KR20070114194A - 저장 안정성 연료 농축물 - Google Patents

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Abstract

연료 전지용 저장 안정성 액체 농축물. 농축물은 금속 수소화물 1종 이상, 극성 용매 성분 1종 이상을 포함하는 용매 및 수산화 이온 1개 이상을 공급하는 화합물을 포함한다. 농축물을 약 25 ℃에서 4주간 저장하는 경우, 1종 이상의 금속 수소화물의 약 2 %가 분해된다. 본 요약서는 본 명세서에 개시된 발명을 한정하거나, 어떠한 방식으로든 본 발명의 범위를 한정하지 아니한다.
연료 전지, 저장 안정성, 금속 수소화물

Description

저장 안정성 연료 농축물{STORAGE-STABLE FUEL CONCENTRATE}
본 발명은 연료 전지용 저장 안정성 농축물 및 이를 저장할 때 액체 연료 전지에 있어서 연료가 분해되는 것을 방지하거나 감소시키는 방법에 관한 것이다.
연료 전지는 애노드에서 연료(예컨대, 분자 수소 또는 메탄올)의 전기 촉매적 산화가, 캐소드에서 산화제(종종, 분자 산소)의 전기 촉매적 환원이 동시에 일어나는 전기 화학적 전력원이다. 수소 및 메탄올과 같은 통상의 연료, 특히 휴대용 연료 전지(예컨대, 랩탑, 휴대 전화와 같은 휴대용 전기 및 전자 장치에 사용되는)는 저장 및 운송에 있어서 몇가지 문제점을 보인다.
붕소 수소화물(및 기타 수소화물)계 연료는 그 특정한 고에너지 용량(예컨대, J. of Electrochem. Soc., 150 , (3), A398-402, 2003 참조)으로 인하여 휴대용 연료 전지용으로 특히 관심의 대상이 되고 있다. 이러한 타입의 연료는 직접적으로는 연료로서, 또는 간접적으로는 수소(애노드에서 산화되는) 발생기로서, 예컨대, 휴대용 양성자 교환 막 (PEM) 연료 전지(예컨대, US 20010045364 A1, US 20030207160 A1, US 20030207157 A1, US 20030099876 A1 및 US 특허 번호 6,554,877 B2 및 6,562,497 B2 참조)의 일부분으로서 사용될 수 있다. 상기한 문헌 들에 개시된 것은 그 전체가 참고 문헌으로서 본 명세서에 특히 포함되어 있다.
연료 전지의 애노드에서의 붕소 수소화물의 주된 산화 반응은 다음과 같다.
BH4 - + 8 OH- = BO2 - + 6 H2O + 8 e-
그러나, 이때 전기 촉매적 산화시 수소를 발생시키는 부반응도 있다.
BH4 - + 4 OH- = BO2 - + 2 H2O +2 H2 + 4 e-
나아가, 붕소 수소화물 연료의 저장시에는 일반적으로 자발적인 분해 반응이 일어난다.
BH4 - + 2 H2O = BO2 - + 4 H2
상기한 분해 반응은 붕소 수소화물 연료의 특정 에너지 용량을 감소시키는 단점이 있을 뿐만 아니라, 특히, (가연성이 큰) 수소 기체를 발생시켜 저장 및 운송상의 문제점을 야기시키는데, 이는 위험하게도 연료 저장고 내부 압력을 증가시킬 수 있다.
붕소 수소화물 연료 및 기타 금속 수소화물 연료의 분해 속도에 큰 영향을 주는 요인들 중의 하나는 온도이다. 온도가 올라가면, 분해 속도가 기하급수적으로 빨라진다. 또한, 촉매 불순물의 존재(Ni, Fe, Co, Mg, Ca 등의 염)는 연료 분해 속 도에 상당한 영향(증가)을 줄 수 있다.
