JP2005521626A5

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Publication number: JP2005521626A5
Application number: JP2003582074A
Authority: JP
Filing date: 2003-03-27
Publication date: 2006-04-20

Description

固体形態における少なくとも１つの複合金属水素化物は、貯蔵タンク１０１に貯蔵される。この材料は、水素を装置１００において発生させるための固体成分の燃料として利用される。発生した水素は、気体の形態である。複合金属水素化物は、一般に化学式ＭＢＨ_４を有する。Ｍは、周期表のグループＩ(正式にはグループＩＡ)から選択される、例えば、リチウム、ナトリウム又はカリウムなどのアルカリ金属である。Ｍは、いくつかの場合において、アンモニウム又は有機基とすることができる。Ｂは、周期表のグループ１３から選択される、例えば、ホウ素、アルミニウム、及びガリウムなどの元素である。Ｈは水素である。複合金属水素化物は、例示的には、ホウ化水素ナトリウム(ＮａＢＨ_４)である。他の例は、本発明の原理に従って使用することができ、限定されないが、LiBH₄、KBH₄、NH₄BH₄、（CH₃）NBH₄、NaAlH₄、KAlH₄、NaGaH₄、LiGaH₄、KGaH₄、及びその組み合わせを含む。固体形態における複合金属水素化物は、それらが水から保護される限り延長した使用期間を有し、限定されないが、粒状、粉末及びペレットを含め種々の形態をとることができる。

いくつかの用途において、装置１００を修正して第三のディスペンサーを組み込み、固体又は液体形態で水酸化ナトリウムをチャンバー１０３へ供給することができる。当該修正を細線において図１に記載する。示すように、ディスペンサー１５０は、予め決定され測定された量の安定化剤、例えば、水酸化ナトリウムを、固体又は液体の形態で貯蔵タンク１５０からチャンバー１０３へ供給する。あるいは、液体形態の安定化剤を、ディスペンサー１０４を経て液体燃料成分と組み合わせて調剤することができる。当該場合に、ディスペンサー１０４は、適当な量の特定濃度の水酸化ナトリウム水溶液をチャンバー１０３へ、ディペンサー１０２によって供給された固体燃料成分の量に対して提供するであろう。さらに別の処理において、安定化剤を固体燃料成分の一部として調合することができる。このような場合において、それら、両方を、ディスペンサー１０２を経てチャンバー１０３へ供給されるであろう。加えられた寮の安定化剤は、混合物が触媒へ曝されるまで水素の発生を完全に防止するレベルへpH値を上昇させるのに必要な時間である。１３のpH値は、この結果を提供する。しかしながら、ある用途において、それは、阻害しないが、代わりに、水素の発生を単に緩やかに行う１３より低いレベルへ混合物のｐHレベルを上昇させることは望ましいかもしれない。このような場合において、安定化剤の使用は、触媒の使用を要求しないかもしれない。

液体燃料成分の調剤された量と混合されるべき固体燃料成分の重量％の最大値は、液体燃料成分のものにおいて固体燃料成分の最大可溶性より大きくすべきではない。例えば、NaBH₄、LiBH₄、及びKBH₄の最大可溶性は、それぞれ、35％、７％及び１９％である。それゆえ、NaBH₄に対して、重量％の最大値は、35％より少なくすべきである。以下の表は例示的に、予め決定した異なる濃度でのNaBH₄の3つの混合溶液、関連して予め決定されたNaBH₄の重量、及び水の体積を示す。

例示的に、混合機構は第一の制御シグナルを受け取った後、予め設定された時間開始する。あるいは、混合機構は、固体燃料成分ディスペンサー１０２又は液体燃料成分ディスペンサー１０４の前又は同時に開始することができる。混合機構を連続的に又は必要に応じて行うことができる。図５を参照して、燃料として少なくとも１つの複合金属水素化物を使用して水素を発生する方法が示される。例示的に、固体燃料成分は、NaBH₄であり、粒状の形態である。工程５０１で、NaBH₄及び水の混合溶液の濃度を決定する。工程５０２で、NaBH₄及び水の量を決定された濃度に基づいて算出される。例えば、決定された濃度が、１０重量％のNaBH₄であるなら、NaBH₄及び水の量を、それぞれ、100g及び900ｍLとすることができる。工程５０３で、シグナルを受けとる際、NaBH₄及び水の算出された量は、チャンバーへ調剤される。水及びNaBH₄の調剤を同時に又は交互に開始することができる。工程５０４で、調剤されたNaBH₄及び水は、好ましくは混合されて、混合溶液を生産する。工程５０５で、混合溶液を触媒を含む触媒チャンバーへ移送する。触媒は、混合溶液の加水分解作用を活性化し水素、蒸気、及び放出された溶液を発生させる。工程５０６で、水素及び蒸気を分離器において放出された溶液から分離する。工程５０７において、水素及び蒸気を熱交換器で冷却するので、いくつかの蒸気は濃縮され、産出された水素は、所望の湿気を有する。もし湿気が無関係であれば、工程５０７を省略することができる。

