JP2009215114A - 水素発生用カートリッジ - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、効率的で、簡易に、かつ、安全に水素を発生させることが可能な水素発生用カートリッジを提供することを目的とする。
【解決手段】容器3内に水素発生用組成物1と水2が隔壁4によって予め分離されて収容され、水素の発生が必要な時には、容器3の右壁に密閉され取付けられたボルト5を回すことにより、ボルト5の先端が隔壁4を破り、水素発生用組成物1と水2が接触し、水素7を発生し、水素取出し口6より外部に取出せるように構成されたものである。
【選択図】図1
Description
る。
容器と、この容器に収容されたガリウム系金属および標準電極電位がガリウムより低い金属元素からなる群から選ばれた少なくとも1種の金属元素を有した水素発生用組成物並びに水と、前記水素発生用組成物と水とを予め分離する隔壁と、前記水素発生用組成物と水とを接触させるための媒介手段とを備え、
前記媒介手段を作動させることにより、前記水素発生用組成物と前記水とが接触し、水素を発生するように構成されたことを特徴とする水素発生用カートリッジである。
前記媒介手段は、前記隔壁を破ることが可能な針式機構、もしくは、捩じ込み式機構、または、前記隔壁を回転可能とする可動機構のいずれかである。
容器と、この容器に収容されたガリウム系金属および標準電極電位がガリウムより低い金属元素からなる群から選ばれた少なくとも1種の金属元素を有した水素発生用組成物と、前記容器に設けられた水を受け入れるための受水口とを備え、
前記受水口から前記水を所定量受け入れることにより、前記水素発生用組成物と前記水とが接触し、水素を発生するように構成されたことを特徴とする水素発生用カートリッジである。
前記水素発生用組成物は、
前記ガリウム系金属と前記金属元素とが予め混合された形態であるか、
または、
前記ガリウム系金属と前記金属元素とが予め接触しており、前記金属元素が前記ガリウム系金属内に順次拡散されてなる形態であるか、
もしくは、
前記ガリウム系金属と前記金属元素とが予め分離しており、所定の操作に基づき前記ガリウム系金属と前記金属元素とが接触し、前記金属元素が前記ガリウム系金属内に順次拡散されてなる形態であるか
のいずれかである。
前記ガリウム系金属は、スズとガリウムを含有した第1の金属、銀とガリウムを含有した第2の金属、ガリウムからなる第3の金属、または、ガリウムに鉄、銅、ゲルマニウム、アンチモンからなる群から選ばれた少なくとも1種以上を含有した第4の金属から選択される少なくとも1種である。
前記標準電極電位がガリウムより低い金属元素からなる群から選ばれた少なくとも1種の金属元素の合計量は、前記第1または第2の金属基準で0.1%以上である。
0<W≦96 … (1)
4≦X<100 … (2)
X=100-W … (3)
0<Y≦55 … (4)
45≦Z<100 … (5)
Z=100-Y … (6)
前記第4の金属は、ガリウムに鉄、銅、ゲルマニウム、アンチモンからなる群から選ばれた少なくとも1種以上を0.05〜1%含有したものであり、
前記標準電極電位がガリウムより低い金属元素からなる群から選ばれた少なくとも1種の金属元素の合計量は、前記第4の金属基準で0.1%以上である。
前記標準電極電位がガリウムより低い金属元素からなる群から選ばれた少なくとも1種の金属元素が、アルミニウムまたはマグネシウムの少なくともいずれか1種である。
容器と、この容器に収容されたガリウム系金属および標準電極電位がガリウムより低い金属元素からなる群から選ばれた少なくとも1種の金属元素を有した水素発生用組成物並びに水と、前記水素発生用組成物と水とを予め分離する隔壁と、前記水素発生用組成物と水とを接触させるための媒介手段とを備え、
前記媒介手段を作動させることにより、前記水素発生用組成物と前記水とが接触し、水素を発生するように構成されているため、必要な時に効率的で、簡易に、かつ、安全に水素を発生させることが可能である。