붕소 수소화물 연료 및 일반적으로 연료 전지용인 수소화물 함유 액체의 알칼리도를 증가시키는 것은 비용이 저렴하고 그 안정성을 증가시키는 데 있어서 효율적인 방법이다. 그러나, 연료의 알칼리도를 저장 및 운송 목적에 적합한 연료 안정성을 보이는 수준까지 증가시키는 것은 일반적으로 연료 점도를 비실용적으로 증가(즉, 연료의 펌핑을 어렵게 하거나 또는 심지어 불가능하게 하는 것과 같이)시키거나, 연료에 있어서의 반응 생성물의 용해도를 감소시키고 및/또는 연료의 특정 에너지 용량의 저하를 가져올 수 있다. 특히, 실용성의 면에서 연료의 최적 수산화 농도는 약 3 내지 약 6 몰/리터일 것이다. 저장 및 운송 규제에 따르는 것은 다른 한편으로 약 8 몰/리터 이상의 수산화 이온 농도에서만 종종 달성될 수 있는 연료 안정성을 필요로 한다.
본 발명은 연료 전지용 저장 안정성 액체 농축물을 제공한다. 농축물은 금속 수소화물 1종 이상, 극성 용매 성분 1종 이상을 함유하는 용매 및 수산화 이온 1개 이상을 공급하는 화합물을 포함한다. 농축물을 약 25 ℃에서 4주간 저장 후 1종 이상의 금속 수소화물의 약 2 % 이하만이 분해될 것이다.
농축물의 한 가지 실시 상태에 있어서, 금속 수소화물은 액체 연료 전지에서 애노드 산화를 진행시키거나 및/또는 그 가수 분해를 증진시키는 조건하에서 수소 기체의 발생에 의한 분해를 진행시킬 수 있다. 바람직하게는, 1종 이상의 금속 수소화물은 알칼리 금속 및/또는 알칼리 토금속의 수소화물, 붕소 수소화물 및/또는 알루미늄 수소화물을 포함한다. 비한정적인 예로서, 1종 이상의 금속 수소화물은 NaBH4, KBH4, LiBH4, Be(BH4)2, Ca(BH4)2, Mg(BH4)2, (CH3)3NHBH3, NaCNBH3, LiH, NaH, KH, CaH2, BeH2, MgH2, NaAlH4, LiAlH4 및 KAlH4 중 1종 이상, 바람직하게는, NaBH4, KBH4, LiBH4, LiH, NaH 및 KH, 예컨대, NaBH4 및/또는 KBH4 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
다른 실시 상태에 있어서, 농축물은 그 수산화 이온 농도가 리터당 약 7.5몰 이상, 예컨대, 리터당 약 8몰 이상이거나, 및/또는 농축물은 리터당 약 3몰 이상 농도의 금속 수소화물 1종 이상을 포함할 수 있다.
또 다른 실시 상태에 있어서, 수산화 이온을 1개 이상 공급하는 화합물은 알칼리 또는 알칼리 토금속 수산화물 및/또는 알루미늄 수산화물 1종 이상을 포함할 수 있다. 비한정적인 예로서, 수산화 이온을 1개 이상 공급하는 화합물은 LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH, Ca(OH)2, Mg(OH)2, Ba(OH)2 및 NH4OH, 바람직하게는, NaOH 및/또는 KOH 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
또 다른 실시 상태에 있어서, 용매는 물, 탄소 원자가 최대 약 6개이고 하이드록시기가 최대 약 4개인 지방족 알코올, C2 -4 알킬렌 글리콜, 디(C2 -4 알킬렌) 글리콜, C2 -4 알킬렌 글리콜 또는 디(C2 -4 알킬렌) 글리콜의 모노-C1 -4-알킬 에테르, C2 -4 알킬렌 글리콜 또는 디(C2 -4 알킬렌) 글리콜의 디-C1 -4-알킬 에테르, 탄소 원자가 최대 약 6개인 지방족 에테르, 탄소 원자가 최대 약 6개인 지방족 케톤 및/또는 C1 -3 알칸산의 C1 -3 알킬 에스테르를 포함할 수 있다. 비한정적인 예로서, 용매는 물, 메탄올, 에탄올, 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 글리세롤, 아세톤, 메틸 에틸 케톤, 디에틸 케톤, 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 디옥산, 테트라하이드로퓨란, 디글라임 및 트리글라임 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 용매는 종종 적어도 물을 포함할 수 있다.