Claims

チャンバーと、
前記チャンバーへ結合した水素排気口と、
予め決定された量の固体燃料成分と液体燃料成分を前記チャンバーへそれぞれ供給するための少なくとも第一及び第二ディスペンサーとを備え、前記固体燃料成分と液体成分の混合物が化学反応を経て水素を発生させることができ、各ディスペンサーが予め決定された条件に応答して機能する、水素発生用の装置。
前記固体燃料成分は、金属水素化物であり、前記液体燃料成分が水からなる請求項1記載の装置。
前記金属水素化物が、LiBH₄、KBH₄、NH₄BH₄、(CH₃)NBH₄、NaAlH₄、KAlH₄、NaGaH₄、LiGaH₄、KGaH₄、及びその混合物からなる群から選択される金属水素化物である請求項２記載の装置。
さらに、前記チャンバーと前記水素排出口との間に配置された触媒チャンバーを含み、前記触媒チャンバーが、水素の前記固体及び液体燃料成分の混合物からの発生を促進するタイプの触媒を含む請求項1記載の装置。
さらに、前記触媒チャンバーへ直列的に結合する分離器を含み、前記触媒チャンバーが、前記チャンバーへ結合し、前記分離器が、前記水素排気口へ結合し、前記分離器が、前記水素を、前記固体及び液体燃料の前記化学反応の他の副生成物から分離する請求項４記載の装置。
前記チャンバーが、前記固体及び液体燃料成分の混合を促進する機構を含む請求項１記載の装置。
さらに、前記チャンバーへ、前記固体燃料成分及び前記液体燃料成分の混合物のｐHを上昇させる安定化剤を提供する第三ディスペンサーを含み、前記第三ディスペンサーが、前記第一及び第二ディスペンサーの動作と強調する方法で作動する請求項１記載の装置。
前記液体燃料成分及び固体燃料成分の少なくとも１つが、前記固体燃料成分及び前記液体燃料成分の混合物のｐHを上昇させる安定化剤を含む請求項1記載の装置。
さらに、液体及び固体燃料成分の混合物を前記触媒チャンバーへくみ上げるポンプを含む請求項４記載の装置。
前記予め決定された条件が、水素を発生させるための必要性を表示する条件である請求項1記載の装置。
前記予め決定された条件が、前記チャンバー内の前記液体及び前記固体燃料成分の混合物の予め決定されたレベルである請求項１記載の装置。
前記第一ディスペンサーが、前記固体燃料成分を第一の位置でソースから受けとるトラフを有し、この燃料成分を第二の位置で前記チャンバーへ供給する循環シリンダーを含む請求項1記載の装置。
前記第一ディスペンサーが、前記液体燃料成分のペレットを次々に予め決定された位置へ首尾よく供給する機構を含み、さらに、前記予め決定された位置における各ペレットを前記チャンバー内へ移動させるための作動機構を含む請求項1記載の装置。
前記機構が、前記ペレットを前記予め決定された位置へ首尾よく供給するためのスプリング部材を利用する請求項１３記載の装置。
固体複合金属水素化物と水を含む液体との化学反応から水素を生成する発生器であって、
第一の予め決定された量の固体複合金属水素化物及び第二の予め決定された量の水からなる液体を、予め決定された条件に応答する分配機構から受け取るためのチャンバーであり、これら受け取られた燃料成分が、前記チャンバー内で混合物を形成するチャンバーと、
前記チャンバーと前記水素排気口との間で配置される触媒チャンバーであり、前記触媒チャンバーが前記混合物を受け取るための触媒を有し、前記触媒が前記固体及び液体燃料成分の混合物からの水素の発生を促進するタイプである触媒チャンバーと、
前記触媒チャンバーへ結合した水素排気口と
を備える、発生器。
さらに、固体複合金属水素化物の前記液体への溶解を促進する混合機構と、前記触媒チャンバーと前記固体複合金属水素化物と前記液体との前記化学反応の他の副生成物から前記水素を分離するための前記水素排気口と前記触媒チャンバーとの間に配置された分離器と、を含む請求項１５記載の発生器。
前記固体複合金属水素化物と前記液体との混合物のｐH値を上昇させる安定化剤用の分配機構を含む請求項１５記載の発生器。
前記液体が、前記固体複合金属水素化物及び前記液体の混合物のｐH値を上昇させる化学安定化剤を含む請求項１５記載の発生器。
前記分配機構が、複合金属水素化物と安定化剤の組み合わせを固体形態で分配し、前記安定化剤が、前記固体複合金属水素化物と前記液体との混合物のpH値を上昇させるものである請求項１５記載の発生器。
少なくとも１種の固体複合金属水素化物から水素を発生させる方法であって、
第一ソースから、第一の予め決定された量の固体複合金属水素化物をチャンバーへ予め決定された条件に応答して分配する工程、
第二の予め決定された量の液体を前記チャンバーへ前記予め決定された条件に応答して分配し、分配された量の固体複合金属水素化物と液体が混合物を形成する工程
を含む、方法。
さらに、前記固体複合金属水素化物と前記液体とを前記チャンバー内で混合する工程を含む請求項２０記載の方法。