容器と、この容器に収容されたガリウム系金属および標準電極電位がガリウムより低い金属元素からなる群から選ばれた少なくとも1種の金属元素を有した水素発生用組成物と、前記容器に設けられた水を受け入れるための受水口とを備え、
前記受水口から前記水を所定量受け入れることにより、前記水素発生用組成物と前記水とが接触し、水素を発生するように構成されているため、必要な時に効率的で、簡易に、かつ、安全に水素を発生させることが可能である。
容器と、この容器に収容されたガリウム系金属および標準電極電位がガリウムより低い金属元素からなる群から選ばれた少なくとも1種の金属元素を有した水素発生用組成物並びに水と、前記水素発生用組成物と水とを予め分離する隔壁と、前記水素発生用組成物と水とを接触させるための媒介手段とを備え、
前記媒介手段を作動させることにより、前記水素発生用組成物と前記水とが接触し、水素を発生するように構成されたことを特徴とする。
容器と、この容器に収容されたガリウム系金属および標準電極電位がガリウムより低い金属元素からなる群から選ばれた少なくとも1種の金属元素を有した水素発生用組成物と、前記容器に設けられた水を受け入れるための受水口とを備え、
前記受水口から前記水を所定量受け入れることにより、前記水素発生用組成物と前記水とが接触し、水素を発生するように構成されたことを特徴とする。
前記標準電極電位がガリウムより低い金属元素からなる群から選ばれた少なくとも1種の金属元素の合計量は、前記第1または第2の金属基準で0.1%以上であることが好ましい。
0<W≦96 … (1)
4≦X<100 … (2)
X=100-W … (3)
0<Y≦55 … (4)
45≦Z<100 … (5)
Z=100-Y … (6)
前記標準電極電位がガリウムより低い金属元素からなる群から選ばれた少なくとも1種の金属元素の合計量は、前記第4の金属基準で0.1%以上であることが好ましい。
および亜鉛は酸によって、アルミニウム、亜鉛およびシリコンはアルカリによって、それ
ぞれ溶解し水素を発生する。しかしながら、こられの単体金属元素は中性の水に対しては
ほとんど反応しない。これは、中性の水に含まれる水素イオン濃度が低いためと、各単体
金属元素の表面に酸化皮膜(または水酸化物皮膜)が形成されて内部を保護するためであ
る。
1)上記水素発生用組成物と水とが、予め容器内に収容されている場合
・上記水素発生用組成物と水とを予め分離する隔壁と、上記水素発生用組成物と水とを接触させるための媒介手段とを設けておき、水素を発生する必要がある時には、上記媒介手段を作動させることにより、上記水素発生用組成物と水とが接触するように構成されていればよい。
2)上記水素発生用組成物のみが、予め容器内に収容されている場合
・上記容器に水を受け入れるための受水口を設けておき、水素を発生する必要がある時には、前記受水口から前記水を所定量受け入れることにより、前記水素発生用組成物と前記水とが接触するように構成されていればよい。
1)上述のような水素発生用組成物と水とを反応させる水素発生の機構に基づくものであるため、混合される添加金属元素量に対して効率的に水素を発生することができる。
2)水素発生のために熱の助けをかりる必要もないため、上記特許文献3に記載されたような高電圧も不要であり、簡易な構造とすることができる。
3)上記特許文献1に記載された酸性の水溶液やアルカリ性の水溶液を用いることなく、通常の水を用いて水素を発生することができるため、安全である。
上記所定量の割合で含有した金属(以下、銀−ガリウム系金属と称す)に、標準電極電位
がガリウム(−0.56V)より低い(当然、銀(+0.8V)よりも低い)金属元素を
添加すると、添加金属元素が選択的に水と反応することになる。この銀−ガリウム系金属
を用いた場合の水素発生の機構も、上記スズ−ガリウム系金属を用いた場合と同様である
