JP5448815B2 - シラン又はポリシランを用いて燃料電池に水素を供給するための方法 - Google Patents
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Description
− 700バールまででの加圧容器中でのH2の加圧貯蔵;
− −253℃未満の温度での低温容器中での液体のH2としての無加圧貯蔵;
− H2と共に熱的に可逆的な吸蔵化合物(金属水素化物)を形成する金属又は金属合金中での貯蔵;
− H2の放出のために改質反応に供される、水素に富む有機化合物、例えばメタン、メタノール、ベンジン等の形での貯蔵;
− 好適な金属(例えばLi、Na、K、Mg等)を用いてH2に分解される、H2Oの形での貯蔵;
− H2Oを用いてH2に分解される、塩状の金属水素化物(例えばNaH、LiH等)の形での貯蔵;
− H2Oを用いてH2に分解される、錯体金属水素化物、例えばLiAlH4、NaBH4等の形での貯蔵;
上記方法の大部分は、技術的又はエネルギー的に極めて費用がかかり、少量のH2の貯蔵のみが可能となるに過ぎないか、もしくはより幅広い適用に関して安全技術的に認められない。
− 液状のシラン又はシラン溶液を中間貯蔵する工程、
− シラン又はシラン溶液を反応チャンバに移送する工程、
− シラン又はシラン溶液を反応チャンバ中で水溶液と反応させ、H2を放出する工程、
− 固体及び/又は液体の反応生成物を反応チャンバから分離する工程、
− 形成されたH2を燃料電池に移送する工程
を含む、燃料電池に水素を供給するための方法、並びに、請求項2記載の特徴を有する、以下の工程:
− 固形のポリシラン又はポリシラン溶液を中間貯蔵する工程、
− ポリシラン又はポリシラン溶液を反応チャンバに移送する工程、
− ポリシランを反応チャンバ中で水溶液又は水蒸気と反応させ、H2を放出する工程、
− 固体及び/又は液体の反応生成物を反応チャンバから分離する工程、
− 形成されたH2を燃料電池に移送する工程
を含む、燃料電池に水素を供給するための方法により解決される。
− 液体シラン、シラン溶液又はポリシラン溶液のための中間貯蔵部、
− 水溶液のための中間貯蔵部、
− 2つの中間貯蔵部からの少なくとも2つの液体導管が導かれている反応チャンバ、
− 固体及び/又は液体の反応生成物からH2ガスを分離するためのセパレータ装置
を含有する、燃料電池用水素発生装置に関する。
Claims (28)
- 燃料電池に水素を供給するための方法であって、
以下の工程:
− 室温で液体であるシラン若しくはシラン溶液を液体状態で、かつ/又は、ポリシランを固体状態で、又はポリシラン溶液を中間貯蔵する工程と、
− 前記のシラン若しくはシラン溶液及び/又は前記のポリシラン若しくはポリシラン溶液を反応チャンバに移送する工程と、
− 前記のシラン及び/又はポリシランを反応チャンバ中で水性溶液又は水蒸気と反応させて、H2を放出させる工程と、
− 固体及び/又は液体の反応生成物を前記反応チャンバから分離する工程と、
− 前記の形成されたH2を前記燃料電池に移送する工程と
を含み、
前記のシラン及び/又はポリシランの反応を、80℃を上回る温度で行う
ことを特徴とする、方法。 - 燃料電池に水素を供給するための方法であって、
以下の工程:
− 室温で液体であるシラン若しくはシラン溶液を液体状態で、かつ/又は、ポリシランを固体状態で、又はポリシラン溶液を中間貯蔵する工程と、
− 前記のシラン若しくはシラン溶液及び/又は前記のポリシラン若しくはポリシラン溶液を反応チャンバに移送する工程と、
− 前記のシラン及び/又はポリシランを反応チャンバ中で水性溶液又は水蒸気と反応させて、H2を放出させる工程と、
− 固体及び/又は液体の反応生成物を前記反応チャンバから分離する工程と、
− 前記の形成されたH2を前記燃料電池に移送する工程と
を含み、
前記の反応チャンバの中にある水性溶液を、塩基性のpH値に調節する
ことを特徴とする、方法。 - 前記の液体状態にあるシラン又はシラン溶液を前記反応チャンバに移送する、請求項2記載の方法。
- 前記の固体状態にあるポリシランを前記反応チャンバへの移送の前又は前記反応チャンバへの移送の際に溶解させる、請求項2記載の方法。
