JP2009062215A - Hydrogen generating material, method for manufacturing hydrogen generating material, container for hydrogen generating material, hydrogen fuel vehicle, and portable apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水素発生材料及びその周辺技術に係り、特に移動体に水素を供給するのに好適な水素発生材料、水素発生材料の製造方法、水素発生材料の容器、水素燃料車両、及び携帯用機器に関する。 The present invention relates to a hydrogen generating material and peripheral technologies thereof, and more particularly to a hydrogen generating material suitable for supplying hydrogen to a moving body, a method for manufacturing the hydrogen generating material, a container for the hydrogen generating material, a hydrogen fuel vehicle, and a portable device. Regarding equipment.
従来より携帯型燃料電池や水素燃料車両に水素を供給する方法として、極低温の液体水素貯蔵装置から水素を供給する方法、高圧水素ガスタンクから水素を供給する方法、及び水素を含む材料から移動体上で水素を発生させて供給する方法が知られている。 Conventionally, as a method of supplying hydrogen to a portable fuel cell or a hydrogen fuel vehicle, a method of supplying hydrogen from a cryogenic liquid hydrogen storage device, a method of supplying hydrogen from a high-pressure hydrogen gas tank, and a moving body from a material containing hydrogen A method for generating and supplying hydrogen is known.
ところが液体水素貯蔵装置は、高性能な断熱容器を備えても一日当たり数%の液体水素蒸発を抑制できず、また装置が大がかりになる欠点がある。また高圧水素ガスタンクも高圧力に対して強度を備えなければならず、単位貯蔵水素当たりの容積及び重量が嵩むという欠点がある。このため、水素以外の原料から携帯型燃料電池または水素燃料車両において水素を発生させる方法に注目されている。 However, the liquid hydrogen storage device has a drawback that even if it has a high-performance heat insulating container, it cannot suppress evaporation of several percent of liquid hydrogen per day, and the device becomes large. In addition, the high-pressure hydrogen gas tank must have strength against high pressure, and there is a drawback that the volume and weight per unit storage hydrogen increase. For this reason, attention is focused on a method for generating hydrogen from a raw material other than hydrogen in a portable fuel cell or a hydrogen fuel vehicle.
このような水素発生方法の従来技術としては、アルミニウム水素化物を約200℃の温度で加熱すると、(化a)式に示すように、金属アルミニウムと水素に分解することが知られている(非特許文献1)。 As a prior art of such a hydrogen generation method, it is known that when aluminum hydride is heated at a temperature of about 200 ° C., it is decomposed into metallic aluminum and hydrogen as shown in the formula (a) (non- Patent Document 1).
AlH3 → Al + (3/2)H2 …(化a)
また、燃料電池用の水素供給システムとして、金属水素化物の加水分解により水素を供給する第1の水素貯蔵システムと、水素吸蔵材を用いて水素を供給する第2の水素貯蔵システムとの間で熱交換を行う水素供給システムが知られている(特許文献1)。この水素供給システムによれば、第1の水素貯蔵システムで発生した熱を第2の水素貯蔵システムへ供給することにより、水素発生時に外部からの加熱を必要とせず、また外部へ無駄な熱を廃棄する必要もなくなり、総合的なエネルギ効率を高めることができる。
Further, as a hydrogen supply system for a fuel cell, between a first hydrogen storage system that supplies hydrogen by hydrolysis of a metal hydride and a second hydrogen storage system that supplies hydrogen using a hydrogen storage material. A hydrogen supply system that performs heat exchange is known (Patent Document 1). According to this hydrogen supply system, the heat generated in the first hydrogen storage system is supplied to the second hydrogen storage system, so that no external heating is required at the time of hydrogen generation, and wasteful heat is generated outside. There is no need to dispose of it and overall energy efficiency can be improved.
しかしながら非特許文献1に記載の金属水素化物の分解反応は吸熱反応であり、水素発生時に大量の熱供給が必要となるので、金属水素化物を加熱するための加熱装置の容積及び重量が嵩むとともに、必要な熱量の供給を継続しなければならないという問題点があった。 However, the decomposition reaction of the metal hydride described in Non-Patent Document 1 is an endothermic reaction, and a large amount of heat supply is required at the time of hydrogen generation, so that the volume and weight of the heating device for heating the metal hydride increases. There was a problem that the supply of the necessary amount of heat had to be continued.
また、特許文献1に記載の金属水素化物の加水分解により水素を供給する第1の水素貯蔵システムと、水素吸蔵材を用いて水素を供給する第2の水素貯蔵システムとを備える水素供給システムでは、異なる2つの水素貯蔵システムを備える必要があり、既存の水素貯蔵タンクよりも大きな重量、容積を必要とするという問題点があった。 Moreover, in a hydrogen supply system provided with the 1st hydrogen storage system which supplies hydrogen by hydrolysis of the metal hydride of patent document 1, and the 2nd hydrogen storage system which supplies hydrogen using a hydrogen storage material However, it is necessary to provide two different hydrogen storage systems, and there is a problem that a larger weight and volume are required than existing hydrogen storage tanks.
