JP2006298670A - Method and apparatus for generating hydrogen and method and system for generating electrochemical energy - Google Patents
Method and apparatus for generating hydrogen and method and system for generating electrochemical energy Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006298670A JP2006298670A JP2005119216A JP2005119216A JP2006298670A JP 2006298670 A JP2006298670 A JP 2006298670A JP 2005119216 A JP2005119216 A JP 2005119216A JP 2005119216 A JP2005119216 A JP 2005119216A JP 2006298670 A JP2006298670 A JP 2006298670A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hydrogen
- water
- solid
- hydride
- generating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
Description
本発明は、例えば燃料電池に好適な水素発生方法及びその装置、並びに電気化学エネルギー生成方法及びそのシステムに関するものである。 The present invention relates to a hydrogen generation method and apparatus suitable for a fuel cell, for example, and an electrochemical energy generation method and system thereof.
昨今、石油等の化石燃料に代り得る代替クリーンエネルギー源の必要性が叫ばれており、例えば水素(ガス)燃料が注目されている。水素は、単位質量当りに含まれる化学エネルギー量が大きく、また、使用に際して有害物質や地球温暖化ガス等を放出しないなどの理由から、クリーンでかつ無尽蔵の理想的なエネルギー源であると言える。 Recently, the need for an alternative clean energy source that can replace fossil fuels such as oil has been screamed, and for example, hydrogen (gas) fuel has attracted attention. Hydrogen is an ideal energy source that is clean and inexhaustible because it contains a large amount of chemical energy per unit mass and does not release harmful substances, global warming gases, or the like when used.
近年では、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開発が盛んに行われており、大規模発電からオンサイトな自家発電、更には電気自動車用の電源等としての応用などが期待されている。また、最近では、燃料を交換するだけで充電の必要の無い利便性から、携帯電話及びノート型パーソナルコンピュータ等の用途に好適な小型の燃料電池の開発が盛んである。 In recent years, fuel cells that can extract electric energy from hydrogen energy have been actively developed, and are expected to be used as large-scale power generation, on-site private power generation, and as a power source for electric vehicles. ing. In recent years, small fuel cells suitable for applications such as cellular phones and notebook personal computers have been actively developed due to the convenience of simply replacing the fuel and not requiring charging.
このような燃料電池には、例えば、固体高分子型、リン酸型、炭酸溶融塩型及び固体酸化物型等の種類があるが、中でも、固体高分子型燃料電池は、作動温度が常温(25℃)〜100℃以下であって、他のものに比べて低いために注目されている。 Such fuel cells include, for example, a solid polymer type, a phosphoric acid type, a carbonated molten salt type, and a solid oxide type. Among them, a solid polymer fuel cell has an operating temperature of room temperature ( 25 [deg.] C.) to 100 [deg.] C. or less, and is attracting attention because it is lower than others.
この固体高分子型燃料電池は、例えば、スルホン酸基又はリン酸基を有する高分子電解質膜を挟んで燃料極(例えば、水素極)と酸素極とを配置し、これらの極に燃料(水素)や酸素を供給することで、燃料極から生じた水素イオン(プロトン)が高分子電解質膜を通って酸素極に達し、この酸素極の触媒上で水素イオンと酸素とが反応して水が生成される酸化還元反応を起こして、起電力を得るものである。 In this polymer electrolyte fuel cell, for example, a fuel electrode (for example, a hydrogen electrode) and an oxygen electrode are disposed with a polymer electrolyte membrane having a sulfonic acid group or a phosphoric acid group interposed therebetween, and a fuel (hydrogen) is placed on these electrodes. ) Or oxygen, the hydrogen ions (protons) generated from the fuel electrode reach the oxygen electrode through the polymer electrolyte membrane, and the hydrogen ions and oxygen react on the oxygen electrode catalyst to produce water. An electromotive force is obtained by causing the generated redox reaction.
図6に、固体高分子型燃料電池セル64の構成の一例を概略的に示す(後述の特許文献1を参照)。 FIG. 6 schematically shows an example of the configuration of the polymer electrolyte fuel cell 64 (see Patent Document 1 described later).
即ち、触媒をそれぞれ密着又は分散させた、端子59及び端子58付きの負極(燃料極又は水素極)51及び正極(酸素極)54が対向し、これらの両極間にプロトン伝導体52が挟着されている。 That is, a negative electrode (fuel electrode or hydrogen electrode) 51 and a positive electrode (oxygen electrode) 54 with a terminal 59 and a terminal 58, which are in close contact or dispersed with each other, face each other, and the proton conductor 52 is sandwiched between these two electrodes. Has been.
使用時には、負極51側では、水素ガス発生部60より導入口61を介して水素(H2)が供給され、ガス流路56を通過して排出口50(これは設けないこともある。)からその一部が排出される。この時、燃料である水素がガス流路56を通過する間に負極51と接触し、酸化反応によりプロトン(H+)と電子eとが発生する。 In use, on the negative electrode 51 side, hydrogen (H 2 ) is supplied from the hydrogen gas generator 60 through the inlet 61 and passes through the gas flow path 56 (this may not be provided). A part of it is discharged. At this time, hydrogen as fuel contacts the negative electrode 51 while passing through the gas flow path 56, and protons (H + ) and electrons e are generated by the oxidation reaction.
この内、発生したプロトンは、プロトン伝導体52内で発生したプロトンと共に正極54側へ移動し、そこで、導入口53を介しガス流路55に供給されて排出口57へと向かうO2又は空気が電子により還元され、生じた酸素イオンとプロトンが反応して水(H2O)を生成し、この水は排出口57より排出される。 Among them, the protons generated, moves to the positive electrode 54 side together with protons generated in the proton conductor within 52 where, O 2 or air toward the discharge port 57 is supplied to the gas passage 55 through the inlet 53 Is reduced by electrons, and the generated oxygen ions and protons react to generate water (H 2 O), which is discharged from the outlet 57.
この際、燃料である水素が負極51と接触して発生した電子eは端子59から端子58へと移動するが、端子59と端子58との間に設けられた負荷によって所望の起電力を得ることができる。なお、端子59と端子58との間に電流計及び電圧計を接続することによって電流又は電圧の計測が可能である。 At this time, the electrons e generated when hydrogen as a fuel comes into contact with the negative electrode 51 move from the terminal 59 to the terminal 58, but a desired electromotive force is obtained by a load provided between the terminal 59 and the terminal 58. be able to. Note that current or voltage can be measured by connecting an ammeter and a voltmeter between the terminals 59 and 58.
上記の化学反応(電池反応)は、下記の反応式にて表すことができる。
負極側:
2H2→4H++4e
正極側:
O2+4H++4e→2H2O
The above chemical reaction (battery reaction) can be expressed by the following reaction formula.
Negative side:
2H 2 → 4H + + 4e
Positive side:
O 2 + 4H + + 4e → 2H 2 O
燃料電池セルの負極に供給される水素の貯蔵或いは供給方式としては、例えば、高圧ボンベ内に貯蔵する高圧ボンベ方式、水素を液化してボンベに貯蔵する液体水素方式、水素吸蔵合金内に貯蔵する吸蔵合金方式、及び、天然ガスやメタノール等を改質して水素を取り出すガス改質方式が挙げられる。 Examples of the storage or supply method of hydrogen supplied to the negative electrode of the fuel cell include, for example, a high-pressure cylinder method for storing in a high-pressure cylinder, a liquid hydrogen method for liquefying hydrogen and storing it in a cylinder, and storing in a hydrogen storage alloy. Examples thereof include an occlusion alloy method and a gas reforming method in which hydrogen is extracted by reforming natural gas or methanol.