。したがって、添加金属元素と水とが容易に接触して反応が進行するため、効率的で、簡易に、かつ、安全に水素を発生するものと考えられる。ここで、銀−ガリウム系金属における銀の含有量を55質量%以下に限定したのも、上記スズ−ガリウム系金属の場合と同様に、銀含有量が55質量%を超えると、水素発生速度が急激に低下するためである。また、標準電極電位がガリウムより低い金属元素としては、様々なものが利用可能であるが、水素発生量の点からも、また比較的安価で入手が容易な点からも、アルミニウム、マグネシウム、アルミニウムとマグネシウムの合金が、より好適なものとして例示できる。また、この添加金属元素も上記スズ−ガリウム系金属の場合と同様に、1種のみを単独で添加してもよいし、2種以上を一緒に添加してもよい。例えば、アルミニウムとマグネシウムの合金の添加の場合は、アルミニウム単独の添加に比べて、水素発生速度が高くなる。また、その添加量は、上記推定機構による水素発生効果を発揮させるため、合計量で0.1質量%以上とする。また、上記添加金属元素は、必ずしも純度の高いものに限定されるものではなく、例えば、アルミニウムの場合は、工業用アルミニウム合金でもよく、水素発生用組成物には、工業用アルミニウム合金等に含まれる鉄、チタン等の不可避的不純物を有してもよい。さらに、これらの金属のスクラップ品やリサイクル品を用いることも可能である。また、添加量の上限は特に限定されないが、過剰に添加しても水素発生速度が徐々に鈍化する傾向を示すので、25質量%以下、さらには20質量%以下とするのがより好ましい。第2の金属としての上記銀−ガリウム系金属と上記添加金属元素とを有した上記水素発生用組成物(ここに引用することで本明細書の一部をなすものとする特願2007−259022号に記載の水素発生用組成物、以下、銀−ガリウム系金属からなる水素発生用組成物と称す)を、本発明に係る水素発生用カートリッジを構成する水素発生用組成物として使用することができる。
図1は本発明の実施例1の水素発生用カートリッジの概略構成を示す模式断面図である。図1において、1は添加金属元素としてアルミニウムが予め混合された上述のスズ−ガリウム系金属からなる水素発生用組成物、2は水、3は水素発生用組成物1と水2を収容するための容器、4はスズ−ガリウム系金属1と水2とを予め分離しておくための容器3に固定された樹脂からなる隔壁、5は媒介手段としての水もしくはガリウムと反応しない金属であるステンレススチール製のボルト、6は容器3に設けられた水素取出し口、7は水素である。また、ボルト5は容器3に対してシールされているため、水2が漏れることもない。上記隔壁4を形成する樹脂としては、ポリエチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、メタクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、フッ素樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂が使用できる。また、樹脂以外に、セラミックス、ガラス等も使用可能である。
図2は本発明の実施例2の水素発生用カートリッジの概略構成を示す模式断面図である。本実施例において、実施例1と同一の構成要素については、同一の番号を付与して詳細な説明は省略し、異なる部分についてのみ詳述する。図2において、8は容器3に固定され、水が含浸され、かつ、上述のスズ−ガリウム系金属からなる水素発生用組成物1と分離するための隔壁としての機能も有した吸水性樹脂である。
図3は本発明の実施例3の水素発生用カートリッジの概略構成を示す模式断面図であって、(a)は水を容器に供給する様子を説明する模式断面図、(b)は水素発生用組成物と水とが接触し、水素を発生する様子を説明する模式断面図である。本実施例において、実施例1と同一の構成要素については、同一の番号を付与して詳細な説明は省略し、異なる部分についてのみ詳述する。図3において、10は容器12に固定され、上述のスズ−ガリウム系金属が含浸された樹脂からなる不織布、11は不織布10に接触するように設けられた添加金属元素としての標準電極電位がガリウムより低い金属元素のアルミニウム、13は容器12の底に設けられた水2を受け入れるための受水口、14は受水口13に対応して容器12の底に設けられた逆止弁、15は容器12に設けられた水素取出し口である。
