JP7842324B1

JP7842324B1 - メタン貯蔵素子、発電装置及びメタン貯蔵素子の製造方法

Info

Publication number: JP7842324B1
Application number: JP2024198264A
Authority: JP
Inventors: 昌幸大越
Original assignee: 防衛装備庁長官
Priority date: 2024-11-13
Filing date: 2024-11-13
Publication date: 2026-04-08
Anticipated expiration: 2044-11-13

Abstract

【課題】間接的にメタンを貯蔵して必要な時にメタンを発生させるメタン貯蔵素子と、これを利用した発電装置を提供する。
【解決手段】メタン貯蔵素子１ａは、基体１０と、基体１０の表面に積層したアルミニウム膜１１と、アルミニウム膜１１の表面に積層した炭素膜１２と、炭素膜１２の側から照射したレーザー光によりアルミニウム膜１１と炭素膜１２の界面に形成したＡｌ₄Ｃ₃層１３を有している。素子１ａの表面から浸透させた水がＡｌ₄Ｃ₃層１３に接触するとメタンが発生する。アルミニウム膜１１と炭素膜１２の外端面に露出したＡｌ₄Ｃ₃層１３から素子１ａ外に出たメタンを燃料電池３に供給して発電する（図２）
【選択図】図４

Description

本発明は、発電のエネルギーとして利用される物質を化合物の形で蓄えるエネルギー貯蔵素子とその製造方法、及びこのエネルギー貯蔵素子を応用した発電装置に関するものである。具体的には、発電のエネルギーとして利用可能な物質であるメタンを、メタンそのものではなく他の化合物の形態で貯蔵し、必要に応じてメタンを発生させて供給できる小型のメタン貯蔵素子とその製造方法に係り、さらには当該メタン貯蔵素子を利用した発電装置に関するものである。

あらゆるものがネットにつながるＩｏＴ（Internet of Things）時代を迎え、種々のセンサによるデジタルデータの取得が至る所で行われている。センサを動作させるには微小電力が必要であるため、これを発生させる発電装置と、当該発電装置にエネルギーを供給するエネルギー貯蔵技術の研究開発が、現在盛んに進められている。このような技術開発の現状の中で、本願発明者は、多数の小さなセンサに電力を供給するために「間接的エネルギー貯蔵素子」を利用するという発想を得た。ここで用いた間接的エネルギー貯蔵素子とは本願発明者が命名した用語であり、利用目的に適したエネルギーをそのままの形で貯蔵するのではなく、別の安定した形態にして貯蔵し、必要に応じて元の形態に戻して供給することができる素子を意味している。特に電源利用を目的としたエネルギー貯蔵は極めて重要な技術であり、例えば二次電池、電気二重層キャパシタ、水素電力貯蔵等は、大規模な電力を供給する発電設備は勿論のこと、比較的小さい個々の電子機器においても必要な技術とされている。

本願発明者は、ＩｏＴで用いられる多数の小型のセンサに電力を供給する発電装置のエネルギー源としては、メタンが適していると考えた。そこで、本願発明者は、小型の発電装置へのエネルギー供給を目的として、エネルギー源であるメタンを間接的に、すなわち安定した化合物の形態で貯蔵できるメタン貯蔵素子と、これを利用してセンサやウエアラブル端末に安定的に電力を供給する手段・方法について多角的に検討してきた。その結果、本願発明者は、メタンを間接的に貯蔵し、必要な時にメタンを発生できるメタン貯蔵素子と、メタンの直接利用が可能な発電素子とを組み合わせた発電装置、さらには当該メタン貯蔵素子と、メタンから水素を製造する水素製造素子と、水素の利用が可能な水素発電素子とを組み合わせた発電装置が、種々の用途において有用であり、特にＩｏＴで用いられる多数の小型のセンサに電力を供給する手段として有望な技術であると考えるに至った。ところが、当該技術分野においては、メタンを安定的に貯蔵できる小型のエネルギー貯蔵素子を実現するために必要な構造や、その製造方法に関する具体的及び実用的な解決手段は知られていないため、本願発明者はその後さらに鋭意、研究を進めてきた。

本発明は、以上説明した当該技術分野における課題と、本願発明者の知見と研究成果に基づいてなされたものであり、間接的にメタンを貯蔵して必要な時にメタンを発生させる小型のメタン貯蔵素子とその製造方法、またメタン貯蔵素子とメタン発電素子を組み合わせた発電装置、さらにはメタン貯蔵素子と水素製造素子と水素発電素子を組み合わせた発電装置を提供することを目的としている。

請求項１に記載された発電装置は、Ａｌ ₄ Ｃ ₃ に水を接触させてメタンを発生させるメタン貯蔵素子と、メタンから水素を製造する水素製造素子と、水素により発電を行なう水素発電素子を有することを特徴としている。

請求項２に記載されたメタン貯蔵素子は、
基体と、前記基体の一方の表面に任意の順序で積層したアルミニウム膜及び炭素膜と、前記アルミニウム膜と前記炭素膜の界面に形成されたＡｌ ₄ Ｃ ₃層とを有し、前記基体から遠い側にある前記アルミニウム膜又は前記炭素膜の表面と前記基体の他方の表面の少なくとも一方から浸透させた水を前記Ａｌ ₄ Ｃ ₃層に接触させてメタンを発生させることを特徴としている。

請求項３に気合されたメタン貯蔵素子は、
基体と、前記基体の一方の表面に任意の順序で積層したアルミニウム膜及び炭素膜と、前記アルミニウム膜と前記炭素膜の界面に形成されたＡｌ ₄ Ｃ ₃層と、前記基体から遠い側にある前記アルミニウム膜又は前記炭素膜の表面のうち少なくとも一部に形成されて水分の浸透を阻止する保護膜を有し、前記基体から離れた側にある前記アルミニウム膜又は前記炭素膜の表面のうち保護膜が形成されていない部分と前記基体の他方の表面の少なくとも一方から浸透させた水を前記Ａｌ ₄ Ｃ ₃層に接触させてメタンを発生させることを特徴としている。

請求項４に記載されたメタン貯蔵素子は、
任意の順序で積層したアルミニウム膜及び炭素膜と、前記アルミニウム膜と前記炭素膜の界面に形成されたＡｌ ₄ Ｃ ₃層とを有し、前記アルミニウム膜又は前記炭素膜の表面から浸透させた水を前記Ａｌ ₄ Ｃ ₃層に接触させてメタンを発生させることを特徴としている。

請求項５に記載されたメタン貯蔵素子は、
任意の順序で積層したアルミニウム膜及び炭素膜と、前記アルミニウム膜と前記炭素膜の界面に形成されたＡｌ ₄ Ｃ ₃層と、前記アルミニウム膜又は前記炭素膜の一方の表面の少なくとも一部に形成されて水分の浸透を阻止する保護膜を有し、前記アルミニウム膜又は前記炭素膜の一方の表面のうち保護膜が形成されていない部分と、前記アルミニウム膜又は前記炭素膜の他方の表面の少なくとも一方から浸透させた水を前記Ａｌ ₄ Ｃ ₃層に接触させてメタンを発生させることを特徴としている。