しかし、これらの方法には種々の欠点がある。まず、高圧ボンベ方式では、そのボンベ重量のため、結果的に得られる重量当りの水素量は少ない。 However, these methods have various drawbacks. First, in the high pressure cylinder system, the amount of hydrogen per weight obtained as a result is small due to the cylinder weight.
また、液体水素方式では、その点は改善されるものの、水素を液化するための冷却(例えば、−253℃)設備やエネルギーが必要となる。 Further, in the liquid hydrogen system, although this point is improved, cooling (for example, −253 ° C.) equipment and energy for liquefying hydrogen are required.
また、吸蔵合金方式では、実際の水素の取り出しに加熱が必要であることや、水素吸蔵量そのものが低い。 Further, in the occlusion alloy system, heating is required for actual hydrogen extraction, and the hydrogen occlusion amount itself is low.
また、ガス改質方式では、これらの問題はないものの、加熱を要する改質器が必要であることや、発生した水素に含まれる一酸化炭素等の不純物による触媒の被毒等が問題となる。 In addition, the gas reforming system does not have these problems, but it requires a reformer that requires heating, and poisoning of the catalyst due to impurities such as carbon monoxide contained in the generated hydrogen. .
上記した各方式とは別の水素供給方式として、水素化物を塩基性水溶液に溶解し、この溶液に酸性水溶液を注入して水素を取り出すものがある(後述の特許文献2を参照)。 As a hydrogen supply system different from the above-described systems, there is a system in which a hydride is dissolved in a basic aqueous solution and hydrogen is extracted by injecting an acidic aqueous solution into this solution (see Patent Document 2 described later).
或いは、固体の水素化物に酸性水溶液を接触させて水素を取り出すものもある(後述の特許文献3を参照)。 Alternatively, there is one in which an acidic aqueous solution is brought into contact with a solid hydride to extract hydrogen (see Patent Document 3 described later).
これらの2つの水素供給方式は何れも、下記の加水分解反応を利用するものである(ここでは、NaBH4を水素化物として用いる)。
NaBH4+2H2O→NaBO2+4H2
である。
Both of these two hydrogen supply systems utilize the following hydrolysis reaction (here, NaBH 4 is used as a hydride).
NaBH 4 + 2H 2 O → NaBO 2 + 4H 2
It is.
しかし、上記した特許文献2及び3による水素供給方式においては、前者(特許文献2)では、水素化物を塩基性水溶液に溶解するために、その溶解濃度の限界以上に水素化物を貯蔵することができない。そのため、より多くの水素を得るためには、溶液の貯蔵容器を大きくしなければならず、限られたスペースしかない車両のエンジン部に設置するには限度がある。 However, in the hydrogen supply method according to Patent Documents 2 and 3 described above, in the former (Patent Document 2), in order to dissolve the hydride in the basic aqueous solution, it is possible to store the hydride beyond the limit of its dissolution concentration. Can not. Therefore, in order to obtain more hydrogen, the storage container for the solution has to be enlarged, and there is a limit to install it in the engine part of a vehicle having limited space.
これに加えて、溶液の強い塩基性のために、取扱い時の安全性に難がある。例えば、水素の発生時に塩基性の物質(アルカリ物質)のバブリングによって、発生した水素に混入した塩基性物質が燃料電池セル内のプロトン伝導体(例えば、ナフィオン膜)が中和されて失活するおそれがある。また、各水溶液の液漏れ等が生じて取扱い安全性が不良となるのを防ぐ上で、十分な保護機構が必要になる。 In addition, due to the strong basicity of the solution, there is a difficulty in handling safety. For example, when a basic substance (alkali substance) is bubbled when hydrogen is generated, the basic substance mixed in the generated hydrogen is deactivated by neutralizing the proton conductor (for example, Nafion membrane) in the fuel cell. There is a fear. In addition, a sufficient protection mechanism is necessary to prevent the leakage of each aqueous solution, etc., resulting in poor handling safety.
一方、後者(特許文献3)においては、固体の水素化物を用いるので、上記した水素化物の貯蔵量の限界等の問題は生じ難いが、酸性水溶液を使うために、やはり液漏れ等に対する取扱い安全性の確保に十分な保護機構が必要になる。 On the other hand, in the latter (Patent Document 3), since a solid hydride is used, problems such as the limit of the amount of hydride stored are unlikely to occur. However, since an acidic aqueous solution is used, the handling safety against liquid leakage is still necessary. Sufficient protection mechanism is required to ensure the safety.
そして、上記した何れの供給方式も、水溶液を用いることから、発生水素量の制御性はそれ程良好ではない。 And since any supply system mentioned above uses aqueous solution, the controllability of the amount of generated hydrogen is not so good.
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、十分な量で効率良く、しかも安全に制御性良く水素を発生させることのできる水素発生方法及びその装置、並びに電気化学エネルギー生成方法及びそのシステムを提供することにある。 The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to provide a hydrogen generation method and apparatus capable of generating hydrogen in a sufficient amount efficiently, safely and with good controllability, and An object of the present invention is to provide an electrochemical energy generation method and system.
即ち、本発明は、固形の水素化物と固形の酸性物との混合固形物に水を供給することにより、水素を発生させる、水素発生方法に係わるものである。 That is, the present invention relates to a hydrogen generation method in which hydrogen is generated by supplying water to a solid mixture of a solid hydride and a solid acid.
本発明は又、固形の水素化物と固形の酸性物との混合固形物の収容部と、この収容部に水を供給する水供給手段とを有する、前記水素発生方法の実施に使用する水素発生装置に係わるものである。 The present invention also provides a hydrogen generation unit for use in the implementation of the hydrogen generation method, comprising a storage unit for mixed solids of solid hydride and solid acid, and water supply means for supplying water to the storage unit. It relates to the device.
本発明は又、水素を原料とする電気化学デバイスと、水素発生装置とからなる電気化学エネルギー生成システムを用いて電気化学エネルギーを発生させる方法において、固形の水素化物と固形の酸性物との混合固形物に水を供給することにより発生させた水素を前記電気化学デバイスに導くことを特徴とする、電気化学エネルギー生成方法に係わるものである。 The present invention also relates to a method of generating electrochemical energy using an electrochemical energy generation system comprising an electrochemical device using hydrogen as a raw material and a hydrogen generator, and mixing a solid hydride and a solid acid. The present invention relates to a method for generating electrochemical energy, characterized in that hydrogen generated by supplying water to a solid material is led to the electrochemical device.
本発明は更に、水素を原料とする電気化学デバイスと、水素発生装置とからなる電気化学エネルギー生成システムにおいて、前記水素発生装置が、固形の水素化物と固形の酸性物との混合固形物の収容部と、この収容部に水を供給する水供給手段とを有する水素発生装置であり、この水素発生装置で発生した水素を前記電気化学デバイスに導く水素導入手段が設けられていることを特徴とする、電気化学エネルギー生成システムに係わるものである。 The present invention further relates to an electrochemical energy generation system comprising an electrochemical device using hydrogen as a raw material and a hydrogen generator, wherein the hydrogen generator accommodates a solid mixture of solid hydride and solid acid. And a water supply means for supplying water to the housing part, characterized in that hydrogen introduction means for introducing hydrogen generated in the hydrogen generation apparatus to the electrochemical device is provided. The present invention relates to an electrochemical energy generation system.
