JP2002154803A - 水素ガス生成装置 - Google Patents
水素ガス生成装置Info
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- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ケミカルハイドライドと呼ばれる金属水素化
物を用いて生成される水素ガスの純度を向上する。 【解決手段】 金属水素化物を反応器で加水分解する。
生成された水素、水、金属含有生成物の混合物から、分
離器１０によって不純物を分離する。分離器内では、混
合物の流速を低下させて不純物を落下させるとともに、
生成物を沈殿させて水と生成物の分離を行う。上澄みの
水は、回収され加水分解に再利用される。分離器内の温
度を低下させることによって、溶解している生成物を析
出させてもよい。分離器の作用によって、生成される水
素ガスの水素純度を向上することができる。併せて、水
の再利用によって、水タンク容積の低減、装置の小型化
を図ることができる。
物を用いて生成される水素ガスの純度を向上する。 【解決手段】 金属水素化物を反応器で加水分解する。
生成された水素、水、金属含有生成物の混合物から、分
離器１０によって不純物を分離する。分離器内では、混
合物の流速を低下させて不純物を落下させるとともに、
生成物を沈殿させて水と生成物の分離を行う。上澄みの
水は、回収され加水分解に再利用される。分離器内の温
度を低下させることによって、溶解している生成物を析
出させてもよい。分離器の作用によって、生成される水
素ガスの水素純度を向上することができる。併せて、水
の再利用によって、水タンク容積の低減、装置の小型化
を図ることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属水素化物を加
水分解または熱分解して、水素リッチな水素ガス、特に
燃料電池用の燃料ガスを生成する技術に関する。
水分解または熱分解して、水素リッチな水素ガス、特に
燃料電池用の燃料ガスを生成する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】水素と酸素の電気化学反応により起電力
を得る燃料電池では、燃料として水素ガスが必要とな
る。水素ガスを生成するシステム例として、金属水素化
物、いわゆるケミカルハイドライドを用いた構成が知ら
れている。
を得る燃料電池では、燃料として水素ガスが必要とな
る。水素ガスを生成するシステム例として、金属水素化
物、いわゆるケミカルハイドライドを用いた構成が知ら
れている。
【０００３】ケミカルハイドライドとは、アルカリ金属
または錯金属と水素の化合物であり、加水分解または熱
分解して水素を生成する性質を有する物質である。エネ
ルギ密度が非常に高い物質として知られている。昨今の
研究により、ケミカルハイドライドとして、ＮａＨ、Ｎ
ａＢＨ4、ＮａＡｌＨ4、ＬｉＡｌＨ4、ＬｉＢＨ4、Ｌｉ
Ｈ、ＣａＨ2、ＡｌＨ3、ＭｇＨ2などの金属水素化物が
知られている。
または錯金属と水素の化合物であり、加水分解または熱
分解して水素を生成する性質を有する物質である。エネ
ルギ密度が非常に高い物質として知られている。昨今の
研究により、ケミカルハイドライドとして、ＮａＨ、Ｎ
ａＢＨ4、ＮａＡｌＨ4、ＬｉＡｌＨ4、ＬｉＢＨ4、Ｌｉ
Ｈ、ＣａＨ2、ＡｌＨ3、ＭｇＨ2などの金属水素化物が
知られている。
【０００４】例えば、金属水素化物の一種であるＮａＢ
Ｈ4は、次の反応式に従って加水分解し、水素および金
属含有生成物を生成する。 ＮａＢＨ4＋２Ｈ2Ｏ → ４Ｈ2＋ＮａＢＯ2 ＮａＢＯ2は水を取り込む性質があるため、実際には、
１モルのＮａＢＨ4に対し、２モル以上のＨ2Ｏ、通常６
モル程度が必要となる。金属含有生成物とは、反応によ
って生成される物質のうち、金属水素化物に含まれるの
と同じ金属元素を含むものをいい、上述の反応では、Ｎ
ａＢＯ2がこれに相当する。
Ｈ4は、次の反応式に従って加水分解し、水素および金
属含有生成物を生成する。 ＮａＢＨ4＋２Ｈ2Ｏ → ４Ｈ2＋ＮａＢＯ2 ＮａＢＯ2は水を取り込む性質があるため、実際には、
１モルのＮａＢＨ4に対し、２モル以上のＨ2Ｏ、通常６
モル程度が必要となる。金属含有生成物とは、反応によ
って生成される物質のうち、金属水素化物に含まれるの
と同じ金属元素を含むものをいい、上述の反応では、Ｎ
ａＢＯ2がこれに相当する。
【０００５】金属水素化物の加水分解では、反応による
生成物が金属水素化物の表面を覆い、途中で反応が停止
してしまう。反応率、即ち全金属水素化物中で反応した
物質の割合は、通常、約５０％程度しか得られないこと
が確認されている。近年では、触媒を用いて反応率を向
上する検討もなされている。
生成物が金属水素化物の表面を覆い、途中で反応が停止
してしまう。反応率、即ち全金属水素化物中で反応した
物質の割合は、通常、約５０％程度しか得られないこと
が確認されている。近年では、触媒を用いて反応率を向
上する検討もなされている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来のシステムでは、
金属水素化物の分解反応をいかにして行い、反応率を向
上させるかという点に主眼が置かれており、反応で生成
される金属含有生成物による影響については、何ら検討
されていなかった。従って、以下に示す種々の課題が存
在した。
金属水素化物の分解反応をいかにして行い、反応率を向
上させるかという点に主眼が置かれており、反応で生成
される金属含有生成物による影響については、何ら検討
されていなかった。従って、以下に示す種々の課題が存
在した。
【０００７】金属水素化物の分解では、反応器内部は非
常に高圧となり、生成された水素は反応器から非常に激
しく流出する。この際、水素流出の勢いによって、金属
含有生成物や反応に供されずに残った残留水が併せて流
出することがある。反応器から流出するガスは、これら
の混合物となっており、水素純度が低い。このような混
合物を、燃料電池など水素ガスを利用する装置に供給し
た場合、水素純度が低いため、装置の運転効率が低下し
たり、不純物により装置に悪影響が与えられたりする可
能性があった。また、金属含有生成物は、固体であるた
め、配管の目詰まりを引き起こす可能性があった。さら
に、余剰の水が混合物として排出されると、水を再利用
できず、加水分解に要する水を貯蔵するタンク容積の増
大、ひいては装置全体の大型化も招いていた。
常に高圧となり、生成された水素は反応器から非常に激
しく流出する。この際、水素流出の勢いによって、金属
含有生成物や反応に供されずに残った残留水が併せて流
出することがある。反応器から流出するガスは、これら
の混合物となっており、水素純度が低い。このような混