- 前記シランを少なくとも部分的に前記反応チャンバへの移送直前又は前記反応チャンバ中で蒸発させる、請求項1記載の方法。
- 前記シランが、一般式SinH2n+2[式中、n=1〜8]の直鎖又は分枝鎖シランから選択されている、請求項1から5までのいずれか1項記載の方法。
- 前記ポリシランが、一般式SinH2n+2[式中、nは平均で100を上回る]の直鎖又は分枝鎖シランから選択されている、請求項1から6までのいずれか1項記載の方法。
- 前記のシラン溶液又はポリシラン溶液が、シラン及び/又はポリシランと、非プロトン性の有機溶剤から成る担持液体とで構成されている、請求項1から7までのいずれか1項記載の方法。
- 前記有機溶剤が、鉱油及び/又は6〜14個のC原子を有するアルカンから選択されている、請求項8記載の方法。
- 前記シラン又はポリシランを、前記反応チャンバとしての貫流反応器の中で連続的に反応させる、請求項1から9までのいずれか1項記載の方法。
- 前記のシラン及び/又はポリシランの反応を、金属触媒の存在下で行う、請求項1から10までのいずれか1項記載の方法。
- 前記のシラン、ポリシラン、シラン溶液及び/又はポリシラン溶液を、前記水性溶液が充填された反応チャンバに供給する、請求項1から11までのいずれか1項記載の方法。
- 前記水性溶液として、水を含む水性溶液、又は、水と低級C1〜C3アルコールとを含む水性溶液を選択する、請求項1から12までのいずれか1項記載の方法。
- 前記燃料電池の反応水を少なくとも部分的に前記シラン又はポリシランとの反応のための水性溶液に返送する、請求項1から13までのいずれか1項記載の方法。
- 固体及び/又は液体の反応生成物のコロイド溶液又は懸濁液での分離を水性溶液中で行う、請求項1から14までのいずれか1項記載の方法。
- 前記シランが、Si3H8、n−Si4H10及びi−Si4H10から成る群から選択された少なくとも1種のシランを含む、請求項1から15までのいずれか1項記載の方法。
- 前記液体状態にあるシラン及び/又はシラン溶液が、さらに、少なくとも1種の安定剤を混和して構成される、請求項1から16までのいずれか1項記載の方法。
- 前記安定剤が、酸化に対する安定剤及び/又は加水分解に対する安定剤である、請求項17記載の方法。
- 前記シランがSi3H8である、請求項1から18までのいずれか1項記載の方法。
- 前記液体状態にあるシラン及び/又はシラン溶液が、量比が1:1〜1:20のSi3H8とn−Si4H10及び/又はi−Si4H10とから成る、請求項1から18までのいずれか1項記載の方法。
- 前記液体状態にあるシラン及び/又はシラン溶液が、Si2H6とSi2H6より重い少なくとも1種の同族体シランを含む、請求項1から18までのいずれか1項記載の方法。
- 前記液体状態にあるシラン及び/又はシラン溶液が、量比が0.5:1:1〜0.5:1:50のSi2H6と、Si3H8と、n−Si4H10及び/又はi−Si4H10とから成る、請求項21記載の方法。
- n>4の高級シランを、低級シランとともに、純粋な形で又はその溶液状態で副成分として使用する、請求項1から22までのいずれか1項記載の方法。
- 前記のシラン蒸発を、中間貯蔵部と前記反応チャンバとの間にある蒸発器内で実施する、請求項5記載の方法。
- 前記金属触媒がスチールウールである、請求項11記載の方法。
- 請求項1から25までのいずれか1項記載の方法を用いて燃料電池に水素を供給するための水素発生装置であって、
以下:
− 液体シラン、シラン溶液及び/又はポリシラン溶液のための第1の中間貯蔵部と、
− 水性溶液のための第2の中間貯蔵部と、
− 前記2種の中間貯蔵部からの少なくとも2つの液体導管を備える反応チャンバと、
− 固体及び/又は液体の反応生成物からH2ガスを分離するためのセパレータ装置と
を備える、水素発生装置。 - 前記反応チャンバが、液体シラン又はシラン溶液又はポリシラン溶液と水性溶液とを混合するための装置を有する、請求項26記載の水素発生装置。
- 前記第2の中間貯蔵部が、前記燃料電池の排ガス系に接続された導管であって該燃料電池で反応水として生じる水のための導管を有する、請求項26又は27記載の水素発生装置。
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