다른 실시 상태에 있어서, 농축물은 리터당 약 4몰 이상의 총농도로 NaBH4 및 KBH4 중 1종 이상, 물과 NaOH 및/또는 KOH를 포함할 수 있다.
또 다른 실시 상태에 있어서, 농축물은 NaBH4, KBH4, LiBH4, (CH3)3NHBH3 및/또는 NaCNBH3, 물을 함유하는 용매 및 NaOH 및/또는 KOH를 필수적으로 포함할 수 있고, 수산화 이온 농도가 리터당 약 8몰 이상일 수 있다.
또 다른 실시 상태에 있어서, 농축물은, 리터당 약 6몰 이하의 수산화 이온 농도로 희석되고 금속 수소화물을 충분한 양으로 포함하여 액체 연료 및/또는 연료 전지를 위한 수소 발생기로서 이용될 수 있다. 비한정적인 예로서, 농축물을 리터당 약 6몰의 수산화 이온 농도까지 희석시킬 때, 농축물은 리터당 약 2몰 이상, 예컨대, 리터당 약 3몰 이상의 농도로 금속 수소화물을 포함할 수 있다.
다른 실시 상태에 있어서, 농축물은 금속 수소화물의 안정도에 나쁜 영향을 미치는 연료 첨가제를 실질적으로 포함하지 아니할 수 있다. 예컨대, 실질적으로 가소제, 세정제 및 부동액을 포함하지 아니하거나 및/또는 실질적으로 금속 수소화물의 안정제를 포함하지 아니할 수 있다.
다른 실시 상태에 있어서, 농축물을 약 25 ℃에서 1년간 유지시킨 후, 금속 수소화물의 약 5 % 이하, 바람직하게는 약 3 % 이하, 더욱 바람직하게는, 약 2 % 이하가 분해될 것이다.
본 발명은 또한 저장 안정성 농축물로부터 연료 전지용 금속 수소화물 함유 액체를 제조하는 방법을 제공한다. 이 방법은 농축물 부피의 약 15 % 이상의 양으로 농축물과 용매를 배합시키는 것을 포함한다. 농축물은 금속 수소화물 1종 이상 및 극성 용매를 포함하고, 수산화 이온 농도가 리터당 약 7몰 이상이다. 또한, 농축물을 약 25 ℃에서 4주간 유지시킬 때, 금속 수소화물의 약 2 % 이하가 분해된다.
방법의 하나의 실시 상태에 있어서, 농축물과 용매를 배합시키면 그 결과 혼합물의 수산화 이온 농도는 리터당 약 6몰 이하가 된다.
방법의 다른 실시 상태에 있어서, 바람직하게는 농축물을 약 25 ℃에서 4주간 유지시킬 때, 금속 수소화물의 약 0.5 % 이하가 분해된다.
다른 실시 상태에 있어서, 농축물에 있어 수산화 이온 농도는 리터당 약 7.5몰 이상, 예컨대 리터당 약 8몰 이상이거나, 및/또는 1종 이상의 금속 수소화물의 농도는 리터당 약 3몰 이상이다.
방법의 또 다른 실시 상태에 있어서, 금속 수소화물은 NaBH4, KBH4, LiBH4, Be(BH4)2, Ca(BH4)2, Mg(BH4)2, (CH3)3NHBH3, NaCNBH3, LiH, NaH, KH, CaH2, BeH2, MgH2, NaAlH4, LiAlH4 및 KAlH4, 바람직하게는 NaBH4 및/또는 KBH4 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
또 다른 실시 상태에 있어서, 농축물은 LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH, Ca(OH)2, Mg(OH)2, Ba(OH)2 및/또는 NH4OH를 더 포함할 수 있다.