合物を、燃料電池など水素ガスを利用する装置に供給し
た場合、水素純度が低いため、装置の運転効率が低下し
たり、不純物により装置に悪影響が与えられたりする可
能性があった。また、金属含有生成物は、固体であるた
め、配管の目詰まりを引き起こす可能性があった。さら
に、余剰の水が混合物として排出されると、水を再利用
できず、加水分解に要する水を貯蔵するタンク容積の増
大、ひいては装置全体の大型化も招いていた。
【０００８】本発明は、上述の課題に鑑み、金属水素化
物を用いた水素ガス生成装置から混合物が流出されるこ
とに伴う弊害を抑制することを目的とする。
物を用いた水素ガス生成装置から混合物が流出されるこ
とに伴う弊害を抑制することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
述の課題の少なくとも一部を解決するために、本発明で
は、第１の構成として、金属水素化物を用いて水素リッ
チな水素ガスを生成する水素ガス生成装置において、反
応器と不純物除去手段とを備える構成とした。反応器は
金属水素化物の加水分解反応または熱反応を行う機構で
ある。この反応によって、反応器では、金属含有生成物
と水素とが生成される。不純物除去手段は、反応によっ
て生成された混合物から金属含有生成物の少なくとも一
部を除去する。これによって水素ガスの純度を向上する
ことができ、燃料電池など水素ガスを利用する機器の運
転効率の向上等を図ることができる。金属含有生成物に
よってこれらの機器に与えられる影響を緩和することが
できる。金属含有生成物の堆積による配管の目詰まりな
どの弊害を抑制することもできる。不純物は、完全に除
去される必要はなく、金属含有生成物による弊害を緩和
できる範囲で少なくとも一部が除去されていれば足り
る。
述の課題の少なくとも一部を解決するために、本発明で
は、第１の構成として、金属水素化物を用いて水素リッ
チな水素ガスを生成する水素ガス生成装置において、反
応器と不純物除去手段とを備える構成とした。反応器は
金属水素化物の加水分解反応または熱反応を行う機構で
ある。この反応によって、反応器では、金属含有生成物
と水素とが生成される。不純物除去手段は、反応によっ
て生成された混合物から金属含有生成物の少なくとも一
部を除去する。これによって水素ガスの純度を向上する
ことができ、燃料電池など水素ガスを利用する機器の運
転効率の向上等を図ることができる。金属含有生成物に
よってこれらの機器に与えられる影響を緩和することが
できる。金属含有生成物の堆積による配管の目詰まりな
どの弊害を抑制することもできる。不純物は、完全に除
去される必要はなく、金属含有生成物による弊害を緩和
できる範囲で少なくとも一部が除去されていれば足り
る。
【００１０】本明細書では、「水素」とは、金属水素化
物の分解反応等によって生成される純粋な気体を意味
し、水素リッチではあるが、不純物が混合されたガスを
「水素ガス」と称する。
物の分解反応等によって生成される純粋な気体を意味
し、水素リッチではあるが、不純物が混合されたガスを
「水素ガス」と称する。
【００１１】不純物の除去は、種々の方法で実現可能で
ある。例えば、混合物の流れを阻害し、局所的に流速の
遅い部分を生じさせる流路構成を適用することができ
る。流速が遅い部分では、不純物は、その重量によって
落下し、水素と分離される。いわゆるフィルターなどを
用いて不純物を除去することも可能ではあるが、この場
合には、金属含有生成物による目詰まりを緩和する手段
を併せて備えることが望ましい。
ある。例えば、混合物の流れを阻害し、局所的に流速の
遅い部分を生じさせる流路構成を適用することができ
る。流速が遅い部分では、不純物は、その重量によって
落下し、水素と分離される。いわゆるフィルターなどを
用いて不純物を除去することも可能ではあるが、この場
合には、金属含有生成物による目詰まりを緩和する手段
を併せて備えることが望ましい。
【００１２】本発明は、金属水素化物の加水分解、熱分
解いずれにも適用可能である。特に、触媒存在下で前記
金属水素化物の加水分解反応を行う場合に有用性が高
い。触媒存在下では、反応が非常に激しく進み、混合物
中に金属含有生成物および残留水をより多く含み易いか
らである。かかる場合の触媒としては、白金系、ルテニ
ウム系、チタニア系、白金−チタニア系などを用いるこ
とができる。これらの触媒を担持した反応器内に金属水
素化物と水の混合液を通過させて反応を行わせる場合に
は、大量の不純物が混入するため、本発明の有効性が非
常に高い。
解いずれにも適用可能である。特に、触媒存在下で前記
金属水素化物の加水分解反応を行う場合に有用性が高
い。触媒存在下では、反応が非常に激しく進み、混合物
中に金属含有生成物および残留水をより多く含み易いか
らである。かかる場合の触媒としては、白金系、ルテニ
ウム系、チタニア系、白金−チタニア系などを用いるこ
とができる。これらの触媒を担持した反応器内に金属水
素化物と水の混合液を通過させて反応を行わせる場合に
は、大量の不純物が混入するため、本発明の有効性が非
常に高い。
【００１３】本発明において、金属水素化物の加水分解
を行う場合には、不純物除去手段によって、混合物から
金属含有生成物および水の少なくとも一部を除去すると
ともに、両者を分離することが好ましい。混合物から水
も除去することにより、水素純度をより向上することが
できる。また、金属含有生成物と水を分離することによ
り、水を加水分解反応に再利用することができる。従っ
て、加水分解用の水タンクの容積を低減でき、水素ガス
生成装置の小型化を図ることができる。
を行う場合には、不純物除去手段によって、混合物から
金属含有生成物および水の少なくとも一部を除去すると
ともに、両者を分離することが好ましい。混合物から水
も除去することにより、水素純度をより向上することが
できる。また、金属含有生成物と水を分離することによ
り、水を加水分解反応に再利用することができる。従っ
て、加水分解用の水タンクの容積を低減でき、水素ガス
生成装置の小型化を図ることができる。
【００１４】金属含有生成物と水の分離は、種々の方法
で実現可能である。第１の態様として、水に対する金属
含有生成物の溶解度を低減させることにより分離を行う
ことができる。溶解度の低減により、金属含有生成物を
析出分離することができる。
で実現可能である。第１の態様として、水に対する金属
含有生成物の溶解度を低減させることにより分離を行う
ことができる。溶解度の低減により、金属含有生成物を
析出分離することができる。
【００１５】溶解度の低減は、例えば混合物の冷却によ
り行うことができる。一般に溶解度は温度依存性がある
から、温度低下により溶解度を低減させることができ
る。冷却は、空冷または液冷いずれの方法を用いても良
い。
り行うことができる。一般に溶解度は温度依存性がある
