JP2008174771A - Hydrogen storage device using solar power, method for forming hydrogen storage alloy electrode, and the hydrogen storage alloy electrode - Google Patents

Hydrogen storage device using solar power, method for forming hydrogen storage alloy electrode, and the hydrogen storage alloy electrode Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a shock-resistant, inexpensive, compact hydrogen storage device where, even if electrolysis is performed while directly dipping a hydrogen storage alloy electrode into an aqueous solution, oxidation is hard to occur, and occluded hydrogen is easy to be discharged, to provide a method for simply forming the hydrogen storage alloy electrode, and to provide the electrode formed thereby. <P>SOLUTION: The hydrogen storage device is characterized in that a solar power is used, the aqueous solution to be electrolyzed includes alkali metal, a hydrogen storage alloy electrode is incorporated in a cassette to which the aqueous solution can be charged/discharged, an alkali aqueous solution is generated by electrolysis, the inside of the cassette is provided with an alkaline substance, the electrolysis of the alkali aqueous solution can be maintained, and the cassette can be detached from the body. A solar battery panel is fitted with a float and a spindle, and it is floated on the sea, thus an electrolytic operation is made possible. Also disclosed is a hydrogen storage alloy electrode easily formed by a forming method including a removing stage for removing a coat material after an integration stage of compression/binding. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、太陽電池での電力で海水などのアルカリ金属を含む水溶液を電解して、アルカリ水溶液を生成させながら水素を発生させ、この水素を負電極としての水素吸蔵合金電極に直接吸蔵させて、その後、この水素を放出させて利用できるようにした太陽光発電を用いた水素吸蔵装置と、その水素吸蔵合金電極の形成方法およびこの方法による水素吸蔵合金電極に関するものである。 The present invention electrolyzes an aqueous solution containing an alkali metal such as seawater with electric power from a solar cell to generate hydrogen while generating an alkaline aqueous solution, and this hydrogen is directly stored in a hydrogen storage alloy electrode as a negative electrode. Then, the present invention relates to a hydrogen storage device using photovoltaic power generation that can be used by releasing the hydrogen, a method of forming the hydrogen storage alloy electrode, and a hydrogen storage alloy electrode by this method.

水や水溶液を電気分解することにより、水素の製造を始め、様々な工業的応用が展開されている。 By electrolyzing water and aqueous solutions, various industrial applications such as hydrogen production have been developed.

従来の電気分解による水素ガスの製造方法として、アルカリ水電解法や、太陽電池を使用した方法が挙げられ、水素は化石燃料に代わるクリーンな新エネルギーとして注目されている。 As a conventional method for producing hydrogen gas by electrolysis, an alkaline water electrolysis method or a method using a solar cell can be cited, and hydrogen is attracting attention as a clean new energy to replace fossil fuel.

しかし、従来のアルカリ水電解法では、電気分解に石油や原子力などの既存のエネルギーを利用しているため、近年の地球環境問題やエネルギー問題の観点からは望ましくない。一方、太陽電池は、太陽光の天然の光エネルギーを電気エネルギーに変換可能なことから、クリーンな水素製造方法として期待される。 However, since the conventional alkaline water electrolysis method uses existing energy such as petroleum and nuclear power for electrolysis, it is not desirable from the viewpoint of global environmental problems and energy problems in recent years. On the other hand, solar cells are expected as a clean hydrogen production method because they can convert natural light energy of sunlight into electric energy.

従来、太陽電池と水電気分解槽と、この水電気分解槽から発生する水素及び酸素に対する水素貯蔵手段及び酸素貯蔵手段とを備え、これらからの水素及び酸素で作動する燃料電池とを有する燃料電池システムがあった(特許文献1参照)。この水素貯留システムにおいては、水素吸蔵合金を内蔵する水素貯留容器と、水素貯留容器に一体化される非導電性容器と、非導電性容器に電磁誘導用のコイルを配設した加熱装置と、水素吸蔵合金を冷却する冷却手段とからなり、水素貯留容器は、非導電性容器に対して出し入れできる構造で、これ自体で運搬自在にされているものがあった。 2. Description of the Related Art Conventionally, a fuel cell comprising a solar cell, a water electrolysis tank, a hydrogen storage means and an oxygen storage means for hydrogen and oxygen generated from the water electrolysis tank, and a fuel cell that operates with hydrogen and oxygen therefrom. There was a system (see Patent Document 1). In this hydrogen storage system, a hydrogen storage container containing a hydrogen storage alloy, a nonconductive container integrated with the hydrogen storage container, a heating device in which a coil for electromagnetic induction is disposed in the nonconductive container, The hydrogen storage container includes a cooling means for cooling the hydrogen storage alloy, and the hydrogen storage container has a structure that can be taken in and out of the non-conductive container, and can be transported by itself.

また、従来、被電解水に少なくとも一部が浸漬された少なくとも一対の電極 と、太陽電池と、水素吸蔵合金とを備え、太陽電池の出力を各電極に印加して被電解水を電気分解すると共に、電気分解により発生した水素を水素吸蔵合金に吸蔵させる水素発生吸蔵装置を備えたCO冷媒サイクル装置があった(特許文献2参照)。 In addition, conventionally, it has at least a pair of electrodes at least partially immersed in the electrolyzed water, a solar cell, and a hydrogen storage alloy, and the electrolyzed water is electrolyzed by applying the output of the solar cell to each electrode. At the same time, there has been a CO 2 refrigerant cycle device provided with a hydrogen generation and storage device that stores hydrogen generated by electrolysis in a hydrogen storage alloy (see Patent Document 2).

しかし、上述の例では、いずれも水電解槽で水を電気分解し、発生した水素と酸素のガスとしてタンクに収納し、そのうちの水素ガスをガス状態で水素吸蔵合金に吸蔵させるものであり、水素吸蔵合金を直接被電解水に浸して電解による水素を吸蔵させるものではなかった。そのために、大型になり、また、水素ガスのパイプによる循環が必要であり、タンク内も水素圧が高くならざるを得ないという問題があった。 However, in the above examples, water is electrolyzed in a water electrolysis tank, and the generated hydrogen and oxygen gas is stored in a tank, and the hydrogen gas is stored in a hydrogen storage alloy in a gas state. The hydrogen storage alloy was not directly immersed in the water to be electrolyzed to store hydrogen by electrolysis. For this reason, there is a problem that the size of the tank becomes large, and circulation of hydrogen gas through a pipe is necessary, and the hydrogen pressure in the tank must be increased.

これに対して、本出願人は、先に、水溶液を電解して水素を発生させるときに負電極の全部または一部を水素吸蔵電極として用い、これを被電解水溶液に浸し、太陽電池で電気分解して発生する水素を直接水素吸蔵電極に吸蔵させることを提案いている(特許文献3参照)。また、太陽電池の正極と負極とを水溶液に浸しながら発電させて使用する太陽電池において、水溶液より比重を小さくさせたフロートを基板に備えて、被電解水に浮かすようにした太陽電池を提案した(特許文献4参照)。 On the other hand, the applicant first used all or part of the negative electrode as a hydrogen storage electrode when electrolyzing an aqueous solution to generate hydrogen, and dipped it in the aqueous solution to be electrolyzed, It has been proposed to store hydrogen generated by decomposition directly into a hydrogen storage electrode (see Patent Document 3). In addition, in a solar cell that is used by generating electricity while immersing the positive electrode and negative electrode of the solar cell in an aqueous solution, a solar cell was proposed in which a float having a specific gravity smaller than that of the aqueous solution was provided on the substrate and floated on the electrolyzed water. (See Patent Document 4).

従来、アルカリ性溶液中に浸す水素吸蔵合金電極は、ニッケル水素電池の開発で、活発化してきた(特許文献5参照)。しかし、ニッケル水素電池では、充放電に伴い水素の吸収と放出が特定のアルカリ性溶液中で水素イオンの出入りとして行われるのに対して、本発明の水素吸蔵合金電極は、海水のような被電解質を用いるので、不特定の色々のイオンの存在の下での水素イオンの吸蔵のみの動作であること、更に、水素の放出に関しては、アルカリ性溶液から取り出し、気体中での加熱放出や減圧放出など水素ガスとして放出させるもので、これらに最適な構造にする必要がある。
特開平9−50820号公報 特開2006−46872号公報 特開2002−170980号公報 特開2004−281708号公報 特開2002−42801号公報
Conventionally, hydrogen storage alloy electrodes immersed in an alkaline solution have been activated by the development of nickel metal hydride batteries (see Patent Document 5). However, in the nickel metal hydride battery, hydrogen absorption and release are performed as charge and discharge of hydrogen ions in and out of a specific alkaline solution, whereas the hydrogen storage alloy electrode of the present invention is an electrolyte such as seawater. Therefore, it is only the operation of occlusion of hydrogen ions in the presence of various unspecified ions. Furthermore, regarding the release of hydrogen, it is taken out from an alkaline solution, heated release in gas or reduced pressure release, etc. It is to be released as hydrogen gas, and it is necessary to have an optimal structure for these.
JP-A-9-50820 JP 2006-46872 A JP 2002-170980 A JP 2004-281708 A JP 2002-42801 A

しかし、普通の太陽電池の場合は、得られた起電力を別の電極へ導いて電気分解を行なわなければならず、そのため接続配線が必要で、さらに電極の固定など、煩雑で大型になってしまうという問題がある。 However, in the case of an ordinary solar cell, the obtained electromotive force must be guided to another electrode to be electrolyzed, so that connection wiring is necessary, and the fixing of the electrode is complicated and large. There is a problem of end.

