることが可能であり、加熱面は物品（１０）と密に接触して、シェルの破裂およびガスの放出を起こす応力を生じさせるのに十分に微少泡を加熱する。なお別の実施形態において、破裂手段（２１、２３）は、十分な音響エネルギを微少泡のシェルに伝えて破裂を生じさせるために、適切な周波数における収束音波などの音響的手段であることが可能である。好ましい実施形態において、図１ａに示した通り、物品（１０）は、粘着性または非粘着性であることが可能な低密度可撓性担体（１３）であり、両面において接着剤（１４）の層で被覆された支持体（１２）、ガス充填微少泡（１６）を上塗されている可撓性担体（１３）を任意に備える。ガス充填微少泡（１６）は、（１７）および（１９）により表される単層（１７）または２以上の層に存在することが可能である。加熱されると、担体（１３）は、粘着性であることが可能であるが、室温において非粘着性であることが可能である。破線（１８）により示した通り、破砕機ロール(図示していない)の形態をとった可能な破裂手段を用いることができ、ロール（１８、１８）間の空隙が狭くなるにつれて、中空微少泡（１６）中のガスは、微少泡シェルが増加する圧縮およびせん断下で破砕すると共に放出される。更に好ましい実施形態において、中空微少泡（１６）は、６９，０００ｋＰａ（１０，０００ｐｓｉｇ）までの圧力において水素が充填された、直径が約１０−１００マイクロメートルのガラス壁微少泡である。図１ｂは、繊維状マトリックス（１５）に接着され、それにより支持されたガス充填微少泡（１６）を含む、好ましくはテープ形式をとった本発明の物品１０ 'を示している。ガス充填微少泡の一部はお互いに接着することが可能であることは理解されるべきである。図１ｃおよび１ｄは、ガス充填微少泡を包装するための限定的であることを意図されていない物品１０''の変形の実施形態を示している。図１ｃに示した１つの実施形態において、１つまたは複数の包装（２２）は、微少泡のための支持体および封じ込め手段として働く。図１ｄに示したもう１つの実施形態において、包装（２２）は、支持体（１１）に接着されて示されている。好ましくは、微少泡を封じ込める包装（２２）は、物品（１０'）または（１０''）が破裂手段（２１、２３）を通り抜ける時に微少泡から放出されるガスに対して通気性であることが可能であるが、破裂微少泡シェル残滓に対して透過性ではない。包装（２２）は好ましくは破裂せずに、シェル残滓を含んでそのまま残留し、ガスが放出された後の処分を容易にする。有用な包装材料には、ポリオレフィン、発泡ＴＥＦＬＯＮ、ポリ(酢酸ビニル)、ポリ（塩化ビニル）などの多孔性高分子材料、セルロースまたは最も小さい微少泡より小さい細孔を有する紙が挙げられる。種々の方法を用いてガス充填微少泡を支持体に接着、または支持体に合体させることができる。熱接着および湿式接着は以下の実施例３および４において論じる。軽量、可撓性且つ硬質の基板に微少泡を接着するために感圧接着剤の薄い層を含め、薄い接着層（結合材とも呼ばれる）を形成する多くの力法を用いて、モノマーを沈着させ、モノマーを光硬化または熱硬化させると共に基板に反応硬化させることが可能である。接着層を基板に被覆することが可能であり、基板は更に反応して微少泡表面またはその表面被膜との接着を形成することが可能である。支持体が均質、すなわち、被膜なしであることが可能であるが、軟化可能または微少泡の表面に反応接着可能であってもよいことも構想している。平面テープ形態以外の担体形状も本発明において構想しているが、最小の駆動動力必要量で最大の微少泡破砕を生じさせながら、微少泡が被覆された表面領域を放出装置に送出する速度を最大にする形状が好ましい。支持体のその他のタイプ、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）より小さい密度を有する多孔性支持体、例えば、ポリエチレンおよびポリプロピレンを含むポリオレフィンも用いることができる。基板は穴が開いていることが可能であり、その直径は好ましくは微少泡の約９０％より小さいことが可能である。概念的に、吹込ミクロ繊維プロセスで微少泡の層に被覆されて無基板ウェブを形成するポリマーフィラメントなどの連結帯の網状組織により結合された微少泡を構想することが可能である。微少泡は、非粘着性基板の表面全体に単層で分散され、その後上部から溶融吹込ミクロ繊維の噴霧にさらされることが可能であり、溶融吹込ミクロ繊維は微少泡に接触すると同時に冷却および固化させて、微少泡を互いに連結させる。