から、温度低下により溶解度を低減させることができ
る。冷却は、空冷または液冷いずれの方法を用いても良
い。
【００１６】溶解度の低減は、混合物の断熱膨張により
行うこともできる。断熱膨張に伴う温度低下によって、
溶解度を低減させることができる。断熱膨張は、例え
ば、混合物の流路の断面積を局所的に増すことによって
行うことができる。混合物を容積可変の容器に一旦貯蔵
した後、容積を急増させてもよい。
行うこともできる。断熱膨張に伴う温度低下によって、
溶解度を低減させることができる。断熱膨張は、例え
ば、混合物の流路の断面積を局所的に増すことによって
行うことができる。混合物を容積可変の容器に一旦貯蔵
した後、容積を急増させてもよい。
【００１７】第２の態様として、金属含有生成物と水の
比重の相違を利用して分離を行うことができる。例え
ば、混合物を静置して金属含有生成物と水とを層分離さ
せる態様を採ることができる。また、金属含有生成物を
遠心分離させてもよい。遠心分離は、混合物を封入した
容器を回転させてもよいし、混合物の流路をスパイラル
状にして遠心力を作用させてもよい。
比重の相違を利用して分離を行うことができる。例え
ば、混合物を静置して金属含有生成物と水とを層分離さ
せる態様を採ることができる。また、金属含有生成物を
遠心分離させてもよい。遠心分離は、混合物を封入した
容器を回転させてもよいし、混合物の流路をスパイラル
状にして遠心力を作用させてもよい。
【００１８】本発明では、装置の小型化を図るため、金
属水素化物の貯蔵部内に、分離された金属含有生成物を
貯蔵する構成を採ることが望ましい。つまり、金属水素
化物を貯蔵する第１貯蔵部と、金属含有生成物を貯蔵す
る第２貯蔵部とを用い、第２貯蔵部を、第１貯蔵部内に
備えるとともに、容積可変な可動壁で構成することが望
ましい。反応が進行するに連れて、金属水素化物の量は
低減し、金属含有生成物の量は増大する。可変容積の第
２貯蔵部を第１貯蔵部内に設けることにより、スペース
の無駄なく金属水素化物および金属含有生成物の双方を
貯蔵することができる。容積可変な構成は、例えば、第
１貯蔵部と第２貯蔵部とを仕切る剛体壁を移動させる構
成としてもよいし、第２貯蔵部を弾性体の袋等で構成
し、金属含有生成物の量に応じて第２貯蔵部が膨張する
構成としてもよい。
属水素化物の貯蔵部内に、分離された金属含有生成物を
貯蔵する構成を採ることが望ましい。つまり、金属水素
化物を貯蔵する第１貯蔵部と、金属含有生成物を貯蔵す
る第２貯蔵部とを用い、第２貯蔵部を、第１貯蔵部内に
備えるとともに、容積可変な可動壁で構成することが望
ましい。反応が進行するに連れて、金属水素化物の量は
低減し、金属含有生成物の量は増大する。可変容積の第
２貯蔵部を第１貯蔵部内に設けることにより、スペース
の無駄なく金属水素化物および金属含有生成物の双方を
貯蔵することができる。容積可変な構成は、例えば、第
１貯蔵部と第２貯蔵部とを仕切る剛体壁を移動させる構
成としてもよいし、第２貯蔵部を弾性体の袋等で構成
し、金属含有生成物の量に応じて第２貯蔵部が膨張する
構成としてもよい。
【００１９】本発明は、反応器内で金属水素化物に水を
加える態様で構成することもできるし、予め金属水素化
物の水溶液を貯蔵しておき、反応器に担持された触媒の
作用によって反応を促進させる態様で構成することもで
きる。後者の場合には、第１貯蔵部には、金属水素化物
の水溶液が貯蔵されることになる。この場合、第２貯蔵
部の可動壁は、水の選択透過性を備える半透膜とするこ
とが好ましい。こうすれば、金属含有生成物に含まれる
水が第１貯蔵部に浸透するため、加水分解に再利用する
ことができる。
加える態様で構成することもできるし、予め金属水素化
物の水溶液を貯蔵しておき、反応器に担持された触媒の
作用によって反応を促進させる態様で構成することもで
きる。後者の場合には、第１貯蔵部には、金属水素化物
の水溶液が貯蔵されることになる。この場合、第２貯蔵
部の可動壁は、水の選択透過性を備える半透膜とするこ
とが好ましい。こうすれば、金属含有生成物に含まれる
水が第１貯蔵部に浸透するため、加水分解に再利用する
ことができる。
【００２０】本発明は、第２の構成として、金属水素化
物から金属含有生成物と水素とを生成する加水分解反応
を利用して、水素ガスを生成する水素ガス生成装置にお
いて、加水分解用の水を貯蔵する反応器と、反応器に前
記金属水素化物の粉末を高速噴射する噴射機構とを備え
るものとした。
物から金属含有生成物と水素とを生成する加水分解反応
を利用して、水素ガスを生成する水素ガス生成装置にお
いて、加水分解用の水を貯蔵する反応器と、反応器に前
記金属水素化物の粉末を高速噴射する噴射機構とを備え
るものとした。
【００２１】水中に噴射された金属水素化物は、加水分
解され水素と金属含有生成物とを生成する。この反応
は、噴射された勢いで金属水素化物が水中を進行する間
に生じる。従って、金属含有生成物は、水の摩擦力によ
って金属水素化物の表面から剥離し、反応器底部に沈殿
する。この結果、第２の構成によれば、金属含有生成物
の剥離により反応率を向上しつつ、反応と並行して金属
含有生成物を分離することができる。更に、反応を間欠
的に行い、金属含有生成物を十分に沈殿させれば、上層
の水は引き続き加水分解に利用できる利点もある。
解され水素と金属含有生成物とを生成する。この反応
は、噴射された勢いで金属水素化物が水中を進行する間
に生じる。従って、金属含有生成物は、水の摩擦力によ
って金属水素化物の表面から剥離し、反応器底部に沈殿
する。この結果、第２の構成によれば、金属含有生成物
の剥離により反応率を向上しつつ、反応と並行して金属
含有生成物を分離することができる。更に、反応を間欠
的に行い、金属含有生成物を十分に沈殿させれば、上層
の水は引き続き加水分解に利用できる利点もある。
【００２２】本発明は、上述した水素ガス生成装置とし
ての態様の他、燃料電池と組み合わせて燃料電池システ
ムとして構成してもよい。また、燃料電池からの電力を
エネルギ源として移動する移動体として構成することも
できる。この他、金属水素化物を用いた水素ガス生成方
法の態様で構成してもよい。
ての態様の他、燃料電池と組み合わせて燃料電池システ
ムとして構成してもよい。また、燃料電池からの電力を
エネルギ源として移動する移動体として構成することも
できる。この他、金属水素化物を用いた水素ガス生成方
法の態様で構成してもよい。
【００２３】
【発明の実施の形態】Ａ．第１実施例：図１は第１実施
例としての燃料電池システムの概略構成を示す説明図で
ある。この燃料電池システムは、燃料電池８と水素ガス
生成装置とから構成される。燃料電池８は、アノード８
ａに供給される水素と、カソード８ｃに供給される空気
中の酸素との電気化学反応によって発電する装置であ