本発明は、上記問題点を解決するために、金属水素化物と、加熱により発熱を誘発する物質と、を含むことを要旨とする水素発生材料である。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is a hydrogen generating material including a metal hydride and a substance that induces heat generation by heating.
また、本発明は、ヒドロキシル基を有する化合物と金属水素化物とを接触させることにより、金属水素化物に水を放出する層を形成したことを要旨とする水素発生材料の製造方法である。 Moreover, this invention is a manufacturing method of the hydrogen generating material which makes the summary the layer which discharge | releases water to a metal hydride by making the compound and metal hydride which have a hydroxyl group contact.
本発明に係る水素発生材料によれば、水素発生材料に、金属水素化物と、加熱により発熱を誘発する物質とを含むことにより、加熱時に金属水素化物の熱分解反応と平行して、加熱により発熱を誘発する物質が発熱反応を誘発するので、水素発生のために供給すべき熱量が大幅に減少し加熱装置の容積及び重量を削減することができる水素発生材料を提供することができるという効果がある。 According to the hydrogen generating material according to the present invention, the hydrogen generating material includes a metal hydride and a substance that induces heat generation by heating, so that in parallel with the thermal decomposition reaction of the metal hydride during heating, Since the substance that induces exotherm induces an exothermic reaction, the amount of heat to be supplied for hydrogen generation can be greatly reduced, and the hydrogen generating material that can reduce the volume and weight of the heating device can be provided. There is.
また本発明に係る水素発生材料の製造方法によれば、金属水素化物の表面に、水を放出する層を形成した水素発生材料を容易に形成することができ、この水素発生材料を加熱すれば、放出された水が金属水素化物或いは金属水素化物が分解した金属と反応して発熱反応を誘発するので、水素発生のために供給すべき熱量を大幅に減少した水素発生材料を提供することができるという効果がある。 Further, according to the method for producing a hydrogen generating material according to the present invention, a hydrogen generating material in which a layer for releasing water can be easily formed on the surface of the metal hydride, and if this hydrogen generating material is heated, Since the released water reacts with the metal hydride or the metal from which the metal hydride is decomposed to induce an exothermic reaction, it is possible to provide a hydrogen generating material that greatly reduces the amount of heat to be supplied for hydrogen generation. There is an effect that can be done.
本発明の実施の形態を詳細に説明する。本発明に係る水素発生材料は、金属水素化物と、加熱によりヒドロキシル基を有する化合物である水を放出する水放出物とを含むことを特徴としている。金属水素化物は、金属をMとすると、次に示す(化1)式の熱分解反応(吸熱反応)により水素を発生する。 Embodiments of the present invention will be described in detail. The hydrogen generating material according to the present invention is characterized by containing a metal hydride and a water release material that releases water, which is a compound having a hydroxyl group, by heating. When the metal hydride is M, the metal hydride generates hydrogen by the following thermal decomposition reaction (endothermic reaction) of the formula (Chemical Formula 1).
MH2 → M + H2 …(化1)
水放出物から加熱により放出された水は、金属水素化物と水分解反応(発熱反応)して、(化2)式に示すように、金属酸化物と水素とを発生させる。
MH 2 → M + H 2 (Chemical formula 1)
The water released from the water discharge by heating undergoes a water splitting reaction (exothermic reaction) with the metal hydride to generate a metal oxide and hydrogen as shown in the formula (2).
MH2 +H2O → MO + 2H2 …(化2)
この水分解反応は、発熱反応であるので、加熱により水を放出する水放出物は、金属水素化物と共に存在する場合、加熱により発熱を誘発する物質である。
MH 2 + H 2 O → MO + 2H 2 (Chemical formula 2)
Since this water splitting reaction is an exothermic reaction, the water discharge that releases water by heating is a substance that induces heat generation by heating when present together with a metal hydride.
また、(化3)に示すように、金属水素化物が分解した金属と水との反応も発熱反応である。MOとしては、金属酸化物だけではなく、金属水酸化物、金属酸化物の水和物が含まれる。Alの場合は、Al2O3 、Al(OH)3 、AlOOHが挙げられる。 Further, as shown in (Chemical Formula 3), the reaction between the metal obtained by decomposition of the metal hydride and water is also an exothermic reaction. The MO includes not only metal oxides but also metal hydroxides and metal oxide hydrates. In the case of Al, Al 2 O 3 , Al (OH) 3 , and AlOOH are listed.
