JP5469864B2 - 燃料の封入 - Google Patents
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Description
発明の分野
本発明は、安定化された封入燃料及び燃料の封入方法に関する。より詳しくは、本発明は、水反応性であり、水素ガスを発生させる燃料の封入に関する。
蓄電池と同様に、燃料電池は化学反応により電気を発生させるよう機能する。蓄電池のように反応体を貯蔵するのではなく、燃料電池は、反応体を該電池に連続的に供給することにより操作される。典型的な燃料電池では、水素ガスが一方の反応体として、また酸素が他方の反応体として作用し、両方が電極で反応して水分子を生成させ、直流電流の形態でエネルギーを放出する。この直流電流は、次いで交流に変換することができる。水素と酸素が供給される限り、装置とプロセスは電気を連続的に発生させることができる。酸素は貯蔵しても空気から得てもよいが、水素ガスの貯蔵には、水素ガスを圧縮するか低温で冷却することを要するため、一般には水素を貯蔵するよりも、制御された化学反応により他の化合物から水素ガスを発生させることが必要である。燃料電池技術が発展するにつれ、燃料電池に関する用途のために水素ガスを発生させる手段も発展してきた。
本発明は、水蒸気透過性で液体水不透過性の材料により封入された水反応性の固体燃料を含む封入燃料を提供する。
本発明は更に、燃料室を具備する発電装置であって、該燃料室が、水蒸気透過性で液体水不透過性の材料により封入された水反応性の固体燃料を含む封入燃料を収容する発電装置を提供する。
a)ハウジング(housing);
b)ハウジング内に取付けた少なくとも1つの燃料電池であって、カソード、アノード、及びカソードとアノードの間に設置した水蒸気透過性電解膜を具備し、水素ガスと酸素ガスとの反応により、カソードで電気と燃料電池水を生成させることができる燃料電池;
c)前記ハウジング内に取付けた少なくとも1つの燃料室であって、水蒸気透過性で液体水不透過性の材料により封入された水反応性の固体燃料を含む封入燃料を収容する燃料室;
d)大気を前記ハウジング内に通すための少なくとも1つの空気吸入口;
e)前記空気吸入口から燃料電池のカソードにまたがるハウジング内の水貯蔵領域(water retention zone)であって、生成した燃料電池水が前記空気吸入口から拡散することのを防ぐ水貯蔵領域;及び
f)前記燃料電池から前記燃料室にまたがるハウジング内の空洞(cavity)であって、前記燃料室から前記燃料電池に水素ガス流を通過させ、前記燃料電池から前記燃料室に水蒸気流を通過させる空洞、
を具備する発電機を提供する。
図1は、本発明の封入燃料ペレットを収容する発電機の断面略図である。
図2は、燃料物質を取り囲む水蒸気透過性で液体水不透過性の材料層を示す切取り部分を含む、本発明の封入燃料ペレットの略図である。
図4は、燃料電池の略図である。
水素発生装置で使用される安定化された燃料システムが提供される。該安定化された燃料システムは、水蒸気透過性で液体水不透過性の材料により封入された封入燃料10を含む。本明細書中で使用される「封入燃料(encapsulated fuel)」という用語は、保護コーティング又は保護膜16により取り囲まれた燃料14と定義する。本発明の燃料は、1つ又は2つ以上の燃料電池を組み込んだ水素ガスを発生する発電機において特に有用である。例えば、本発明の封入燃料10を取り込んだ好ましい発電機20の断面図を説明する図1を参照されたい。燃料物質14と水蒸気との反応により水素ガスが生成し、この水素ガスが発電機20内の燃料電池18により使用されて電気を発生させる。
実施例1