る。燃料電池８としては、固体高分子型燃料電池を用い
るものとしたが、燐酸型など種々の型の燃料電池を適用
可能である。
例としての燃料電池システムの概略構成を示す説明図で
ある。この燃料電池システムは、燃料電池８と水素ガス
生成装置とから構成される。燃料電池８は、アノード８
ａに供給される水素と、カソード８ｃに供給される空気
中の酸素との電気化学反応によって発電する装置であ
る。燃料電池８としては、固体高分子型燃料電池を用い
るものとしたが、燐酸型など種々の型の燃料電池を適用
可能である。
【００２４】水素ガス生成装置は、ケミカルハイドライ
ドと呼ばれる金属水素化物を加水分解して水素ガスを生
成する。本実施例では、ＮａＢＨ4を金属水素化物とし
て用いるものとした。ＮａＢＨ4は、加水分解して、水
素とＮａＢＯ2を生成する。ＮａＢＯ2は、金属水素化物
中に含まれる金属、この場合はＮａを含有する金属含有
生成物である。以下、実施例では、ＮａＢＯ2を単に生
成物と称する。
ドと呼ばれる金属水素化物を加水分解して水素ガスを生
成する。本実施例では、ＮａＢＨ4を金属水素化物とし
て用いるものとした。ＮａＢＨ4は、加水分解して、水
素とＮａＢＯ2を生成する。ＮａＢＯ2は、金属水素化物
中に含まれる金属、この場合はＮａを含有する金属含有
生成物である。以下、実施例では、ＮａＢＯ2を単に生
成物と称する。
【００２５】金属水素化物は、金属水素化物タンク１に
粉末状態で貯蔵されている。この粉末は、配管を通じて
反応器３に供給される。配管中には供給量を調整するた
めのバルブ２が設けられている。粉末を搬送可能なポン
プ、例えば超音波モータを利用したポンプなどを用いて
金属水素化物を反応器３に供給する構成を採っても良
い。
粉末状態で貯蔵されている。この粉末は、配管を通じて
反応器３に供給される。配管中には供給量を調整するた
めのバルブ２が設けられている。粉末を搬送可能なポン
プ、例えば超音波モータを利用したポンプなどを用いて
金属水素化物を反応器３に供給する構成を採っても良
い。
【００２６】金属水素化物を加水分解するための水は、
水タンク４に貯蔵されており、ポンプ５によって反応器
３に供給される。水を供給するための配管には、逆止弁
６が設けられている。
水タンク４に貯蔵されており、ポンプ５によって反応器
３に供給される。水を供給するための配管には、逆止弁
６が設けられている。
【００２７】反応器３は、金属水素化物の加水分解を行
うための容器である。反応によって多量の水素が生成さ
れ、内部は高圧となる。反応器３は、この圧力に耐えう
る構造を有している。本実施例では、反応器３の内部に
は、加水分解反応を促進するための触媒が担持されてい
る。触媒としては、例えば、白金系、ルテニウム系、チ
タニア系、白金−チタニア系などを用いることができ
る。
うための容器である。反応によって多量の水素が生成さ
れ、内部は高圧となる。反応器３は、この圧力に耐えう
る構造を有している。本実施例では、反応器３の内部に
は、加水分解反応を促進するための触媒が担持されてい
る。触媒としては、例えば、白金系、ルテニウム系、チ
タニア系、白金−チタニア系などを用いることができ
る。
【００２８】反応器３では短時間に大量の水素が生成さ
れるため、水素に巻き込まれるようにして、生成物およ
び水が流出する。燃料電池８の要求出力にも依るが、水
素の量は数百リットル／分に至ることもある。水素、生
成物、水の混合物は、配管によって分離器１０に運搬さ
れる。
れるため、水素に巻き込まれるようにして、生成物およ
び水が流出する。燃料電池８の要求出力にも依るが、水
素の量は数百リットル／分に至ることもある。水素、生
成物、水の混合物は、配管によって分離器１０に運搬さ
れる。
【００２９】分離器１０は、混合物から生成物および水
を除去し、水素ガスの純度を高めるユニットである。分
離器１０は密閉された容器で構成されている。容器内に
は、混合物が供給される供給口の前面に、その流れを阻
止するための阻害板１１が設けられている。阻害板１１
は、生成物、水の除去がなされないまま、混合物が分離
器１０を通過するのを回避する機能を奏する。図では、
混合物の流れ方向に垂直に設けられた状態を例示した
が、分離器１０の出口方向への速度成分を抑制可能であ
れば種々の向きに設置可能である。また、枚数は問わな
い。上述の速度成分を抑制可能であれば、板以外の機構
を用いても構わない。
を除去し、水素ガスの純度を高めるユニットである。分
離器１０は密閉された容器で構成されている。容器内に
は、混合物が供給される供給口の前面に、その流れを阻
止するための阻害板１１が設けられている。阻害板１１
は、生成物、水の除去がなされないまま、混合物が分離
器１０を通過するのを回避する機能を奏する。図では、
混合物の流れ方向に垂直に設けられた状態を例示した
が、分離器１０の出口方向への速度成分を抑制可能であ
れば種々の向きに設置可能である。また、枚数は問わな
い。上述の速度成分を抑制可能であれば、板以外の機構
を用いても構わない。
【００３０】分離器１０の内部は、仕切壁１２によって
層分離室１３と水抽出室１４に分けられている。阻害板
１１によって流れが阻害されると、水素に巻き込まれて
流れてきた生成物および水は、層分離室１３に落下す
る。水素ガスは、分離器１０の上層に分離され、純度が
向上された状態で出口から流出する。この水素ガスは、
燃料電池８のアノード８ａに供給される。
層分離室１３と水抽出室１４に分けられている。阻害板
１１によって流れが阻害されると、水素に巻き込まれて
流れてきた生成物および水は、層分離室１３に落下す
る。水素ガスは、分離器１０の上層に分離され、純度が
向上された状態で出口から流出する。この水素ガスは、
燃料電池８のアノード８ａに供給される。
【００３１】生成物は、水に一定量しか溶解しない。従
って、分離器１０を静置すると、層分離室１３の底部に
は生成物が沈殿し、上層は生成物の水溶液となる。層分
離室１３の水量が仕切壁１２の高さを超えると、上層の
水溶液は水抽出室１４に流れ込む。分離器１０は、かか
る機構により、生成物と水とを分離する。静置とは、完
全に無振動の状態に限定されるものではない。仕切壁１
２によって生成物と上澄みの溶液とが分離可能な程度に
低い振動状態に置かれていれば足りる。なお、水を選択
的に透過する半透膜を用いて仕切壁１２を構成し、膜の
作用によって生成物と水の分離を行うものとしてもよ
い。
って、分離器１０を静置すると、層分離室１３の底部に
は生成物が沈殿し、上層は生成物の水溶液となる。層分
離室１３の水量が仕切壁１２の高さを超えると、上層の
水溶液は水抽出室１４に流れ込む。分離器１０は、かか
る機構により、生成物と水とを分離する。静置とは、完
全に無振動の状態に限定されるものではない。仕切壁１
２によって生成物と上澄みの溶液とが分離可能な程度に