2 水
3、12 容器
4 隔壁
5 ボルト
6、15 水素取出し口
7 水素
8 吸水性樹脂
10 不織布
11 アルミニウム
13 受水口
14 逆止弁
Claims (8)
- 容器と、この容器に収容されたガリウム系金属および標準電極電位がガリウムより低い金属元素からなる群から選ばれた少なくとも1種の金属元素を有した水素発生用組成物並びに水と、前記水素発生用組成物と水とを予め分離する隔壁と、前記水素発生用組成物と水とを接触させるための媒介手段とを備え、
前記媒介手段を作動させることにより、前記水素発生用組成物と前記水とが接触し、水素を発生するように構成されたことを特徴とする水素発生用カートリッジ。 - 前記媒介手段は、前記隔壁を破ることが可能な針式機構、もしくは、捩じ込み式機構、または、前記隔壁を回転可能とする可動機構のいずれかである請求項1に記載の水素発生用カートリッジ。
- 容器と、この容器に収容されたガリウム系金属および標準電極電位がガリウムより低い金属元素からなる群から選ばれた少なくとも1種の金属元素を有した水素発生用組成物と、前記容器に設けられた水を受け入れるための受水口とを備え、
前記受水口から前記水を所定量受け入れることにより、前記水素発生用組成物と前記水とが接触し、水素を発生するように構成されたことを特徴とする水素発生用カートリッジ。 - 前記水素発生用組成物は、
前記ガリウム系金属と前記金属元素とが予め混合された形態であるか、
または、
前記ガリウム系金属と前記金属元素とが予め接触しており、前記金属元素が前記ガリウム系金属内に順次拡散されてなる形態であるか、
もしくは、
前記ガリウム系金属と前記金属元素とが予め分離しており、所定の操作に基づき前記ガリウム系金属と前記金属元素とが接触し、前記金属元素が前記ガリウム系金属内に順次拡散されてなる形態であるか
のいずれかである請求項1〜3に記載の水素発生用カートリッジ。 - 前記ガリウム系金属は、スズとガリウムを含有した第1の金属、銀とガリウムを含有した第2の金属、ガリウムからなる第3の金属、または、ガリウムに鉄、銅、ゲルマニウム、アンチモンからなる群から選ばれた少なくとも1種以上を含有した第4の金属から選択される少なくとも1種である請求項1〜4に記載の水素発生用カートリッジ。
- 前記第1の金属は、スズがW%(%は、質量%の意味、以下同じ)、ガリウムがX%であり、前記第2の金属は、銀がY%、ガリウムがZ%であり、前記第1または第2の金属は下記式(1)〜(6)を満たし、
前記標準電極電位がガリウムより低い金属元素からなる群から選ばれた少なくとも1種の金属元素の合計量は、前記第1または第2の金属基準で0.1%以上である請求項5に記載の水素発生用カートリッジ。
0<W≦96 … (1)
4≦X<100 … (2)
X=100-W … (3)
0<Y≦55 … (4)
45≦Z<100 … (5)
Z=100-Y … (6) - 前記第4の金属は、ガリウムに鉄、銅、ゲルマニウム、アンチモンからなる群から選ばれた少なくとも1種以上を0.05〜1%含有したものであり、前記標準電極電位がガリウムより低い金属元素からなる群から選ばれた少なくとも1種の金属元素の合計量は、前記第4の金属基準で0.1%以上である請求項5に記載の水素発生用カートリッジ。
- 前記標準電極電位がガリウムより低い金属元素からなる群から選ばれた少なくとも1種の金属元素が、アルミニウムまたはマグネシウムの少なくともいずれか1種である請求項6または7に記載の水素発生用カートリッジ。
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