50gの水素化アルミニウムリチウム(LiAlH4)微粉末を100mlのヘキサンと約0.1gの硬化ゴム溶液中に混合する。該硬化ゴム溶液は硬化剤を含有する。該混合物をフード内で500℃まで加温し撹拌した。該混合物は、混合物全体が柔軟なゴム状稠度を有するまで、加温しながら連続的に撹拌する。柔軟な塊をフードから取り外し、400メッシュの篩で粒状化する。粒体を回収し、約600℃にて、空気炉中フード内で、約8時間乾燥する。乾燥した粒体は、圧縮器中でペレット化されて、使用状態とされる。
ペレット形状のLiAlH4を、0.5gの鉱油と混合する。該混合物を真空室に約1時間置き、オイルをペレット内に吸引し、ペレットからすべての気体を除去する。次いで、該混合物を真空状態から除去し、ろ過によりLiAlH4を鉱油から分離することにより、発電機で使用するための被覆されたLiAlH4を調製する。ペレットと「混合」するオイルの量は、該ペレットを被覆するのに必要な量よりもずっと多い。該ペレット内部に浸透したオイルの量は、約0.05gである。
ペレット形状のLiAlH4を、水蒸気透過性で液体水不透過性のGore−Tex(登録商標)膜で構成される包装材料の内部に、エポキシ系接着剤と共に封入する。LiAlH4を封じ込めている包装材料は、発電機内の燃料室の形態と合致するような形態とする。該包装材料は発電機内に置かれ、使用状態とされる。
1.水蒸気透過性で液体水不透過性の材料により封入された水反応性の固体燃料を含む封入燃料、
2.前記水蒸気透過性で液体水不透過性の材料が、フルオロポリマーを含有する材料を含む、前記1記載の封入燃料、
3.前記水蒸気透過性で液体水不透過性の材料が、ポリテトラフルオロエチレンを含む、前記1記載の封入燃料、
4.前記水蒸気透過性で液体水不透過性の材料が、フルオロポリマーを含有する材料を含む多層コーティングを含む、前記1記載の封入燃料、
5.前記水蒸気透過性で液体水不透過性の材料が、水蒸気透過性で液体水不透過性のオイルを含む、前記1記載の封入燃料、
6.前記水蒸気透過性で液体水不透過性の材料が、水蒸気透過性で液体水不透過性のゴムを含む、前記1記載の封入燃料、
7.前記水反応性の固体燃料がペレット形状である、前記1記載の封入燃料、
8.前記水反応性の固体燃料が粒状である、前記1記載の封入燃料、
9.前記水反応性の固体燃料が粉末状である、前記1記載の封入燃料、
10.前記水反応性の固体燃料が、アルカリ金属、水素化カルシウム、水素化リチウム、水素化アルミニウムリチウム、水素化ホウ素リチウム、水素化ホウ素ナトリウム又はその組合せを含む、前記1記載の封入燃料、
11.前記水反応性の固体燃料が、水素化アルミニウムリチウムを含む、前記1記載の封入燃料、
12.前記水反応性の固体燃料が、水蒸気と接触して水素ガスを放出する、前記1記載の封入燃料、
13.前記水蒸気透過性で液体水不透過性の材料が、約0.1μmないし約100μmの厚さを有する、前記1記載の封入燃料、
14.前記水蒸気透過性で液体水不透過性の材料が、約1μmないし約5μmの厚さを有する、前記1記載の封入燃料、
15.水反応性の固体燃料を、水蒸気透過性で液体水不透過性の材料で実質的に封入することを含む封入燃料の製造方法、
16.前記水蒸気透過性で液体水不透過性の材料が、フルオロポリマーを含有する材料を含む、前記15記載の方法、
17.前記水蒸気透過性で液体水不透過性の材料が、ポリテトラフルオロエチレンを含む、前記15記載の方法、
18.前記水蒸気透過性で液体水不透過性の材料が、フルオロポリマーを含有する材料を含む多層コーティングを含む、前記15記載の方法、
19.前記水蒸気透過性で液体水不透過性の材料が、水蒸気透過性で液体水不透過性のオイルを含む、前記15記載の方法、
20.前記水蒸気透過性で液体水不透過性の材料が、水蒸気透過性で液体水不透過性のゴムを含む、前記15記載の方法、
21.前記水反応性の固体燃料がペレット形状である、前記15記載の方法、
22.前記水反応性の固体燃料が粒状である、前記15記載の方法、
23.前記水反応性の固体燃料が粉末状である、前記15記載の方法、