また、水素吸蔵合金は酸化されやすく、普通の水溶液に浸す場合には、水素吸蔵合金が酸化されて不活性化されるので、水素の吸蔵ができなくなってしまうという問題があった。このため、強アルカリ性水溶液中で電気分解する必要があった。 Further, the hydrogen storage alloy is easily oxidized, and when immersed in an ordinary aqueous solution, the hydrogen storage alloy is oxidized and inactivated, so that there is a problem that hydrogen cannot be stored. For this reason, it was necessary to perform electrolysis in a strong alkaline aqueous solution.

また、太陽電池パネルを陸上に設置しようとした場合に、暴風雨に晒されて、その固定が大掛かりにならざるを得なかった。更に、広大な設置面積として日当たりの良い土地を確保することは、極めて限られるし、コストが高くつくことになる。これに対して、広大な面積を有する大海は、日当たりもよく、大海に浮かせて使用できる太陽電池パネルは、その設置費用は少なくて済み、極めて好都合である。 In addition, when trying to install solar panels on land, they were exposed to storms and had to be fixed. Furthermore, securing a sunny land as a vast installation area is extremely limited and costly. On the other hand, the large sea having a large area is sunny and the solar panel that can be used by floating in the large sea requires very little installation cost and is very convenient.

本発明では、太陽電池の電力で、負極に接続した、例えば、Mm(La、Ce、Nd、Pr)−Ni系、Ti−Ni系、Ti−NiZr(Ti2-xZrx 4-y Niy 1-z Crz 系などの水素吸蔵合金を用いた水素吸蔵合金電極を直接水溶液に浸しながら電解し、水素を発生させて吸蔵するに際し、水素吸蔵合金が酸化され難いようにすると共に、吸蔵した水素を取り出しやすい構造にすること、更に暴風雨に晒されても耐え安い構造にした小型の太陽光発電を用いた水素吸蔵装置を提供することと共に、それに用いる水素吸蔵合金電極の簡単な形成方法とその方法による水素吸蔵合金電極を提供すること目的とする。 In the present invention, the power of the solar cell was connected to the negative electrode, for example, Mm (La, Ce, Nd , Pr) -Ni system, Ti-Ni-based, Ti-NiZr (Ti 2- x Zr x V 4-y Ni y ) Electrolysis while directly immersing a hydrogen storage alloy electrode using a hydrogen storage alloy such as 1-z Cr z in an aqueous solution to generate hydrogen and prevent the hydrogen storage alloy from being oxidized. In addition to providing a structure that makes it easy to take out the stored hydrogen, and also to provide a hydrogen storage device that uses a small-sized solar power generation that has a structure that can withstand being exposed to storms, it is easy to use a hydrogen storage alloy electrode that is used therefor. It is an object to provide a forming method and a hydrogen storage alloy electrode by the method.

上記の目的達成のため、本発明の請求項1の太陽光発電を用いた水素吸蔵装置は、太陽電池の電力を用いて水溶液を電解し、そのときに発生した水素を水素吸蔵合金電極に吸蔵させる水素吸蔵装置において、太陽電池の負極を水素吸蔵合金電極に接続してあり、この水素吸蔵合金電極は、電解するときの負電極材料の少なくとも一部として用いてあり、被電解水溶液に浸るようにしたこと、被電解水溶液は、アルカリ金属を含む水溶液であること、この水溶液の電解によりアルカリ性水溶液が生成され、このアルカリ性水溶液に水素吸蔵合金電極が浸るようにしたこと、この水素吸蔵合金電極は、被電解水溶液が出入りできるようにしたカセット内に内蔵していること、このカセットは、水素吸蔵装置から脱着可能であること、を特徴とするものである。 In order to achieve the above object, a hydrogen storage device using solar power generation according to claim 1 of the present invention electrolyzes an aqueous solution using the power of a solar cell, and stores the generated hydrogen in a hydrogen storage alloy electrode. In the hydrogen storage device, the negative electrode of the solar cell is connected to the hydrogen storage alloy electrode, and this hydrogen storage alloy electrode is used as at least a part of the negative electrode material when electrolyzing and soaks in the aqueous solution to be electrolyzed. The aqueous solution to be electrolyzed is an aqueous solution containing an alkali metal, an alkaline aqueous solution is generated by electrolysis of the aqueous solution, and the hydrogen storage alloy electrode is immersed in the alkaline aqueous solution. It is characterized in that it is built in a cassette that allows an electrolyzed aqueous solution to enter and exit, and that this cassette is removable from the hydrogen storage device. In the is.

水素吸蔵合金電極は、普通の水溶液に晒されると直ぐ酸化されてしまい、不活性化されて水素の吸蔵ができなくなってしまう。そのため、例えば、ニッケル水素燃料電池などでは、アルカリ水溶液に水素吸蔵合金電極が常に浸るようにしている。このために、本発明では、一般に海水や食塩水のように中性であってもアルカリ金属を含む水溶液を電気分解するとその負極付近に強アルカリ水溶液が生成することを利用しており、継続的に水素吸蔵合金電極が酸化され難いようにしている。 When the hydrogen storage alloy electrode is exposed to a normal aqueous solution, it is immediately oxidized and deactivated, making it impossible to store hydrogen. Therefore, for example, in a nickel metal hydride fuel cell, a hydrogen storage alloy electrode is always immersed in an alkaline aqueous solution. For this reason, the present invention utilizes the fact that a strong alkaline aqueous solution is formed near the negative electrode when an aqueous solution containing an alkali metal is electrolyzed even if it is neutral, such as seawater or saline. In addition, the hydrogen storage alloy electrode is not easily oxidized.

また、本発明では、被電解水溶液が出入りできるようにしたカセット内に水素吸蔵合金電極を内蔵しており、太陽電池の負極と電気的に接続してあり、水素吸蔵合金電極自体も負極として作用するので、この周辺に生成された強アルカリ水溶液が拡散などで逃げ出し難い構造にしている。 Further, in the present invention, the hydrogen storage alloy electrode is built in the cassette that allows the electrolytic solution to enter and exit, and is electrically connected to the negative electrode of the solar cell, and the hydrogen storage alloy electrode itself also acts as the negative electrode. For this reason, the strong alkaline aqueous solution generated in the vicinity has a structure that is difficult to escape due to diffusion or the like.

また、本発明では、水素吸蔵合金電極を内蔵したカセットにして水素吸蔵装置から脱着可能にしてあり、後で、カセットを所定の施設に運搬して、そこで吸蔵された水素を加熱するなどして水素ガスとして取り出すことができるようにしている。 In the present invention, the hydrogen storage alloy electrode is incorporated into the cassette so that it can be detached from the hydrogen storage device. After that, the cassette is transported to a predetermined facility where the stored hydrogen is heated. It can be taken out as hydrogen gas.

本発明の請求項2の太陽光発電を用いた水素吸蔵装置は、太陽電池と正電極およびカセットを装着するカセットホルダとは、一体化構造にした場合である。本発明の太陽光発電を用いた水素吸蔵装置は、この装置を海に沢山浮かべて使用する場合を主に想定しているので、可能な限りコンパクトであり、暴風雨にも耐える頑丈な構造が求められる。従って、可能な限り一体化させた構造としている。 The hydrogen storage device using solar power generation according to claim 2 of the present invention is a case where the solar cell, the positive electrode and the cassette holder to which the cassette is mounted have an integrated structure. The hydrogen storage device using photovoltaic power generation according to the present invention is mainly assumed to be used by floating this device in the sea. Therefore, a compact structure that can withstand storms is required. It is done. Therefore, the structure is integrated as much as possible.

本発明の請求項3の太陽光発電を用いた水素吸蔵装置は、被電解水溶液が、アルカリ金属の塩化物が溶解している水溶液であり、特に被電解水溶液が海水や容易に入手可能な食塩を含む食塩水を用いる場合などである。もちろん、被電解水溶液は、アルカリ金属を含むアルカリ性水溶液でも良い。 The hydrogen storage device using photovoltaic power generation according to claim 3 of the present invention is such that the aqueous solution to be electrolyzed is an aqueous solution in which an alkali metal chloride is dissolved. For example, when using a saline solution containing. Of course, the aqueous electrolytic solution may be an alkaline aqueous solution containing an alkali metal.

本発明の請求項4の太陽光発電を用いた水素吸蔵装置は、カセット内に、アルカリ性物質を備え、被電解水溶液に浸したときの水素吸蔵合金電極の酸化を防止するようにした場合である。上述したように水素吸蔵合金電極は、普通の水に晒されると直ぐに酸化してしまい、不活性化されて水素の吸蔵ができなくなる。従って、中性である海水などの水に晒されると不活性化されるので、カセット内にアルカリ性物質を備えておき、海水などに水素吸蔵合金電極が浸ったときに直ぐに強アルカリ性水溶液になるようにした場合である。 The hydrogen storage device using photovoltaic power generation according to claim 4 of the present invention is a case where an alkaline substance is provided in the cassette and the oxidation of the hydrogen storage alloy electrode is prevented when immersed in an aqueous solution to be electrolyzed. . As described above, when the hydrogen storage alloy electrode is exposed to normal water, it immediately oxidizes and is inactivated, making it impossible to store hydrogen. Therefore, it is inactivated when exposed to water such as neutral seawater, so that an alkaline substance is provided in the cassette so that when a hydrogen storage alloy electrode is immersed in seawater, it becomes a strong alkaline aqueous solution immediately. This is the case.