M +H2O → MO + H2 …(化3)
従って、(化2)及び(化3)による水分解反応の熱を、(化1)に示した金属水素化物の熱分解反応(吸熱反応)のために利用することができる。これにより、水素発生材料から水素を発生させる際に、外部から供給すべき熱量を低減することができる。
M + H 2 O → MO + H 2 (Chemical formula 3)
Therefore, the heat of the water splitting reaction by (Chemical Formula 2) and (Chemical Formula 3) can be utilized for the thermal decomposition reaction (endothermic reaction) of the metal hydride shown in (Chemical Formula 1). Thereby, when generating hydrogen from a hydrogen generating material, the amount of heat to be supplied from the outside can be reduced.
加熱により発熱を誘発する物質は、加熱により水を放出する物質以外に、加熱によりヒドロキシル基を有する物質、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール等の低級アルコール類が挙げられる。更にカルボキシル基を有する低級カルボン酸等の物質を放出する物質でも同様の効果が得られる。低級アルコール類や、低級カルボン酸等の物質は、水と同様に、金属水素化物と発熱反応して水素を放出することができる。 Examples of the substance that induces heat generation by heating include substances having a hydroxyl group by heating, for example, lower alcohols such as methyl alcohol and ethyl alcohol, in addition to substances that release water by heating. Furthermore, the same effect can be obtained with a substance that releases a substance such as a lower carboxylic acid having a carboxyl group. Substances such as lower alcohols and lower carboxylic acids can release hydrogen through an exothermic reaction with metal hydrides, like water.
次に、図1を参照して、本発明に係る金属水素化物1と加熱により水を放出する物質である水放出物2とを含む水素発生材料の様々な構造を説明する。図1(a)は、金属水素化物1及び水放出物2がそれぞれ個別の粒子として水素発生材料に含まれる状態の模式図である。金属水素化物1、水放出物2が個別の粒子として水素発生材料に含まれる場合、2種類の粒子の分布が均一になるように混合して容器へ充填する必要がある。
Next, with reference to FIG. 1, various structures of the hydrogen generating material including the metal hydride 1 according to the present invention and the
図1(b)は、金属水素化物1の内部に水放出物2が含まれた水素発生材料の粒子構造を示す図である。このように金属水素化物1と水放出物2が近い距離にある方が発熱反応が進行しやすく、(化2)、(化3)の反応熱を(化1)で利用するのに好都合である。また、図1(b)の構造により、1つの粒子に金属水素化物1と水放出物2とを含むために、水素発生材料を容器に充填する場合、2種類の粒子を均一に混合する必要が無くなり、水放出物分布の均一性、及び放出された水の利用効率が高まるので好ましい。
FIG. 1 (b) is a diagram showing a particle structure of a hydrogen generating material in which a
図1(c)は、金属水素化物1の表層に水放出物2の層が形成された構造を示す図である。金属水素化物1の内部に水放出物2の層を形成するよりも金属水素化物1の表層に水放出物2の層を形成する方が合成方法が容易であるために、実用性が高い。
FIG. 1 (c) is a view showing a structure in which a layer of
図1(d)は、金属水素化物1の表面を覆う金属酸化物3の表面に、水放出物2が形成された構造を示す図である。この構造は、金属水素化物1と水放出物2との間に金属酸化物3の層を備えた構造と言うこともできる。金属水素化物1と水放出物2とが直接接触する場合には、金属水素化物1が分解してしまう可能性がある。これを避けるために、金属水素化物1と水放出物2との間に金属酸化物3を挟むことにより、安定性の高い水素発生材料となる。
FIG. 1 (d) is a diagram showing a structure in which a
次に、本発明に係る水素発生材料の組成について、金属水素化物、金属酸化物、水放出物の順に説明する。 Next, the composition of the hydrogen generating material according to the present invention will be described in the order of metal hydride, metal oxide, and water discharge.
本発明の水素発生材料に含まれる金属水素化物1を構成する金属としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、ホウ素(B)、アルミニウム(Al)の何れか1種類以上の金属である。具体的には、LiH、NaH、BeH2 、MgH2 、CaH2 、AlH3 、のような金属水素化物が挙げられる。また、M(AlH4 )n、M(BH4 )n (M=アルカリ金属、またはアルカリ土類金属)で表される金属錯体化合物も金属水素化物1として利用可能である。 The metal constituting the metal hydride 1 contained in the hydrogen generating material of the present invention is at least one of alkali metal, alkaline earth metal, boron (B), and aluminum (Al). Specific examples include metal hydrides such as LiH, NaH, BeH 2 , MgH 2 , CaH 2 , and AlH 3 . A metal complex compound represented by M (AlH 4 ) n or M (BH 4 ) n (M = alkali metal or alkaline earth metal) can also be used as the metal hydride 1.