請求項６に記載された発電装置は、
請求項２乃至４の何れか一つに記載のメタン貯蔵素子と、メタンにより発電を行なうメタン発電素子を有することを特徴としている。

請求項７に記載された発電装置は、
請求項２乃至５の何れか一つに記載のメタン貯蔵素子と、メタンから水素を製造する水素製造素子と、水素により発電を行なう水素発電素子を有することを特徴としている。

請求項８に記載されたメタン貯蔵素子は、
請求項２乃至５の何れか一つに記載のメタン貯蔵素子において、前記Ａｌ ₄ Ｃ ₃層と外部が中空構造で接続されていることを特徴としている。

請求項９に記載されたメタン貯蔵素子は、
任意の順序で積層したアルミニウム膜及び炭素膜と、前記アルミニウム膜と前記炭素膜の界面に形成されたＡｌ ₄ Ｃ ₃層とを有する構造を構成単位とし、複数の前記構成単位が積層して構成されており、水を前記Ａｌ ₄ Ｃ ₃層に接触させてメタンを発生させることを特徴としている。

請求項１０に記載されたメタン貯蔵素子は、
基体と、前記基体に含まれたＡｌ ₄ Ｃ ₃の粒子を有し、前記基体の表面から浸透させた水を前記Ａｌ ₄ Ｃ ₃に接触させてメタンを発生させることを特徴としている。

請求項１１に記載されたメタン貯蔵素子は、
請求項１０記載のメタン貯蔵素子であるメタン貯蔵フィルムと、前記メタン貯蔵フィルムを巻装した繰出ロールと、前記繰出ロールから繰り出された前記メタン貯蔵フィルムを巻き取る巻取ロールとを有し、前記繰出ロールから繰り出された前記メタン貯蔵フィルムに水を接触させてメタンを発生させることを特徴としている。

請求項１２に記載されたメタン貯蔵素子の製造方法は、請求項２記載のメタン貯蔵素子を製造する製造方法であって、
前記基体の一方の表面に任意の順序で前記アルミニウム膜及び前記炭素膜を積層し、前記アルミニウム膜と前記炭素膜に透過性を有する光を前記アルミニウム膜と前記炭素膜の側から照射することにより、前記Ａｌ ₄ Ｃ ₃層を形成することことを特徴としている。

請求項１３に記載されたメタン貯蔵素子の製造方法は、請求項３記載のメタン貯蔵素子を製造する製造方法であって、
前記基体の一方の表面に任意の順序で前記アルミニウム膜及び前記炭素膜を積層し、前記アルミニウム膜と前記炭素膜に透過性を有する波長２００ｎｍ以下の光を前記アルミニウム膜と前記炭素膜の側から照射することにより、前記保護膜及び前記Ａｌ ₄ Ｃ ₃層を形成することを特徴としている。

請求項１４に記載されたメタン貯蔵素子の製造方法は、請求項４記載のメタン貯蔵素子を製造する製造方法であって、
前記アルミニウム膜及び前記炭素膜を形成する際の減圧雰囲気よりも低い蒸気圧の分離液体を基体の一方の面に塗布し、前記基板の一方の面に前記アルミニウム膜及び前記炭素膜を形成した後に前記Ａｌ ₄ Ｃ ₃層を形成し、積層した前記アルミニウム膜及び前記炭素膜から前記基体を除去することを特徴としている。

請求項１５に記載されたメタン貯蔵素子の製造方法は、請求項５記載のメタン貯蔵素子を製造する製造方法であって、
前記アルミニウム膜及び前記炭素膜を形成する際の減圧雰囲気よりも低い蒸気圧の分離液体を基体の一方の面に塗布し、前記基板の一方の面に前記アルミニウム膜及び前記炭素膜を形成した後に前記Ａｌ ₄ Ｃ ₃層及び前記保護膜を形成し、積層した前記アルミニウム膜及び前記炭素膜から前記基体を除去することを特徴としている。

請求項１６に記載されたメタン貯蔵素子の製造方法は、請求項２乃至５の何れか一つに記載のメタン貯蔵素子を製造する製造方法であって、
前記アルミニウム膜と前記炭素膜の外端面に露出するように被エッチング層を前記界面に形成し、前記被エッチング層と接するように前記Ａｌ ₄ Ｃ ₃層を前記界面に形成し、前記被エッチング層をエッチングで除去することにより前記Ａｌ ₄ Ｃ ₃層と外部を連通させる前記中空構造を形成することを特徴としている。

請求項２乃至１１に記載された本願発明のメタン貯蔵素子によれば、Ａｌ ₄ Ｃ ₃と水の接触でメタンを発生させる化学反応を利用するために小型化が可能であり、小型の電子素子であるセンサ等の電源（発電装置）にエネルギーを供給するコンパクトなエネルギー供給源として利用することができる。また、水は比較的容易に得られるため、このメタン貯蔵素子をエネルギー供給源として利用しうる様々な状況が想定でき、適用可能な例は多岐に渡る。例えば、メタン貯蔵素子をウエアラブル端末用の小型電源のエネルギー源とした場合には、ウエアラブル端末を装着した者が皮膚から分泌する汗を利用してＡｌ ₄ Ｃ ₃からメタンを発生させて発電装置に供給することができる。また、環境中に多数のセンサを配置してデータを取得するために、センサに搭載された発電装置のエネルギー源としてメタン貯蔵素子を使用した場合には、環境中の水分を利用してメタンを発生させることができるため、センサによるデータの取得を継続的に行なうことができる。

請求項１に記載された発電装置によれば、Ａｌ ₄ Ｃ ₃ に水を接触させてメタンを発生させるメタン貯蔵素子と、メタンから水素を製造する水素製造素子と、水素により発電を行なう水素発電素子を組み合わせることで、ウエアラブル端末用等に有用な小型電源として利用することができる。

請求項２に記載されたメタン貯蔵素子及び請求項１４に記載されたメタン貯蔵素子の製造方法によれば、基体の一方の表面に任意の順序で積層されたアルミニウム膜及び炭素膜と、アルミニウム膜と炭素膜の界面に形成されたＡｌ ₄ Ｃ ₃層を有する薄型のメタン貯蔵素子を実現できる。Ａｌ ₄ Ｃ ₃層に対する水の供給は、基体から遠い側にあるアルミニウム膜又は炭素膜の表面と、基体の他方の表面の少なくとも一方から行なうことができる。薄型であるためフィルム状の部品として構成することができるとともに、アルミニウム膜又は炭素膜の表面と基体の他方の表面の何れからでもＡｌ ₄ Ｃ ₃層に水を供給できるため、発電装置のエネルギー源として利用する場合には装置内での配置を含めたデザイン上の自由度が高く、小型・薄型の発電装置を実現できる。