カセット内に、アルカリ性物質を備える方法には、種々あるが、例えば、カセット内のある特定の場所に、水酸化ナトリウム(NaOH)や水酸化カリウム(KOH)などの保管場所を形成してあり、被電解水溶液に浸ったときにそこに溶け出し、カセット内を強アルカリ性水溶液にさせるようにしても良いし、むしろ、水素吸蔵合金電極内の特定の場所にアルカリ性物質を備えるようにしても良いし、または、濃いアルカリ性水溶液に浸しておき、その後、乾燥させて溶けていた水酸化ナトリウムなどを水素吸蔵合金電極の多孔内に残留させるようにしても良い。 There are various methods for providing an alkaline substance in the cassette. For example, a storage place such as sodium hydroxide (NaOH) or potassium hydroxide (KOH) is formed at a specific place in the cassette. When immersed in an aqueous solution to be electrolyzed, it may be dissolved therein to make the inside of the cassette a strong alkaline aqueous solution, or rather, an alkaline substance may be provided at a specific location in the hydrogen storage alloy electrode. Alternatively, it may be soaked in a concentrated alkaline aqueous solution, and then sodium hydroxide or the like dissolved by drying may be left in the pores of the hydrogen storage alloy electrode.

本発明の請求項5の太陽光発電を用いた水素吸蔵装置は、錘と浮とを備え、被電解水溶液に浮かべるような構造にした場合である。太陽電池をパネル状にして海水などの被電解水溶液に浮かべて動作させることを想定している。この場合、パネル状太陽電池は、海水の上に顔を出して太陽からの光を受光する。暴風雨に対しても錘や浮により安定して保持できるような構造が求められる。本発明は、錘や浮の配置は別として、パネル状太陽電池が、多少の海水を被っても良いが、通常、太陽電池の受光部が海水の上に顔を出して太陽からの光を受光できる構造にした場合である。 The hydrogen storage device using solar power generation according to claim 5 of the present invention is a case where a structure including a weight and a float and floating on an aqueous solution to be electrolyzed is provided. It is assumed that the solar cell is made into a panel shape and floated on an electrolyzed aqueous solution such as seawater. In this case, the panel-like solar cell receives a light from the sun with its face on the seawater. There is a need for a structure that can be stably held by weights and floats against storms. In the present invention, apart from the arrangement of weights and floats, the panel-like solar cell may cover some seawater, but usually the light-receiving part of the solar cell faces the seawater and emits light from the sun. This is the case where the structure can receive light.

本発明の請求項6の太陽光発電を用いた水素吸蔵装置は、錘が水素吸蔵合金電極を内蔵するカセットを主体とした場合で、可能な限りコンパクトで安価な水素吸蔵装置を達成するために、錘の大部分が、水素吸蔵合金電極を内蔵するカセットであるような構造にした場合である。もちろん、水素吸蔵装置を海上に浮かせて動作させるのに、更に安定性を確保するために、更にカセット以外の錘を下にぶら下げるような構造にする方が良い場合もある。 In order to achieve a hydrogen storage device that is as compact and inexpensive as possible, the hydrogen storage device using photovoltaic power generation according to claim 6 of the present invention is a case where the weight is mainly composed of a cassette containing a hydrogen storage alloy electrode. This is a case where the majority of the weight is structured to be a cassette containing a hydrogen storage alloy electrode. Of course, it may be better to have a structure in which a weight other than the cassette is further hung down in order to ensure further stability in operating the hydrogen storage device floating on the sea.

本発明の請求項7の太陽光発電を用いた水素吸蔵装置は、被電解水溶液に浸る部分の正電極にカーボン系材料を用いた場合である。実験結果によると、正極に白金や金を用いても電解時にエッチングされてしまうことが確認された。カーボン電極であると電解電圧は大きくなるが安定に動作することが確認されている。カーボン系材料として、カーボンファイバーやこれを織り込んだ材料、更には、カーボンブラックを多量に含み導電性を確保したゴム系材料やプラスチック材料などが該当する。 The hydrogen storage device using solar power generation according to claim 7 of the present invention is a case where a carbon-based material is used for the positive electrode in the portion immersed in the aqueous solution to be electrolyzed. According to the experimental results, it was confirmed that even when platinum or gold was used for the positive electrode, it was etched during electrolysis. It has been confirmed that the carbon electrode operates stably although the electrolysis voltage increases. Examples of the carbon-based material include carbon fiber, a material in which this is woven, and a rubber-based material and a plastic material that contain a large amount of carbon black and ensure conductivity.

本発明の請求項8の水素吸蔵合金電極の形成方法は、水素吸蔵合金電極の形成方法であって、この水素吸蔵合金電極を構成する原材料である粉末状水素吸蔵合金の表面に導電材料をメッキなどでコートするコート工程、このコート工程を経た粉末状水素吸蔵合金を圧縮して、この導電材料のコート材を介して結着し一体化させる一体化工程、この一体化工程後、前記コート材の一部を化学的に除去し、結着した粉末状水素吸蔵合金の表面の少なくとも一部を露出させるための導電材料の除去工程を含むことを特徴とするものである。ただし、コート材が導電性のゴム系やプラスチックなどの場合は、そのまま一体化工程に移るので、コート工程は皮膜形成ではなく、その後の一体化工程終了後に、粉末状水素吸蔵合金の表面に互いに結着する皮膜形成がなされることになる。 The method for forming a hydrogen storage alloy electrode according to claim 8 of the present invention is a method for forming a hydrogen storage alloy electrode, wherein a conductive material is plated on the surface of a powdered hydrogen storage alloy which is a raw material constituting the hydrogen storage alloy electrode. A coating process for coating with, etc., an integration process in which the powdered hydrogen storage alloy that has undergone this coating process is compressed and bonded and integrated via a coating material of this conductive material, and after this integration process, the coating material And a step of removing the conductive material for chemically removing a part of the surface and exposing at least a part of the surface of the powdered hydrogen storage alloy bonded thereto. However, if the coating material is conductive rubber or plastic, the process proceeds to the integration process as it is, so the coating process is not film formation, and after the subsequent integration process, the surfaces of the powdered hydrogen storage alloy are mutually attached. A film is formed to be bound.

本発明の水素吸蔵合金電極の形成方法の特徴と目的は、更に次のように説明することもできる。先ず、コート工程として、粉末状水素吸蔵合金の表面を導電性材料であるコート材で、それぞれ少なくとも数ミクロンメートルの厚みのコーティングを無電界メッキや塗布などでまとめて形成しておくか、導電性のゴム系やプラスチックなどの場合は、これらの粉末と混ぜるか溶剤で溶かして粉末状水素吸蔵合金と混ぜるかしておく。その後、これをプレスや圧延の圧縮工程で圧縮して、コート材を接着層として粉末状の水素吸蔵合金を結着させために、プレスによる一体化工程では、所定の形状の電極を形成するための型にコート工程を経た粉末状水素吸蔵合金を入れて、圧縮する。また、圧延基板にコート工程を経た粉末状水素吸蔵合金を、または、コート工程を兼ねて導電性ゴムなどと混ぜた粉末状水素吸蔵合金を、塗布しておき、圧延による圧縮で一体化工程を行う。この結着させるための接着層を結着材料としてコート材を利用するものである。したがって、コート材には、水素吸蔵合金電極として利用するための導電性が必要であり、100℃以上の高温にして、水素をガスとして取り出すことから耐熱性が必要である。 更に、水素吸蔵合金電極は、太陽電池の負極として利用するので、常に負の電位になっているので、被電解水溶液に溶けることがないから銅などのアルカリ性水溶液の被電解水溶液に、本来溶ける金属をコート材として使用しても良い。しかし、電極配線が遮断させられた場合、このアルカリ性水溶液の被電解水溶液に晒されることになるから、できるだけ、ニッケル(Ni)などの耐アルカリ性材料が望ましい。 The features and objects of the method for forming the hydrogen storage alloy electrode of the present invention can be further explained as follows. First, as a coating process, the surface of the powdered hydrogen storage alloy is made of a coating material, which is a conductive material, and coatings each having a thickness of at least several micrometers are formed together by electroless plating or coating, or conductive. In the case of rubbers or plastics, these are mixed with these powders or dissolved with a solvent and mixed with a powdered hydrogen storage alloy. After that, this is compressed in a pressing or rolling compression process, and a powdered hydrogen storage alloy is bound using the coating material as an adhesive layer. In the integration process using the press, an electrode having a predetermined shape is formed. The powdered hydrogen storage alloy that has undergone the coating process is placed in the mold and compressed. In addition, the powdered hydrogen storage alloy that has undergone the coating process on the rolled substrate, or the powdered hydrogen storage alloy that has been mixed with conductive rubber, etc. also serves as the coating process, and the integration process is performed by compression by rolling. Do. A coating material is used with the adhesive layer for binding as a binding material. Accordingly, the coating material needs to have conductivity for use as a hydrogen storage alloy electrode, and heat resistance is required because hydrogen is taken out as a gas at a high temperature of 100 ° C. or higher. Furthermore, since the hydrogen storage alloy electrode is used as a negative electrode for solar cells, it is always at a negative potential, so it does not dissolve in the aqueous solution to be electrolyzed. May be used as a coating material. However, when the electrode wiring is cut off, it is exposed to the aqueous electrolytic solution of the alkaline aqueous solution, so that an alkali resistant material such as nickel (Ni) is desirable as much as possible.