本発明によれば、固形の水素化物と固形の酸性物との混合固形物に水を供給することにより水素を発生させているために、既述した従来例のような水溶液に水素化物又は酸性物を溶解して用いる場合と比べて、より多量の水素化物を収容部に収容し、小型でありながら十分な量で効率良く(低エネルギーで)水素を発生させることができ、かつ、液漏れ等のない取り扱い上の安全性を確保でき、更には水の供給量の制御によって水素を制御性良く発生させることができる。 According to the present invention, since hydrogen is generated by supplying water to a solid mixture of a solid hydride and a solid acid, a hydride or an acid is added to an aqueous solution as in the conventional example described above. Compared to the case of using dissolved substances, a larger amount of hydride is accommodated in the accommodating part, and hydrogen can be generated efficiently (with low energy) in a sufficient amount while being small in size, and liquid leakage It is possible to ensure safety in handling, and to generate hydrogen with good controllability by controlling the amount of water supplied.
本発明においては、前記水素化物に対し前記酸性物を前記混合固形物の1〜50重量%混合するのが望ましい。この理由として、例えば、酸性物が1重量%未満であると、酸性物の十分な触媒効果(上述の加水分解反応の促進効果)が得られず、水素の発生量が乏しくなり、また、酸性物が50重量%を超えると、前記混合固形物における水素化物の占める割合が減少してしまうために、水素の発生量が乏しくなるからである。 In the present invention, it is desirable to mix the acid with 1 to 50% by weight of the mixed solid with the hydride. For example, if the acid content is less than 1% by weight, a sufficient catalytic effect (according to the above-described hydrolysis reaction) of the acid compound cannot be obtained, and the amount of hydrogen generated becomes poor. This is because if the amount exceeds 50% by weight, the proportion of hydride in the mixed solid decreases, so that the amount of hydrogen generated becomes poor.
また、所望の十分な量の水素を効率良く発生させるためには、前記混合固形物1g当り前記水を3〜20ml/min供給するのが望ましい。 Further, in order to efficiently generate a desired sufficient amount of hydrogen, it is desirable to supply 3 to 20 ml / min of the water per 1 g of the mixed solid.
また、前記水素化物として、
一般式:
MH4-n、M(BH4)4-n又はM(AlH4)4-n
(但し、Mは周期表1A族のアルカリ金属、周期表2A族のアルカリ土類金属、周 期表1B族、2B族、3A族、4A族、5A族、6A族又は7A族の金属、ホウ素 又はアルミニウムであり、nは0〜3の整数である。)
で表される化合物を使用する使用することができる。
In addition, as the hydride,
General formula:
MH 4-n , M (BH 4 ) 4-n or M (AlH 4 ) 4-n
(However, M is an alkali metal of Group 1A of the periodic table, an alkaline earth metal of Group 2A of the periodic table, a metal of Periodic Table 1B, 2B, 3A, 4A, 5A, 6A or 7A, boron Or it is aluminum and n is an integer of 0-3.)
It can be used using a compound represented by:
この場合、前記水素化物を、一般式:MH4-nに含まれるLiH、NaH、KH、MgH2、CaH2、TiH2、ZrH2、CrH3、MoH3、FeH3、FeH2、CoH、CoH2、NiH2、CuH、AgH、ZnH2、BH3及びAlH3等;一般式M(BH4)4-nに含まれるLiBH4、NaBH4、KBH4、Mg(BH4)2、Ca(BH4)2、Ba(BH4)2、Sr(BH4)2及びFe(BH4)2等;一般式:M(AlH4)4-nに含まれるLiAlH4、NaAlH4及びKAlH4等;からなる群より選ばれた少なくとも一種とすることができる。 In this case, the hydride of the general formula: LiH contained MH 4-n, NaH, KH , MgH 2, CaH 2, TiH 2, ZrH 2, CrH 3, MoH 3, FeH 3, FeH 2, CoH, CoH 2 , NiH 2 , CuH, AgH, ZnH 2 , BH 3, AlH 3 and the like; LiBH 4 , NaBH 4 , KBH 4 , Mg (BH 4 ) 2 , Ca contained in the general formula M (BH 4 ) 4-n (BH 4 ) 2 , Ba (BH 4 ) 2 , Sr (BH 4 ) 2 and Fe (BH 4 ) 2 etc .; General formula: LiAlH 4 , NaAlH 4 and KAlH 4 contained in M (AlH 4 ) 4-n Etc .; and at least one selected from the group consisting of:
また、前記酸性物として、有機固体酸、或いは硫酸化物、リン酸化物又は塩化物などの無機固体酸を使用することができる。 In addition, as the acidic substance, an organic solid acid or an inorganic solid acid such as a sulfate, a phosphorus oxide, or a chloride can be used.
この場合、前記酸性物を、有機固体酸であるシュウ酸、(+)−L−アスコルビン酸、クエン酸等、無機固体酸であるNiSO4、CuSO4、AlPO4、ZnCl2及びCuCl2等からなる群より選ばれた少なくとも一種とすることができる。 In this case, the acidic substance is an organic solid acid such as oxalic acid, (+)-L-ascorbic acid, citric acid, etc., and inorganic solid acids such as NiSO 4 , CuSO 4 , AlPO 4 , ZnCl 2 and CuCl 2. And at least one selected from the group consisting of:
本発明においては、固形の水素化物と固形の酸性物との混合固形物に水を供給して所望の水素を得る上で、例えば、前記水素化物と前記酸性物とを粉末状態で混合するか或いはこの混合粉末を成形して用い、また前記水を滴下若しくは噴霧するのがよい。 In the present invention, a mixture of a solid hydride and a solid acidic substance is used to obtain water by supplying water to the solid substance. For example, whether the hydride and the acidic substance are mixed in a powder state. Alternatively, the mixed powder may be molded and used, and the water may be dropped or sprayed.
本発明は、前記電気化学デバイスを燃料電池として構成するのに好適であり、酸素極で発生した水を再利用する(貯水スペースを省略又は減少する)ために、特に、酸素極で発生した水を前記水素発生装置の前記水供給手段に還流するのがよい。 The present invention is suitable for configuring the electrochemical device as a fuel cell, and in order to reuse the water generated in the oxygen electrode (omitting or reducing the storage space), in particular, the water generated in the oxygen electrode. Is preferably refluxed to the water supply means of the hydrogen generator.
次に、本発明の好ましい実施の形態を図1〜図5の参照下に詳細に説明する。 Next, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
本実施の形態によれば、例えば、水素化ホウ素ナトリウム(NaBH4)のような加水分解性を有する固形の水素化物粉末と、シュウ酸(COOH)2のような固形の酸性物粉末とを混合した混合粉末に、水(H2O)を注入して、上述した反応に基づいて水素(H2)を発生させるものである。 According to this embodiment, for example, a solid hydride powder having hydrolyzability such as sodium borohydride (NaBH 4 ) and a solid acid powder such as oxalic acid (COOH) 2 are mixed. Water (H 2 O) is injected into the mixed powder and hydrogen (H 2 ) is generated based on the above-described reaction.
ここで、固形の水素化物とは、水を接触させると、加水分解を起こして水素(H2)とNaBO2等の酸化物とを生成する性質のある化合物を指す。この性質を有する化合物には、下記の一般式1、式2及び式3で表される金属水素化物、水素化ホウ素金属及び水素化アルミニウム金属を使用することができる。
一般式:
MH4−n……式1、M(BH4)4-n……式2、M(AlH4)4-n……式3
(但し、Mは周期表1A族のアルカリ金属、周期表2A族のアルカリ土類金属、周 期表1B族、2B族、3A族、4A族、5A族、6A族又は7A族の金属、ホウ素 又はアルミニウムであり、nは0〜3の整数である。)
Here, the solid hydride refers to a compound having a property of generating hydrogen (H 2 ) and an oxide such as NaBO 2 by hydrolysis when brought into contact with water. As the compound having this property, metal hydrides, borohydride metals and aluminum hydride metals represented by the following general formula 1, formula 2 and formula 3 can be used.