請求項３に記載されたメタン貯蔵素子及び請求項１３に記載されたメタン貯蔵素子の製造方法によれば、基体の一方の表面に任意の順序で積層されたアルミニウム膜及び炭素膜と、アルミニウム膜と炭素膜の界面に形成されたＡｌ ₄ Ｃ ₃層と、基体から遠い側にあるアルミニウム膜又は炭素膜の表面のうち少なくとも一部に形成された保護膜を有する薄型のメタン貯蔵素子を実現できる。Ａｌ ₄ Ｃ ₃層に対する水の供給は、基体から離れた側にあるアルミニウム膜又は炭素膜の表面のうち保護膜が形成されていない部分と、基体の他方の表面の少なくとも一方から行なうことができる。薄型であるためフィルム状の部品として構成することができるとともに、アルミニウム膜又は炭素膜の表面のうち保護膜がない部分と基体の他方の表面の何れからでもＡｌ ₄ Ｃ ₃層に水を供給することができるため、発電装置のエネルギー源として利用する場合には装置内での配置を含めたデザイン上の自由度が高く、小型・薄型の発電装置を実現できる。

請求項４に記載されたメタン貯蔵素子及び請求項１４に記載されたメタン貯蔵素子の製造方法によれば、任意の順序で積層されたアルミニウム膜及び炭素膜と、アルミニウム膜と炭素膜の界面に形成されたＡｌ ₄ Ｃ ₃層を有する薄型のメタン貯蔵素子を実現できる。Ａｌ ₄ Ｃ ₃層に対する水の供給は、アルミニウム膜又は炭素膜の何れの表面から行なうことができる。アルミニウム膜又は炭素膜を形成する際の土台となる膜がなく薄型であるためフィルム状の部品として構成することができ、アルミニウム膜又は炭素膜の表面の何れからでもＡｌ ₄ Ｃ ₃層に水を供給できるため、発電装置のエネルギー源として利用する場合には装置内での配置を含めたデザイン上の自由度が高く、小型・薄型の発電装置を実現できる。

請求項５に記載されたメタン貯蔵素子及び請求項１５に記載されたメタン貯蔵素子の製造方法によれば、任意の順序で積層されたアルミニウム膜及び炭素膜と、アルミニウム膜と炭素膜の界面に形成されたＡｌ ₄ Ｃ ₃層と、アルミニウム膜又は炭素膜の一方の表面の少なくとも一部に形成された保護膜を有する薄型のメタン貯蔵素子を実現できる。Ａｌ ₄ Ｃ ₃層に対する水の供給は、基体から離れた側にあるアルミニウム膜又は炭素膜の表面のうち保護膜が形成されていない部分と、アルミニウム膜又は炭素膜の他方の表面の少なくとも一方から行なうことができる。アルミニウム膜又は炭素膜を形成する土台となる膜がなく薄型であるためフィルム状の部品として構成することができ、アルミニウム膜又は炭素膜の一方の表面のうち保護膜が形成されていない部分と、アルミニウム膜又は炭素膜の他方の表面の少なくとも一方からＡｌ ₄ Ｃ ₃層に水を供給することができるため、発電装置のエネルギー源として利用する場合には装置内での配置を含めたデザイン上の自由度が高く、小型・薄型の発電装置を実現できる。

請求項６に記載された発電装置によれば、請求項２乃至５に記載されたメタン貯蔵素子を、メタンの直接利用が可能なメタン発電素子と組み合わせることで、ウエアラブル端末用等に有用な小型電源として利用することができる。

請求項７に記載された発電装置によれば、請求項２乃至５に記載されたメタン貯蔵素子と、メタンから水素を製造する水素製造素子と、水素により発電を行なう水素発電素子を組み合わせることで、ウエアラブル端末用等に有用な小型電源として利用することができる。

請求項８に記載されたメタン貯蔵素子によれば、請求項２乃至５に記載されたメタン貯蔵素子において、アルミニウム膜及び炭素膜の界面にあるＡｌ ₄ Ｃ ₃層が素子の外部と中空構造で連通しているため、発生したメタンを中空構造で導いて外部の所要箇所に集めて利用することができる。

請求項９に記載されたメタン貯蔵素子によれば、積層されたアルミニウム膜と炭素膜の界面にＡｌ ₄ Ｃ ₃層が設けられてなる構成単位を複数積層させて構成されているため、構成単位が一層の場合に比べてメタンの発生量が多く、又は発生量が同じなら発生時間を延ばすことができるため、発電装置のエネルギー源として利用した場合には発電時間を長くすることができる。

請求項１０に記載されたメタン貯蔵素子によれば、水透過性の基体内に市販のＡｌ ₄ Ｃ ₃の粒子（又は市販のＡｌ ₄ Ｃ ₃を加工した粒子）を設けるだけで構成できる。Ａｌ ₄ Ｃ ₃は、アルミニウム膜と炭素膜を積層して所定のエネルギーの電磁波を照射することで両膜の界面に生成することができるが、請求項１２に記載されたメタン貯蔵素子はこのような高価な設備を要する工程を経てＡｌ ₄ Ｃ ₃を生成する必要がなく、より安価に製造することができる。

請求項１１に記載されたメタン貯蔵素子によれば、請求項１０記載のメタン貯蔵素子をフィルム状にしたメタン貯蔵フィルムを繰出ロールに巻装し、これを引きだして巻取ロールに巻き取る構成とし、繰り出されたメタン貯蔵フィルムに水を接触させることでメタンを発生させることができる。メタンが発生しなくなったら古いメタン貯蔵フィルムを巻き取りつつ、新たなメタン貯蔵フィルムを繰り出して水と反応させることにより、最初に繰出ロールに巻装したメタン貯蔵フィルムの量に対応する量のメタンを継続的に発生させることができる。

請求項１６に記載されたメタン貯蔵素子の製造方法によれば、請求項８に記載されたメタン貯蔵素子の中空構造を、エッチングの技術を用いることにより精密かつ速やかに、そして任意のデザインで製造することができる。

第１実施形態に係るメタン貯蔵素子の構成を模式的に示す図である。第１実施形態に係るメタン貯蔵素子を利用したメタン発電装置の構成を模式的に示す図である。第１実施形態に係るメタン貯蔵素子を利用した水素発電装置の構成を模式的に示す図である。第２実施形態に係るメタン貯蔵素子の構成と製造方法を模式的に示す図である。第３実施形態に係るメタン貯蔵素子の構成と製造方法を模式的に示す図である。第２実施形態及び第３実施形態に係るメタン貯蔵素子を利用したメタン発電装置の構成を模式的に示す図である。第２実施形態及び第３実施形態に係るメタン貯蔵素子を利用した水素発電装置の構成を模式的に示す図である。第４実施形態に係るメタン貯蔵素子の構成と製造方法を模式的に示す図である。第５実施形態に係るメタン貯蔵素子の構成と製造方法を模式的に示す図である。第６実施形態に係るメタン貯蔵素子の構成を模式的に示す図である。第７実施形態に係るメタン貯蔵素子の要部の構成を模式的に示す部分拡大断面図である。第７実施形態に係るメタン貯蔵素子の全体の構成を模式的に示す図である。