次に、多孔質水素吸蔵合金電極の被電解水溶液に晒される部分は、水素吸蔵合金が露出すべきであるから、それぞれ粉末状水素吸蔵合金同士が圧縮工程で強く結着した部分を除き、残った部分の表面のコート材をエッチングや溶剤による溶出などの化学的反応により除去する除去工程で、一体化された多孔質の多孔面には元来の粉末状水素吸蔵合金の各粒の水素吸蔵合金が露出した状態となっている水素吸蔵合金電極が作製される。 Next, the portion of the porous hydrogen storage alloy electrode that is exposed to the electrolyzed aqueous solution should be exposed to the hydrogen storage alloy. Therefore, the portions other than the portions where the powdered hydrogen storage alloys are strongly bonded in the compression step remain. In the removal process that removes the surface coating material by chemical reaction such as etching or elution with a solvent, the integrated porous porous surface has hydrogen storage of each particle of the original powdered hydrogen storage alloy A hydrogen storage alloy electrode in which the alloy is exposed is produced.

コート材として、ニッケル(Ni)を用いるときには、粉末状水素吸蔵合金を無電界ニッケルメッキ液で処理して、5ミクロンメートル程度の厚みにメッキしても良いし、ゴムやプラスチックにカーボンブラックを混ぜて導電性が大きくなるようにしたものを用いても良い。ニッケル(Ni)を用いたときには、除去工程で、多孔質水素吸蔵合金電極の多孔部から希硝酸などの弱酸を浸入させて、強く結着している部分を除く粉末状水素吸蔵合金の微粒子表面のコート材を化学的にエッチング除去して、粉末状水素吸蔵合金の表面を露出させることができる。このようにして、電解による水素の吸蔵が容易になるようにすることができる。他の金属のメッキにおいても同様にすることができる。また、上述のゴムやプラスチックにカーボンブラックを混ぜてコート材では、ゴムやプラスチックの溶剤を多孔質水素吸蔵合金電極の多孔部から浸入させて、同様に、強く結着している部分を除いた部分のゴムやプラスチックを溶解して、粉末状水素吸蔵合金の表面を露出させることができる。 When nickel (Ni) is used as the coating material, the powdered hydrogen storage alloy may be treated with an electroless nickel plating solution and plated to a thickness of about 5 microns, or carbon black may be mixed with rubber or plastic. It is also possible to use a material whose conductivity is increased. When nickel (Ni) is used, the surface of fine particles of the powdered hydrogen storage alloy removes strongly bonded parts by infiltrating weak acid such as dilute nitric acid from the porous part of the porous hydrogen storage alloy electrode in the removal process. The coating material can be removed by chemical etching to expose the surface of the powdered hydrogen storage alloy. In this way, the occlusion of hydrogen by electrolysis can be facilitated. The same can be applied to other metal plating. In addition, carbon black was mixed with the above rubber and plastic, and the coating material was allowed to penetrate the porous portion of the porous hydrogen storage alloy electrode by removing the rubber or plastic solvent, and similarly removed the strongly bonded portion. Part of rubber and plastic can be dissolved to expose the surface of the powdered hydrogen storage alloy.

圧縮工程では、コート工程後のコート材でコートされた粉末状水素吸蔵合金同士だけでプレスで合体させて所定の形状にも良いが、鋼やニッケルなどの箔や板状の圧延基板にローラなどで圧延しても良い。圧延基板がアルカリ性溶液に侵食される場合には、その表面を耐アルカリ性溶液の物質でしかも水素放出に使用する高温に十分耐える導電性物質(例えば、ニッケル)などで、コーティングしておいた方が良い。これを次の除去工程に送り、これを巻いたり、重ねたりして所定の大きさの多孔質の水素吸蔵合金電極を形成しても良い。 In the compression process, the powdered hydrogen storage alloy coated with the coating material after the coating process may be combined with a press to form a predetermined shape, but it may be a foil such as steel or nickel, a roller on a plate-shaped rolling substrate, etc. May be rolled. If the rolled substrate is eroded by an alkaline solution, the surface should be coated with an alkaline solution material and a conductive material (eg nickel) that can withstand the high temperatures used for hydrogen release. good. This may be sent to the next removal step and wound or overlapped to form a porous hydrogen storage alloy electrode having a predetermined size.

本発明の請求項9の水素吸蔵合金電極は、請求項8に記載の形成方法により形成されたことを特徴とするものである。 A hydrogen storage alloy electrode according to claim 9 of the present invention is formed by the forming method according to claim 8.

本発明の太陽光発電を用いた水素吸蔵装置は、アルカリ金属を含む水溶液を被電解水溶液として用いるので、負電極付近に水酸化ナトリウム水溶液のような強アルカリ性水溶液が生成されるために、水素吸蔵合金電極が酸化させずに水素を吸蔵できるという利点がある。 Since the hydrogen storage device using photovoltaic power generation of the present invention uses an aqueous solution containing an alkali metal as an aqueous solution to be electrolyzed, a strong alkaline aqueous solution such as an aqueous sodium hydroxide solution is generated near the negative electrode. There is an advantage that the alloy electrode can occlude hydrogen without being oxidized.

本発明の太陽光発電を用いた水素吸蔵装置では、被電解水溶液が海水のように中性でも、水素吸蔵合金電極が内蔵されているカセット内に、アルカリ性物質を備え、被電解水溶液に浸したときに、アルカリ性物質が溶け出し、強アルカリ性水溶液になるので、水素吸蔵合金電極の酸化を防止し、その不活性化を防ぐことができるという利点がある。なお、一度電解が始まると、上述のように水素吸蔵合金電極がある負電極付近に強アルカリ性水溶液が生成されて補給されるために、その後の電解において継続的に不活性化を防ぐことができる。 In the hydrogen storage device using solar power generation according to the present invention, even when the aqueous solution to be electrolyzed is neutral like seawater, the cassette containing the hydrogen storage alloy electrode is provided with an alkaline substance and immersed in the aqueous solution to be electrolyzed. Occasionally, the alkaline substance dissolves into a strong alkaline aqueous solution, which has the advantage that the hydrogen storage alloy electrode can be prevented from being oxidized and inactivated. Once electrolysis starts, a strong alkaline aqueous solution is generated and replenished in the vicinity of the negative electrode where the hydrogen storage alloy electrode is present as described above, so that inactivation can be continuously prevented in subsequent electrolysis. .

太陽電池の電力を用いて、例えば、海に浮かべて海水を電解するので、無尽蔵のエネルギー源としての水素を取り出すことができると共に、水素を燃やしてもクリーンなエネルギー源として利用できるという利点がある。また、例えば、海に浮かべて使用した場合に、暴風雨に晒されて揺れ動いても太陽電池のパネルは、太陽光を受光できるように、錘と浮とを備えて復元できるようにしてあり、コンパクトな装置と利用できるようにしている。 For example, since the seawater is electrolyzed by floating on the sea using the power of the solar cell, hydrogen can be taken out as an inexhaustible energy source and can be used as a clean energy source even if hydrogen is burned. . In addition, for example, when used floating in the sea, the solar cell panel can be restored with a weight and a float so that it can receive sunlight even if it is shaken by being exposed to storms. It can be used with various devices.

錘として水素吸蔵合金電極を内蔵するカセットを主体にできるので、コンパクトな水素吸蔵装置となりえる。 Since a cassette containing a hydrogen storage alloy electrode as a weight can be mainly used, it can be a compact hydrogen storage device.

太陽電池と正電極およびカセットを装着するカセットホルダとは、一体化構造にした構造としているので、コンパクトな装置で、海水に浸っても腐食を防止するようなコーティングなどが容易な構造にできるという利点がある。なお、一体化構造でも、修理などの目的で、ネジなどで分解ができる構造が望ましい。 The cassette holder for mounting the solar cell, the positive electrode and the cassette has an integrated structure, so that it is a compact device that can easily be coated to prevent corrosion even when immersed in seawater. There are advantages. In addition, even if it is an integrated structure, the structure which can be disassembled with a screw etc. for the purpose of repair etc. is desirable.

水素吸蔵合金電極は、被電解水溶液が出入りできるようにしたカセット内に内蔵しており、更に、このカセットは、水素吸蔵装置から脱着可能にしているので、容易にカセットを取り外して、所定の設備のある場所まで運搬して、水素吸蔵合金電極を内蔵したカセットを加熱するなどして、水素を取り出すことができるという利点がある。なお、所定の設備のある場所とは、特別の施設でも良いし、水素を燃料として利用する、例えば、自動車でもよい。 The hydrogen storage alloy electrode is built in a cassette that allows the electrolytic solution to enter and exit. Further, since this cassette is detachable from the hydrogen storage device, the cassette can be easily removed and the specified equipment is installed. There is an advantage that hydrogen can be taken out by transporting it to a certain place and heating a cassette containing a hydrogen storage alloy electrode. In addition, the place with the predetermined equipment may be a special facility, or may be an automobile that uses hydrogen as a fuel.

水素吸蔵装置から水素を吸蔵した水素吸蔵合金電極を内蔵するカセットを取り外したら、未だ水素を吸蔵していない別の水素吸蔵合金電極を内蔵するカセットにその場で交換するようにできるので、無駄なく水素吸蔵装置を動作させることができるという利点がある。 After removing the cassette containing the hydrogen storage alloy electrode that has stored hydrogen from the hydrogen storage device, it can be replaced on the spot with a cassette containing another hydrogen storage alloy electrode that has not yet stored hydrogen. There is an advantage that the hydrogen storage device can be operated.