ポリマー繊維は、硬化可能（光、熱、その他）系からも製造され、同様に被覆されることが可能である。図２に示したように、本発明の物品（１０）のロール（２０）は、任意に、ディスペンサー（２６）中で包装される。物品（１０）は、シャフト（２４）周囲でロール（２０）に巻き取られ(例えば、３５ｍｍ写真フィルムのロールのように)、交換可能なカートリッジ（２８）を形成する。ロール（２０）用の任意のディスペンサー（２６）は、プラスチック、金属または紙を含め、適するあらゆる材料のものであることが可能である。ディスペンサー（２６）中の出口開口は、微少泡に傷をつけることが可能な研磨材表面などの破裂手段を備えるスロット（２５）であり、物品（１０）が該スロットを通して引き抜かれる時に微少泡を破裂させることが可能である。使用中、カートリッジ（２８）は、破裂手段（図示していない）により移動するにつれて、巻戻しロール（２０）のためのモータ駆動手段を有する気密受取手段（図示していない）に嵌合する。気密受取手段は、放出されたガスを電気化学的動力装置に伝達するための手段を備えることも可能である。１つの実施形態において、動力発生装置、例えば、燃料電池は、内蔵された破裂−放出機構および気密シール付の燃料カートリッジを交換可能に受取るための手段を有することが可能であるため、ガスが環境に排出することができない。燃料カートリッジのテープが期限切れの時、一次バッテリーの使用に類似した方法でそれを除去して新しいカートリッジに交換する。図３は、モータドライブを用いて本発明の物品を前進させることにより、負荷（３６）が要求する通り電気化学的動力装置（３４）に制御された速度でガスを供給するためのフィードバックおよび制御システム（３０）を示している。電気化学的動力装置（３４）は、電気消費負荷（３６）に反応して電圧および電流を生じる。電圧または電流（検出レジスター（Ｒ３５）経由）もしくは積（電力）などのその２つのある組合せを負荷検出装置（３８）により検出することができ、基準信号（３７）と比較して、負荷が更に多くまたは少なくガスを要求しているかどうかを判定することができる。負荷検出装置（３８）のマイクロプロセッサー部分は、負荷（３６）が要求する燃料供給の速度の適切な変更量を計算することができる。負荷検出装置（３８）の出力は、一対の破砕ロールであることが可能な破裂／放出機構を通して微少泡物品（１０、１０'１０''）を移動させるドライブモータ（４２）に加えられる動力を調節するモータ制御器回路（４０）を制御する。これは、負荷（３６）が要求する速度で電気化学的動力装置（３４）にガスを供給する。もう１つの実施形態において且つ同様の方式において、負荷検出装置（３８）が発生する制御信号を用いて、利用される音響、熱またはその他の破裂−放出手段（３２）に加えられる動力を制御することができる。ドライブモータ（４２）、制御器回路（４０）の電子部品、負荷検出装置（３８）および／または破裂放出手段（３２）を動作させる動力を電気化学的動力装置（３４）から寄生的に導き出すと共に、負荷（３６）の一部としてそれらを代表させることができる。小型バッテリー電圧分割器回路は、基準信号（３７）を供給することができよう。始動バッテリー・回路（４４）も、初期的にドライブモータ（４２）を始動させるために電流を供給することができ、その後、一旦電気化学的動力装置（３４）が負荷（３６）に動力を送出し始めると、制御器回路（４０）からの信号により動力回路から電気的に除去されることが可能である。あるいは、初期始動エネルギを供給する回路（４４）のバッテリーを再充電するために負荷（３６）の一部として再充電回路も存在することが可能である。シート様物品に加えて、本発明の一部の実施形態は、図８ａおよび８ｂに示したような易流動性の大量形態で包装された微少泡に関する。図８ａは、本発明において有用な大量の易流動性微少泡（６６）の包装（５０）の１つの実施形態を示している。微少泡（６６）は中央収容部（６０）に収容され、中央収容部（６０）は、その両端上の気密シール（５３、５５）およびネジ（５２、６２'）、ネジ（図示していない）付の蓋（５１）およびネジ付の底部分（６１）を備える。密閉シールされた回転運動貫通接続器（５７）を通して伸びる回転可能な上方シャフト（５４）を備える着脱可能な蓋（５１）は、図示したロック手段（５６、５６' ）または回転運動を伝えるその他の適する取外し可能な接続装置を嵌合させることにより、下方シャフト部分（６４）に連結することが可能である。