General formula:
MH 4-n ...... Formula 1, M (BH 4 ) 4-n ...... Formula 2, M (AlH 4 ) 4-n ...... Formula 3
(However, M is an alkali metal of Group 1A of the periodic table, an alkaline earth metal of Group 2A of the periodic table, a metal of Periodic Table 1B, 2B, 3A, 4A, 5A, 6A or 7A, boron Or it is aluminum and n is an integer of 0-3.)
一般式1の例として、LiH、NaH、KH、MgH2、CaH2、TiH2、ZrH2、CrH3、MoH3、FeH3、FeH2、CoH、CoH2、NiH2、CuH、AgH、ZnH2、BH3、AlH3等の金属水素化物が挙げられる。 As examples of the general formula 1, LiH, NaH, KH, MgH 2, CaH 2, TiH 2, ZrH 2, CrH 3, MoH 3, FeH 3, FeH 2, CoH, CoH 2, NiH 2, CuH, AgH, ZnH 2 , metal hydrides such as BH 3 and AlH 3 are exemplified.
また、一般式2の例として、LiBH4、NaBH4、KBH4、Mg(BH4)2、Ca(BH4)2、Ba(BH4)2、Sr(BH4)2、Fe(BH4)2等の水素化ホウ素金属が挙げられる。 Examples of the general formula 2 include LiBH 4 , NaBH 4 , KBH 4 , Mg (BH 4 ) 2 , Ca (BH 4 ) 2 , Ba (BH 4 ) 2 , Sr (BH 4 ) 2 , Fe (BH 4). 2 ) Metal borohydride such as 2 .
更に、一般式3の例として、例えば、LiAlH4、NaAlH4、KAlH4等の水素化アルミニウム金属が挙げられる。 Furthermore, examples of the general formula 3 include aluminum hydride metals such as LiAlH 4 , NaAlH 4 , and KAlH 4 .
水素化物の選択は、以上に挙げられた化合物の中から決定すればよいが、産業的な見地を鑑みると、最終的には水素発生量、コスト及び安全性等の多点的要件から決定されるのが望ましい。 The choice of hydride may be determined from the compounds listed above, but from the industrial point of view, it is ultimately determined from multipoint requirements such as the amount of hydrogen generated, cost and safety. Is desirable.
一方、固形の酸性物とは、その表面が酸性を示すものを称し、特に限定されるものではないが、例えば、有機固体酸であるシュウ酸、(+)−L−アスコルビン酸及びクエン酸等であり、無機固体酸であるNiSO4及びCuSO4等の硫酸化物、AlPO4等のリン酸化物、又はZnCl2及びCuCl2等の塩化物などが挙げられる。 On the other hand, the solid acidic substance refers to a substance whose surface shows acidity, and is not particularly limited. For example, oxalic acid which is an organic solid acid, (+)-L-ascorbic acid, citric acid and the like Inorganic solid acids such as NiSO 4 and CuSO 4 , sulfur oxides such as AlPO 4 , phosphorus oxides such as ZnCl 2 and CuCl 2, and the like.
本実施の形態では、固形の水素化物と固形の酸性物との各粉末を混合し、粉末状(又は加圧成形された状態)であり、これに水を注水するが、この注水は、液滴のままでもよいし或いはスプレーにして噴霧状にして行っても差し支えない。 In the present embodiment, each powder of solid hydride and solid acid is mixed to form a powder (or a pressure-molded state), and water is poured into the powder. The droplets may be left as they are, or sprayed and sprayed.
このようにして、例えば次の加水分解反応によって水素を発生させ、目的とする箇所へと取り出すことができる。この反応において、固形の酸性物は、直接水素を発生するものではなく、水素化物の加水分解反応を促進させる触媒的な働きがある。
NaBH4+2H2O→NaBO2+4H2
In this way, for example, hydrogen can be generated by the following hydrolysis reaction and taken out to the target location. In this reaction, the solid acidic substance does not directly generate hydrogen but has a catalytic function for promoting the hydrolysis reaction of the hydride.
NaBH 4 + 2H 2 O → NaBO 2 + 4H 2
また、水素化物と酸性物との混合比については、固形の酸性物が混合固形物の1〜50重量%の範囲で混合されるのが望ましい。即ち、固形の酸性物が1重量%未満では、触媒としての量が少なすぎるため、十分な触媒効果が得られず、水素の発生量が乏しくなり、また、固形の酸性物が50重量%を超えると、水素化物の占める割合が減少するため、発生する水素量が減少し易い。 Moreover, about the mixing ratio of a hydride and an acidic substance, it is desirable to mix a solid acidic substance in the range of 1 to 50 weight% of a mixed solid substance. That is, if the amount of the solid acid is less than 1% by weight, the amount as a catalyst is too small, so that a sufficient catalytic effect cannot be obtained, the amount of hydrogen generated is poor, and the solid acid is less than 50% by weight. If it exceeds, the proportion of hydride decreases, so the amount of hydrogen generated tends to decrease.
それゆえ、水素化物と酸性物との混合比については、固形の酸性物が混合固形物の1〜50重量%とするのが望ましく、10〜30重量%とするのがより望ましい。 Therefore, the mixing ratio between the hydride and the acid is preferably 1 to 50% by weight of the solid acid and more preferably 10 to 30% by weight of the mixed solid.
また、所望の量で水素を十分に発生させるためには、混合固形物1g当り前記水を3〜20ml/minの速度で供給するのが望ましい。即ち、水の供給速度が3ml/min未満であると、反応に必要な水の量が少ないために、水素発生量が著しく減少し、また、水の供給速度が20ml/minを超えると、水素の発生量は十分であるがその発生量が飽和して向上しないからである。 In order to sufficiently generate hydrogen in a desired amount, it is desirable to supply the water at a rate of 3 to 20 ml / min per 1 g of the mixed solid. That is, if the water supply rate is less than 3 ml / min, the amount of water required for the reaction is small, so that the amount of hydrogen generation is significantly reduced. If the water supply rate exceeds 20 ml / min, This is because the generation amount is sufficient, but the generation amount is saturated and does not improve.
本実施の形態によれば、固形の水素化物と固形の酸性物との混合固形物に水を供給することにより水素を発生させているために、既述した従来例のような水溶液に水素化物又は酸性物を溶解して用いる場合と比べて、より多量の水素化物を収容部に収容し、小型でありながら十分な量で効率良く(低エネルギーで)水素を発生させることができ、かつ、液漏れ等のない取り扱い上の安全性を確保でき、更には水の供給量の制御によって水素を制御性良く発生させることができる。 According to the present embodiment, since hydrogen is generated by supplying water to a solid mixture of solid hydride and solid acid, the hydride is added to the aqueous solution as in the conventional example described above. Or, a larger amount of hydride can be accommodated in the accommodating portion, compared with the case where the acidic substance is dissolved, and hydrogen can be generated efficiently (with low energy) in a sufficient amount while being small, and Safety in handling without leakage etc. can be ensured, and hydrogen can be generated with good controllability by controlling the amount of water supplied.
また、例えば燃料電池のように、使用時に水が生成するような用途においては、その生成水を回収して上記の加水分解反応に再利用すれば、貯水スペースを省略若しくは減少することができる。 In applications where water is generated during use, such as fuel cells, the water storage space can be omitted or reduced if the generated water is recovered and reused in the hydrolysis reaction.