上述では、海に浮かべて利用することを述べたが、例えば、工場や各家庭で、アルカリ金属の塩化物が溶解している水溶液としての食塩水のタンクや水槽に浮かべて、太陽電池の電力を利用して水素を取り出すようにすることもできるので、クリーンなエネルギーの製造を分散させることもできるという利点がある。 In the above description, it has been described that it is used floating in the sea. For example, it is floated in a salt water tank or water tank as an aqueous solution in which an alkali metal chloride is dissolved in a factory or household, and the power of the solar cell Since hydrogen can be taken out by using this, there is an advantage that the production of clean energy can be dispersed.

被電解水溶液に浸る部分の正電極にカーボン系材料を用いるので、安定で耐久性のある水素吸蔵装置が提供できるという利点がある。 Since the carbon-based material is used for the positive electrode immersed in the aqueous solution to be electrolyzed, there is an advantage that a stable and durable hydrogen storage device can be provided.

本発明の水素吸蔵合金電極の形成方法においては、粉末状の水素吸蔵合金の表面に導電材料をコートすることができると共に、圧縮工程で多孔質となることを利用して、コート材のエッチング液や溶剤を注入して除去して、被電解水溶液に直接接触する粉末状水素吸蔵合金の表面を露出させることが容易にできるという利点がある。 In the method for forming a hydrogen storage alloy electrode of the present invention, the conductive material can be coated on the surface of the powdered hydrogen storage alloy, and the porous material is compressed in the compression process. In addition, there is an advantage that the surface of the powdered hydrogen storage alloy in direct contact with the aqueous solution to be electrolyzed can be easily exposed by injecting and removing the solvent.

本発明の水素吸蔵合金電極の形成方法で、コート材として金属メッキ皮膜のような皮膜を形成するコート工程を経た場合、圧縮する一体化工程後は、結着した粉末状水素吸蔵合金に隙間ができて多孔質となるので、容易にコート材のエッチング液が入り込めるし、その他のコート工程でもそのコート材の溶剤を注入して、強く結着した箇所を除き、コート材を除去して、多孔質で特定の形状に整形されて、粉末状水素吸蔵合金のそれぞれの表面が露出した水素吸蔵合金電極が作成されている。しかし、実際に太陽光発電を用いた水素吸蔵装置を海に浮かべて海水を電解して、水素を水素吸蔵合金電極に吸蔵する際、水素吸蔵合金電極の粉末状水素吸蔵合金部分の露出した表面に、海水中に含有する他の正イオン金属や分子などのメッキが行われたり、細菌の繁殖や汚染物質の付着が起こるなどして、これらが水素の吸蔵を妨げることになる。したがって、水素をガスとして放出させて取り出した後などに、水素吸蔵合金電極を再生する必要がある。このためには、上述の多孔質の水素吸蔵合金電極であることを利用して、この多孔を通して酸やアルカリ水溶液、更には溶剤などで洗浄、除去して再生させることができるという利点がある。 In the method of forming a hydrogen storage alloy electrode of the present invention, when a coating process such as a metal plating film is performed as a coating material, after the integration process of compression, there is a gap in the bound powdered hydrogen storage alloy. The coating material etchant can easily enter, and in other coating processes, the solvent of the coating material can be injected to remove the coating material, except for strongly bonded parts. A hydrogen storage alloy electrode is formed which is shaped into a specific shape by the quality and exposes the respective surfaces of the powdered hydrogen storage alloy. However, when the hydrogen storage device using photovoltaic power generation is actually floated on the sea to electrolyze the seawater and store the hydrogen in the hydrogen storage alloy electrode, the exposed surface of the powdered hydrogen storage alloy part of the hydrogen storage alloy electrode In addition, other positive ion metals and molecules contained in seawater are plated, bacterial growth and contamination are caused, which hinders hydrogen storage. Therefore, it is necessary to regenerate the hydrogen storage alloy electrode after hydrogen is released as a gas and taken out. For this purpose, using the porous hydrogen storage alloy electrode described above, there is an advantage that it can be regenerated by being washed and removed with an acid, an aqueous alkali solution, or a solvent through the pores.

以下、本発明の太陽光発電を用いた水素吸蔵装置について、図面を参照して、実施例に基づき詳細に説明する。   Hereinafter, a hydrogen storage device using solar power generation according to the present invention will be described in detail based on examples with reference to the drawings.

図1は、本発明の太陽光発電を用いた水素吸蔵装置の一実施例を示す断面概略図で、海に浮かべた場合の様子を示したものである。浮9により海に浮かぶようにしてあり、水素吸蔵合金電極2を内蔵するカセット3を錘8の主体としているので、太陽電池1の負極5と電気的に負電極15を介して接続されている水素吸蔵合金電極2と、太陽電池1の正極4に電気的に繋がる正電極14とは、被電解水溶液である海水中で、常に海水に浸るようにしてある。太陽電池1はパネル状にしてあり、その受光部101は、太陽がある大気中に顔を出している様子である。また、本実施例では、錘8が水素吸蔵合金電極2を内蔵する脱着可能なカセット3(図3参照)が主体となる構造の場合を示している。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of a hydrogen storage device using solar power generation according to the present invention, and shows a state when floating on the sea. It floats in the sea by the float 9, and the cassette 3 containing the hydrogen storage alloy electrode 2 is the main body of the weight 8, so it is electrically connected to the negative electrode 5 of the solar cell 1 via the negative electrode 15. The hydrogen storage alloy electrode 2 and the positive electrode 14 electrically connected to the positive electrode 4 of the solar cell 1 are always immersed in seawater which is an aqueous solution to be electrolyzed. The solar cell 1 is in the form of a panel, and the light receiving unit 101 appears to have a face in the atmosphere with the sun. In this embodiment, the weight 8 has a structure mainly composed of a detachable cassette 3 (see FIG. 3) in which the hydrogen storage alloy electrode 2 is incorporated.

図2には、図3に示すカセット3を取り外したときの太陽電池と正電極およびカセットを装着するカセットホルダとを一体化構造にした本発明の太陽光発電を用いた水素吸蔵装置の一部(以下、本体と呼ぶことにする)の一実施例の断面概略図を示している。図3には、脱着可能なカセット3の一実施例の断面概略図を示しており、このカセット3の内部に、水素吸蔵合金電極2が装着されている状態を示している。 FIG. 2 shows a part of the hydrogen storage device using solar power generation according to the present invention in which the solar cell when the cassette 3 shown in FIG. 3 is removed and the cassette holder for mounting the positive electrode and the cassette are integrated. 1 is a schematic cross-sectional view of an embodiment (hereinafter referred to as a main body). FIG. 3 shows a schematic cross-sectional view of one embodiment of the removable cassette 3, and shows a state in which the hydrogen storage alloy electrode 2 is mounted inside the cassette 3.

本発明の太陽光発電を用いた水素吸蔵装置の構造の概要ついて説明すると次のようである。パネル状にした太陽電池1の受光部101に、支持板10を介して浮9と水素吸蔵合金電極2を内蔵するカセット3を支持するためのカセットホルダ23とが一体化された本体の構造となっている。この本体の様子を図2に示している。 The outline of the structure of the hydrogen storage device using solar power generation according to the present invention will be described as follows. The structure of the main body in which the light receiving part 101 of the panel-shaped solar cell 1 is integrated with the cassette holder 23 for supporting the cassette 9 containing the floating 9 and the hydrogen storage alloy electrode 2 via the support plate 10. It has become. The state of this body is shown in FIG.

本実施例は、この太陽光発電を用いた水素吸蔵装置を海に浮かべて、海水を被電解水溶液として使用する場合を想定している。太陽光発電を用いた水素吸蔵装置のパネル状太陽電池1が、錘8と浮9とでうまくバランスするように設計してあり、海に浮かべた水素吸蔵装置は、暴風雨に晒されて、ひっくり返っても、パネル状太陽電池1の受光部101が再び海面に出て、太陽光を受光できるように設計してある。 The present embodiment assumes a case where a hydrogen storage device using solar power generation is floated on the sea and seawater is used as an electrolyzed aqueous solution. The panel-like solar cell 1 of the hydrogen storage device using photovoltaic power generation is designed to balance well between the weight 8 and the float 9, and the hydrogen storage device floating in the sea is exposed to storms Even if it repeats, it has designed so that the light-receiving part 101 of the panel-shaped solar cell 1 may come out to the sea surface again, and can receive sunlight.