방법의 다른 실시 상태에 있어서, 용매는 물, 메탄올, 에탄올, 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 글리세롤, 아세톤, 메틸 에틸 케톤, 디에틸 케톤, 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 디옥산, 테트라하이드로퓨란, 디글라임 및 트리글라임 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
다른 실시 상태에 있어서, 농축물은 바람직하게는 NaBH4 및/또는 KBH4, 물과 NaOH 및/또는 KOH를 포함한다.
다른 실시 상태에 있어서, 농축물을 그 수산화 이온 농도가 리터당 약 6몰이 될 때까지 희석시키면, 바람직하게는 1종 이상의 금속 수소화물이 리터당 약 2몰 이상의 농도가 된다.
본 발명은 또한 연료 전지용의 저장 안정성을 구비한 포장된(packaged) 금속 수소화물 함유 액체를 공급하는 방법을 제공한다. 액체는 금속 수소화물 1종 이상 및 제1 포션(portion)과 1개 이상의 제2 포션을 함유하는 극성 용매를 포함하고, 리터당 약 7몰 이하의 수산화 이온 농도를 가진다. 상기 방법은 제1 구획 및 1개 이상의 제2 구획을 구비하고, (적어도) 극성 용매의 제1 포션만을 포함하고 수산화 이온 농도가 리터당 약 8몰 이상인 액체와는 상이한 농축물로 제1 구획이 부분적 또는 전체적으로 채워지며, 극성 용매의 1개 이상의 제2 포션으로 1개 이상의 제2 구획이 부분적 또는 전체적으로 채워지는 용기를 제공하는 것을 포함한다.
방법의 하나의 실시 상태에 있어서, 제1 구획의 내용물과 1개 이상의 제2 구획의 내용물을 배합시키면 바람직하게는 리터당 약 6몰 이하의 배합 수산화 이온 농도를 얻게 된다.
다른 실시 상태에 있어서, 농축물을 약 25 ℃에서 4주간 유지시킬 때, 바람직하게는 1종 이상의 금속 수소화물의 약 1 % 이하가 분해될 것이다.
또 다른 실시 상태에 있어서, 농축물은 리터당 약 3몰 이상의 농도로 1종 이상의 금속 수소화물을 포함한다.
방법의 또 다른 실시 상태에 있어서, 금속 수소화물은 NaBH4, KBH4, LiBH4, Be(BH4)2, Ca(BH4)2, Mg(BH4)2, (CH3)3NHBH3, NaCNBH3, LiH, NaH, KH, CaH2, BeH2, MgH2, NaAlH4, LiAlH4 및 KAlH4 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
다른 실시 상태에 있어서, 농축물은 LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH, Ca(OH)2, Mg(OH)2, Ba(OH)2 및 NH4OH 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
또 다른 실시 상태에 있어서, 농축물은 NaBH4 및/또는 KBH4, 물과 NaOH 및/또는 KOH를 포함한다.
또 다른 실시 상태에 있어서, 농축물은, 리터당 약 6몰의 수산화 이온 농도로 희석시킬 때, 바람직하게는 1종 이상의 금속 수소화물을 리터당 약 2몰 이상 포함한다.
다른 실시 상태에 있어서, 용기는 농축물과 극성 용매의 1종 이상의 제2 성분을 용기 내에서 혼합시킬 수 있도록 (즉, 적어도 일부) 설계될 수 있다.
본 발명은 또한 상기 방법에 의하여 얻을 수 있는, 저장 안정성의 포장된 금속 수소화물 함유 액체를 그 여러 다양한 실시 상태를 포함하여 제공한다.
본 발명은 또한 금속 수소화물 함유 액체로 채워진 용기를 제공한다. 용기는 제1 구획 및 1개 이상의 제2 구획을 포함한다. 제1 구획은 1종 이상의 금속 수소화물 및 극성 용매를 포함하고 수산화 이온 농도가 리터당 약 8몰 이상인 농축물을 포함한다. 1개 이상의 제2 구획은 1개 이상의 제2 구획 내의 용매와 제1 구획 내의 농축물의 혼합물의 수산화 이온 농도가 리터당 약 7몰 이하가 되도록 하기에 충분한 양의 용매를 포함한다.