本発明の第１実施形態を、図１～図３を参照して説明する。
第１実施形態は、メタン貯蔵素子（図１）と、これをエネルギー供給源として利用する２種類の発電装置（図２及び図３）に関するものである。

図１は、第１実施形態のメタン貯蔵素子１の基本的構造と作用を模式的に示している。メタン貯蔵素子１は、メタンそのものを貯蔵しているのではなく、炭化アルミニウム化合物の一例であるＡｌ₄Ｃ₃化合物（以下、明細書においては単にＡｌ₄Ｃ₃と呼ぶ。）を有している。Ａｌ₄Ｃ₃は安定した化合物であるが、水を接触させると次式（１）で示す化学反応によりメタンが発生する。
Ａｌ₄Ｃ₃＋１２Ｈ₂Ｏ→３ＣＨ₄＋４Ａｌ（ＯＨ）₃ … （１）
発生したメタンは、後で図２及び図３を参照して説明するように発電装置に利用することができる。

このメタン貯蔵素子１におけるＡｌ₄Ｃ₃の形状や素子内での保持構造については特に限定はなく、図１においてメタン貯蔵素子１は正方形状の図形で模式的に示している。しかしながら、このメタン貯蔵素子１には、Ａｌ₄Ｃ₃に水を反応させてエネルギー源としてのメタンを発生させ、これを素子外の所定位置に供給できるだけの機能が必要である。従って、このような機能を実現するため、少なくとも素子の内部にＡｌ₄Ｃ₃を閉じ込めて保持する保持構造と、保持構造の外部から内部に水を浸透させてＡｌ₄Ｃ₃に接触させうる透水構造（又は材質）又はＡｌ₄Ｃ₃に水を供給する供給手段と、発生したメタンを保持構造の外部の所定位置に導く案内供給構造等が必要である。

図１に示すように、メタン貯蔵素子１のＡｌ₄Ｃ₃と反応する水は、水（Ｈ₂Ｏ）を成分として含む気体、液体又は固体でもよいし、水そのものでもよい。メタン貯蔵素子１に与えられる水と、水を含む気体、液体又は固体は、環境中で得られるものでもよいし、これを装着する人に由来するもの（例えば汗等）でもよい。

図２は、図１に示した第１実施形態のメタン貯蔵素子１をエネルギー供給源として利用する第１の発電装置２を模式的に示している。水又は水を含む気体、液体若しくは固体をメタン貯蔵素子１に供給し、Ａｌ₄Ｃ₃と水を反応させて発電に利用可能なメタンを発生させ、このメタンをメタンの直接利用が可能なメタン発電素子としての燃料電池３に供給し、発電を行ない、電力を得る。

図３は、図１に示した第１実施形態のメタン貯蔵素子１をエネルギー供給源として利用する第２の発電装置４を模式的に示している。水又は水を含む気体、液体若しくは固体をメタン貯蔵素子１に供給し、Ａｌ₄Ｃ₃と水を反応させて発電に利用可能なメタンを発生させ、このメタンを、メタンから水素を製造する水素製造素子としての水素製造装置５に供給し、水素製造装置５が製造した水素を、水素を用いて発電ができる水素発電素子としての燃料電池に供給し、発電を行ない電力を得る。

図１に示すメタン貯蔵素子１によれば、炭化アルミニウムと水の化学反応でメタンを発生させるため、複雑な化学反応器や機械装置、制御用の電子回路等は不要であり、小型化が可能である。そして図２に示す第１の発電装置２は、メタンを直接利用する燃料電池３で電力を発生するため、発電装置としての全体構成をコンパクトにまとめることができる。また、図３に示す第２の発電装置４は、メタンから製造した水素を利用する燃料電池６で電力を発生するため、発電装置としての全体構成をコンパクトにまとめることができる。

従って、図２及び図３に示す発電装置２，４は、小型のセンサに電力を供給するコンパクトな発電装置として利用することができる。特に、水はありふれた物質であり比較的容易に得られるため、この発電装置２，４を備えたセンサ等の電子機器は、様々な状況で好適に使用できる。例えば、これらの発電装置２，４をウエアラブル端末用の電源とすれば、ウエアラブル端末を装着した者が皮膚から分泌する汗の水分を利用して炭化アルミニウムからメタンを発生させ、ウエアラブル端末の電子機器に電力を供給することができる。また、環境中に多数のセンサを配置してデータを取得するために、これらの発電装置２，４をセンサに搭載した場合には、環境中の水分を利用してメタンを発生させることができるため、センサによるデータの取得を継続的に行なうことができる。

以上説明した図１のメタン貯蔵素子１と、図２及び図３の発電装置２，４により得られる効果は、以下に説明する他の実施形態においても同様に得ることができる。

本発明の第２実施形態を、図４を参照して説明する。第２実施形態のメタン貯蔵素子１ａは、第１実施形態のメタン貯蔵素子１（図１）をより具体化したものである。

図４（ａ）に示すように、基体１０の一方の表面（図示上側の表面）上に炭素膜１１を形成し、その上にアルミニウム膜１２を形成する。後に説明する第３実施形態から第６実施形態では、炭素膜１１とアルミニウム膜１２の積層順序は第２実施形態の場合と同じであるが、これとは逆に、基体１０の一方の表面上にアルミニウム膜１２を形成し、その上に炭素膜１１を形成してもよい。すなわち、炭素膜１１とアルミニウム膜１２の積層順序は任意である。

図４（ａ）に示すように、積層した炭素膜１１とアルミニウム膜１２に対し、上側にあるアルミニウム膜１２の側から、２本の縦の破線で示す光照射領域に、これらの膜に透過性を有する光としてレーザー光を照射する。この工程では、基体１０にも透過性を有するレーザー光であれば、基体１０の他方の表面（図示下側の表面）からレーザー光の照射を行ってもよい。

図４（ｂ）に示すように、レーザー光を照射した結果、炭素膜１１とアルミニウム膜１２の界面の光照射領域に、Ａｌ₄Ｃ₃層１３が形成される。Ａｌ₄Ｃ₃層１３が形成された後、図４（ｂ）の上側にある下向きの矢印で示すように、アルミニウム膜１２の表面から水又は水を含む気体若しくは液体を浸透させれば、Ａｌ₄Ｃ₃層１３内において前記式（１）で示す化学反応が起こり、メタンが発生する。メタンは必要なときに発生させることができる。また、基体１０が、水又は水を含む気体若しくは液体が浸透可能な材料（例えば親水性を呈する多孔質材料）であれば、図４（ｂ）の下側にある上向きの矢印で示すように、基体１０の他方の表面（図示下側の表面）から水又は水を含む気体若しくは液体を浸透させて、必要な時にメタンを発生させることができる。