水素発生材料の構造を図1(d)の構造とした場合、金属酸化物3を構成する金属としては、アルカリ金属(Li,Na,K,Rb,Cs,Fr)、アルカリ土類金属(Be,Mg,Ca,Sr,Ba,Ra)、ホウ素(B)、アルミニウム(Al)の何れか1種類以上の金属である。 When the structure of the hydrogen generating material is the structure shown in FIG. 1D, the metal constituting the metal oxide 3 may be an alkali metal (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr), an alkaline earth metal (Be , Mg, Ca, Sr, Ba, Ra), boron (B), or aluminum (Al).
水放出物2は、金属水酸化物、金属酸化物の水和物、或いは水吸着材料の何れかであり、且つ、金属水素化物1の分解温度付近で水を放出することができる材料である。
The
水放出物2を金属水酸化物とする場合、通常、金属水素化物の表面を覆っている金属酸化物から容易に金属水酸化物を合成することができる。このため、安価に水放出物を形成することができる。
When the
ここで、金属水素化物の分解温度Td1と金属水酸化物の分解温度Td2が同程度である必要がある。例えば、金属水素化物の分解温度Td1が金属水酸化物の分解温度Td2より十分低ければ(Td1<<Td2)、水素発生材料をTd1付近まで昇温して金属水素化物から水素を発生させるときに、金属水酸化物からは水が放出されず、水放出物としての金属水酸化物が水素発生に寄与しない。逆に、金属水素化物の分解温度Td1が金属水酸化物の分解温度Td2より十分高ければ(Td1>>Td2)、水素発生材料をTd2付近まで昇温して金属水酸化物から水を放出させても、金属水素化物の分解温度Td1よりかなり温度が低いので、放出された水が水素発生に寄与することは困難である。 Here, the decomposition temperature Td1 of the metal hydride and the decomposition temperature Td2 of the metal hydroxide must be approximately the same. For example, if the decomposition temperature Td1 of the metal hydride is sufficiently lower than the decomposition temperature Td2 of the metal hydroxide (Td1 << Td2), the hydrogen generating material is heated to near Td1 to generate hydrogen from the metal hydride. No water is released from the metal hydroxide, and the metal hydroxide as a water discharge does not contribute to hydrogen generation. Conversely, if the decomposition temperature Td1 of the metal hydride is sufficiently higher than the decomposition temperature Td2 of the metal hydroxide (Td1 >> Td2), the hydrogen generating material is heated to near Td2 to release water from the metal hydroxide. However, since the temperature is considerably lower than the decomposition temperature Td1 of the metal hydride, it is difficult for the released water to contribute to hydrogen generation.
例えば、金属水素化物としてAlH3 、金属水酸化物としてAl(OH)3 の組み合わせを用いる場合には、両者の分解温度が近く、Al(OH)3 から放出された水がAlH3 またはAlH3 の分解物であるAlに有効に作用して、水分解反応による発熱がAlH3 の分解を促進する。 For example, when using a combination of AlH 3 as the metal hydride and Al (OH) 3 as the metal hydroxide, the decomposition temperatures of both are close, and the water released from Al (OH) 3 is AlH 3 or AlH 3. It effectively acts on Al, which is a decomposition product, and the heat generated by the water splitting reaction promotes the decomposition of AlH 3 .
また、水放出物2を金属酸化物の水和物とする場合も、金属水素化物の分解温度Td1と、金属酸化物の水和物の分解温度Td3が同程度である必要がある。
Also, when the
例えば、金属水素化物としてAlH3 、金属酸化物の水和物として、アルミナの1水和物であるベーマイト〔Al2O3・(H2O)〕の組み合わせが挙げられる。金属水素化物にAlH3 を用いる場合には、結晶性の高いベーマイトであっても非晶質のベーマイトを使用したとしても効果が得られる。 For example, a combination of AlH 3 as a metal hydride and boehmite [Al 2 O 3. (H 2 O)] which is a monohydrate of alumina as a hydrate of a metal oxide can be given. When AlH 3 is used for the metal hydride, even if boehmite having high crystallinity or amorphous boehmite is used, the effect can be obtained.
水放出物2を金属酸化物の水和物とする場合、通常、金属水素化物の表面を覆っている金属酸化物から容易に金属酸化物の水和物を合成することができる。このため、安価に水放出物を形成することができる。
When the
さらに、水放出物2を水吸着材料とすることもできる。この場合にも種々の水吸着材料の中から水放出温度が金属水素化物1の分解温度に近いものを選択する。水吸着材料としては、ゼオライトやシリカゲルが挙げられる。しかし金属水素化物の表面に、ゼオライトやシリカゲルの被膜を形成するプロセスにコストが掛かる。また、ゼオライトやシリカゲルのように大量の水を吸蔵可能な水吸着材料は、金属水素化物1に対して少量の水放出物2を付着させるだけで必要量の水を放出させることができる。
Furthermore, the
次に、本発明に係る水素発生材料の製造方法を説明する。 Next, a method for producing a hydrogen generating material according to the present invention will be described.