하나의 실시 상태에 있어서, 용기는 밀봉되고 농축물 및 극성 용매의 1종 이상의 제2 성분을 용기로부터 방출시키기 전에 이들을 혼합시킬 수 있다. 용기는 나아가 농축물 및 극성 용매의 1종 이상의 제2 성분을 용기로부터 방출시키기 전에 혼합시키도록 되어 있을 수 있다.
다른 실시 상태에 있어서, 용기는 제1 구획 및 1개 이상의 제2 구획을 한정하는 내부 파티션을 포함할 수 있다. 비한정적인 예로서, 제1 구획은 적어도 부분적으로, 1개 이상의 제2 구획에 의하여 둘러싸일 수 있거나, 1개 이상의 제2 구획은 적어도 부분적으로 제1 구획에 의하여 둘러싸일 수 있다.
용기의 또 다른 실시 상태에 있어서, 1개 이상의 제2 구획 내의 용매의 양은 1개 이상의 제2 구획 내의 용매 및 제1 구획 내의 농축물의 혼합물에 있어 수산화 이온 농도가 리터당 약 6몰 이하가 되기에 충분할 수 있다.
다른 실시 상태에 있어서, 농축물은 1종 이상의 금속 수소화물을 리터당 약 3몰 이상의 농도로 포함할 수 있다.
또 다른 실시 상태에 있어서, 금속 수소화물은 NaBH4, KBH4, LiBH4, Be(BH4)2, Ca(BH4)2, Mg(BH4)2, (CH3)3NHBH3, NaCNBH3, LiH, NaH, KH, CaH2, BeH2, MgH2, NaAlH4, LiAlH4 및 KAlH4 중 1종 이상을 포함할 수 있거나 및/또는 농축물은 LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH, Ca(OH)2, Mg(OH)2, Ba(OH)2 및 NH4OH 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다. 비한정적인 예로서, 농축물은 NaBH4 및/또는 KBH4, 물 및 NaOH 및/또는 KOH를 포함할 수 있다.
본 발명의 용기의 다른 실시 상태에 있어서, 농축물은, 수산화 이온 농도가 리터당 약 6몰이 되도록 희석시킬 때, 금속 수소화물을 리터당 약 2 몰 이상, 예컨대, 리터당 약 3 몰 이상의 농도로 포함할 수 있다.
본 발명은 또한 액체 연료 전지를 다시 채우는(리필) 장치를 제공한다. 이 장치는 본 발명의 용기를 그의 다양한 양상을 포괄하여 포함한다.
하나의 실시 상태에 있어서, 장치는 액체 연료 전지에서 사용된 액체를 저장할 수 있도록 설계될 수 있다.
본 발명은 또한 연료 전지용 금속 수소화물 함유 액체를 공급하는 포장된 배합물을 제공한다. 상기 배합물은 제1 용기와 1개 이상의 제2 용기를 포함한다. 제1 용기는 1종 이상의 금속 수소화물, 극성 용매 및 1개 이상의 수산화 이온을 공급하는 화합물을 함유하는 농축물을 포함하고, 수산화 이온 농도가 리터당 약 8몰 이상이다. 1개 이상의 제2 용기는 1개 이상의 제2 용기의 용매 및 제1 용기의 농축물의 혼합물의 수산화 이온 농도가 리터당 약 7몰 이하가 되도록 하기에 충분한 양의 용매를 포함한다.
하나의 실시 상태에 있어서, 배합물은 제1 용기의 농축물 및 제2 용기의 용매의 적어도 일부를 배합시키도록 되어 있는 사용 지시와 관련되어 있을 수 있다. 배합물의 다른 실시 상태에 있어서, 농축물은 NaBH4 및/또는 KBH4, 물과 NaOH 및/또는 KOH를 포함할 수 있다.