低い振動状態に置かれていれば足りる。なお、水を選択
的に透過する半透膜を用いて仕切壁１２を構成し、膜の
作用によって生成物と水の分離を行うものとしてもよ
い。
【００３２】水抽出室１４に分離された水は、水タンク
４に戻され、再び加水分解に使用される。分離された水
は、厳密には生成物の水溶液であるが、溶解した生成物
は加水分解に何ら影響を与えないことが確認されてい
る。
４に戻され、再び加水分解に使用される。分離された水
は、厳密には生成物の水溶液であるが、溶解した生成物
は加水分解に何ら影響を与えないことが確認されてい
る。
【００３３】以上で説明した第１実施例の燃料電池シス
テムによれば、加水分解によって生成された水素ガスの
純度を向上した上で燃料電池８に供給することができ
る。従って、燃料電池８の発電を効率的に行うことがで
きる。また、生成物による配管の目詰まり、燃料電池８
に与えられる悪影響を回避することができる。
テムによれば、加水分解によって生成された水素ガスの
純度を向上した上で燃料電池８に供給することができ
る。従って、燃料電池８の発電を効率的に行うことがで
きる。また、生成物による配管の目詰まり、燃料電池８
に与えられる悪影響を回避することができる。
【００３４】第１実施例では、混合物中の水を分離し、
加水分解に再利用することができる。従って、水タンク
４の容積の抑制、ひいては装置全体の小型化を図ること
ができる。
加水分解に再利用することができる。従って、水タンク
４の容積の抑制、ひいては装置全体の小型化を図ること
ができる。
【００３５】Ｂ．第２実施例：図２は第２実施例として
の燃料電池システムの概略構成を示す説明図である。第
２実施例では、分離器の構成が第１実施例と相違する。
その他の構成については、第１実施例と同じであるた
め、説明を省略する。
の燃料電池システムの概略構成を示す説明図である。第
２実施例では、分離器の構成が第１実施例と相違する。
その他の構成については、第１実施例と同じであるた
め、説明を省略する。
【００３６】第２実施例の分離器２２は、生成物の水に
対する溶解度の温度依存性を利用して水と生成物とを分
離する。図示する通り、分離器２２は、反応器３から混
合物が運搬される配管２１よりも極端に大きい断面積を
有する容器である。配管２１から供給された混合物は、
分離器２２に入ると、断面積の相違によって流速が急激
に低下するとともに、断熱膨張する。流速の低下によっ
て混合物中の生成物および水は分離器２２の底に落下
し、堆積する。また断熱膨張によって水素ガスの温度が
低下するため、分離器２２の内部は比較的低温になる。
一般に溶解度は温度が低いほど低下するから、断熱膨張
に伴う温度低下によって、生成物は分離器２２の底部で
析出する。水素ガス中に残存する水蒸気も凝縮するとと
もに生成物が析出し、併せて除去される。不純物が除去
された水素ガスは、出口から配管２３によって燃料電池
８に供給される。分離器２２の底部で生成物と分離され
た水を、第１実施例と同様、水タンク４に回収してもよ
い。
対する溶解度の温度依存性を利用して水と生成物とを分
離する。図示する通り、分離器２２は、反応器３から混
合物が運搬される配管２１よりも極端に大きい断面積を
有する容器である。配管２１から供給された混合物は、
分離器２２に入ると、断面積の相違によって流速が急激
に低下するとともに、断熱膨張する。流速の低下によっ
て混合物中の生成物および水は分離器２２の底に落下
し、堆積する。また断熱膨張によって水素ガスの温度が
低下するため、分離器２２の内部は比較的低温になる。
一般に溶解度は温度が低いほど低下するから、断熱膨張
に伴う温度低下によって、生成物は分離器２２の底部で
析出する。水素ガス中に残存する水蒸気も凝縮するとと
もに生成物が析出し、併せて除去される。不純物が除去
された水素ガスは、出口から配管２３によって燃料電池
８に供給される。分離器２２の底部で生成物と分離され
た水を、第１実施例と同様、水タンク４に回収してもよ
い。
【００３７】分離器２２の断面積は、混合物の流速低減
作用、水素ガスの断熱膨張による温度低下作用を考慮
し、不純物の除去、生成物と水の分離を十分に行うこと
ができる範囲で適宜設定すればよい。
作用、水素ガスの断熱膨張による温度低下作用を考慮
し、不純物の除去、生成物と水の分離を十分に行うこと
ができる範囲で適宜設定すればよい。
【００３８】第２実施例のシステムによれば、生成物お
よび水の分離によって第１実施例と同様の利点を得るこ
とができる。第２実施例では、分離器２２が比較的簡単
な構造を有するという利点もある。
よび水の分離によって第１実施例と同様の利点を得るこ
とができる。第２実施例では、分離器２２が比較的簡単
な構造を有するという利点もある。
【００３９】第２実施例では、単一の分離器２２を設け
た場合を例示したが、軸方向に複数の分離器を直列に配
置し、段階的に純度を向上する構成を採ることも可能で
ある。
た場合を例示したが、軸方向に複数の分離器を直列に配
置し、段階的に純度を向上する構成を採ることも可能で
ある。
【００４０】Ｃ．第３実施例：図３は第３実施例として
の燃料電池システムの概略構成を示す説明図である。燃
料電池８の構成は第１実施例と同じであるが、水素ガス
生成装置の構成が第１実施例と相違する。
の燃料電池システムの概略構成を示す説明図である。燃
料電池８の構成は第１実施例と同じであるが、水素ガス
生成装置の構成が第１実施例と相違する。
【００４１】第３実施例では、金属水素化物は、予め水
と混合された状態で燃料タンク３１に貯蔵される。本実
施例では、この混合液を燃料と呼ぶものとする。燃料タ
ンク３１では、貯蔵時の温度、ｐＨなどの環境条件が、
金属水素化物の加水分解の進行を抑制できる範囲に調整
されている。
と混合された状態で燃料タンク３１に貯蔵される。本実
施例では、この混合液を燃料と呼ぶものとする。燃料タ
ンク３１では、貯蔵時の温度、ｐＨなどの環境条件が、
金属水素化物の加水分解の進行を抑制できる範囲に調整
されている。
【００４２】金属水素化物と水の混合液は、ポンプ３３
によって反応器３４に供給される。粉末状の金属水素化
物を反応器に供給する第１実施例と異なり、液状の燃料
を用いることにより、反応器３４への供給量を比較的容
易に精度良く制御可能となる利点がある。
によって反応器３４に供給される。粉末状の金属水素化
物を反応器に供給する第１実施例と異なり、液状の燃料
を用いることにより、反応器３４への供給量を比較的容
易に精度良く制御可能となる利点がある。
【００４３】反応器３４は、加水分解を促進するための
触媒が内部に担持されている。燃料は、この触媒の作用
によって反応器３４内で急激に反応し、水素、生成物、
水の混合物を生成する。この混合物は、分離器３５に供
給される。
触媒が内部に担持されている。燃料は、この触媒の作用