蓋（５１）、ピストン（６３）およびスプリング（５８）は、中央収容部（６０）を微少泡（６６）で再充填することを考慮して取り外すことが可能である。下方シャフト（６４）は、圧力ピストン（６３）を通って摺動し、回転刃（６５）に固定される。スプリング（５８）により圧力ピストン（６３）に下向圧力が加えられて、回転刃（６５）に微少泡（６６）を連続的に供給し、破裂手段として働くスクリーン（６８）を通して微少泡（６６）を押し進める。スクリーン（６８）は、微少泡（６６）のサイズの少なくとも約９５％より小さいメッシュサイズを備える。刃（６５）はスクリーン（６８）に対して傾斜して、微少泡（６６）を捉えると共に、微少泡をスクリーン（６８）に相対して押しつけて破裂を起こさせる。微少泡（６６）からの屑は、取外し可能な底部分（６１）に落下し、そこに集められる。底部分（６１）の体積は、望ましくは、微少泡（６６）の初期体積の少なくとも約１０％である。出口開口（６７）は、包装内のどこかに配置され、図８においては中央収容部分（６０）において示されている。微少泡（６６）の破裂と共に生じるガスは出口開口（６７）を通して排出し、適するあらゆる取外し可能または交換可能なフィルター媒体を収容することが可能なフィルターハウジング（６９）を通して濾過される。更に詳しくは、フィルター媒体（図示していない）は、微少泡形成および充填プロセスから生じる可能性がある望ましくないあらゆるガスの選択的収着のための活性炭を含むことが可能である。例えば、硫黄含有発泡剤をガス状混合物から抽出して、必要なガスを残すことが可能である。その後、必要なガスを電気化学的動力装置に送出することが可能である。図８ｂは、本発明の包装（７０）のもう１つの実施形態を示している。微少泡（７６）は、圧力蓋（７３）を有する舟状ハウジング（７４）に収容され、出口開口（７１）に微少泡（７６）を連続的に供給するために蓋の上に力（７２）を加えることが可能であり、機械的駆動回転手段（７５）は出口開口内に配置されている。回転手段（７５）は、制御された速度で微少泡（７６）を破裂手段（７７、７８）に送出する。破裂手段（７７、７８）は、微少泡（７６）を破裂させるための機械的、熱的または音響的装置であることが可能である。微少泡の屑（７９）は、封じ込め手段（図示していない）に落下することが可能である。放出されたガスは、電気的動力装置に適するフィルタ手段（図示していない）を通して送出することが可能である。図８ａに記載したものと類似の適切なガスシールおよび運動連結手段を利用して、ガスが環境に排出することを防止することは言うまでもない。本発明の物品は、燃料電池および化学的バッテリーなどの電気化学的動力装置、特にポータブル動力用途において用いられる装置に供給する燃料または酸化剤の貯蔵および送出システムとして有用である。比エネルギ密度、ワット−アワー／ｋｇが高いことを要すると共に燃料源の安全性が重要な用途は特に関連する。特定の用途には、例えば、ポータブルコンピュータおよびカムコーダなどの中に用いられる再充電可能バッテリーの水素／空気燃料電池交換品もしくは遠隔感知装置の動力供給のための燃料源としての用途が含まれる。本発明の目的および利点を以下の実施例により更に説明するが、これらの実施例において列挙する特定の材料およびそれらの量、ならびにその他の条件および詳細は、本発明を不当に限定するものと解されるべきではない。仮定的モデルおよび関連パラメータの定義水素／空気燃料電池のための燃料源の例には、水素充填微少泡を充填したテープが含まれる。我々は、１０．２ワットの平均動力で動作すると共に、５０ワット−アワーの燃料源能力を必要とする燃料電池の場合を考える。モデル燃料電池として、我々は、セル当たり１４．５ｃｍ²の電気化学的作用面積を有し、１７．２５ｋＰａ（２．５ｐｓｉｇ）の水素で動作し（デッドエンド、すなわち、流れなし）、０．３９５アンペアにおいて３０．６ボルトの平均出力（１２．１ワット）を有する３６セルを含む燃料電池スタックを考える。これらの条件下における水素使用の速度は、合計電極面積×電流密度（３６×０．３９５アンペア）×（１／２Ｆ）により与えられ、式中、Ｆはファラデー、９６，４８４クーロン／モルである。酸化された水素分子ごとに２つの電子が生じるので、２の係数が必要である。よって、平均水素使用速度は、秒あたり７．３６ ×１０^-5モルの水素である。燃料源に対するモデルとして、図１に示した微少泡充填テープは、図２に示したような２．８ｃｍ高さおよび５．７ｃｍ直径の円筒に巻かれる。