〔製造方法1〕
金属水素化物の表面に水を放出する層を形成する第1の実施例は、金属水素化物を加湿雰囲気と接触させることにより、金属水素化物の表面に水を放出する層を形成する方法である。通常、金属水素化物の粒子は、その表面が金属酸化物に覆われている。この金属水素化物の粒子を室温、望ましくは25℃以下の加湿雰囲気中に保管することにより、表面の金属酸化物の一部が水酸化物に変化したり、金属酸化物の水和物に変化する。これにより、金属水素化物の粒子の表面に水放出層が形成される。この方法は、最も簡単な本発明に係る水素発生材料の製造方法であるが、処理に時間が掛かる。
[Production Method 1]
The first embodiment for forming a layer for releasing water on the surface of the metal hydride is a method for forming a layer for releasing water on the surface of the metal hydride by bringing the metal hydride into contact with a humidified atmosphere. . Usually, the surface of the metal hydride particles is covered with a metal oxide. By storing the metal hydride particles in a humidified atmosphere at room temperature, preferably 25 ° C. or less, part of the metal oxide on the surface changes to a hydroxide or changes to a metal oxide hydrate. To do. This forms a water release layer on the surface of the metal hydride particles. This method is the simplest method for producing a hydrogen generating material according to the present invention, but takes a long time to process.
〔製造方法2〕
金属水素化物の表面に水を放出する層を形成する第2の実施例は、金属水素化物をヒドロキシル基を有する液体と接触させることにより、金属水素化物の表面に水を放出する層を形成する方法である。ヒドロキシル基を有する化合物として最も一般的な水(H2O)を用いると、入手が容易であると共に、ヒドロキシル基を有する化合物としての低級アルコール等の含炭素系材料と比較して、水素発生時に不純物ガスが副生することを回避できるので好ましい。また金属水素化物を加湿雰囲気と接触させるよりも液体の水と接触させる方が、短時間で水放出層を形成することができる。尚、室温で水と接触させる場合の接触時間は3日以内であることが好ましい。
[Production Method 2]
The second embodiment of forming a water releasing layer on the surface of the metal hydride forms a layer releasing water on the surface of the metal hydride by contacting the metal hydride with a liquid having a hydroxyl group. Is the method. When the most common water (H 2 O) is used as a compound having a hydroxyl group, it is easy to obtain and at the time of hydrogen generation, compared with a carbon-containing material such as a lower alcohol as a compound having a hydroxyl group. It is preferable because impurity gas can be prevented from being by-produced. In addition, when the metal hydride is brought into contact with liquid water rather than in contact with the humidified atmosphere, the water release layer can be formed in a short time. In addition, it is preferable that the contact time when contacting with water at room temperature is within 3 days.
図2は、金属水素化物として水素化アルミニウム(AlH3 )、ヒドロキシル基を有する化合物として最も一般的な水(H2O)を用いた金属水素化物の表面に水放出層を形成する方法の概略説明図である。 FIG. 2 shows an outline of a method for forming a water release layer on the surface of a metal hydride using aluminum hydride (AlH 3 ) as a metal hydride and water (H 2 O) most commonly used as a compound having a hydroxyl group. It is explanatory drawing.