によって反応器３４内で急激に反応し、水素、生成物、
水の混合物を生成する。この混合物は、分離器３５に供
給される。
【００４４】第３実施例の分離器３５は、生成物の溶解
度の温度依存性を利用して生成物と水との分離を行う。
分離器３５には、軸方向に垂直に混合物が供給される。
これによって、分離器３５の外壁が第１実施例における
阻害板１１と同じ作用を奏し、混合物の流速を低下させ
ることができる。流速低下によって生成物、水が分離器
３５の底部に落下し、水素ガスは分離器３５の上層に分
離される。分離された水素ガスは配管３８によって燃料
電池８のアノード８ａに供給される。
度の温度依存性を利用して生成物と水との分離を行う。
分離器３５には、軸方向に垂直に混合物が供給される。
これによって、分離器３５の外壁が第１実施例における
阻害板１１と同じ作用を奏し、混合物の流速を低下させ
ることができる。流速低下によって生成物、水が分離器
３５の底部に落下し、水素ガスは分離器３５の上層に分
離される。分離された水素ガスは配管３８によって燃料
電池８のアノード８ａに供給される。
【００４５】分離器３５は、外部からファン３６によっ
て強制空冷される。この温度低下によって、分離器３５
の底部で生成物が析出し、水と層分離される。図示を省
略したが、層分離された水は、燃料タンク３１に回収さ
れる。ファン３６を省略し、分離器３５を外気と触れや
すい状態で設置することによって自然冷却してもよい。
分離器３５に液冷機構を設けても良い。
て強制空冷される。この温度低下によって、分離器３５
の底部で生成物が析出し、水と層分離される。図示を省
略したが、層分離された水は、燃料タンク３１に回収さ
れる。ファン３６を省略し、分離器３５を外気と触れや
すい状態で設置することによって自然冷却してもよい。
分離器３５に液冷機構を設けても良い。
【００４６】分離器３５で分離された生成物は、配管３
７によって生成物タンク３２に回収される。生成物タン
ク３２は、燃料タンク３１の内部に設けられている。本
実施例では、生成物タンク３２は、弾性素材の袋で容積
可変に構成されている。生成物の量は、燃料の消費に伴
って増大するため、こうすることにより、スペースの無
駄なく燃料および生成物の双方を貯蔵することができ
る。生成物タンク３２は容積可変であれば足り、弾性素
材では燃料タンク３１内を剛体の可動壁で仕切って構成
してもよい。
７によって生成物タンク３２に回収される。生成物タン
ク３２は、燃料タンク３１の内部に設けられている。本
実施例では、生成物タンク３２は、弾性素材の袋で容積
可変に構成されている。生成物の量は、燃料の消費に伴
って増大するため、こうすることにより、スペースの無
駄なく燃料および生成物の双方を貯蔵することができ
る。生成物タンク３２は容積可変であれば足り、弾性素
材では燃料タンク３１内を剛体の可動壁で仕切って構成
してもよい。
【００４７】本実施例では、水を選択的に透過する半透
膜で生成物タンク３２を形成した。こうすることによ
り、分離器３５で十分に分離できなかった生成物中の水
が半透膜を燃料側に透過する。従って、より多くの水を
加水分解に再利用することができる。
膜で生成物タンク３２を形成した。こうすることによ
り、分離器３５で十分に分離できなかった生成物中の水
が半透膜を燃料側に透過する。従って、より多くの水を
加水分解に再利用することができる。
【００４８】第３実施例の構成によれば、不純物の除去
により、第１実施例と同様の利点を得ることができる。
また、容積可変の生成物タンク３２を用いることによ
り、燃料および生成物の貯蔵に要するスペースの無駄を
省き、装置の小型化を図ることができる。
により、第１実施例と同様の利点を得ることができる。
また、容積可変の生成物タンク３２を用いることによ
り、燃料および生成物の貯蔵に要するスペースの無駄を
省き、装置の小型化を図ることができる。
【００４９】第３実施例では、半透膜と空冷を併用し
て、水と生成物とを分離する場合を例示したが、いずれ
か一方のみを利用して両者を分離する構成を取っても良
い。金属水素化物と水の混合液は、その他の実施例にお
いても燃料として用いることができる。逆に、第３実施
例においても反応器内で金属水素化物と水を混合する態
様を採ることもできる。
て、水と生成物とを分離する場合を例示したが、いずれ
か一方のみを利用して両者を分離する構成を取っても良
い。金属水素化物と水の混合液は、その他の実施例にお
いても燃料として用いることができる。逆に、第３実施
例においても反応器内で金属水素化物と水を混合する態
様を採ることもできる。
【００５０】Ｄ．第４実施例：図４は第４実施例として
の燃料電池システムの概略構成を示す説明図である。燃
料電池８の構成は第１実施例と同じであるが、水素ガス
生成装置の構成が第１実施例と相違する。
の燃料電池システムの概略構成を示す説明図である。燃
料電池８の構成は第１実施例と同じであるが、水素ガス
生成装置の構成が第１実施例と相違する。
【００５１】第４実施例では、反応器４４内に多量の水
が蓄えられている。金属水素化物タンク４１には、金属
水素化物が粉末状態で貯蔵されている。この粉末は、ポ
ンプ４２によってノズル４３から反応器４４の水中に高
速で噴射される。図では、噴射された金属水素化物を黒
丸で示した。噴射された金属水素化物は、噴射された勢
いで水中を進行しながら加水分解され、生成物と水素を
生成する。生成物は、水中を進行する際に、水の摩擦力
によって金属水素化物の表面から剥離する。図中では、
破線で生成物の剥離を示した。剥離した生成物は、反応
器４４の底に堆積する。高速噴射によって生成物が金属
水素化物の表面を完全に被覆することを回避でき、反応
率を向上することができる。
が蓄えられている。金属水素化物タンク４１には、金属
水素化物が粉末状態で貯蔵されている。この粉末は、ポ
ンプ４２によってノズル４３から反応器４４の水中に高
速で噴射される。図では、噴射された金属水素化物を黒
丸で示した。噴射された金属水素化物は、噴射された勢
いで水中を進行しながら加水分解され、生成物と水素を
生成する。生成物は、水中を進行する際に、水の摩擦力
によって金属水素化物の表面から剥離する。図中では、
破線で生成物の剥離を示した。剥離した生成物は、反応
器４４の底に堆積する。高速噴射によって生成物が金属
水素化物の表面を完全に被覆することを回避でき、反応
率を向上することができる。
【００５２】金属水素化物の噴射後、反応器４４の底に
生成物が沈殿し、水と生成物が層分離するのを待って、
次の噴射を行う。つまり、反応は間欠的に行われる。生
成された水素ガスは、反応器４４の上層に貯蔵され、調
圧弁４５によって一定圧力で徐々に燃料電池８に供給さ
れる。第４実施例では、反応器４４が水素ガスを貯蔵す
る水素タンクとしても機能し、同時に水素ガスを、水お