図1を参照して、本発明の動作について説明すると次のようである。パネル状太陽電池1で発電した電力により海水である被電解水溶液を電解する。本来、水の電気分解に必要な電圧は2.1Vであるが、電極降下など種々の電圧降下を考慮すると、6V以上あった方が良い。太陽電池の正極4と太陽電池の負極5とは、太陽電池1のパネルに形成してあり、電気絶縁性の支持板10に埋め込まれた正電極用導体24と負電極用導体25を介して、それぞれカーボン系の正電極14と負電極15に接続されている。正電極14はそのまま被電解水溶液である海水に浸るが、負電極15は、負電極15の一部として利用されるカセット3に内蔵した水素吸蔵合金電極2に電気的に接続されるようにしている。カセット3は本体から脱着できるようにネジ構造などで本体に留められるようにしている。また、カセット3には、アルカリ性物質の収納箱7を設けてあり、最初に海水に漬けたときに、その内部に備えた水酸化ナトリウムなどのアルカリ性物質6が海水に混じり溶け出し、水素吸蔵合金電極2を強アルカリ性水溶液にするようにしている。これにより、水素吸蔵合金電極2の酸化などによる不活性化を防止することができる。また、カセット3に海水が出入りできるように、カセット3を多孔質材料にするか、孔を空けておくなどすると共に、アルカリ性物質の収納箱7も容易に海水が出入りできるように多孔質材料か、孔を空けておくようにしている。このようにカセット3を多孔質材料にするなどして海水中のゴミなどのフィルタの役割も担うように配慮している。 The operation of the present invention will be described with reference to FIG. The electrolyzed aqueous solution that is seawater is electrolyzed by the electric power generated by the panel-like solar cell 1. Originally, the voltage required for the electrolysis of water is 2.1 V, but it is better that the voltage is 6 V or more in consideration of various voltage drops such as electrode drops. The positive electrode 4 of the solar cell and the negative electrode 5 of the solar cell are formed on the panel of the solar cell 1, and the positive electrode conductor 24 and the negative electrode conductor 25 are embedded in the electrically insulating support plate 10. These are connected to a carbon-based positive electrode 14 and a negative electrode 15, respectively. The positive electrode 14 is immersed in seawater, which is an aqueous solution to be electrolyzed, but the negative electrode 15 is electrically connected to the hydrogen storage alloy electrode 2 built in the cassette 3 used as a part of the negative electrode 15. Yes. The cassette 3 is fastened to the main body with a screw structure or the like so that it can be detached from the main body. Also, the cassette 3 is provided with a storage box 7 for alkaline substances. When the cassette 3 is first immersed in seawater, the alkaline substance 6 such as sodium hydroxide provided therein dissolves in the seawater and melts into the hydrogen storage alloy. The electrode 2 is made a strong alkaline aqueous solution. Thereby, the inactivation by the oxidation etc. of the hydrogen storage alloy electrode 2 can be prevented. In addition, the cassette 3 is made of a porous material so that seawater can enter and exit the cassette 3, or a hole is made, and the alkaline material storage box 7 is also made of a porous material so that seawater can easily enter and exit. , I try to keep a hole. Thus, the cassette 3 is made of a porous material so as to take a role of a filter such as dust in seawater.

太陽電池1の電力により海水の電解が始まると、負電極15の一部として利用する水素吸蔵合金電極2では、アルカリ水溶液の電気分解となり、水素が発生する。多くの場合、水素ガスとならずに正にイオン化した水素がそのまま水素吸蔵合金電極2に取り込まれる。しかし、一部は水素ガスとして放出するので、カセット3の内圧が高まる。内圧がある程度高い方が水素吸蔵合金電極2への水素吸蔵は有利であるが、海水の出入りが阻害されることや、カセット3が破裂するなどことなどを避けるために、圧力バランス孔110を設けている。 When seawater electrolysis starts with the electric power of the solar cell 1, the hydrogen storage alloy electrode 2 used as a part of the negative electrode 15 undergoes electrolysis of an alkaline aqueous solution to generate hydrogen. In many cases, hydrogen that has been positively ionized without becoming hydrogen gas is directly taken into the hydrogen storage alloy electrode 2. However, since a part is released as hydrogen gas, the internal pressure of the cassette 3 increases. Although it is advantageous to store hydrogen in the hydrogen storage alloy electrode 2 when the internal pressure is high to some extent, a pressure balance hole 110 is provided in order to prevent the entry and exit of seawater and the cassette 3 from bursting. ing.

カセット3や支持板10の材質は、電気絶縁材料の方が好都合であるが、金属のような導体を使用した場合は、少なくとも電極と接する部分は、電気絶縁性の材料でコーティングするなどして、太陽電池1の正負の電極の短絡を防ぐようにする必要がある。 The material of the cassette 3 and the support plate 10 is more conveniently an electrically insulating material. However, when a conductor such as a metal is used, at least a portion in contact with the electrode is coated with an electrically insulating material. It is necessary to prevent a short circuit between the positive and negative electrodes of the solar cell 1.

カセット3の一部であるカセットキャップ13は、例えば、ネジなどでカセット3に留めるようにしてあり、カセットキャップ13を取り外して、水素吸蔵合金電極2を脱着できるようにしている。また、カセットキャップ13には、アルカリ性物質挿入口17を設けてあり、水酸化ナトリウムなどのアルカリ性物質6が何度も挿入できるようにし、栓107で、蓋をするようにしている。 The cassette cap 13 which is a part of the cassette 3 is fastened to the cassette 3 with screws or the like, for example, and the hydrogen storage alloy electrode 2 can be detached by removing the cassette cap 13. Further, the cassette cap 13 is provided with an alkaline substance insertion port 17 so that the alkaline substance 6 such as sodium hydroxide can be inserted many times, and the lid is covered with the stopper 107.

正電極14では、海水の場合は主に、塩素ガスが発生する。発生した塩素ガスなどの生成ガスは、正電極14の隙間や、必要に応じて正電極14に設けた孔を通して外部に放出されるようにした場合を本実施例では示している。もちろん、正電極14での発生ガスを採集して利用するようにしても良い。 The positive electrode 14 mainly generates chlorine gas in the case of seawater. In the present embodiment, the generated gas such as the generated chlorine gas is released to the outside through a gap in the positive electrode 14 or, if necessary, through a hole provided in the positive electrode 14. Of course, the gas generated at the positive electrode 14 may be collected and used.

正電極14は、例えば、カーボンファイバを織り込んであり、更にカーボンブラックを混入した導電性ゴム系物質にし、導電性であるカーボンファイバもしくはカーボンブラックが被電解水溶液である海水に直接接触するようにしている。この方が、大海に浮かせ、暴風雨に晒されて、水素吸蔵装置同士が互いにぶつかり合ってもショックに耐える構造にすることができる。もちろん、ここでは、採用しなかったが、正電極14の周りを更に金属などの板などで囲み、ガード板として備えるようにしても良い。これらは、修理や補修、更には再生などを考慮して、取り外しが可能な分解できる構造にしておく方が良い。 The positive electrode 14 is made of, for example, a conductive rubber material in which carbon fiber is woven and further mixed with carbon black so that the conductive carbon fiber or carbon black is in direct contact with seawater as an electrolysis solution. Yes. This can be constructed to withstand shocks even if the hydrogen storage devices collide with each other when they float in the ocean and are exposed to storms. Of course, although not adopted here, the periphery of the positive electrode 14 may be further surrounded by a plate of metal or the like and provided as a guard plate. In view of repair, repair and regeneration, it is better to have a structure that can be removed and disassembled.

図4は、本発明の水素吸蔵合金電極の形成方法に関して、製造の各工程を説明するための粉末状水素吸蔵合金20を核として水素吸蔵合金電極を形成して行く各過程を示した概略図である。図4(a)には、例えば、その粒径が200マイクロメートルのニッケル(Ni)を含む粉末状水素吸蔵合金20の微粒子を描いている。図4(b)には、粉末状水素吸蔵合金20の表面に一様にコート材201として、ニッケル(Ni)の無電界メッキにより約5マイクロメートルの厚みでニッケルメッキした状態を示している。これがコート工程である。図4(c)には、コート工程終了後にプレスにより所定の形状に加圧整形して、コート工程を経た粉末状水素吸蔵合金を圧縮してコート材201を介して結着一体化させた状態の一体化工程後の状況を描いた概略図である。この場合、コート材201が言わば、粉末状水素吸蔵合金同士を接着している接着剤の役目をしている。図4(d)には、一体化工程後に、多孔性を利用して、その多孔を通して希硝酸に浸して強く結着しているコート材結着部202を除くコート材201をエッチング除去して、コート材除去部210を形成し、結着した粉末状水素吸蔵合金の表面の少なくとも一部を露出させている様子を描いている。この工程が除去工程である。 FIG. 4 is a schematic diagram showing each process of forming a hydrogen storage alloy electrode with the powdered hydrogen storage alloy 20 as a nucleus for explaining the respective steps of manufacture, with respect to the method for forming a hydrogen storage alloy electrode of the present invention. It is. In FIG. 4A, for example, fine particles of a powdered hydrogen storage alloy 20 containing nickel (Ni) having a particle diameter of 200 micrometers are depicted. FIG. 4B shows a state in which the surface of the powdered hydrogen storage alloy 20 is uniformly plated with a thickness of about 5 micrometers by electroless plating of nickel (Ni) as the coating material 201. This is the coating process. FIG. 4 (c) shows a state in which after the coating process is finished, the powdered hydrogen storage alloy is pressed and shaped into a predetermined shape by a press, and the powdered hydrogen storage alloy that has been subjected to the coating process is compressed and integrated through the coating material 201. It is the schematic which drawn the condition after the integration process. In this case, the coating material 201 serves as an adhesive that bonds the powdered hydrogen storage alloys together. In FIG. 4 (d), after the integration step, the coating material 201 is removed by etching using the porosity, except for the coating material binding portion 202, which is soaked in dilute nitric acid through the porosity and strongly bonded. The coating material removal part 210 is formed and at least a part of the surface of the bound powdered hydrogen storage alloy is exposed. This process is a removal process.