即ち、貯水スペースを小さくできる分に対応して、水素化物と固体酸との混合固形物をより多量に充填することができるので、格段に水素の発生量が増大し、携帯機器などの使用において大いなる長所となる。従って、本実施の形態により、既述した従来例よりも格段に作動時間の長い燃料電池を提供することが可能である。また、常温で水素を得ることができ、かつ簡便なシステムを構築可能である。 In other words, since it is possible to fill a larger amount of mixed solids of hydride and solid acid corresponding to the amount of water storage space can be reduced, the amount of generated hydrogen is significantly increased, so that it can be used in portable devices and the like. This is a great advantage. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to provide a fuel cell having a much longer operating time than the conventional example described above. Moreover, hydrogen can be obtained at normal temperature and a simple system can be constructed.
図1には、固体高分子型燃料電池を用いた電気化学エネルギー生成システム30の構造及び水素発生方法を示す。 FIG. 1 shows a structure of an electrochemical energy generation system 30 using a solid polymer fuel cell and a hydrogen generation method.
水素化物粉末と酸性物粉末との混合粉末7を収容した貯蔵室1(収容部)内には、貯水室2から導びかれた注水管3が挿入されている。貯蔵室1で発生した水素(H2)は、発生した水素ガスによる内圧上昇により、水素供給管6を通して自動的に燃料電池セル4(電気化学デバイス)に送気される。更に、燃料電池セル4の酸素極側には、発生した生成水(H2O)を回収する貯水部5が備えられているのがよい。 A water injection pipe 3 led from the water storage chamber 2 is inserted into the storage chamber 1 (accommodating portion) in which the mixed powder 7 of hydride powder and acidic powder is stored. Hydrogen (H 2 ) generated in the storage chamber 1 is automatically supplied to the fuel cell 4 (electrochemical device) through the hydrogen supply pipe 6 due to an increase in internal pressure due to the generated hydrogen gas. Further, it is preferable that a water storage section 5 for collecting generated water (H 2 O) generated is provided on the oxygen electrode side of the fuel battery cell 4.
水素化物粉末と酸性物粉末との混合粉末7は貯蔵室1内の底部上に配され、貯水室2から延びる注水管3は、貯蔵室1の上部を塞ぐ蓋体8を貫通して貯蔵室1内に突入していて、貯蔵室1内の混合粉末7に水を注水するのに用いられる。なお、貯水部5、貯水室2及び注水管3によって水供給手段が構成され、貯水室2、注水管3及び貯蔵室1によって水素発生部24が構成されている。 The mixed powder 7 of the hydride powder and the acid powder is disposed on the bottom of the storage chamber 1, and the water injection pipe 3 extending from the water storage chamber 2 penetrates the lid 8 that closes the upper portion of the storage chamber 1 and stores the storage chamber. 1 is used to pour water into the mixed powder 7 in the storage chamber 1. The water storage unit 5, the water storage chamber 2 and the water injection pipe 3 constitute a water supply means, and the water storage chamber 2, the water injection pipe 3 and the storage chamber 1 constitute a hydrogen generation unit 24.
貯蔵室1で発生した水素(H2)は、水素供給管6(水素導入手段)を介して燃料電池セル4の燃料極側に送気される。この水素供給管6は、貯蔵室1の上部に位置する蓋体8を貫通して貯蔵室1内に突入していて貯蔵室1から燃料電池セル4内に水素を供給するのに用いられる。 Hydrogen (H 2 ) generated in the storage chamber 1 is sent to the fuel electrode side of the fuel cell 4 through the hydrogen supply pipe 6 (hydrogen introduction means). The hydrogen supply pipe 6 penetrates the lid 8 located at the upper part of the storage chamber 1 and enters the storage chamber 1 and is used to supply hydrogen from the storage chamber 1 into the fuel cell 4.
燃料電池セル4の酸素極側から排出される生成水は、一旦貯水部5に蓄えられてから、貯水室2に還流され、注水管3を通って貯蔵室1内に加水分解反応用の水として再び使用される。 The generated water discharged from the oxygen electrode side of the fuel battery cell 4 is once stored in the water storage unit 5, then returned to the water storage chamber 2, and passed through the water injection pipe 3 into the water storage chamber 1 for hydrolysis reaction. As used again.
このような構造及び水素発生方法において、例えば、水素化ホウ素ナトリウム(NaBH4)のような加水分解性を有する固形の水素化物と、シュウ酸(COOH)2のような固形の酸性物とを混合した混合固形物に、水(H2O)を注入して、上記した加水分解反応によって水素を発生させ、取り出すことができる。 In such a structure and hydrogen generation method, for example, a hydrolyzable solid hydride such as sodium borohydride (NaBH 4 ) and a solid acid such as oxalic acid (COOH) 2 are mixed. Water (H 2 O) is injected into the mixed solid thus produced, and hydrogen can be generated and removed by the hydrolysis reaction described above.
燃料電池セル4は、図2及び図3に示すように、基本的には、水素イオン(プロトン)伝導性を有する高分子電解質膜20(プロトン伝導体)の両面に、それぞれ燃料極21及び酸素極16が接合されてなる電極−膜接合体23(MEA:Membrane Electrode Assembly)を有している。そして、燃料極21側に、水素を供給し、酸素極16側に酸素又は空気を供給すると、上述した電池反応が起こり、電子eが、負荷を介して燃料極21から酸素極16へ移動して起電力が生じる。
As shown in FIGS. 2 and 3, the fuel cell 4 basically has a fuel electrode 21 and oxygen on both surfaces of a polymer electrolyte membrane 20 (proton conductor) having hydrogen ion (proton) conductivity, respectively. It has an electrode-membrane assembly 23 (MEA: Membrane Electrode Assembly) in which the
高分子電解質膜20は、水素イオン伝導性を有していれば、任意のものを使用することができる。例えば、パーフルオロスルホン酸樹脂(デュポン社製、商品名Nafion:ナフィオン)のような水素イオン伝導性の高分子材料を挙げることができ、また、その他の水素イオン伝導体として、ポリスチレンスルホン酸及びスルホン化ポリビニルアルコール等の高分子材料が使用可能である。
Any
なお、燃料極21及び酸素極16は、従来と同様に例えば、触媒能を有する金属としての白金又は白金合金等をアセチレンブラックや活性炭等の炭素粉末に固定した触媒をカーボンシート、カーボンクロス等の導電性多孔質基質に塗布することによって作製される。
In addition, the fuel electrode 21 and the
また、この電極−膜接合体23は、燃料極21側のセル筐体19a及び酸素極16側のセル筐体19bにより挟まれ、その間には、酸素及び水素の混合を防止しかつ電極圧潰を防止するため、燃料極21側にガスケット12a及び酸素極16側にガスケット12bが挟み込まれている。
The electrode-membrane assembly 23 is sandwiched between the cell casing 19a on the fuel electrode 21 side and the cell casing 19b on the
ここで、燃料極21側のセル筐体19aには、その外面側に、水素(H2)を取り入れるための下部接続口17dと、使用されなかった水素を排出するための上部接続口17cとが設けられており、また、内面側には、水素ガスの流路としての溝15aが、水素が燃料極21に十分接触することができるように蛇行状に形成されている。
Here, the cell casing 19a on the fuel electrode 21 side has, on its outer surface side, a
また、酸素極16側のセル筐体19bには、その外面側に、酸素(O2)又は空気を取り入れるための上部接続口17aと、燃料電池セル内の反応によって生成される水(H2O)を排出するための下部接続口17bとが設けられており、また、内面側には、酸素又は空気の流路としての溝15bが、酸素又は空気が酸素極16に十分接触することができるように蛇行状に形成されている。
The cell casing 19b on the
また、セル筐体19a、ガスケット12a、電極−膜接合体23、ガスケット12b及びセル筐体19bは、それぞれの4隅に設けられたねじ孔部13にボルト18を共通して通して固定することにより、一体化することができる。
Further, the cell casing 19a, the gasket 12a, the electrode-membrane assembly 23, the gasket 12b, and the cell casing 19b are fixed by passing the
この燃料電池セル4内では、使用時に、上述した電池反応が生じる。即ち、燃料極21側では、水素ガス発生部24より供給管6及び接続口17dを介して水素が供給され、溝部15aを通過して接続口17cからその一部が排出される。この時、燃料である水素が溝部15aを通過する間に燃料極21と接触して、プロトン(H+)と電子eとが発生する。
In the fuel battery cell 4, the battery reaction described above occurs during use. That is, on the fuel electrode 21 side, hydrogen is supplied from the hydrogen gas generator 24 through the supply pipe 6 and the
この内、発生したプロトンは、高分子電解質膜20を介して酸素極16側へ移動し、そこで、接続口17aを介して溝部15bに供給されてから接続口17bへと向かうO2又は空気、及び電子と反応して水(H2O)を生成し、接続口17bより排出される。
Of these, the generated protons move to the
こうして、燃料である水素が燃料極21と接触して発生した電子eは、燃料極21から酸素極16へと移動し、端子間に設けられた負荷によって所望の起電力を得ることができる。
In this way, the electrons e generated when hydrogen as a fuel comes into contact with the fuel electrode 21 move from the fuel electrode 21 to the
以下、本発明を具体的な実施例により説明するが、本発明がこの実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to specific examples, but the present invention is not limited to these examples.