よび生成物から分離する分離器としても機能する。反応
器４４は、かかる作用を考慮して、安定的に水素ガスを
供給可能な容積で形成される。
生成物が沈殿し、水と生成物が層分離するのを待って、
次の噴射を行う。つまり、反応は間欠的に行われる。生
成された水素ガスは、反応器４４の上層に貯蔵され、調
圧弁４５によって一定圧力で徐々に燃料電池８に供給さ
れる。第４実施例では、反応器４４が水素ガスを貯蔵す
る水素タンクとしても機能し、同時に水素ガスを、水お
よび生成物から分離する分離器としても機能する。反応
器４４は、かかる作用を考慮して、安定的に水素ガスを
供給可能な容積で形成される。
【００５３】金属水素化物の間欠的な噴射は、一定周期
的に行うことも可能ではあるが、第４実施例では、反応
器４４内の水素量に応じて噴射を制御するものとした。
かかる制御は、制御ユニット４７によって行われる。制
御ユニット４７は、内部にＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭを備
えるマイクロコンピュータである。制御ユニット４７
は、所定のソフトウェアに従って、ポンプ４２の動作を
制御し、金属水素化物を間欠的に噴射させる。この制御
を行うため、反応器４４の圧力を検出する圧力センサ４
６からの信号が制御ユニット４７に入力されている。
的に行うことも可能ではあるが、第４実施例では、反応
器４４内の水素量に応じて噴射を制御するものとした。
かかる制御は、制御ユニット４７によって行われる。制
御ユニット４７は、内部にＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭを備
えるマイクロコンピュータである。制御ユニット４７
は、所定のソフトウェアに従って、ポンプ４２の動作を
制御し、金属水素化物を間欠的に噴射させる。この制御
を行うため、反応器４４の圧力を検出する圧力センサ４
６からの信号が制御ユニット４７に入力されている。
【００５４】図中に本実施例での制御処理の概要を併せ
て図示した。制御ユニット４７内のチャートは、反応器
４４内の水素量の変動に応じたポンプの運転状態を示し
ている。時刻ｔ０においてポンプ４２が運転されている
ものとする。ポンプ４２の運転により金属水素化物の噴
射、加水分解が行われるから、反応器４４の水素量は増
加する。水素量の増加は、圧力をパラメータとして、圧
力センサ４６によって検出される。
て図示した。制御ユニット４７内のチャートは、反応器
４４内の水素量の変動に応じたポンプの運転状態を示し
ている。時刻ｔ０においてポンプ４２が運転されている
ものとする。ポンプ４２の運転により金属水素化物の噴
射、加水分解が行われるから、反応器４４の水素量は増
加する。水素量の増加は、圧力をパラメータとして、圧
力センサ４６によって検出される。
【００５５】水素量が予め設定された上限値ＰＨに達す
ると（時刻ｔ１）、ポンプ４２の運転は停止される。こ
の上限値は、生成物が十分に沈殿するまでの間に安定的
に水素ガスを供給可能な容量を考慮して任意に設定可能
である。ポンプ４２の停止後は、燃料電池８での水素ガ
スの消費に伴い、反応器４４内の水素量も低減する。こ
の間に反応器４４内部では、生成物と水の層分離が進
む。
ると（時刻ｔ１）、ポンプ４２の運転は停止される。こ
の上限値は、生成物が十分に沈殿するまでの間に安定的
に水素ガスを供給可能な容量を考慮して任意に設定可能
である。ポンプ４２の停止後は、燃料電池８での水素ガ
スの消費に伴い、反応器４４内の水素量も低減する。こ
の間に反応器４４内部では、生成物と水の層分離が進
む。
【００５６】水素量が予め設定された下限値ＰＬに至る
と（時刻ｔ２）、制御ユニットは再びポンプ４２を運転
し、水素ガスを生成する。下限値ＰＬは、ポンプ４２の
運転開始から水素ガスの生成が開始されるまでのタイム
ラグにおける水素ガスの供給安定性を考慮して任意に設
定可能である。このようにポンプ４２は、反応器４４内
の水素量が下限値ＰＬと上限値ＰＨの間に維持されるよ
う、間欠的に運転される。
と（時刻ｔ２）、制御ユニットは再びポンプ４２を運転
し、水素ガスを生成する。下限値ＰＬは、ポンプ４２の
運転開始から水素ガスの生成が開始されるまでのタイム
ラグにおける水素ガスの供給安定性を考慮して任意に設
定可能である。このようにポンプ４２は、反応器４４内
の水素量が下限値ＰＬと上限値ＰＨの間に維持されるよ
う、間欠的に運転される。
【００５７】第４実施例によれば、反応器４４が水素と
生成物、水の分離作用を奏するため、高純度の水素ガス
を燃料電池８に供給することができる。また、生成物に
よる弊害を回避することもできる。第１〜第３実施例と
異なり、分離器が不要なので、簡易なシステム構成とな
る利点もある。
生成物、水の分離作用を奏するため、高純度の水素ガス
を燃料電池８に供給することができる。また、生成物に
よる弊害を回避することもできる。第１〜第３実施例と
異なり、分離器が不要なので、簡易なシステム構成とな
る利点もある。
【００５８】Ｅ．第５実施例：図５は第５実施例として
の燃料電池システムの概略構成を示す説明図である。第
５実施例は、分離器の構成が第１実施例と相違する。そ
の他の構成は、第１実施例と同じであるため、説明を省
略する。
の燃料電池システムの概略構成を示す説明図である。第
５実施例は、分離器の構成が第１実施例と相違する。そ
の他の構成は、第１実施例と同じであるため、説明を省
略する。
【００５９】分離器５１は、水素ガス、生成物および水
の比重の相違を利用してこれらを遠心分離する。遠心分
離は、例えば、水素ガス、生成物および水の混合物を封
入した容器を回転させて遠心分離を行うことができる。
第５実施例では、遠心力が作用する流路を用いることに
より、簡易な構成で遠心分離を実現した。
の比重の相違を利用してこれらを遠心分離する。遠心分
離は、例えば、水素ガス、生成物および水の混合物を封
入した容器を回転させて遠心分離を行うことができる。
第５実施例では、遠心力が作用する流路を用いることに
より、簡易な構成で遠心分離を実現した。
【００６０】図示する通り、分離器５１は、円筒状の容
器で構成される。容器内には、図中に矢印で示すよう
に、螺旋状に混合物が流れるように流路が形成されてい
る。混合物は、分離器５１の外周側から供給され、螺旋
状流路を通って中心部分から流出する。この螺旋状流路
を流れる間、混合物には遠心力が作用する。比重は、水
素、水、生成物の順に大きいため、螺旋状流路の外周壁
には遠心分離された生成物が堆積し、その内側に水がた
まる。
器で構成される。容器内には、図中に矢印で示すよう
に、螺旋状に混合物が流れるように流路が形成されてい
る。混合物は、分離器５１の外周側から供給され、螺旋
状流路を通って中心部分から流出する。この螺旋状流路
を流れる間、混合物には遠心力が作用する。比重は、水