以下の表Ｉは、微少泡の１００％破砕を仮定して、このモデルに関する水素送出システムの特性を要約している。貯蔵水素の量（２３℃において微少泡中で４１，４００ｋＰａ）は１．２５モルである。７．３６×１０^-5モル／秒の使用速度における供給時間は４．８時間である。表に示した通り、ここでのモデル仮定におけるＨ₂／微少泡（４１．４ＭＰａ）充填テープの各２３メートル長さのロールは重量が６４．３ｇであり、燃料電池の必要な使用速度において水素を送出して、７３３Ｗｈｒ／ｋｇおよび２４０Ｗｈｒ／Ｌのエネルギ密度に対して４８時間１０．２ワットを供給する能力を有している。エネルギ密度は水素を用いる装置の効率に依存するので、テープロールのＨ₂分子密度を規定するのがより明確であり、このモデルに関しては１９．４モル／kg、すなわち、合計担体重量に対して３．９重量％の水素である。表１．仮定的モデルにおけるテープ送出特性の要約４１．４MPaにおける４３．６μｍ直径の微少泡当たりの水素のモル＝6.89 ｘ 1 0^-10moles. 微少泡密度（立方充填密度、テープの両面）＝ 9.85 ｘ 10⁴/cm² テープ幅＝８ｃｍ（４．５''キャニスター高さの７０％）８ｃｍ幅の場合、テープ前進のｃｍ当たりの放出Ｈ₂＝5.45 ｘ 10^-4moles/cm ７．３６×１０^-5モル／秒の平均発生速度におけるテープスピード＝=0.135 cm/ sec. ４.８時間１０.２Ｗを発生させるために必要なテープの長さ＝23.0meters ２３ｍの長さの場合、１ｃｍ芯周りのテープ巻の数＝２２５１０５μｍ厚みのテープの２２５巻に対するテープロールの直径＝5.7cm（2.24 in.）重量：０．０１２５ｍｍＰＥＴ、６μｍ接着剤、微少泡およびＨ₂＝31.2g+3.68g +27.8g+2.5g=64.3g 密度：エネルギー７３３Ｗｈｒ／ｋｇ、２４０Ｗｈｒ／Ｌ水素−19.4moles/kg 実施例１．水素でのガラス微少泡の充填以下のすべての実施例は、Ｓｃｏｔｃｈｌｉｔｅ（商標）ガラス微少泡、製品タイプＤ３２／４５００（ミネソタ州、セントポールのスリーエム(３Ｍ)）から市販されている）を用いている。平均微少泡密度は０．３２±０．０２ｇ／ｃｃ、平均微少泡直径は４３．６マイクロメートルであり、その９５％信頼限界は１６．１〜７１．７マイクロメートルであった。嵩比重は、試験した受入状態の微少泡に関して０．２０ｇ／ｃｃと測定された。破裂微少泡の走査電子顕微鏡写真は、約１マイクロメートルの壁厚を示している。前処理を全く行わずに微少泡を使用した。オートクレーブ中で４２５℃において、それぞれ２７．６ＭＰａ（４０００ｐｓｉｇ）および３９．５ＭＰａ（５７２０ｐｓｉｇ）まで水素を２バッチの微少泡に充填した。約１３．８ＭＰａ（２０００ｐｓｉｇ）の増分で圧力を傾斜させ、増分間で４２５℃の温度を３時間保持後、微少泡のバッチをこれらの圧力および温度に８時間さらした。微少泡のシリカ壁を通した水素の拡散が温度の強い関数として増加したので、ガラスは室温（約２５℃）において不透過性から高温において高い透過性に効果的に切り替わった。それは、P.C.Souers,R.T．Tsugawa and R.R．Stone，”Fabr ication of the Glass Microba1loon Laser Target,”Report Number UCRL- 51609，Lawrence Livermore Laboratory，July 12，1974およびバージニア州、アレキサンドリアでのthe Fuel Cells for Transporta1ion T0PTEC会議において１９９６年４月１日に発表されたMichael Monsler and Charles Hendricks，” Glass Microshell Parameters for Safe Economical Storage and Transpo rt of Gaseous Hydrogen,”に開示されている通りである。高圧水素中で微少泡を冷却すると、理想気体の法則により与えられる通り冷却されたガスの圧力において効果的に水素を閉じこめた。例えば、２７．６ＭＰａ（４０００ｐｓｉｇ）(４２５℃)で処理した微少泡は２７℃において（２７．６ＭＰａ）×（３００Ｋ）／[（２７３Ｋ＋４２５Ｃ]＝１１．９ＭＰａに充填された。同様に、３９．５ＭＰａ（４２５℃）で処理した微少泡は２７℃において１７．０ＭＰａを封じ込めた。微少泡中に封じ込められた水素の量の下方限界は、既知質量の微少泡をボールベアリング（重量に対して）および３．