図2において、処理前の粒子10は、水素化アルミニウム11の表面にベーマイト〔AlO(OH)〕12が形成されている。この処理前粒子10の100mgをガラス製サンプル瓶(容積10cc程度)の容器20にとり、水21としてイオン交換水0.15ccを注ぐ。水素化アルミニウムとイオン交換水の体積比は、1:2程度となるように混合する。そして、8時間毎に5分間、攪拌棒(SUS製スパチュラで代用)22で攪拌する水中ミリング工程を室温(20〜25℃)、大気中で48時間行った。容器を室温に保つことにより、金属水素化物と水との接触中の金属水素化物の分解を回避することができる。
In FIG. 2, boehmite [AlO (OH)] 12 is formed on the surface of the
金属水素化物の粒子と水を収容した容器を攪拌することにより、粒子同士が接触し水を含有しやすくなる。処理後の粒子15は、表面のベーマイト層12に水吸着層13が形成されるとともに、ベーマイト層12にクラック14が形成され、水素発生時の水素放出が容易になるという副次的な効果もある。このプロセスを行うと、48時間後には、試料はほぼ自然乾燥しており、その後室温で1週間ほど放置したものを水素発生能測定に用いた。尚、上記の水中ミリングを大量に行う場合には、液体と固体とを混合することのできるボールミルング装置で実施することができる。また、水素化アルミニウムと水との比率は、0.1〜10程度であることが好ましい。
By stirring the container containing the metal hydride particles and water, the particles come into contact with each other and easily contain water. The treated
以上の実施例2では、金属水素化物の粒子と水との混合物を攪拌することにより、金属水素化物の表面に水放出層を形成したが、攪拌以外に、金属水素化物の粒子と水との混合物を収容した容器をバイブレータのような装置で振動させることにより、金属水素化物の表面に水放出層を形成することもできる。容器を振動させることにより、攪拌と同様に粒子同士を接触させ、粒子表面のベーマイト層12に水吸着層13が形成されるとともに、ベーマイト層12にクラック14が形成される。
In Example 2 described above, the water release layer was formed on the surface of the metal hydride by stirring the mixture of the metal hydride particles and water. However, in addition to the stirring, the metal hydride particles and water A water release layer can also be formed on the surface of the metal hydride by vibrating the container containing the mixture with a device such as a vibrator. By vibrating the container, the particles are brought into contact with each other in the same manner as the stirring, so that the
図3は、実施例1の加湿雰囲気処理した水素発生材料と、実施例2の水中ミリングした水素発生材料と、これらの処理を行わない比較例の水素発生材料との水素放出性能を示した図である。図3(a)は、一定出力の加熱装置で試料を加熱した時の水素放出量の時間経過を示す図である。比較例に対して実施例1、実施例2ともに水素放出速度が増加している。例えば、4(wt%)の水素を放出するまでの時間は、比較例が約1.3hに対して、実施例1が約0.9h、実施例2が約0.6と大幅に短縮(放出速度は大幅に向上)している。これは、加熱装置の出力が一定であることから、一定量の水素を放出させるのに必要な熱量が比較例に対して実施例1,2が減少していることを示している。さらに、最終的な水素放出量も比較例に対して実施例1,2が増加していることがわかる。 FIG. 3 is a diagram showing the hydrogen release performance of the hydrogen generating material treated in a humidified atmosphere of Example 1, the hydrogen generating material milled in water of Example 2, and the hydrogen generating material of a comparative example that does not perform these treatments. It is. FIG. 3 (a) is a diagram showing the time course of the hydrogen release amount when the sample is heated by a heating device having a constant output. Compared with the comparative example, the hydrogen release rate is increased in both Example 1 and Example 2. For example, the time required to release 4 wt% hydrogen is significantly reduced to about 0.9 h for Example 1 and about 0.6 for Example 2 compared to about 1.3 h for the Comparative Example ( The release rate is greatly improved). This indicates that since the output of the heating device is constant, the amount of heat necessary to release a certain amount of hydrogen is reduced in Examples 1 and 2 compared to the comparative example. Further, it can be seen that the final hydrogen release amount is increased in Examples 1 and 2 with respect to the comparative example.
図3(b)は、実施例1と比較例との水素放出温度を示す図であり、比較例に対して実施例1は、水素放出温度が15℃程度低温化している。 FIG. 3B is a diagram showing the hydrogen release temperature between Example 1 and the comparative example. In Example 1, the hydrogen release temperature is lowered by about 15 ° C. with respect to the comparative example.
図4は、本発明に係る水素発生材料の水含有量(wt%)を様々に変えた場合の水素放出速度(任意単位)を示す図である。水含有量が3%程度から13%程度まで水含有させた場合に、水素放出速度が向上している。水含有量が3%程度より少ない場合には、水放出量の絶対量が少なく効果が少ない。水含有量が15%を超えると、過剰な水が含まれるために水素発生材料の金属水素化物の比率が低下し、水素放出速度が低下すると考えられる。 FIG. 4 is a diagram showing the hydrogen release rate (arbitrary unit) when the water content (wt%) of the hydrogen generating material according to the present invention is variously changed. When the water content is from about 3% to about 13%, the hydrogen release rate is improved. When the water content is less than about 3%, the absolute amount of water discharge is small and the effect is small. If the water content exceeds 15%, it is considered that the ratio of the metal hydride of the hydrogen generating material is reduced due to the inclusion of excess water, and the hydrogen release rate is reduced.