素、水、生成物の順に大きいため、螺旋状流路の外周壁
には遠心分離された生成物が堆積し、その内側に水がた
まる。
【００６１】第５実施例によれば、比較的簡易な構成
で、水素ガスの純度を向上することができる利点があ
る。
で、水素ガスの純度を向上することができる利点があ
る。
【００６２】以上、本発明の種々の実施例について説明
したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その趣
旨を逸脱しない範囲で種々の構成を採ることができるこ
とはいうまでもない。例えば、上述の実施例では、金属
水素化物を加水分解する場合を例示したが、不純物の分
離機構を、熱分解によって水素を生成する装置に適用す
ることも可能である。上述の実施例では、燃料電池用の
燃料ガスを生成する場合を例示したが、本発明の水素ガ
ス生成装置は、水素を利用可能な種々の装置に適用可能
である。燃料電池の電力をエネルギ源として移動する移
動体に、実施例に例示したシステムを搭載することも可
能である。
したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その趣
旨を逸脱しない範囲で種々の構成を採ることができるこ
とはいうまでもない。例えば、上述の実施例では、金属
水素化物を加水分解する場合を例示したが、不純物の分
離機構を、熱分解によって水素を生成する装置に適用す
ることも可能である。上述の実施例では、燃料電池用の
燃料ガスを生成する場合を例示したが、本発明の水素ガ
ス生成装置は、水素を利用可能な種々の装置に適用可能
である。燃料電池の電力をエネルギ源として移動する移
動体に、実施例に例示したシステムを搭載することも可
能である。
【図１】第１実施例としての燃料電池システムの概略構
成を示す説明図である。
成を示す説明図である。
【図２】第２実施例としての燃料電池システムの概略構
成を示す説明図である。
成を示す説明図である。
【図３】第３実施例としての燃料電池システムの概略構
成を示す説明図である。
成を示す説明図である。
【図４】第４実施例としての燃料電池システムの概略構
成を示す説明図である。
成を示す説明図である。
【図５】第５実施例としての燃料電池システムの概略構
成を示す説明図である。
成を示す説明図である。
１…金属水素化物タンク ２…バルブ ３…反応器 ４…水タンク ５…ポンプ ６…逆止弁 ８…燃料電池 ８ｃ…カソード ８ａ…アノード １０…分離器 １１…阻害板 １２…仕切壁 １３…層分離室 １４…水抽出室 ２１…配管 ２２…分離器 ２３…配管 ３１…燃料タンク ３２…生成物タンク ３３…ポンプ ３４…反応器 ３５…分離器 ３６…ファン ３７…配管 ３８…配管 ４１…金属水素化物タンク ４２…ポンプ ４３…ノズル ４４…反応器 ４５…調圧弁 ４６…圧力センサ ４７…制御ユニット ５１…分離器
───────────────────────────────────────────────────── 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 8/06 Ｈ０１Ｍ 8/06 Ｒ 8/10 8/10 Ｆターム(参考） 4G040 FA02 FB01 FB02 FC04 FC08 FC09 FE01 4G140 FA02 FB01 FB02 FC04 FC08 FC09 FE01 5H026 AA04 AA06 5H027 AA04 AA06 BA14 BA16
Claims (13)
- 【請求項１】 金属水素化物から金属含有生成物と水素
とを生成する加水分解反応または熱分解反応を利用し
て、水素ガスを生成する水素ガス生成装置であって、 前記分解反応を行う反応器と、 前記反応によって生成された混合物から前記金属含有生
成物の少なくとも一部を除去することにより水素ガスの
純度を向上する不純物除去手段とを備える水素ガス生成
装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の水素ガス生成装置であっ
て、 前記反応器において、触媒存在下で前記金属水素化物の
加水分解反応を行う水素ガス生成装置。 - 【請求項３】 請求項１記載の水素ガス生成装置であっ
て、 前記反応器では、前記金属水素化物の加水分解が行わ
れ、 前記不純物除去手段は、前記混合物から前記金属含有生
成物および水の少なくとも一部を除去するとともに、両
者を分離する水素ガス生成装置。 - 【請求項４】 請求項３記載の水素ガス生成装置であっ
て、 前記不純物除去手段は、前記水に対する前記金属含有生
成物の溶解度を低減させることにより前記分離を行う水
素ガス生成装置。 - 【請求項５】 請求項４記載の水素ガス生成装置であっ
て、 前記混合物の冷却により前記分離を行う水素ガス生成装
置。 - 【請求項６】 請求項４記載の水素ガス生成装置であっ
て、 前記混合物の断熱膨張により前記分離を行う水素ガス生
成装置。 - 【請求項７】 請求項３記載の水素ガス生成装置であっ
て、 前記不純物除去手段は、前記混合物を静置して前記金属
含有生成物と水とを層分離させる水素ガス生成装置。 - 【請求項８】 請求項３記載の水素ガス生成装置であっ
て、 前記不純物除去手段は、前記金属含有生成物を遠心分離
させる水素ガス生成装置。 - 【請求項９】 請求項１記載の水素ガス生成装置であっ
て、 前記反応器に供給される金属水素化物を貯蔵する第１貯
蔵部と、 前記分離された金属含有生成物を貯蔵する第２貯蔵部と
を備え、 該第２貯蔵部は、該第１貯蔵部内に備えられ、容積可変
な可動壁で構成されている水素ガス生成装置。 - 【請求項１０】 請求項９記載の水素ガス生成装置であ
って、 前記第１貯蔵部は、前記金属水素化物の水溶液が貯蔵さ
れ、 前記第２貯蔵部の可動壁は、水の選択透過性を備える半
透膜である水素ガス生成装置。 - 【請求項１１】 金属水素化物から金属含有生成物と水
素とを生成する加水分解反応を利用して、水素ガスを生
成する水素ガス生成装置であって、 前記加水分解用の水を貯蔵する反応器と、 該反応器に前記金属水素化物の粉末を高速噴射する噴射
機構とを備える水素ガス生成装置。 - 【請求項１２】 金属水素化物を用いた水素ガス生成方
法であって、 （ａ） 金属水素化物から加水分解反応または熱分解反
応によって、金属含有生成物と水素とを含む混合物を生
成する工程と、 （ｂ） 前記反応によって生成された混合物から前記金
属含有生成物の少なくとも一部を除去する工程とを備え
る水素ガス生成方法。 - 【請求項１３】 金属水素化物を用いた水素ガス生成方
法であって、 水を貯蔵した反応器内に前記金属水素化物を高速噴射す
る水素ガス生成方法。
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