５グラムのグリセロール（圧力均一性に対して）を有する共通のバルーン内に入れると共に、バルーンを結んで閉じて測定した。体積を測定し(メスシリンダ中で油柱の置換により)、その後、バルーンおよび内容物を１３８．０ＭＰａに加圧して、微少泡の大部分を破裂させた。放出された水素は大気圧でバルーンの体積を増加させた。その体積は油柱の置換により再測定した。27.6MPa(425℃)に加圧された微少泡は、０．０６０ｇの充填微少泡から１１．５ｃｃの水素を発生させ、３９．５MPa(425℃)で充填された微少泡は、０．０４０ｇから１０．０ｃｃを発生させた。これらのガス量は下方限界であった。それは、すべての微少泡が破砕されたとはかぎらないからである。特に、強度のある微少泡、小さい直径の微少泡、高いアスペクト比（壁厚／直径）の微少泡は破砕されなかった。また、水素の一部はグリセロールに溶解していた。これらの値は、それぞれ７．７８ミリモルＨ₂／ｇ（１．５６ミリモル／ｃｃ）の微少泡および１０．１ミリモルＨ₂／ｇ（２．０２ミリモル／ｃｃ）の微少泡を意味した。微少泡が完全に充填され破砕されたと仮定すると、絶対期待濃度は、それぞれ２．６１ミリモル／ｃｃおよび３．７４ミリモル／ｃｃであろう。加圧破砕法による測定値は、これらの期待値よりそれぞれ４０％および４６％小さかった。そのことは、多くの微少泡が油圧で加えられた１１０ＭＰａの過剰圧に破砕しないで耐えることができることを示唆した。充填中の破砕程度の推定図５は、４１．４ＭＰａの圧力で充填された微少泡（４６）の代表的なサンプルの走査電子顕微鏡写真を示している。２７．７ＭＰａで加圧された微少泡からの類似のＳＥＭは、破砕の最小の証拠を示したが、破砕微少泡からの屑（４８）の明確な証拠が４１．４ＭＰａで加圧された微少泡において図５で見ることができる。破砕の程度を以下に記載した通り推定した。充填微少泡の嵩比重の変化を重量測定した。体積校正したガラスバイアルに各バッチからの微少泡のサンプルを充填し、体積のその後の変化が見られなくなるまで繰り返し軽くたたいた後、０．１ミリグラムの位まで計量した。５ｍＬおよび１ｍＬの体積を各４回こうして計量し、きれいで乾燥した無充填バイアルと比較した。水素充填微少泡と空の微少泡の平均嵩比重と比重差を４２５℃において２７．６ＭＰａに充填した微少泡の最初のバッチ（１１．８ｇ）に対して以下の表IIに要約した。表II 水素充填微少泡（体積１ｍｌ）の比重＝0.2111±0.0009g/cm³ 受入状態Ｄ３２／４５００微少泡（体積１ｍｌ）の比重＝0.2017±0.0020g/cm³ 比重差（体積１ｍｌ）＝0.0096±0.0029g/cm³ 水素充填微少泡（体積５ｍｌ）の比重＝0.2064±0.0002g/cm³ 受入状態Ｄ３２／４５００微少泡（体積５ｍｌ）の比重＝0.1982±0.0002g/cm³ 比重差（体積５ｍｌ）＝0.0082±0.0004g/cm³ 平均比重差＝0.0089±0.0033g/cm³ 上述の平均比重差を微少泡の既知の充填圧および平均内部体積から以下のように計算された期待比重と比較することにより破砕の程度の定量的推定値を得た。 ρ_t=0.32±0.02g/ccのＤ３２／４５００微少泡平均真比重(ＡＳＴＭＤ２８４０−８４から)、p_g=2.5g/ccのソーダ石灰ケイ硼酸ガラスの比重および微少泡充填率から立方センチメートル当たりの微少泡の内部体積を推定した。内部体積は、微少泡の平均外部体積(ρ_g-ρ_t/(ρ_g-ρ_air)の８７．２％であった。微少泡充填率６２．５％は、嵩比重（０．２０２ｇ／ｃｃ）と真比重（０．３２ｇ／ｃｃ）との比であった。充填率×微少泡の平均内部体積率は、そういうわけで相対内部体積率、すなわち、５５％を与えた。微少泡内部の５５％体積率内に封じ込められた３００°Ｋおよび１１．９ＰＭａ（１１７気圧）の圧力において、微少泡の立法センチメートル当たりの水素の計算モル数は、（１１７）(０．５５)／２４，６１７＝０．００２６１モル／ｃｃであり、５．２２ｍｇ／ｃｃの水素質量を意味した。８．９ｍｇ／ｃｃの観察された質量差（上記）はこれよりかなり大きいものであった。これは、破砕された微少泡の小さい割合に起因したようである。その破片は全微少泡の隙間に収容され、そのことが体積でなく質量を増加させた。微少泡の割合、ｆが単位体積当たり破砕されたとすれば、その破片が体積を増加させなかったと仮定して、見掛嵩比重をこの割合だけ増加させていたであろう。従って、０．