本実施形態では、Ａｌ₄Ｃ₃層１３の少なくとも一部が炭素膜１１とアルミニウム膜１２の外端面に達するようにＡｌ₄Ｃ₃層１３が形成されているので、Ａｌ₄Ｃ₃層１３で発生したメタンを素子外に導くことができ、発電のエネルギー源として利用することができる。すなわち、図４（ａ）中に２本の縦の破線で示した光照射領域は、左右の両端が炭素膜１１とアルミニウム膜１２の外端面よりも内方に位置しているため、Ａｌ₄Ｃ₃層１３は炭素膜１１とアルミニウム膜１２の間に閉じ込められているように見えるが、同図の奥行き方向においては、Ａｌ₄Ｃ₃層１３は炭素膜１１とアルミニウム膜１２の外端面に達しており、図の奥行き方向におけるＡｌ₄Ｃ₃層１３の外端面は、炭素膜１１とアルミニウム膜１２の外端面の間から素子外に露出した構造となっている。このため、Ａｌ₄Ｃ₃層１３で発生したメタンは素子外に出ることができる。以下に説明する他の実施形態のメタン貯蔵素子も同様の上記「露出した構造」を備えているが、中空構造を備えた第５実施形態のメタン貯蔵素子１ｄ（図９参照）においては上記「露出した構造」は必ずしも必要ない。

本発明の第３実施形態を、図５を参照して説明する。第３実施形態のメタン貯蔵素子１ｂは、第１実施形態のメタン貯蔵素子１（図１）の他の具体例である。

図５（ａ）に示すように、基体１０の一方の表面（図示上側の表面）上に炭素膜１１を形成し、その上にアルミニウム膜１２を形成する。

図５（ａ）において、２本の縦の破線で示す光照射領域に波長２００ｎｍ以下のレーザー光を照射すると、図５（ｂ）に示すように、炭素膜１１とアルミニウム膜１２の界面の光照射領域に、Ａｌ₄Ｃ₃層１３が形成されるとともに、水又は水を含む気体若しくは液体の浸透を定常的に抑制できる保護膜１４がアルミニウム膜１２の表面の光照射領域に光化学的に形成される。Ａｌ₄Ｃ₃層１３及び保護膜１４が形成された後、図５（ｂ）の上側にある下向きの矢印で示すように、アルミニウム膜１２の表面から水又は水を含む気体若しくは液体を浸透させようとしても、保護膜１４があるため水分は浸入を阻止され、水分はＡｌ₄Ｃ₃層１３には到達しない。本実施形態では、基体１０を、水又は水を含む気体若しくは液体が浸透可能な材料（例えば親水性を呈する多孔質材料）で形成しておき、Ａｌ₄Ｃ₃層１３に水等を供給する場合には、図５（ｂ）の下側にある上向きの矢印で示すように、基体１０の他方の表面（図示下側の表面）から水等を浸透させて、必要な時にＡｌ₄Ｃ₃層１３内において前記式（１）で示す化学反応を起こし、メタンを発生させることができる。なお、Ａｌ₄Ｃ₃層１３で発生したメタンを素子外に導く構造は図４を参照して説明した第２実施形態のメタン貯蔵素子１ａと同様である。

前記保護膜１４の形成は、波長１５７ｎｍのフッ素レーザーを、単一パルスのフルエンス１０ｍＪ／ｃｍ²、パルス繰り返し周波数１０Ｈｚ、照射時間１５～９０ｍｉｎの条件で照射することにより行なう。これにより、アルミニウム膜１２の表面に透明なＡｌ₂Ｏ₃の保護膜１４が膜厚約１０ｎｍで形成される。なお、基体１０の一方の表面上にアルミニウム膜１２を形成し、その上に炭素膜１１としてアモルファス炭素膜１１を形成した場合には、同様の工程で透明なダイヤモンド状炭素の保護膜１４が膜厚約１０ｎｍで形成される。

図６は、図４に示した第２実施形態のメタン貯蔵素子１ａ又は図５に示した第３実施形態のメタン貯蔵素子１ｂをエネルギー供給源として利用する第１の発電装置２ａを模式的に示している。水又は水を含む気体、液体若しくは固体をメタン貯蔵素子１ａ又は１ｂに供給し、Ａｌ₄Ｃ₃と水を反応させて発電に利用可能なメタンを発生させ、このメタンをメタンの直接利用が可能なメタン発電素子としての燃料電池３に供給し、発電を行ない、電力を得る。

図７は、図４に示した第２実施形態のメタン貯蔵素子１ａ又は図５に示した第３実施形態のメタン貯蔵素子１ｂをエネルギー供給源として利用する第２の発電装置４ａを模式的に示している。水又は水を含む気体、液体若しくは固体をメタン貯蔵素子１ａ又は１ｂに供給し、Ａｌ₄Ｃ₃と水を反応させて発電に利用可能なメタンを発生させ、このメタンを、メタンから水素を製造する水素製造素子としての水素製造装置５に供給し、水素製造装置５が製造した水素を、水素を用いて発電ができる水素発電素子としての燃料電池６に供給し、発電を行ない、電力を得る。

本発明の第４実施形態を、図８を参照して説明する。第４実施形態のメタン貯蔵素子１ｃは、第１実施形態のメタン貯蔵素子１（図１）の他の具体例である。

図８（ａ）に示すように、基体１０の一方の表面（図示上側の表面）に、蒸気圧の低いシリコーンオイルやイオン液体を予め極薄く塗布して犠牲層（図示せず）とし、この犠牲層の上に炭素膜１１を形成し、炭素膜１１の上にアルミニウム膜１２を形成する。炭素膜１１とアルミニウム膜１２の形成は減圧下で行う場合が多いが、犠牲層のシリコーンオイルやイオン液体は蒸気圧が低いため減圧下でも蒸発することなく残存している。

図８（ａ）に示すように、アルミニウム膜１２の側から、２本の縦の破線で示す光照射領域に、アルミニウム膜１２及び炭素膜１１に透過性を有する光としてレーザー光を照射する。この工程では、基体１０にも透過性を有するレーザー光であれば、基体１０の他方の表面（図示下側の表面）からレーザー光の照射を行ってもよい。

図８（ｂ）に示すように、レーザー光を照射した結果、炭素膜１１とアルミニウム膜１２の界面の光照射領域に、Ａｌ₄Ｃ₃層１３が形成される。

図８（ｃ）に示すように、積層した炭素膜１１及びアルミニウム膜１２と基体１０を分離する。炭素膜１１及びアルミニウム膜１２と、基体１０との間には犠牲層があるため、分離は容易に行なうことができ、これによって基体１０のないメタン貯蔵素子１ｃ１が実現できる。