次に、本発明に係る水素発生材料の応用を説明する。まず、本発明の水素発生材料を収容する容器の材料としては、水素脆性が起きにくいオーステナイト系(SUS304,316等、面心立方構造)のステンレススチールや、カーボン繊維等を樹脂で固めたコンポジット材、あるいはアルミニウムが考えられる。容器の耐熱温度は、使用する金属水素化物の分解温度により異なるが、少なくとも200℃程度が必要であり、容器の耐圧は、1MPa程度の耐圧性能が必要である。特に、カーボン繊維等を樹脂で固めたコンポジット材は、高温耐性が低いために、使用する温度域に注意が必要である。 Next, application of the hydrogen generating material according to the present invention will be described. First, as a material for the container for containing the hydrogen generating material of the present invention, austenite-based (SUS304, 316, etc., face-centered cubic structure) stainless steel, a composite material in which carbon fiber or the like is hardened with a resin, which hardly causes hydrogen embrittlement. Or aluminum. The heat-resistant temperature of the container varies depending on the decomposition temperature of the metal hydride to be used, but at least about 200 ° C. is necessary, and the pressure resistance of the container needs a pressure-resistant performance of about 1 MPa. In particular, a composite material in which carbon fibers or the like are hardened with a resin has low high-temperature resistance, so attention must be paid to the temperature range to be used.
本発明に係る水素発生材料は、高い水素放出量を有し、水素放出時に外部から供給する熱量が少なくてすむために、移動体に水素を供給するのに好適である。本発明の水素発生材料から水素を供給する移動体としては、例えば、固体高分子型燃料電池または固体酸化物型燃料電池等の水素を燃料とする燃料電池を動力源とする水素燃料車両や、水素燃料の内燃機関を動力源とする水素燃料車両が適している。また、水素燃料車両のみならず、燃料電池を電源とした電動カートや電動車椅子等の用途にも好適である。 The hydrogen generating material according to the present invention is suitable for supplying hydrogen to a moving body because it has a high hydrogen release amount and requires less heat to be supplied from the outside during hydrogen release. Examples of the mobile body that supplies hydrogen from the hydrogen generating material of the present invention include a hydrogen fuel vehicle that uses a fuel cell that uses hydrogen as a fuel, such as a solid polymer fuel cell or a solid oxide fuel cell, as a power source, A hydrogen fuel vehicle using a hydrogen fuel internal combustion engine as a power source is suitable. Moreover, it is suitable not only for hydrogen fuel vehicles but also for applications such as electric carts and electric wheelchairs powered by fuel cells.
さらに本発明の水素発生材料は、高い水素放出量を有し、水素放出時に外部から供給する熱量が少なくてすむために、ノート型パーソナルコンピュータやポータブルナビゲーション装置、携帯電話等の携帯用電子機器や携帯用電気機器の電源としての燃料電池に水素を供給するために本発明の水素発生材料が好適である。 Furthermore, since the hydrogen generating material of the present invention has a high hydrogen release amount and requires less heat to be supplied from the outside at the time of hydrogen release, portable electronic devices such as notebook personal computers, portable navigation devices, and mobile phones, and portable phones can be used. The hydrogen generating material of the present invention is suitable for supplying hydrogen to a fuel cell as a power source for an electric appliance for a vehicle.
1 金属水素化物
2 水放出物
3 金属酸化物
10 処理前粒子
11 AlH3
12 AlO(OH)
13 水吸着層
14 クラック
15 処理後粒子
20 容器
21 水
22 攪拌棒
1
12 AlO (OH)
13
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011040182A1 (en) * | 2009-09-30 | 2011-04-07 | コニカミノルタホールディングス株式会社 | Fuel cell device |
WO2011052283A1 (en) * | 2009-10-29 | 2011-05-05 | コニカミノルタホールディングス株式会社 | Fuel cell device |
CN102694190A (en) * | 2012-06-12 | 2012-09-26 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | Solid-oxide fuel cell based energy storage cell and preparation method thereof |
JP2013063901A (en) * | 2012-10-15 | 2013-04-11 | Nissan Motor Co Ltd | Hydrogen-generating material, method of producing the hydrogen-generating material, container for the hydrogen-generating material, hydrogen-powered vehicle, and portable equipment |
JP2018013090A (en) * | 2016-07-21 | 2018-01-25 | 海老原 雄二 | Hydrogen engine device |
Citations (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002137903A (en) * | 2000-10-30 | 2002-05-14 | Toyota Motor Corp | Hydrogen gas generating apparatus |
JP2002234701A (en) * | 2001-02-07 | 2002-08-23 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | Method and apparatus for generating hydrogen |
JP2003146605A (en) * | 2001-11-09 | 2003-05-21 | Seijiro Suda | Method and device for generating hydrogen |
JP2003527281A (en) * | 2000-03-17 | 2003-09-16 | イドロ−ケベック | Method for producing hydrogen gas by chemical reaction of metal or metal hydride subjected to severe mechanical deformation |
US20050191232A1 (en) * | 2004-02-26 | 2005-09-01 | Vajo John J. | Hydrogen storage materials and methods including hydrides and hydroxides |