３２ｆ・ｇ／ｃｃ＝（８．９ｍｇ／ｃｃ−５．７４ｍｇ／ｃｃ）はｆ＝０．００９を与えたか、もしくは１．０％の微少泡はこの充填圧で破砕された。３９．４ＭＰａ（４２５℃）で充填されたＤ３２／４５００微少泡の３０ｇバッチに対する対応する値は、以下の表IIIに示した。表III 充填微少泡の重量比重差＝0.0281±0.0002g/cm³ １７．０ＭＰａ（３００Ｋ）に対する計算比重差＝0.00747 増加した見掛比重により表された破砕微少泡の割合、ｆ＝0.064 or 6.4% 実施例２．スプレー被覆結合材を用いるテープ上への水素充填微少泡の被覆実施例１のものと類似のガラス微少泡に実施例１と類似の手順を用いて水素を４２５℃において４４．７ＭＰａの圧力まで充填した。これは通常２７℃では２１ＭＰａを微少泡に充填する。透明アクリル塗料スプレー（シャーウィン・ウィリアムス（ＳｈｅｒｗｉｎＷｉｌｌｉａｍｓＩｎｃ.）からのＮｏ.０２０００Ｓｐｒａｙｏｎ(商標)）を用いてＰＥＴの１２．５マイクロメートル厚み×７ｃｍ幅ウェブの両側上に充填微少泡の多層を以下のように被覆した。スプレー缶をウェブの上２５−３０ｃｍの距離に保持し、約１０ｃｍ／秒の速度でその長さに平行に約３０ｃｍの距離だけ移動させた。噴霧後直ちに、水素充填微少泡を噴霧されたウェブ上に十分まいて、そのウェブ表面を完全に覆い、その間、下からウェブを振動させて、微少泡を高速で跳ね回らせて完全な層を形成させた。アクリル被膜を放置して乾燥させる約３０秒の別途の時間後に、その手順を繰り返して微少泡の第１の層上に微少泡の第２の層を載せた。最後に、アクリルスプレーの第３の被膜を微少泡の第２の層の上部全体に追加し、全体的な結合材として働かせた。このプロセスをその後ウェブの４つの更に３０ｃｍの区画上で繰り返した。図７は、このサンプルの二重被覆ＰＥＴウェブの切り口の典型的な走査電子顕微鏡写真を示している。こうして被覆されたウェブ区画の測定された面密度を、被覆された同量のアクリルスプレー結合材を有するがガラス微少泡のない対照区画と比較することにより、被覆された微少泡の単位面積当たりの平均質量を測定した。その結果は１．２３ｍｇ／ｃｍ²であった。表IVにおけるデータは、この実施例の被覆されたテープサンプルのすべての特性を要約すると共に、エネルギ密度の目的のために、表Ｉにおいて用いたのと同じ燃料電池性能係数を仮定している。微少泡被覆ウェブの単位面積当たりに封じ込められる水素の公称量は、２．５２×１０^-5モル／ｃｍ²であった。微少泡充填圧を４１．４ＭＰａに増加させることと、担体支持体および結合材の重量を減少させることとの両方により、この実施例の微少泡充填テープのエネルギ密度を増加させて、表Ｉの仮定的実施例のそれと一致させることができる。テープ特性の必然的な変化を以下の表IVの「改善実施例２」データに示した。実施例３．粘着付与層を用いるテープ基板上へのガラス微少泡の被覆３つのタイプの水ベースの乳化液塗料を用いて、ガラス微少泡の単層をＰＥＴ基板に接着する方法を評価した。塗料Ａはペンシルバニア州フィラデルフィアのロームアンドハース（ＲｏｈｍａｎｄＨａａｓＣｏ.）が製造しているRho plex（商標）ＨＡ−８自己架橋アクリル乳化液であった。塗料Ｂはペンシルバニア州アレンタウンのエアープロダクツ（ＡｉｒＰｒｏｄｕｃｔｓａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｉｎｃ.）からのＡｉｒｆｌｅｘ（商標）４２６酢酸ビニル −エチレン乳化液であった。塗料ＣはＡｉｒｆｌｅｘ(商標)４６０の関連材料であった。多種サイズのＭｅｙｅｒ棒および種々の濃度の３つの乳化液を用いて０．０２５ｍｍ厚みのＰＥＴ上に手で塗布し、放置して乾燥した。被膜重量を測定すると共に、所定の被覆条件セット（Ｍｅｙｅｒ棒および水中における％乳化液濃度）に対する膜厚みを測定するために選択したサンプルを走査電子顕微鏡写真で特性分析した。２つの方法、すなわち、熱接着法および湿式接着法を用いて、被覆ＰＥＴ基板への微少泡の単層の接着を評価した。熱接着微少泡法第１の方法において、乳化液が粘着性になるまで、乳化液側を上にして手塗布の断片をホットプレート上のガラス皿中で加熱（約６０−９０℃）し、粘着性になった時点でガラス微少泡を乳化液上に注ぎ、皿を静かに手で振って乳化液表面を完全に覆った。皿を除熱し、冷却後、ＰＥＴシートを指で振ったりまたは打ったりしてＰＥＴから過剰の微少泡を除いた。表面を指でこすって、微少泡が除去されなかったので、乳化液被覆ＰＥＴ上に残った微少泡は強固に接着されていた。