実施例1
まず、固形の水素化物としての水素化ホウ素ナトリウム(NaBH4)粉末0.8gと、固形の酸性物としてのシュウ酸((COOH)2)粉末0.2gとを乳鉢にて粉砕混合して混合粉末を作製し、これをスクリュー栓瓶に入れ、そこへ注水ニードルを挿入して、1ml/hの速度で注水し、水素を発生させた。
Example 1
First, 0.8 g of sodium borohydride (NaBH 4 ) powder as a solid hydride and 0.2 g of oxalic acid ((COOH) 2 ) powder as a solid acid are pulverized and mixed in a mortar. A powder was prepared, put into a screw stopper bottle, a water injection needle was inserted therein, and water was injected at a rate of 1 ml / h to generate hydrogen.
発生した水素を燃料電池評価セルに10ml/minで導入し、ポテンショスタットにより0.5A時におけるセル電圧を測定した。 The generated hydrogen was introduced into the fuel cell evaluation cell at 10 ml / min, and the cell voltage at 0.5 A was measured with a potentiostat.
実施例2
この例では、固形の水素化物として水素化カルシウム(CaH2)粉末を用いた以外は、上記の実施例1と同様にした。
Example 2
In this example, the procedure was the same as in Example 1 except that calcium hydride (CaH 2 ) powder was used as the solid hydride.
実施例3
この例では、固形の水素化物として水素化ニッケル(NiH2)粉末を用いた以外は、上記の実施例1と同様にした。
実施例4
この例では、固形の水素化物として水素化ホウ素リチウム(LiBH4)粉末を用いた以外は、上記の実施例1と同様にした。
実施例5
この例では、固形の水素化物として水素化アルミニウムリチウム(LiAlH2)粉末を用いた以外は、上記の実施例1と同様にした。
実施例6
この例では、固形の酸性物として塩化亜鉛(ZnCl2)粉末を用いた以外は、上記の実施例1と同様にした。
比較例1
この比較例では、固形の酸性物を混合せずに固形の水素化物のみを用いて水素を2ml/min以下の速度で発生させた以外は、上記の実施例1と同様にした。
Example 3
In this example, the procedure was the same as in Example 1 except that nickel hydride (NiH 2 ) powder was used as the solid hydride.
Example 4
This example was the same as Example 1 except that lithium borohydride (LiBH 4 ) powder was used as the solid hydride.
Example 5
This example was the same as Example 1 except that lithium aluminum hydride (LiAlH 2 ) powder was used as the solid hydride.
Example 6
In this example, the procedure was the same as in Example 1 except that zinc chloride (ZnCl 2 ) powder was used as the solid acid.
Comparative Example 1
In this comparative example, the same procedure as in Example 1 was performed, except that solid acid was not mixed and only a solid hydride was used to generate hydrogen at a rate of 2 ml / min or less.
上記の各例で得られた、燃料電池評価セルの0.5A時におけるセル電圧を下記の表1にまとめて示す。
このように、本発明に基づく実施例1〜6では、何れも比較例1の電圧値(0.14V)よりもずっと高い電圧値を示し、かつ0.65V以上の高いセル電圧が安定して得られることが分る。 Thus, in Examples 1-6 based on this invention, all show the voltage value much higher than the voltage value (0.14V) of the comparative example 1, and the high cell voltage of 0.65V or more is stabilized. You can see that it is obtained.
実施例7
図4には、実施例1の燃料電池評価セルにおいて水素供給量を変化させ、0.5A時におけるセル電圧(V)と水素流量(ml/min)との相関性を求めた結果を示す。
Example 7
FIG. 4 shows the results of calculating the correlation between the cell voltage (V) and the hydrogen flow rate (ml / min) at 0.5 A when the hydrogen supply amount is changed in the fuel cell evaluation cell of Example 1.
この結果によれば、0.5A時で0.65V又はそれ以上のセル電圧を安定して得るには、少なくとも10ml/min(更には20ml/min以下)の水素を供給すれば十分であることが理解できる。 According to this result, in order to stably obtain a cell voltage of 0.65 V or more at 0.5 A, it is sufficient to supply at least 10 ml / min (or even 20 ml / min or less) of hydrogen. Can understand.
しかし、水素の供給量が10ml/min未満であれば、セル電圧が減少する傾向があり、水素量が5ml/min以下、更には3ml/min未満、特に上記の比較例1のように2ml/min以下の場合には、セル電圧は著しく低下する。 However, if the supply amount of hydrogen is less than 10 ml / min, the cell voltage tends to decrease, and the hydrogen amount is 5 ml / min or less, more preferably less than 3 ml / min, particularly 2 ml / min as in Comparative Example 1 above. If it is less than or equal to min, the cell voltage drops significantly.
即ち、水素化物のみを用い、水素量が2ml/min以下である比較例1では、水素発生量が2ml/min以下とその供給速度が不十分であるため、各実施例での水素発生量よりもはるかに少なくなり、セル電圧が0.14Vと激減する。このことは、固体酸の混合によって、実施例1〜6では、発電に十分な量の水素を発生させて供給できることを意味している。 That is, in Comparative Example 1 in which only the hydride is used and the hydrogen amount is 2 ml / min or less, the hydrogen generation amount is 2 ml / min or less and the supply rate is insufficient. The cell voltage is drastically reduced to 0.14V. This means that in Examples 1 to 6, a sufficient amount of hydrogen can be generated and supplied by mixing solid acids.
実施例8
図5には、上述の電気化学エネルギー生成システム30を実際に車両に搭載した例を示す。
Example 8
FIG. 5 shows an example in which the above-described electrochemical energy generation system 30 is actually mounted on a vehicle.