WO2006019061A1 (en) * | 2004-08-19 | 2006-02-23 | Shinroku Kawasumi | Method for driving hydrogen internal combustion engine car |
JP2006056753A (en) * | 2004-08-20 | 2006-03-02 | Materials & Energy Research Institute Tokyo Ltd | Method and apparatus for generating hydrogen and fuel cell system |
JP2006069869A (en) * | 2004-09-06 | 2006-03-16 | Materials & Energy Research Institute Tokyo Ltd | Hydrogen generation method, hydrogen generation device and fuel cell system |
JP2006160545A (en) * | 2004-12-03 | 2006-06-22 | Seiko Instruments Inc | Hydrogen producing device and fuel cell system |
JP2006298670A (en) * | 2005-04-18 | 2006-11-02 | Sony Corp | Method and apparatus for generating hydrogen and method and system for generating electrochemical energy |
JP2007070203A (en) * | 2005-09-09 | 2007-03-22 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | Composite hydrogen storing material, and hydrogen generating and storing apparatus |
JP2007254256A (en) * | 2005-04-28 | 2007-10-04 | Hitachi Maxell Ltd | Hydrogen generating material, method for producing the same, method and apparatus for producing hydrogen, and fuel cell |
JP2009046331A (en) * | 2007-08-16 | 2009-03-05 | Seiko Instruments Inc | Hydrogen generating apparatus and fuel cell system |
-
2007
- 2007-09-05 JP JP2007230251A patent/JP2009062215A/en active Pending
Patent Citations (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003527281A (en) * | 2000-03-17 | 2003-09-16 | イドロ−ケベック | Method for producing hydrogen gas by chemical reaction of metal or metal hydride subjected to severe mechanical deformation |
JP2002137903A (en) * | 2000-10-30 | 2002-05-14 | Toyota Motor Corp | Hydrogen gas generating apparatus |
JP2002234701A (en) * | 2001-02-07 | 2002-08-23 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | Method and apparatus for generating hydrogen |
JP2003146605A (en) * | 2001-11-09 | 2003-05-21 | Seijiro Suda | Method and device for generating hydrogen |
US20050191232A1 (en) * | 2004-02-26 | 2005-09-01 | Vajo John J. | Hydrogen storage materials and methods including hydrides and hydroxides |
WO2006019061A1 (en) * | 2004-08-19 | 2006-02-23 | Shinroku Kawasumi | Method for driving hydrogen internal combustion engine car |
JP2006056753A (en) * | 2004-08-20 | 2006-03-02 | Materials & Energy Research Institute Tokyo Ltd | Method and apparatus for generating hydrogen and fuel cell system |
JP2006069869A (en) * | 2004-09-06 | 2006-03-16 | Materials & Energy Research Institute Tokyo Ltd | Hydrogen generation method, hydrogen generation device and fuel cell system |
JP2006160545A (en) * | 2004-12-03 | 2006-06-22 | Seiko Instruments Inc | Hydrogen producing device and fuel cell system |
JP2006298670A (en) * | 2005-04-18 | 2006-11-02 | Sony Corp | Method and apparatus for generating hydrogen and method and system for generating electrochemical energy |
JP2007254256A (en) * | 2005-04-28 | 2007-10-04 | Hitachi Maxell Ltd | Hydrogen generating material, method for producing the same, method and apparatus for producing hydrogen, and fuel cell |
JP2007070203A (en) * | 2005-09-09 | 2007-03-22 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | Composite hydrogen storing material, and hydrogen generating and storing apparatus |
JP2009046331A (en) * | 2007-08-16 | 2009-03-05 | Seiko Instruments Inc | Hydrogen generating apparatus and fuel cell system |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011040182A1 (en) * | 2009-09-30 | 2011-04-07 | コニカミノルタホールディングス株式会社 | Fuel cell device |
JP4788847B2 (en) * | 2009-09-30 | 2011-10-05 | コニカミノルタホールディングス株式会社 | Fuel cell device |
US8962201B2 (en) | 2009-09-30 | 2015-02-24 | Konica Minolta Holdings, Inc. | Fuel cell apparatus |
WO2011052283A1 (en) * | 2009-10-29 | 2011-05-05 | コニカミノルタホールディングス株式会社 | Fuel cell device |
JP4821937B2 (en) * | 2009-10-29 | 2011-11-24 | コニカミノルタホールディングス株式会社 | Fuel cell device |
CN102694190A (en) * | 2012-06-12 | 2012-09-26 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | Solid-oxide fuel cell based energy storage cell and preparation method thereof |
JP2013063901A (en) * | 2012-10-15 | 2013-04-11 | Nissan Motor Co Ltd | Hydrogen-generating material, method of producing the hydrogen-generating material, container for the hydrogen-generating material, hydrogen-powered vehicle, and portable equipment |
JP2018013090A (en) * | 2016-07-21 | 2018-01-25 | 海老原 雄二 | Hydrogen engine device |
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