배합물의 다른 실시 상태에 있어서, 1개 이상의 제2 용기의 용매는 바람직하게는 1종 이상의 금속 수소화물을 위한 가소제, 세정제, 안정제 (예컨대, 지방족 또는 방향족 아민) 및/또는 부동액으로부터 선택되는 연료의 첨가제를 포함할 수 있다.
본 발명은 또한 연료 저장시 액체 연료 전지 연료의 분해를 감소시키는 방법을 제공한다. 이 방법은 연료를 상기한 농축물, 다양한 양상을 포함한, 형태로서 저장하고 상기 농축물을 희석시켜서 연료 전지 내에서 연료를 사용하기 전에만 연료를 제조하는 것을 포함한다.
본 발명의 저장 안정성 액체 농축물은 여러 성분을 포함한다. 이 점에서, 본 명세서 및 첨부 청구항에서 이 성분들을 인용하는 것을 이 성분들이 농축물에서와 같이 필수적으로 존재하는 것을 의미하는 것으로 판단해서는 안된다. 오히려, 당업자는 이 성분들이 농축물을 준비하는 데 있어 출발 물질이거나 및/또는 다른 출발 물질 및/또는 농축물 성분과 반응 및/또는 상호 작용으로 새로운 종을 형성하도록 반응할 수 있다는 것을 이해할 것이다.
본 발명의 농축물에서 사용되는 금속 수소화물은 바람직하게는 연료 전지의 애노드에서와 같이 산화되어 전자를 공급하거나 및/또는 예컨대, 금속 수소화물의 가수 분해에 의하여, 연료 전지 내에서 연료로서 사용될 수 없는 몰 수소의 발생기로서 (적어도) 사용될 수 있는 화합물이다. 본 명세서 및 첨부 청구항에서 사용되는 "금속 수소화물"이라는 용어는 넓은 의미로 사용되고, 특히, 예컨대, NaH, KH, 등과 같은 "단순한" 수소화물인 화합물과 예컨대, 붕소 수소화물, 알루미늄 수소화물 및 기타 등등과 같은 수소화물 착이온으로 이루어진 화합물을 포괄하는 것으로 이해된다. 본 발명에서 사용되는 금속 수소화물의 비한정적인 예에는 수소화물, 시아노붕소 수소화물을 포함하는 붕소 수소화물 및 예컨대, Li, Na, K, Rb 및 Cs과 같은 알칼리금속 및 예컨대, Be, Mg, Ca, Sr 및 Ba과 같은 알칼리 토금속 뿐만 아니라 예컨대, 모노-, 디-, 트리- 및 테트라알킬알루미늄 이온과 같은 유기 양이온의 알루미늄 수소화물을 포함한다. 대응하는 특정 화합물은, 이에 한정되는 것은 아니지만, LiBH4, NaBH4, KBH4, Be(BH4)2, Ca(BH4)2, Mg(BH4)2, (CH3)3NHBH3, NaCNBH3, LiH, NaH, KH, CaH2, BeH2, MgH2, NaAlH4, LiAlH4 및 KAlH4를 포함한다. 붕소 수소화물과 특히, NaBH4 및 KBH4는 본 발명의 목적에 적합하다.