図８（ｄ）の上側にある下向きの矢印で示すように、アルミニウム膜１２の表面から水又は水を含む気体若しくは液体を浸透させ、Ａｌ₄Ｃ₃層１３内において前記式（１）で示す化学反応を起こし、必要なときにメタンを発生させることができる。また図８（ｄ）の下側にある上向きの矢印で示すように、炭素膜１１の表面から水又は水を含む気体若しくは液体を浸透させることで必要なときにメタンを発生させることもできる。なお、Ａｌ₄Ｃ₃層１３で発生したメタンを素子外に導く構造は図４を参照して説明した第２実施形態のメタン貯蔵素子１ａと同様である。

また、第４実施形態のメタン貯蔵素子１ｃは、基体１０がなく保護膜１４も持たないタイプであったが、図５を参照して説明した基体１０及び保護膜１４を有する第３実施形態のメタン貯蔵素子１ｂの製造工程において、第４実施形態と同様の手法で基体１０を除去すれば、基体１０がなく保護膜１４を有するメタン貯蔵素子を得ることができる。

なお、基体１０及び保護膜１４がない第４実施形態のメタン貯蔵素子１ｃと、基体１０がなく保護膜１４を有するメタン貯蔵素子をエネルギー供給源として利用すれば、図６及び図７に示したような第１の発電装置２ａ及び第２の発電装置４ａを構成することができる。

本発明の第５実施形態を、図９を参照して説明する。第５実施形態のメタン貯蔵素子１ｄは、は、第１実施形態のメタン貯蔵素子１（図１）の他の具体例である。

図９（ａ）において、基体１０の一方の表面（図示上側の表面）に、蒸気圧の低いシリコーンオイルやイオン液体からなる犠牲層（図示せず）を予め極薄く塗布しておき、この犠牲層の上に炭素膜１１を形成する。この炭素膜１１の表面の一部に、膜厚１０～３０ｎｍ程度の厚さでシリカガラス（ＳｉＯ₂）膜１５を所定の位置に所定の形状で形成する。シリカガラス膜１５を形成した後、シリカガラス膜１５と炭素膜１１の上にアルミニウム膜１２を形成する。

前記シリカガラス膜１５は、後のエッチング工程で除去されて空洞となり、後工程で形成されるＡｌ₄Ｃ₃層１３から発生するメタンを素子の外部に導く供給路となる部分である（図９（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）参照）。従って、シリカガラス膜１５を形成すべき位置と、その形状は、例えば次のようなものとなる。すなわち、後工程でアルミニウム膜１２と炭素膜１１の界面にレーザー光で形成されるＡｌ₄Ｃ₃層１３の外端面と、アルミニウム膜１２と炭素膜１１の外端面の間の位置において、Ａｌ₄Ｃ₃層１３の外端面の少なくとも一部を、炭素膜１１及びアルミニウム膜１２の外端面と結び付けるような形状（又はパターン）で形成する必要がある。すなわち、後工程でＡｌ₄Ｃ₃層１３を形成したとき、Ａｌ₄Ｃ₃層１３とシリカガラス膜１５が必ず接するとともに、シリカガラス膜１５が除去されて生じた空洞は、素子の外端面に開口していなければならない。

図９の各図は、炭素膜１１及びアルミニウム膜１２の厚さ方向（紙面に平行な縦方向）に対して直交する奥行き方向（紙面に垂直な方向）を視線とした場合の断面図であり、図９（ａ）に示すシリカガラス膜１５は横長の線状に現れているが、紙面と平行な方向を視線とした場合に、シリカガラス膜１５の前記形状は、図９（ａ）に現れるシリカガラス膜１５と同じ線状の１本又は並んだ複数本のパターンであるものとする。すなわちシリカガラス膜１５は、素子の真上から見て１本又は並んだ複数本の細線状とする。但し、紙面に垂直な方向に関する寸法（奥行きの寸法）が、紙面に平行な方向に関する寸法（前記厚さ）に比べて大きい任意の形状でもよい。すなわちシリカガラス膜１５は、素子の真上から見てある程度の広がりを有する面状のパターンでもよい。

図９（ａ）に示すように、アルミニウム膜１２の側から、２本の縦の破線で示す光照射領域に、アルミニウム膜１２及び炭素膜１１に透過性を有する光としてレーザー光を照射する。光照射領域の一方の外端は、シリカガラス膜１５の内端に接するものとするが、シリカガラス膜１５はレーザー光の照射による影響を受けないので、レーザー光はシリカガラス膜１５の端部に少し照射されるくらいでもよい。この工程では、基体１０にも透過性を有するレーザー光であれば、基体１０の他方の表面（図示下側の表面）からレーザー光の照射を行ってもよい。

図９（ｂ）に示すように、レーザー光を照射した結果、炭素膜１１とアルミニウム膜１２の界面の光照射領域に、Ａｌ₄Ｃ₃層１３が形成される。その結果、形成されたＡｌ₄Ｃ₃層１３の外端面と、炭素膜１１及びアルミニウム膜１２の外端面が、シリカガラス膜１５によって結ばれた構造が得られる。その後、炭素膜１１とアルミニウム膜１２の外端面の側からフッ化水素ガス乃至はフッ化水素酸を暴露し、シリカガラス膜１５のみを化学エッチングして除去すれば、元に存在していたシリカガラス膜１５と同様な形状及びパターンの中空構造１６が得られる。図９（ｂ）においては、該当個所にシリカガラス膜１５と中空構造１６の両方の符号を付した。なお、本実施形態ではシリカガラス膜１５をフッ化水素ガス等で化学エッチングしたが、エッチングの原理乃至手法及びこれに用いる材料は任意である。

本実施形態では、Ａｌ₄Ｃ₃層１３の外端面と、炭素膜１１及びアルミニウム膜１２の外端面が、炭素膜１１及びアルミニウム膜１２の間に形成された中空構造１６によって結ばれており、Ａｌ₄Ｃ₃層１３の外端面の少なくとも一部が中空構造１６を介して素子外に露出している。このため、Ａｌ₄Ｃ₃層１３で発生したメタンを、中空構造１６を経て素子外に導出することができる。従って本実施形態では、図４を参照して先に説明した第２実施形態のメタン貯蔵素子１ａのように、Ａｌ₄Ｃ₃層１３の少なくとも一部が炭素膜１１とアルミニウム膜１２の外端面に達して素子外に露出した構造を採用する必要はないが、中空構造１６が形成された部分以外の箇所で前記「露出した構造」を作製することを妨げるものではない。

※
なお、本実施形態では、中空構造１６を細線状に形成したが、その数を１本又はメタンの発生量に対して少ない本数とすれば、発生するメタンが多くなくても、素子外に供給される際のメタンの濃度を高くすることができる。また、細線状の中空構造１６が素子外に開口する部分の形状や、素子の外端面に開口する位置は、メタンの供給先である発電素子（燃料電池等）の配置や燃料供給口のサイズ、形状等に合わせて設定すればよい。