以下の表Vは、第１の方法で被覆された微少泡の質量充填量を６種の塗料に対して要約している。 ^*これは、有効層厚を４３．６μｍの平均球直径で除したものである。微少泡の既知の嵩密度および表Ｖの質量充填量データから、計算有効層厚を決定し(表Ｖ)、それから単層充填率を決定した。図４ａおよび４ｂは、２つの視角および倍率における表Ｖのサンプル３−３からの微少泡被覆ＰＥＴの代表的なＳＥＭ顕微鏡写真を示しており、表５の計算値と一致する単層充填を目視的に表している。５つのその他のサンプルからの顕微鏡写真は類似していた。図４ｂに示したサンプル３−３の部分は、すべてのサイズの微少泡を数えて、約１．２×１０⁵微少泡／ｃｍ²を有していた。これは、同一サイズ立方充填球の単層に対して計算された約９．９×１０⁴微少泡／ｃｍ²より若干大きかった。表Ｖのデータ、図４ａおよび４ｂは、約２マイクロメートルから２５マイクロメートルの範囲の厚みの熱的に粘着性付与された乳化液層に単に接触することにより、微少泡が十分に高い単層充填密度で適切に接着されたことを示している。意外にも、微少泡の小さい質量は、微少泡の底の点のみが接着剤層に接触して適切な接着を生じさせたのである。基板にガラス微少泡を接着するために可能なかぎり少ない接着剤を用いて、乳化液層が質量充填量に可能なかぎり寄与しないことが好ましかった。それは、放出段階中に最大数の微少泡を容易に破砕する観点から好ましい厚みでもあった。厚すぎるまたは柔らかすぎる接着層は、想像では微少泡を保護することが可能であると共に微少泡の完全な破砕を防ぐことができる。両側に乳化液で被覆されたウェブの両側に微少泡を接着するのは好ましい構造であった。それは、水素濃度を更に最適にしたからである。図６に示したように、支持体に熱接着されたガス充填微少泡（４５）をアクリルスプレーの薄い接着順応層（４９）で保護被覆した。湿式接着微少泡法Ｍｅｙｅｒ棒で被覆後直ちに且つ被膜が乾く前に、被覆された乳化液に微少泡を被覆した。基板を乾燥し振って過剰の微少泡を除去した後、微少泡の質量充填量を以下の表ＶＩに示したサンプルに対して測定した。接着を得るのに十分に乾燥を遅らせるために受入状態の乳化液を希釈することが必要であることが分かった。一般に、被覆されたＰＥＴ基板上の微少泡の分布均一性および接着が熱接着アプローチより劣っていた。微少泡層充填率により示されているように、サンプルテープ３−７および３−８は、乾燥されたキャスト層としての微少泡の不均一な付着量および積上げに起因して微少泡の単層を実質的に超えるものであった。これらの過剰の微少泡は強く保持されていなかった。実施例４．低重量基板上の水素充填微少泡の二重層Ｒｈｏｐｌｅｘ（商標）ＨＡ−８乳化液の５０重量％溶液を用いて両側に分当たり６．１ｍで、厚み０．１２５ｍｍ、幅１５．２ｃｍ、約３９．７ｍのＰＥＴロールをグラビア被覆した。一連の２つの被膜に対する測定乾燥乳化液被覆重量は、０．１７ｍｇ／ｃｍ²および０．１３ｍｇ／ｃｍ²であった。これらは、３．５〜４．５マイクロメートルの接着層厚みに対応した。剥離層としてポリエチレンライナーを用い、ＰＥＴと共巻取りした。二重被覆ＰＥＴの７．６ｃｍ×３０．５ｃｍストリップを約８０℃に加熱されたＴｅｆｌｏｎ（商標）被覆Ａｌパン中に入れた。１７．０ＭＰａ（３００°Ｋ）まで水素充填された微少泡を加熱されたサンプルの上表面全体に注ぎ、静かにこすって表面全体を覆った。サンプルを裏返し、微少泡を他の側に加え、それを放置して冷却した。指でシートを振ったり打ったりして過剰の微少泡を除いた。微少泡および乳化液被覆ＰＥＴベースの測定質量充填量は３．１９ｍｇ／ｃｍ² であり、微少泡単独は０．９３４ｍｇ／ｃｍ²であった。１８．７ミリモル／微少泡ｇ（すなわち３．７４ミリモル／ｃｍ³）の１７．０ＭＰａ（３００°Ｋにおいて）微少泡中の計算水素濃度は、１．７５×１０^-5モル／ｃｍ²のテープ上水素充填量、すなわち、５．４８モル／テープｋｇを意味するものであった。３９．１Ｗｈｒ／消費Ｈ₂モルを与える実施例１における実例燃料電池モデルの場合、この充填量は、２０９Ｗｈｒ／ｋｇの潜在的重量密度を意味するものであった。この密度を表Ｉに示された密度に向けて増加させる最も容易な方法は、より高い圧力に微少泡を充填することである。３００゜Ｋで４１．４ＭＰａにおいて、エネルギ密度は、５１０Ｗｈｒ／ｋｇであろう。こうした圧力は、多段階充填プロセスおよび、より低い充填温度を用いて得ることができる。