본 발명의 농축물의 기타 성분을 이루는 용매는 극성 (양성자성 및/또는 비양성자성) 용매 성분 1종 이상을 포함한다. 만약 용매가 순수한 용매, 즉, 1종의 용매 성분만이 있는 경우라면, 이는 극성일 것이다. 만약 용매가 용매 혼합물, 즉, 1종 이상의 (예컨대, 2, 3, 4 또는 더 많은) 각각 용매들로 이루어져 있다면, 혼합물의 1종 이상의 성분들은 극성일 것이다. 바람직하게는, 용매 성분 전부 또는 적어도 실질적으로 전부는 극성이다. 본 발명에 사용되는 용매 및 용매 혼합물은 바람직하게는 실온에서 액체이고, 바람직하게는 금속 수소화물 및 수산화 이온을 공급하는 화합물의 적어도 일부 (및 바람직하게는 전부)가 용해되기에 충분한 양으로 존재한다. 적절한 용매의 비한정적인 예에는 물, 모노- 및 폴리하이드릭 알코올 (예컨대, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 부탄올 및 글리세롤)과 모노- 및 폴리알킬렌 글리콜 (예컨대, 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜 및 디프로필렌 글리콜과 같은), 모노- 및 폴리카르복실산의 지방족 에스테르 (예컨대, 에틸 아세테이트, 메틸 아세테이트, 에틸 포미에이트 및 디에틸옥살레이트), 지방족 케톤 (예컨대, 아세톤, 메틸 에틸 케톤 및 디에틸케톤과 같은)과 (시클로)지방족 에테르 (테트라하이드로퓨란, 디옥산 및 모노- 및 폴리하이드릭 알코올 및 모노- 및 폴리알킬렌 글리콜의 일부 또는 전부의 알킬 에스테르와 같은)가 포함된다. 적합한 용매 성분은, 적어도 금속 수소화물이 양성자성 용매와 충분한 정도로 반응하지 않는 한, 물이다. 다른 적합한 용매 성분에는 메탄올 및 에탄올과 같은, 모노하이드릭 및 폴리하이드릭의, 지방족 및 시클로지방족 알코올이 포함된다.
본 발명의 농축물에 사용되는, 수산화 이온 공급 화합물은 예컨대, 용해, 분해에 의하여 또는 농축물 내에 존재할 수 있는 다른 화합물과 (in situ) 반응 또는 상호 작용에 의하여, 농축물 내에 수산화 이온을 공급할 수 있는 화합물일 수 있다. 이들 화합물은 특히, 전기 화학적 반응이 일어나는 연료 전지의 작동을 상당한 정도로 방해해서는 안 될 것이다. 일반적으로, 수산화 이온을 공급하는 화합물은 1종 이상의 알칼리 또는 알칼리 토금속 수산화물 및/또는 알루미늄 수산화물을 포함할 수 있다. 적절한 화합물의 비한정적인 특정 예는 LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH, Ca(OH)2, Mg(OH)2, Ba(OH)2 및 NH4OH이다. 대응 산화물, 카보네이트 및 바이카보네이트는 수산화 이온을 공급하는 화합물로서 사용될 수 있는 추가 화합물의 비한정적인 예이다. 종종, NaOH 및/또는 KOH가 사용될 수 있다. 수산화 이온을 공급하는 화합물의 양은 농축물 내에서의 바람직한 수산화 이온 농도에 의존한다.
본 발명의 농축물은 저장 안정성이 있어, 즉, 약 25 ℃에서 4주간 농축물을 저장하면 금속 수소화물의 약 2 몰% 이하, 바람직하게는 약 1 % 이하, 예컨대, 약 0.5 % 이하, 약 0.25 % 이하, 또는 약 0.1 % 이하가 분해될 것이다. 또한, 약 25 ℃에서 1년간 농축물을 저장하면, 바람직하게는 금속 수소화물의 약 5 % 이하, 예컨대, 약 3 % 이하, 예컨대, 약 2 % 이하, 약 1 % 이하, 또는 심지어 약 0.5 % 이하가 분해될 것이다 (몰 단위로 계산).
바람직한 안정도를 제공할 수 있는 농축물의 수산화 이온 농도는 특히, 특정 금속 수소화물, 용매 및 그 양과 금속 수소화물의 안정도에 나쁜 영향을 줄 수 있는 연료 첨가제 등의 존재 또는 부재에 의존한다. 일반적으로 말하자면, 농축물에서의 수산화 이온 농도는 일반적으로 리터당 약 6몰을 초과할 것이지만, 리터당 약 14몰을 초과하지 않을 것이고, 바람직하게는 리터당 약 12몰을 초과하지 않을 것이다. 일반적으로 농축물 내의 수산화 이온 농도는 리터당 약 7몰 이상, 바람직하게는 리터당 약 7.5몰 이상, 더욱 바람직하게는 리터당 약 8몰 이상, 예컨대, 리터당 8.5몰 이상, 리터당 약 9몰 이상, 또는 리터당 약 10몰 이상일 것이다.