図９（ｃ）に示すように、積層した炭素膜１１及びアルミニウム膜１２と基体１０を分離する。炭素膜１１及びアルミニウム膜１２と基体１０との間には犠牲層があるため、分離は容易に行なうことができ、これによって基体１０がなく中空構造１６を備えたメタン貯蔵素子１が実現できる。

図９（ｄ）の上側にある下向きの矢印で示すように、アルミニウム膜１２の表面から水又は水を含む気体若しくは液体を浸透させ、Ａｌ₄Ｃ₃層１３内において前記式（１）で示す化学反応を起こし、必要なときにメタンを発生させることができる。また図９（ｂ）の下側にある上向きの矢印で示すように、炭素膜１１の表面から水又は水を含む気体若しくは液体を浸透させることで必要なときにメタンを発生させることもできる。

図９（ｄ）の右側にある右向きの矢印で示すように、Ａｌ₄Ｃ₃層１３で発生したメタンは、中空構造１６を経て素子外へ導かれ、発電のエネルギーとして利用することができる。第５実施形態のメタン貯蔵素子１ｄをエネルギー源として利用した発電装置の構造は、図６に示した第１の発電装置２ａや、図７に示した第２の発電装置４ａと同様である。

本発明の第６実施形態を、図１０を参照して説明する。第６実施形態のメタン貯蔵素子１ｅは、第１実施形態のメタン貯蔵素子１（図１）の他の具体例である。

第６実施形態のメタン貯蔵素子１ｅは、基体１０の一方の表面（図示上側の表面）上に炭素膜１１とアルミニウム膜１２からなる膜構造を３層重ね、各層の界面にＡｌ₄Ｃ₃層１３を形成したものであり、従ってメタンの発生源であるＡｌ₄Ｃ₃層１３を３つ備えている。膜構造の材質、寸法等が同じであれば、第６実施形態のメタン貯蔵素子１は、図４に示した第２実施形態のメタン貯蔵素子１ａに比べて３倍のメタン発生能力が見込めるので、発電装置のエネルギー源として利用した場合、同条件であれば発電継続時間が３倍となる。なお、膜構造の層数は３とは限らず、目的に応じて２層でもよいし、４層以上としてもよく、何れにしても複数層にすることで単層の場合に比べてメタンの発生寿命を延ばすことができる。

第６実施形態のメタン貯蔵素子１ｅの製造は次のように行なう。まず、基体１０の一方の表面（図示上側の表面）上に炭素膜１１を形成し、その上にアルミニウム膜１２を形成する工程を３回行い、炭素膜１１とアルミニウム膜１２の膜構造を３層積層して形成する。その後、これら３層の膜構造に対して透過性を有するレーザー光を、最上位のアルミニウム膜１２の上面から所定の光照射領域に照射し、各膜構造の界面にＡｌ₄Ｃ₃層１３を形成する。水等によりＡｌ₄Ｃ₃層１３からメタンを発生させる手法、及びＡｌ₄Ｃ₃層１３から発生したメタンを素子外に導いて発電装置のエネルギーとして利用するための構造、手法等は、前述した他の実施形態と同様である。

本発明の第７実施形態を、図１１及び図１２を参照して説明する。第７実施形態のメタン貯蔵素子１ｅは、第１実施形態のメタン貯蔵素子１（図１）をより具体化したものである。

第２～第６実施形態のメタン貯蔵素子１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅが有するＡｌ₄Ｃ₃層１３は、積層した炭素膜１１とアルミニウム膜１２にレーザー光を照射することにより界面に形成した層状の物質であったが、本発明の炭化アルミニウム化合物はこのような手法で作製する必要はなく、また層状にもならない。拡大断面図である図１１に示すように、第７実施形態のメタン貯蔵素子は、市販のＡｌ₄Ｃ₃粒子か、市販のＡｌ₄Ｃ₃を加工して得たＡｌ₄Ｃ₃粒子２０を、フィルム状かつ連続帯状の基体１０ｆの内部に分散させたメタン貯蔵フィルム１ｆである。このようなメタン貯蔵フィルム１ｆを製造するには、適度な粘性を有する基体１０ｆの材料に適量のＡｌ₄Ｃ₃粒子２０を添加して原材料とし、これを連続帯状のフィルムに加工して固化させればよい。但し、基体１０ｆの材料は、固化してフィルム状となった後は、水分を透過する性質が必要である。

図１１中に上下２つの矢印で示すように、メタン貯蔵フィルム１ｆの両表面（上面及び下面）又は一方の表面から水又は水を含む気体若しくは液体を浸透させ、Ａｌ₄Ｃ₃粒子２０において前記式（１）で示す化学反応を起こせば、必要なときにメタンを発生させることができる。

図１２は、図１１のメタン貯蔵フィルム１ｆの具体的な利用形態例を模式的に示す図である。メタン貯蔵素子１ｆは繰出ロール２１に巻装されており、繰出ロール２１から繰り出されたメタン貯蔵フィルム１ｆは巻取ロール２２に巻き取られるように構成されている。巻取ロール２２を図示しない駆動手段により駆動すれば、メタン貯蔵フィルム１ｆは繰出ロール２１から矢印方向に引き出されて巻取ロール２２に巻き取られる。引きだされたメタン貯蔵フィルム１ｆに図示しない加水手段（図示せず）で水等を接触させれば、メタン貯蔵フィルム１ｆに含まれるＡｌ₄Ｃ₃粒子２０が前記式（１）で示す化学反応を起こし、必要なときにメタンを発生させることができる。

なお、第７実施形態のメタン貯蔵フィルムを用いたメタン貯蔵素子１をエネルギー供給源として利用すれば、図６及び図７に示したような第１の発電装置２ａ及び第２の発電装置４ａ余同様の発電装置を構成することができる。

第７実施形態のメタン貯蔵フィルム１ｆによれば、減圧環境下で基体１０上にアルミニウム膜１２及び炭素膜１１を形成する装置や、レーザー光を照射する装置が必要なく、市販の安価な炭化アルミニウム化合物を用いて製造できるので低コストで製造することができる。また、メタンが発生しなくなったら古いメタン貯蔵フィルム１ｆを巻き取りつつ、新たなメタン貯蔵フィルム１ｆを繰り出して水と反応させることにより、最初に繰出ロール２１に巻装したメタン貯蔵フィルム１ｆを使い切るまでメタンを継続的に発生させることができる。

以上説明した実施形態では、炭化アルミニウム化合物としてＡｌ₄Ｃ₃を示したが、これは例示であり、ＡｌとＣの原子数が異なる他の炭化アルミニウム化合物でも本発明の炭化アルミニウム化合物として利用し、メタンを発生させることが可能である。