より低い密度の支持体（ＰＥＴおよび接着剤層）を用いることも比エネルギ密度を高めるのに役立つであろう。実施例５．２５０℃における微少泡の充填２５４℃オートクレーブ中において２７．７ＭＰａで８時間加熱することにより、前の実施例において用いた２０グラムの同じタイプのガラス微少泡を水素で充填した。微少泡の破砕と共に放出された水素を２３７ｓｃｃ／微少泡ｇと測定し、これは期待量と非常によく一致した。これは、２５０℃が水素でガラス微少泡を充填するのに適切な温度であったことを示している。実施例６．テープ上の微少泡の破砕直径２．５４ｃｍ、長さ８ｃｍの一対の中実アルミニウム円筒体を金属端板間で互いに平行に取り付けた。５００等級、タイプ４１１ＱウェットまたはドライＴＲＩ−Ｍ−ＩＴＥサンドペーパ（スリーエム（３ＭＣｏ.）で円筒体を覆った。円筒体の両端間に取り付けられた小さい２つのスプリングは、互いに向かって円筒体を押しつけたため、円筒体間の接触線においてサンドペーパは圧縮された。２つのスプリングが供した力を数百グラムの重量に等しいと推定した。実施例２において作成した被覆ウェブの７ｃｍ幅のストリップを円筒体間において手で押しつけ、機械的せん断および圧縮力を併用してガラス微少泡を破裂させた。円筒体を通過したテープ面のＳＥＭ検査は約９０％破砕を示した。こうして放出された水素は燃料電池の陽極に送られて、電気エネルギを生成させることができる。ガスが酸化剤である用途において、それは燃料電池の陰極に送られる。本発明の種々の修正および変形は、本発明の範囲および精神を逸脱することなく当業者に対して明らかになるであろう。本発明が、本願において記載した実施例に不当に限定されないことは理解されるべきである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ

Claims

【特許請求の範囲】１．加圧ガス充填微小泡を含む少なくとも１つの封じ込め手段を具備する物品であって、該ガスは該微小泡を破裂させることによって要求があり次第制御可能に放出可能である物品。２．前記封じ込め手段が支持体上の接着層、多孔性ウェブおよびポリマーの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の物品。３．ガス充填微小泡が、前記接着層に接着されるか、前記封じ込め手段内に収容されるか、易流動性微小泡であるかの少なくとも１つである、請求項１に記載の物品。４．前記易流動性微小泡が少なくとも１つのホールダ内に封じ込められている、請求項３に記載の物品。５．前記ガスが還元性ガスまたは酸化性ガスである、請求項１〜４のいずれか１項に記載の物品。６．前記微小泡が、ガラス、セラミックおよび金属からなる群から選択される材料製であるシェルを有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の物品。７．前記微小泡が、０．６９〜１３８ＭＰａの範囲の圧力における少なくとも１種のガスと、０．０１μｍ〜２．０μｍの範囲の平均厚さおよび１〜１０００ μｍの範囲の平均サイズを有するシェルとを含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の物品。８．前記ガスは、機械的手段、熱的手段および音響的手段からなる群から選択される破裂手段によって放出される、請求項１〜７のいずれか１項に記載の物品。９．テープのロールの形態を取る、請求項１〜３および５〜８のいずれか１項に記載の物品。１０．電気化学的動力装置に水素または酸素を供給する、請求項１〜９のいずれか１項に記載の物品。１１．ａ）請求項１〜１０のいずれか１項に記載の物品を提供するステップと、ｂ）破裂によって制御された速度で前記微小泡から前記ガスを制御可能に放出する手段に前記加圧されたガス充填微小泡を供するステップを含む制御された速度でガスを送出する方法。１２．前記物品が、前記ガス充填微小泡のための封じ込め手段としてホールダ、外皮、袋、支持体上の接着層および繊維の網状組織の少なくとも１つを含む、請求項１１に記載の方法。１３．前記物品が、前記微小泡を前記封じ込め手段に接着させるための結合可能な材料を含む、請求項１１または１２のいずれかに記載の方法。１４．ａ）請求項１〜１０のいずれか１項に記載の物品と、ｂ）破裂によって前記微小泡から前記ガスを放出させる手段と、ｃ）負荷により決定される制御された速度で電気化学的動力装置にガスを放出するためのフィードバックおよび制御手段とを備える制御された速度でガスを送出する装置。