図5には、本発明の水素吸蔵合金電極の形成方法の特徴の工程のフロー図を示している。ここでは、粉末状水素吸蔵合金20を用意し、これをコート工程、一体化工程、除去工程の順に流し、最終的に水素吸蔵合金電極が作製される工程のフロー図をブロック図として示している。 FIG. 5 shows a flow chart of the characteristic steps of the method for forming the hydrogen storage alloy electrode of the present invention. Here, a powdered hydrogen storage alloy 20 is prepared, and this is flowed in the order of a coating process, an integration process, and a removal process, and a flow chart of a process for finally producing a hydrogen storage alloy electrode is shown as a block diagram. .

本発明の水素吸蔵合金電極の形成方法では、粉末状水素吸蔵合金20を用意し、これをコート工程、一体化工程、除去工程の順に流す工程を経て、最終的に水素吸蔵合金電極を作製するが、図6は、本発明の水素吸蔵合金電極の形態の一実施例を示すもので、この発明の水素吸蔵合金電極の形成方法における一体化工程を、所定の大きさの型にコート工程を経た粉末状水素吸蔵合金20を入れて、プレスにより圧縮させて結着させて、一体化させた水素吸蔵合金電極2の一実施例の概略図を示したものである。図面では、粉末状水素吸蔵合金20の粒子を誇張して大きく描いている。例えば、略直方体の水素吸蔵合金電極2の長手方向の寸法は、20cm程度である。コート材201として、例えば、ニッケルメッキ層を利用した場合である。 In the method for forming a hydrogen storage alloy electrode according to the present invention, a powdered hydrogen storage alloy 20 is prepared, and this is passed through a coating process, an integration process, and a removal process in this order to finally produce a hydrogen storage alloy electrode. However, FIG. 6 shows an embodiment of the hydrogen storage alloy electrode according to the present invention. The integration process in the method for forming the hydrogen storage alloy electrode of the present invention is performed by applying a coating process to a mold of a predetermined size. FIG. 2 is a schematic view of an embodiment of the hydrogen storage alloy electrode 2 in which the powdered hydrogen storage alloy 20 is put and compressed by a press to be bonded and integrated. In the drawing, the particles of the powdered hydrogen storage alloy 20 are exaggerated and drawn greatly. For example, the longitudinal dimension of the substantially cuboid hydrogen storage alloy electrode 2 is about 20 cm. For example, a nickel plating layer is used as the coating material 201.

図7は、本発明の水素吸蔵合金電極の形態の他の一実施例を示すものである。上述の実施例4で示した場合の図6では、コート工程を経た粉末状水素吸蔵合金20を入れて、プレスにより圧縮させて結着一体化させて一体化工程としたが、本実施例の図7では、例えば、ニッケルメッキした鋼板を圧延基板150として、この表面と裏面の双方に、コート工程を経た粉末状水素吸蔵合金20を、例えば、粘度調整用液体や液体接着剤を粘度調整しながら塗布しておく、または、コート工程を経る前の粉末状水素吸蔵合金20にコート工程を兼ねて、例えば、ゴム系の液体などにカーボンブラックなどを混ぜるなどして、粘度調整しながら塗布しておき、これをローラで圧延圧縮させて、結着一体化させた板状の水素吸蔵合金電極2を示している。もちろん、単なる粘度調整用液体は、加熱により粘度調整用液体を取り除くことができるが、コート材201の除去工程では、コート材201の有機溶剤などを使用してコート材201のコート材結着部202を残して溶出して、コート材除去部210を形成することができる。 FIG. 7 shows another embodiment of the hydrogen storage alloy electrode according to the present invention. In FIG. 6 in the case of the example 4 described above, the powdered hydrogen storage alloy 20 that has been subjected to the coating process is put and compressed by a press to be integrated and integrated into an integrated process. In FIG. 7, for example, a nickel-plated steel plate is used as a rolled substrate 150, and the powdered hydrogen storage alloy 20 that has undergone the coating process is applied to both the front and back surfaces, for example, viscosity adjustment liquid or liquid adhesive is adjusted in viscosity. It is applied while adjusting the viscosity, for example, by mixing the powdered hydrogen storage alloy 20 before the coating process with the coating process, for example, mixing carbon black or the like with a rubber-based liquid. A plate-shaped hydrogen storage alloy electrode 2 is shown in which the sheet is rolled and compressed with a roller and bonded and integrated. Of course, the viscosity adjusting liquid can be removed simply by heating the viscosity adjusting liquid. However, in the step of removing the coating material 201, the coating material binding portion of the coating material 201 using an organic solvent or the like of the coating material 201 is used. The coating material removing portion 210 can be formed by elution leaving 202.

図8は、本発明の水素吸蔵合金電極の形態の他の一実施例を示すもので、上述の実施例5における図7で作製された板状にした水素吸蔵合金電極2を巻いて、一個の巻型の水素吸蔵合金電極2にした例を示している。巻かれた圧延基板150を他の電極板と接合して、従来の巻型のコンデンサ素子の一方の電極のように、一括した負電極15を形成することができるし、このようにすることによりコンパクトになると共に電極の抵抗が小さくなるので好都合である。 FIG. 8 shows another embodiment of the form of the hydrogen storage alloy electrode of the present invention, in which the plate-shaped hydrogen storage alloy electrode 2 produced in FIG. In this example, the wound type hydrogen storage alloy electrode 2 is used. The rolled rolled substrate 150 can be joined to another electrode plate to form a negative electrode 15 collectively like one electrode of a conventional wound capacitor element. This is advantageous because it is compact and the resistance of the electrode is reduced.

実施例として図示しないが、コート材201として、前述のように、例えば、ゴムやプラスチックにカーボンブラックを混ぜて導電性が大きくなるようにしたものを用いても良い。そして、除去工程では、ゴムやプラスチックの溶剤を含浸させて溶出して、コート材結着部202を除くコート材201を除去して、コート材除去部210を形成し、結着した粉末状水素吸蔵合金の表面の少なくとも一部を露出させるようにすることもできる。 Although not shown as an example, as the coating material 201, as described above, for example, a material in which carbon black is mixed with rubber or plastic to increase conductivity may be used. In the removing step, the coating material 201 except the coating material binding portion 202 is removed by impregnation with a rubber or plastic solvent to form the coating material removal portion 210, and the bound powdered hydrogen It is also possible to expose at least part of the surface of the storage alloy.

一般に、水素吸蔵合金は水素を吸蔵するとその体積が膨張するので、割れやすく、最初から粉末状態が望ましい。また、水素吸蔵合金電極2も水素を吸蔵および放出に伴う内部応力耐えるように、コート材結着部202もフレキシブルになるような材料の選択と厚み、さらにコート材除去部210を含む多孔の体積の割合を大きくする方が望ましい。 In general, the hydrogen storage alloy expands in volume when it stores hydrogen, so it easily breaks and is preferably in powder form from the beginning. Further, the hydrogen storage alloy electrode 2 also has a porous material including the coating material removal portion 210 and the selection and thickness of the material so that the coating material binding portion 202 is flexible so that it can withstand internal stress associated with storage and release of hydrogen. It is desirable to increase the ratio.

本発明の太陽光発電を用いた水素吸蔵装置は、大海に沢山浮かべて使用する場合を主に想定している。したがって、可能な限りコンパクトであり、暴風雨にも耐える頑丈な構造が求められる。太陽電池をパネル状にしてその電力を用いて、太陽電池の負極を水素吸蔵合金電極にして、被電解水溶液としての海水に直接浸し、これを電解し、そのときに発生した水素を水素吸蔵合金電極に直接吸蔵させる水素吸蔵装置である。一般に水素吸蔵合金はアルカリ性水溶液でないと酸化されてしまうので、最初から海水もアルカリ水溶液になるような工夫をしてあり、更に、海水を電解するとアルカリ水溶液が生成することから、中性の海水を電解しても持続的にアルカリ性水溶液を電解することになるように仕向けていることも特徴である。また、この水素吸蔵合金電極は、被電解水溶液が出入りできるようにしたカセット内に内蔵していること、このカセットは、水素吸蔵装置から脱着可能であることから、水素を吸蔵した水素吸蔵合金電極を内蔵したカセットを、水素を水素ガスとして放出させる施設や場所に運搬できるようにしている。水素吸蔵合金電極から水素ガスを取り出す場所は自動車でも良く、そこでは水素ガスを燃料として利用することも、さらに、燃料電池として使用することもできる。水素吸蔵合金電極から水素ガスを取り出す方法は、種々考えられるが、水素吸蔵合金電極を加熱することが最適であろう。水素を放出させた水素吸蔵合金電極は、その表面に付着した海水中の各種イオンのメッキ膜や汚染物質などを除去するなどして再生して、再利用可能な状態に戻すことができる。   The hydrogen storage device using photovoltaic power generation of the present invention is mainly assumed to be used by floating in the ocean. Therefore, there is a need for a structure that is as compact as possible and that can withstand storms. The solar cell is made into a panel shape and the power is used. The negative electrode of the solar cell is used as a hydrogen storage alloy electrode. It is directly immersed in seawater as an aqueous solution to be electrolyzed. This is a hydrogen storage device that directly stores in an electrode. In general, hydrogen storage alloys are oxidized only when they are not alkaline aqueous solutions, so the seawater is also devised so that it becomes an alkaline aqueous solution from the beginning. It is also characterized in that an alkaline aqueous solution is continuously electrolyzed even when electrolysis is performed. In addition, this hydrogen storage alloy electrode is built in a cassette that allows the electrolytic solution to enter and exit, and since this cassette can be detached from the hydrogen storage device, a hydrogen storage alloy electrode that stores hydrogen The cassette with built-in can be transported to facilities and places where hydrogen is released as hydrogen gas. The place where the hydrogen gas is taken out from the hydrogen storage alloy electrode may be an automobile, in which the hydrogen gas can be used as a fuel or can be used as a fuel cell. Various methods for extracting hydrogen gas from the hydrogen storage alloy electrode are conceivable, but it would be optimal to heat the hydrogen storage alloy electrode. The hydrogen-absorbing alloy electrode from which hydrogen has been released can be regenerated and reused by removing a plating film or contaminants of various ions in the seawater adhering to the surface.