24.前記水反応性の固体燃料が、該水反応性の固体燃料を前記水蒸気透過性で液体水不透過性の材料でコーティングすることにより封入される、前記15記載の方法、
25.前記水反応性の固体燃料が、アルカリ金属、水素化カルシウム、水素化リチウム、水素化アルミニウムリチウム、水素化ホウ素リチウム、水素化ホウ素ナトリウム又はその組合せを含む、前記15記載の方法、
26.前記水反応性の固体燃料が水素化アルミニウムリチウムを含む、前記15記載の方法、
27.前記水反応性の固体燃料が、水蒸気と接触して水素ガスを放出する、前記15記載の方法、
28.燃料室を具備する発電装置であって、該燃料室が、水蒸気透過性で液体水不透過性の材料により封入された水反応性の固体燃料を含む封入燃料を収容する発電装置、
29.前記水反応性の固体燃料がペレット形状であり、前記燃料室が前記封入燃料の少なくとも1つのペレットを収容する、前記28記載の発電装置、
30.前記燃料室が前記封入燃料の複数のペレットを収容する、前記29記載の発電装置、
31.前記水反応性の固体燃料が、水蒸気と接触して水素ガスを放出する、前記28記載の発電装置、
32. a)ハウジング;
b)ハウジング内に取付けた少なくとも1つの燃料電池であって、カソード、アノード、及びカソードとアノードの間に設置した水蒸気透過性電解膜を具備し、水素ガスと酸素ガスとの反応により、カソードで電気と燃料電池水を生成させることができる燃料電池;
c)前記ハウジング内に取付けた少なくとも1つの燃料室であって、水蒸気透過性で液体水不透過性の材料により封入された水反応性の固体燃料を含む封入燃料を収容する燃料室;
d)大気を前記ハウジング内に通すための少なくとも1つの空気吸入口;
e)前記空気吸入口から燃料電池のカソードにまたがるハウジング内の水貯蔵領域であって、生成した燃料電池水が前記空気吸入口から拡散するのを防ぐ水貯蔵領域;及び
f)前記燃料電池から前記燃料室にまたがるハウジング内の空洞であって、前記燃料室から前記燃料電池に水素ガス流を通過させ、前記燃料電池から前記燃料室に水蒸気流を通過させる空洞、
を具備する発電機。
Claims (5)
- 水蒸気反応性の固体水素化物燃料、及び、該水素化物燃料の表面を取り囲む一つ以上の水蒸気透過性で液体水不透過性の微孔性の層を含む、封入水素発生燃料。
- 前記水蒸気透過性で液体水不透過性の微孔性の層が、微孔性フルオロポリマーを含有する材料を含む、請求項1記載の封入燃料。
- 前記水蒸気透過性で液体水不透過性の微孔性の層が、水蒸気透過性で液体水不透過性の微孔性のゴムを含む、請求項1記載の封入燃料。
- 水蒸気反応性の固体水素化物燃料を一つ以上の水蒸気透過性で液体水不透過性の層で実質的に封入することを含む、請求項2または3に記載の封入燃料の製造方法であって、該層が、微孔性フルオロポリマーを含有する材料、または水蒸気透過性で液体水不透過性の微孔性のゴムを含む、方法。
- a)ハウジング;
b)ハウジング内に取付けた少なくとも1つの燃料電池であって、カソード、アノード、及びカソードとアノードの間に設置した水蒸気透過性電解膜を具備し、水素ガスと酸素ガスとの反応により、カソードで電気と燃料電池水を生成させることができる燃料電池;
c)前記ハウジング内に取付けた少なくとも1つの燃料室であって、請求項1に記載の封入水素発生燃料を収容する燃料室;
d)大気を前記ハウジング内に通すための少なくとも1つの空気吸入口;
e)前記空気吸入口から燃料電池のカソードにまたがるハウジング内の水貯蔵領域であって、生成した燃料電池水が前記空気吸入口から拡散するのを防ぐ水貯蔵領域;及び
f)前記燃料電池から前記燃料室にまたがるハウジング内の空洞であって、前記燃料室から前記燃料電池に水素ガス流を通過させ、前記燃料電池から前記燃料室に水蒸気流を通過させる空洞、
を具備する発電機。
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