図5(a)には、十分なエンジン駆動出力を得るために複数の単位システム30が直列に接続して搭載されたエンジン部9を有する自動車(車両)10を示す。
FIG. 5A shows an automobile (vehicle) 10 having an
このエンジン部9における単位システム30の各パーツの配置は、図5(b)に示すように、上方から下方に燃料電池セル4、貯水部5、貯水室2及び貯蔵室1が順次配置される。このため、燃料電池セル4から排出される生成水は、動力によらず重力によって貯水部5及び貯水室2を通過して貯蔵室1に供給されるので、揚水ポンプ等を省くことができ、各単位システム30の小型化、薄型化又は軽量化を図り易くなる。
As shown in FIG. 5B, the parts of the unit system 30 in the
以上、本発明を実施の形態及び実施例に基づいて説明したが、本発明はこれらの例に何ら限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることは言うまでもない。 As mentioned above, although this invention was demonstrated based on embodiment and an Example, this invention is not limited to these examples at all, and it cannot be overemphasized that it can change suitably in the range which does not deviate from the main point of invention. .
例えば、効率良く水素を発生させるために、貯蔵室1内の水素化物と酸性物との混合粉末7に対して水を満遍なく浸透させる方法として、流動床方式、加圧式又は解砕方式を適用することができる。 For example, in order to efficiently generate hydrogen, a fluidized bed method, a pressurized method, or a pulverization method is applied as a method for uniformly infiltrating water into the mixed powder 7 of hydride and acid in the storage chamber 1. be able to.
この内、流動床方式とは、水素化物と酸性物との混合粉末7を流動化ガスによって流動させ、この状態で水を注水して浸透させ易くする方式である。加圧式とは、貯蔵室1内をピストン等の加圧手段で加圧し、水素化物と酸性物との混合粉末7に対して水を浸透させ易くする方式である。解砕方式とは、水素化物と酸性物との混合粉末7を回転羽根等によって解し、この状態で水を浸透させ易くする方式である。 Among them, the fluidized bed system is a system in which the mixed powder 7 of hydride and acid is made to flow with a fluidizing gas, and water is poured in this state for easy penetration. The pressurization type is a system in which the inside of the storage chamber 1 is pressurized with a pressurizing means such as a piston so that water can easily penetrate into the mixed powder 7 of hydride and acid. The pulverization method is a method in which the mixed powder 7 of hydride and acid material is crushed with a rotary blade or the like and water is easily infiltrated in this state.
また、単位システム30において反応後の副生成物(例えば、金属酸化物)の取り出しと原料の投入を行う場合、貯蔵室1をカートリッジ化して車両10内に搭載しておくことにより、容易に貯蔵室1を交換することもできる。 In addition, when taking out by-products (for example, metal oxides) after reaction in the unit system 30 and charging raw materials, the storage chamber 1 can be easily stored by making it into a cartridge and mounting it in the vehicle 10. The chamber 1 can also be replaced.
本発明の水素発生方法及びその装置、並びに電気化学エネルギー生成方法及びそのシステムは、自動車、携帯電話、ノート型パーソナルコンピュータ等に適用すれば、高出力で携帯性に優れた燃料電池を実現することができる。 The hydrogen generation method and apparatus of the present invention, and the electrochemical energy generation method and system thereof, when applied to automobiles, mobile phones, notebook personal computers, etc., realize a fuel cell with high output and excellent portability. Can do.
1…貯蔵室、2…貯水室、3…注水管、4…燃料電池セル、5…貯水部、
6…水素供給管、7…水素化物粉末と酸化物粉末との混合粉末、8…蓋体、
9…エンジン部、10…車両、12a、12b…ガスケット、
15a、15b…溝部(ガス流路)、16…酸素極、18…ボルト、
19a、19b…セル筐体、20…高分子電解質膜、21…燃料極、
23…電極−膜接合体(MEA)、24…水素発生部、
30…電気化学エネルギー生成システム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Storage room, 2 ... Water storage room, 3 ... Water injection pipe, 4 ... Fuel cell, 5 ... Water storage part,
6 ... Hydrogen supply pipe, 7 ... Mixed powder of hydride powder and oxide powder, 8 ... Lid
9 ... Engine part, 10 ... Vehicle, 12a, 12b ... Gasket,
15a, 15b ... groove (gas flow path), 16 ... oxygen electrode, 18 ... bolt,
19a, 19b ... cell casing, 20 ... polymer electrolyte membrane, 21 ... fuel electrode,
23 ... Electrode-membrane assembly (MEA), 24 ... Hydrogen generator,
30 ... Electrochemical energy generation system
Claims (16)
させる、水素発生方法。 A hydrogen generation method in which hydrogen is generated by supplying water to a solid mixture of a solid hydride and a solid acid.
一般式:
MH4-n、M(BH4)4-n又はM(AlH4)4-n
(但し、Mは周期表1A族のアルカリ金属、周期表2A族のアルカリ土類金属、周 期表1B族、2B族、3A族、4A族、5A族、6A族又は7A族の金属、ホウ素 又はアルミニウムであり、nは0〜3の整数である。)
で表される化合物を使用する、請求項1に記載の水素発生方法。 As the hydride,
General formula:
MH 4-n , M (BH 4 ) 4-n or M (AlH 4 ) 4-n
(However, M is an alkali metal of Group 1A of the periodic table, an alkaline earth metal of Group 2A of the periodic table, a metal of Periodic Table 1B, 2B, 3A, 4A, 5A, 6A or 7A, boron Or it is aluminum and n is an integer of 0-3.)
The method for generating hydrogen according to claim 1, wherein a compound represented by the formula:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005119216A JP2006298670A (en) | 2005-04-18 | 2005-04-18 | Method and apparatus for generating hydrogen and method and system for generating electrochemical energy |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005119216A JP2006298670A (en) | 2005-04-18 | 2005-04-18 | Method and apparatus for generating hydrogen and method and system for generating electrochemical energy |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006298670A true JP2006298670A (en) | 2006-11-02 |
Family
ID=37467184
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005119216A Pending JP2006298670A (en) | 2005-04-18 | 2005-04-18 | Method and apparatus for generating hydrogen and method and system for generating electrochemical energy |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2006298670A (en) |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009062215A (en) * | 2007-09-05 | 2009-03-26 | Nissan Motor Co Ltd | Hydrogen generating material, method for manufacturing hydrogen generating material, container for hydrogen generating material, hydrogen fuel vehicle, and portable apparatus |
KR100974918B1 (en) | 2007-06-05 | 2010-08-09 | 롬 앤드 하아스 컴패니 | Composition For Hydrogen Generation |
JP2010235443A (en) * | 2009-03-13 | 2010-10-21 | Ind Technol Res Inst | Solid hydrogen fuel, method for producing the same and method for using the same |
JP2011001263A (en) * | 2009-06-22 | 2011-01-06 | Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America Inc | Bronsted acid destabilization of metal hydride |
JP2011165371A (en) * | 2010-02-05 | 2011-08-25 | Konica Minolta Holdings Inc | Fuel cell |
WO2013190966A1 (en) | 2012-06-19 | 2013-12-27 | バイオコーク技研株式会社 | Hydrogen generating device |
JP2015500199A (en) * | 2011-12-15 | 2015-01-05 | ユニヴァーシティー オブ サウス ウェールズ コマーシャル サービシズ リミテッド | Novel metal hydrides and their use in hydrogen storage applications |
US9739423B2 (en) | 2014-06-13 | 2017-08-22 | University Of South Wales Commercial Services Ltd. | Synthesis and hydrogen storage properties of novel metal hydrides |
EP3235783A1 (en) * | 2016-04-19 | 2017-10-25 | Honeywell International Inc. | Hydrogen-generating compositions for a fuel cell and fuel cell system using the same |
US9960441B2 (en) | 2013-06-14 | 2018-05-01 | University Of South Wales Commercial Services Ltd. | Synthesis and hydrogen storage properties of novel manganese hydrides |
CN113428834A (en) * | 2020-11-24 | 2021-09-24 | 艾氢技术(苏州)有限公司 | Hydrogen release control system for solid hydrogen generation device |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63222001A (en) * | 1987-03-10 | 1988-09-14 | Babcock Hitachi Kk | Hydrogen gas generating agent |