近年、多くの水素吸蔵合金が開発されており、市販されているので、容易にしかも安価に粉末状水素吸蔵合金が入手可能であり、安価な太陽光発電を用いた水素吸蔵装置が提供できる。 In recent years, since many hydrogen storage alloys have been developed and are commercially available, powdered hydrogen storage alloys can be obtained easily and inexpensively, and a hydrogen storage device using inexpensive solar power generation can be provided.

本発明の太陽光発電を用いた水素吸蔵装置の一実施例を示す断面概略図である。(実施例1)It is a cross-sectional schematic diagram which shows one Example of the hydrogen storage apparatus using the photovoltaic power generation of this invention. (Example 1) 、本発明の太陽光発電を用いた水素吸蔵装置の一部(本体)の一実施例を示す断面概略図である。(実施例1)1 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of a part (main body) of a hydrogen storage device using solar power generation according to the present invention. (Example 1) 本発明の太陽光発電を用いた水素吸蔵装置の脱着可能なカセットの一実施例を示す断面概略図である。(実施例1)It is the cross-sectional schematic which shows one Example of the cassette which can attach or detach the hydrogen storage apparatus using the solar power generation of this invention. (Example 1) 本発明の水素吸蔵合金電極の形成方法に関して、製造の各工程を説明するための粉末状水素吸蔵合金20を核として水素吸蔵合金電極を形成して行く各過程を示した概略図である。(実施例2)It is the schematic which showed each process of forming a hydrogen storage alloy electrode by making the powdered hydrogen storage alloy 20 into a nucleus for explaining each process of manufacture regarding the formation method of the hydrogen storage alloy electrode of this invention. (Example 2) 本発明の水素吸蔵合金電極の形成方法の特徴的工程のフロー図を示している。(実施例3)The flowchart of the characteristic process of the formation method of the hydrogen storage alloy electrode of this invention is shown. (Example 3) 本発明の水素吸蔵合金電極の形態の一実施例を示している。(実施例4)An example of the form of the hydrogen storage alloy electrode of the present invention is shown. Example 4 本発明の水素吸蔵合金電極の形態の他の一実施例を示すものである。(実施例5)Another example of the form of the hydrogen storage alloy electrode of the present invention is shown. (Example 5) 発明の水素吸蔵合金電極の形態の他の一実施例を示す。(実施例6)Another Example of the form of the hydrogen storage alloy electrode of invention is shown. (Example 6)

符号の説明Explanation of symbols

1 太陽電池
2 水素吸蔵合金電極
3 カセット
4 太陽電池の正極
5 太陽電池の負極
6 アルカリ性物質
7 アルカリ性物質の収納箱
8 錘
9 浮
10 支持板
13 カセットキャップ
14 正電極
15 負電極
17 アルカリ性物質挿入口
20 粉末状水素吸蔵合金
23 カセットホルダ
24 正電極用導体
25 負電極用導体
101 受光部
107 栓20
110 圧力バランス孔
150 圧延基板
201 コート材
202 コート材結着部
210 コート材除去部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Solar cell 2 Hydrogen storage alloy electrode 3 Cassette 4 Solar cell positive electrode 5 Solar cell negative electrode 6 Alkaline substance 7 Alkaline substance storage box 8 Weight 9 Floating plate 10 Support plate 13 Cassette cap 14 Positive electrode 15 Negative electrode 17 Alkaline substance insertion port 20 Powdered hydrogen storage alloy 23 Cassette holder 24 Positive electrode conductor 25 Negative electrode conductor 101 Light receiving portion 107 Plug 20
110 Pressure balance hole 150 Rolled substrate 201 Coat material 202 Coat material binding part 210 Coat material removing part

Claims (9)

太陽電池の電力を用いて水溶液を電解し、そのときに発生した水素を水素吸蔵合金電極に吸蔵させる太陽光発電を用いた水素吸蔵装置において、太陽電池の負極を水素吸蔵合金電極に接続してあり、該水素吸蔵合金電極は、電解するときの負電極材料の少なくとも一部として用いてあり、被電解水溶液に浸るようにしたこと、被電解水溶液は、アルカリ金属を含む水溶液であること、該水溶液の電解によりアルカリ性水溶液が生成され、該アルカリ性水溶液に水素吸蔵合金電極が浸るようにしたこと、該水素吸蔵合金電極は、被電解水溶液が出入りできるようにしたカセット内に内蔵していること、該カセットは、前記水素吸蔵装置から脱着可能であること、を特徴とする太陽光発電を用いた水素吸蔵装置。 In a hydrogen storage device that uses solar power to electrolyze an aqueous solution using the power of a solar cell and store the hydrogen generated at that time in a hydrogen storage alloy electrode, the negative electrode of the solar cell is connected to the hydrogen storage alloy electrode. The hydrogen storage alloy electrode is used as at least a part of a negative electrode material when electrolyzing and is immersed in an aqueous solution to be electrolyzed, the aqueous solution to be electrolyzed is an aqueous solution containing an alkali metal, An alkaline aqueous solution is generated by electrolysis of the aqueous solution, and the hydrogen storage alloy electrode is immersed in the alkaline aqueous solution; the hydrogen storage alloy electrode is built in a cassette that allows the aqueous solution to be electrolyzed; The hydrogen storage device using photovoltaic power generation, wherein the cassette is detachable from the hydrogen storage device. 太陽電池と正電極およびカセットを装着するカセットホルダとは、一体化構造にした請求項1に記載の太陽光発電を用いた水素吸蔵装置。 The hydrogen storage device using solar power generation according to claim 1, wherein the solar battery, the positive electrode, and the cassette holder on which the cassette is mounted have an integrated structure. 被電解水溶液は、アルカリ金属の塩化物が溶解している水溶液である請求項1または2のいずれかに記載の太陽光発電を用いた水素吸蔵装置。 The hydrogen storage device using photovoltaic power generation according to claim 1 or 2, wherein the aqueous solution to be electrolyzed is an aqueous solution in which an alkali metal chloride is dissolved. カセット内に、アルカリ性物質を備え、被電解水溶液に浸したときの水素吸蔵合金電極の酸化を防止するようにした請求項1から3のいずれかに記載の太陽光発電を用いた水素吸蔵装置。 The hydrogen storage device using photovoltaic power generation according to any one of claims 1 to 3, wherein an alkaline substance is provided in the cassette and the oxidation of the hydrogen storage alloy electrode is prevented when immersed in an aqueous solution to be electrolyzed. 錘と浮とを備え、被電解水溶液に浮かべるような構造にした請求項1から4のいずれかに記載の太陽光発電を用いた水素吸蔵装置。 The hydrogen storage device using solar power generation according to any one of claims 1 to 4, wherein the hydrogen storage device includes a weight and a float, and is structured to float on an aqueous solution to be electrolyzed. 錘が水素吸蔵合金電極を内蔵するカセットを主体とした請求項5に記載の太陽光発電を用いた水素吸蔵装置。 The hydrogen storage device using solar power generation according to claim 5, wherein the weight is mainly a cassette containing a hydrogen storage alloy electrode. 被電解水溶液に浸る部分の正電極にカーボン系材料を用いた請求項1から6のいずれかに記載の太陽光発電を用いた水素吸蔵装置。 The hydrogen storage device using solar power generation according to any one of claims 1 to 6, wherein a carbon-based material is used for a positive electrode in a portion immersed in the aqueous solution. 水素吸蔵合金電極の形成方法であって、該水素吸蔵合金電極を構成する原材料である粉末状水素吸蔵合金の表面に導電材料をコートするコート工程、該コート工程を経た粉末状水素吸蔵合金を圧縮して、該導電材料であるコート材を介して結着し一体化させる一体化工程、該一体化工程後、前記コート材の一部を化学的に除去し、結着した粉末状水素吸蔵合金の表面の少なくとも一部を露出させるためのコート材の除去工程を含むことを特徴とする水素吸蔵合金電極の形成方法。 A method for forming a hydrogen storage alloy electrode, comprising: a coating step of coating a conductive material on the surface of a powdered hydrogen storage alloy which is a raw material constituting the hydrogen storage alloy electrode; and compressing the powdered hydrogen storage alloy after the coating step. Then, an integration step of binding and integrating through the coating material which is the conductive material, and after the integration step, a part of the coating material is chemically removed and bonded to form a powdered hydrogen storage alloy A method for forming a hydrogen-absorbing alloy electrode, comprising the step of removing a coating material for exposing at least a part of the surface of the electrode. 請求項8記載の形成方法により形成されたことを特徴とする水素吸蔵合金電極。 A hydrogen storage alloy electrode formed by the forming method according to claim 8.
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