１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ…メタン貯蔵素子
１ｆ…メタン貯蔵素子としてのメタン貯蔵フィルム
２，２ａ…第１の発電装置
３…メタン発電素子としての燃料電池
４，４ａ…第２の発電装置
５…水素製造素子としての水素製造装置
６…水素発電素子としての燃料電池
１０…基体
１１…炭素膜
１２…アルミニウム膜
１３…Ａｌ₄Ｃ₃層
１４…保護膜
１５…シリカガラス膜
１６…中空構造
２０…Ａｌ₄Ｃ₃粒子
２１…繰出ロール
２２…巻取ロール

Claims

Ａｌ ₄ Ｃ ₃ に水を接触させてメタンを発生させるメタン貯蔵素子と、メタンから水素を製造する水素製造素子と、水素により発電を行なう水素発電素子を有することを特徴とする発電装置。
基体と、前記基体の一方の表面に任意の順序で積層したアルミニウム膜及び炭素膜と、前記アルミニウム膜と前記炭素膜の界面に形成されたＡｌ ₄ Ｃ ₃層とを有し、前記基体から遠い側にある前記アルミニウム膜又は前記炭素膜の表面と前記基体の他方の表面の少なくとも一方から浸透させた水を前記Ａｌ ₄ Ｃ ₃層に接触させてメタンを発生させることを特徴とするメタン貯蔵素子。
基体と、前記基体の一方の表面に任意の順序で積層したアルミニウム膜及び炭素膜と、前記アルミニウム膜と前記炭素膜の界面に形成されたＡｌ ₄ Ｃ ₃層と、前記基体から遠い側にある前記アルミニウム膜又は前記炭素膜の表面のうち少なくとも一部に形成されて水分の浸透を阻止する保護膜を有し、前記基体から離れた側にある前記アルミニウム膜又は前記炭素膜の表面のうち保護膜が形成されていない部分と前記基体の他方の表面の少なくとも一方から浸透させた水を前記Ａｌ ₄ Ｃ ₃層に接触させてメタンを発生させることを特徴とするメタン貯蔵素子。
任意の順序で積層したアルミニウム膜及び炭素膜と、前記アルミニウム膜と前記炭素膜の界面に形成されたＡｌ ₄ Ｃ ₃層とを有し、前記アルミニウム膜又は前記炭素膜の表面から浸透させた水を前記Ａｌ ₄ Ｃ ₃層に接触させてメタンを発生させることを特徴とするメタン貯蔵素子。
任意の順序で積層したアルミニウム膜及び炭素膜と、前記アルミニウム膜と前記炭素膜の界面に形成されたＡｌ ₄ Ｃ ₃層と、前記アルミニウム膜又は前記炭素膜の一方の表面の少なくとも一部に形成されて水分の浸透を阻止する保護膜を有し、前記アルミニウム膜又は前記炭素膜の一方の表面のうち保護膜が形成されていない部分と、前記アルミニウム膜又は前記炭素膜の他方の表面の少なくとも一方から浸透させた水を前記Ａｌ ₄ Ｃ ₃層に接触させてメタンを発生させることを特徴とするメタン貯蔵素子。
請求項２乃至５の何れか一つに記載のメタン貯蔵素子と、メタンにより発電を行なうメタン発電素子を有することを特徴とする発電装置。
請求項２乃至５の何れか一つに記載のメタン貯蔵素子と、メタンから水素を製造する水素製造素子と、水素により発電を行なう水素発電素子を有することを特徴とする発電装置。
請求項２乃至５の何れか一つに記載のメタン貯蔵素子において、前記Ａｌ ₄ Ｃ ₃層と外部が中空構造で接続されていることを特徴とするメタン貯蔵素子。
任意の順序で積層したアルミニウム膜及び炭素膜と、前記アルミニウム膜と前記炭素膜の界面に形成されたＡｌ ₄ Ｃ ₃層とを有する構造を構成単位とし、複数の前記構成単位が積層して構成されており、水を前記Ａｌ ₄ Ｃ ₃層に接触させてメタンを発生させることを特徴とするメタン貯蔵素子。
基体と、前記基体に含まれたＡｌ ₄ Ｃ ₃の粒子を有し、前記基体の表面から浸透させた水を前記Ａｌ ₄ Ｃ ₃に接触させてメタンを発生させることを特徴とするメタン貯蔵素子。
請求項１０記載のメタン貯蔵素子であるメタン貯蔵フィルムと、前記メタン貯蔵フィルムを巻装した繰出ロールと、前記繰出ロールから繰り出された前記メタン貯蔵フィルムを巻き取る巻取ロールとを有し、前記繰出ロールから繰り出された前記メタン貯蔵フィルムに水を接触させてメタンを発生させることを特徴とするメタン貯蔵素子。
前記基体の一方の表面に任意の順序で前記アルミニウム膜及び前記炭素膜を積層し、前記アルミニウム膜と前記炭素膜に透過性を有する光を前記アルミニウム膜と前記炭素膜の側から照射することにより、前記Ａｌ ₄ Ｃ ₃層を形成することを特徴とする請求項２記載のメタン貯蔵素子の製造方法。
前記基体の一方の表面に任意の順序で前記アルミニウム膜及び前記炭素膜を積層し、前記アルミニウム膜と前記炭素膜に透過性を有する波長２００ｎｍ以下の光を前記アルミニウム膜と前記炭素膜の側から照射することにより、前記保護膜及び前記Ａｌ ₄ Ｃ ₃層を形成することを特徴とする請求項３記載のメタン貯蔵素子の製造方法。
前記アルミニウム膜及び前記炭素膜を形成する際の減圧雰囲気よりも低い蒸気圧の分離液体を基体の一方の面に塗布し、前記基板の一方の面に前記アルミニウム膜及び前記炭素膜を形成した後に前記Ａｌ ₄ Ｃ ₃層を形成し、積層した前記アルミニウム膜及び前記炭素膜から前記基体を除去することを特徴とする請求項４記載のメタン貯蔵素子の製造方法。
前記アルミニウム膜及び前記炭素膜を形成する際の減圧雰囲気よりも低い蒸気圧の分離液体を基体の一方の面に塗布し、前記基板の一方の面に前記アルミニウム膜及び前記炭素膜を形成した後に前記Ａｌ ₄ Ｃ ₃層及び前記保護膜を形成し、積層した前記アルミニウム膜及び前記炭素膜から前記基体を除去することを特徴とする請求項５記載のメタン貯蔵素子の製造方法。
前記アルミニウム膜と前記炭素膜の外端面に露出するように被エッチング層を前記界面に形成し、前記被エッチング層と接するように前記Ａｌ ₄ Ｃ ₃層を前記界面に形成し、前記被エッチング層をエッチングで除去することにより前記Ａｌ ₄ Ｃ ₃層と外部を連通させる前記中空構造を形成することを特徴とする請求項２乃至５の何れか一つに記載のメタン貯蔵素子の製造方法。