JPH0426501A (en) * | 1990-05-21 | 1992-01-29 | Babcock Hitachi Kk | Gaseous hydrogen generating agent |
JPH0426502A (en) * | 1990-05-21 | 1992-01-29 | Babcock Hitachi Kk | Intermittent gas generating agent |
JP2002137903A (en) * | 2000-10-30 | 2002-05-14 | Toyota Motor Corp | Hydrogen gas generating apparatus |
WO2003006366A1 (en) * | 2001-07-09 | 2003-01-23 | Hydrogenics Corporation | Chemical hydride hydrogen generation system and an energy system incorporating the same |
JP2003146604A (en) * | 2001-11-08 | 2003-05-21 | Sekisui Chem Co Ltd | Compression molding for hydrogen generation and method and device for generating hydrogen using the same |
-
2005
- 2005-04-18 JP JP2005119216A patent/JP2006298670A/en active Pending
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63222001A (en) * | 1987-03-10 | 1988-09-14 | Babcock Hitachi Kk | Hydrogen gas generating agent |
JPH0426501A (en) * | 1990-05-21 | 1992-01-29 | Babcock Hitachi Kk | Gaseous hydrogen generating agent |
JPH0426502A (en) * | 1990-05-21 | 1992-01-29 | Babcock Hitachi Kk | Intermittent gas generating agent |
JP2002137903A (en) * | 2000-10-30 | 2002-05-14 | Toyota Motor Corp | Hydrogen gas generating apparatus |
WO2003006366A1 (en) * | 2001-07-09 | 2003-01-23 | Hydrogenics Corporation | Chemical hydride hydrogen generation system and an energy system incorporating the same |
JP2003146604A (en) * | 2001-11-08 | 2003-05-21 | Sekisui Chem Co Ltd | Compression molding for hydrogen generation and method and device for generating hydrogen using the same |
Cited By (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100974918B1 (en) | 2007-06-05 | 2010-08-09 | 롬 앤드 하아스 컴패니 | Composition For Hydrogen Generation |
JP2009062215A (en) * | 2007-09-05 | 2009-03-26 | Nissan Motor Co Ltd | Hydrogen generating material, method for manufacturing hydrogen generating material, container for hydrogen generating material, hydrogen fuel vehicle, and portable apparatus |
JP2010235443A (en) * | 2009-03-13 | 2010-10-21 | Ind Technol Res Inst | Solid hydrogen fuel, method for producing the same and method for using the same |
JP2011001263A (en) * | 2009-06-22 | 2011-01-06 | Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America Inc | Bronsted acid destabilization of metal hydride |
JP2011165371A (en) * | 2010-02-05 | 2011-08-25 | Konica Minolta Holdings Inc | Fuel cell |
US10974961B2 (en) | 2011-12-15 | 2021-04-13 | USW Commercial Services, Ltd. | Metal hydrides and their use in hydrogen storage applications |
JP2015500199A (en) * | 2011-12-15 | 2015-01-05 | ユニヴァーシティー オブ サウス ウェールズ コマーシャル サービシズ リミテッド | Novel metal hydrides and their use in hydrogen storage applications |
US11851327B2 (en) | 2011-12-15 | 2023-12-26 | USW Commercial Services Ltd. | Metal hydrides and their use in hydrogen storage applications |
WO2013190966A1 (en) | 2012-06-19 | 2013-12-27 | バイオコーク技研株式会社 | Hydrogen generating device |
US9884760B2 (en) | 2012-06-19 | 2018-02-06 | Bio Coke Lab. Co., Ltd. | Hydrogen generation apparatus |
JP5839378B2 (en) * | 2012-06-19 | 2016-01-06 | バイオコーク技研株式会社 | Hydrogen generator |
US9960441B2 (en) | 2013-06-14 | 2018-05-01 | University Of South Wales Commercial Services Ltd. | Synthesis and hydrogen storage properties of novel manganese hydrides |
US10622655B2 (en) | 2013-06-14 | 2020-04-14 | Usw Commercial Services Ltd | Synthesis and hydrogen storage properties of novel manganese hydrides |
US10465852B2 (en) | 2014-06-13 | 2019-11-05 | USW Commercial Services Ltd. | Synthesis and hydrogen storage properties of novel metal hydrides |
US9739423B2 (en) | 2014-06-13 | 2017-08-22 | University Of South Wales Commercial Services Ltd. | Synthesis and hydrogen storage properties of novel metal hydrides |
US11421826B2 (en) | 2014-06-13 | 2022-08-23 | USW Commercial Services, Ltd. | Synthesis and hydrogen storage properties of novel metal hydrides |
EP3235783A1 (en) * | 2016-04-19 | 2017-10-25 | Honeywell International Inc. | Hydrogen-generating compositions for a fuel cell and fuel cell system using the same |
US10074862B2 (en) | 2016-04-19 | 2018-09-11 | Intelligent Energy Limited | Hydrogen-generating compositions for a fuel cell |
CN113428834A (en) * | 2020-11-24 | 2021-09-24 | 艾氢技术(苏州)有限公司 | Hydrogen release control system for solid hydrogen generation device |
CN113428834B (en) * | 2020-11-24 | 2023-02-28 | 艾氢技术(苏州)有限公司 | Hydrogen release control system for solid hydrogen generation device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2006298670A (en) | Method and apparatus for generating hydrogen and method and system for generating electrochemical energy | |
Wang et al. | A review on hydrogen production using aluminum and aluminum alloys | |
US6773470B2 (en) | Suspensions for use as fuel for electrochemical fuel cells | |
Cheddie | Ammonia as a hydrogen source for fuel cells: a review | |
CN101632197B (en) | Hydrogen generating fuel cell cartridges | |
US7745027B2 (en) | Catalytic dehydrogenation of amine borane complexes | |
Raman et al. | A direct borohydride/hydrogen peroxide fuel cell with reduced alkali crossover | |
US7282294B2 (en) | Hydrogen storage-based rechargeable fuel cell system and method | |
MX2007015797A (en) | Fuels for hydrogen generating cartridges. | |
CN100521324C (en) | Fuel cell | |
CN101485982A (en) | Anodic electrocatalyst for direct borohydride fuel cell and preparation method thereof | |
KR101000611B1 (en) | Hydrogen generation apparatus | |
US20080268310A1 (en) | Hydrogen generating apparatus and fuel cell system using the same | |
US6982128B2 (en) | Co-catalyst proton exchange membrane fuel cell utilizing borohydride fuels | |
JP2007317496A (en) | Fuel cell power generation system | |
US20080318104A1 (en) | Electrolyte solution for hydrogen generating apparatus and hydrogen generating apparatus comprising the same | |
US20090263690A1 (en) | Apparatus for generating hydrogen and fuel cell power generation system having the same | |
CN201072787Y (en) | Portable fuel cell system | |
KR101000673B1 (en) | Hydrogen generation apparatus | |
KR20090114559A (en) | Hydrogen generation apparatus | |
JP2010037120A (en) | Hydrogen producing apparatus, fuel cell power generating system, hydrogen producing method and suppressing method of hydrogen producing amount | |
JP2002050375A (en) | Liquid fuel cell | |
Gervasio | Fuel-cell system for hand-carried portable power | |
RU2402119C1 (en) | Portable current source | |
Valdez et al. | Sodium borohydride/hydrogen peroxide fuel cells for space application |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD13 | Notification of appointment of power of sub attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7433 Effective date: 20070125 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080303 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20090528 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20101217 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110105 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20110426 |