본 발명의 농축물에서 금속 수소화물의 바람직한 농도는 농축물에서의 수산화 이온 농도에 다소 관련된다. 특히, 농축물은 연료 전지에 있어서 연료/수소 발생기로서, 희석된 형태로 사용되기 때문에, 농축물 내의 수산화 이온 농도가 높고 희석된 농축물 (즉, 연료/수소 발생기) 내의 적합한 수산화 이온 농도가 낮을수록, 농축물 내의 금속 수소화물의 적합한 농도가 높아진다. 다시 말해, 농축물을 적합한 수산화 이온 농도로 희석시킨 후, 얻어진 액체는 아직 연료 전지용 연료/수소 발생기로서 사용되기에 충분한 금속 수소화물의 충분한 농도를 포함해야 한다. 금속 수소화물의 유용한 농도가, 특히 연료 전지 및 그 용량을 비롯하여 많은 기타의 요인들에 의존하며, 본 발명의 농축물은 일반적으로 농축물의 수산화 이온 농도가 약 6 몰/리터가 되도록 희석시킨 후, 금속 수소화물의 농도가 약 0.5 몰/리터 이상, 바람직하게는 약 1 몰/리터 이상, 또는 약 2 몰/리터 이상, 예컨대, 약 3 몰/리터 이상, 약 4 몰/리터 이상, 또는 심지어 약 5 몰/리터 이상이 되는 농도로 금속 수소화물을 포함할 수 있다. 일반적으로, 농축물 내의 금속 수소화물의 총농도는 종종 약 4 몰/리터 내지 약 12 몰/리터의 범위 내일 것이다.
본 발명의 농축물의 안정성을 더욱 증대시키기 위하여, 농축물에는 이에 포함된 금속 수소화물의 안정성에 나쁜 영향을 주는 어떠한 물질도 실질적으로 포함시키지 않는 것이 바람직하다. 예컨대, 1종 이상의 가소제, 세정제 및 부동액과 같은, 연료 전지의 연료/수소 발생기 내에 들어가는 첨가제를 가지는 것이 바람직할 수 있다. 본 발명의 농축물은 바람직하게는 그러한 첨가제가 없거나 그 최소의 양(예컨대, 전체가 약 0.1 중량% 미만, 더욱 바람직하게는, 약 0.01 중량% 미만)만을 포함하는 것이 좋다. 농축물은 금속 수소화물, 용매 또는 용매 성분 각각 및 수산화 이온을 공급하는 화합물 이외의 기타의 어떠한 물질도 포함하지 않는 것이 또한 바람직하다. 만약 기타 물질이 있게 되면, 바람직하게는 그 총농도는 5 중량%를 초과하지 않는 것이, 바람직하게는 1 중량%를 초과하지 않는 것이 좋다. 그렇지 아니하다고 지적하지 않는 한 여기에 주어진 중량 백분율은 농축물의 총 중량에 기초한 것이다. 농축물 내에 존재하지 않는 것이 바람직한 물질(또는 적어도 적합한 농도 범위 내가 아닌)을 포함시키는 것이 최종 연료/수소 발생기에 적합하다면, 이는 희석 바로 전 또는 희석 동안에 가해질 수 있다. 예컨대, 이들 적합한 물질들의 전부 또는 일부는 농축물의 희석에 사용하는 액체(용매)(즉, 희석제)에 가해질 수 있다. 희석제에 금속 수소화물을 위한 1종 이상의 안정제를 첨가하는 것은 특히 유리할 수 있는데. 이는 희석된 농축물이 더 이상 충분히 높은 수산화 이온 농도를 가지지 못하여 늘어난 기간에 걸쳐 금속 수소화물을 만족스럽게 안정화시킬 수 없다. 적절한 안정제의 비한정적인 예는 방향족 및 지방족 아민을 포함한다. 예컨대, 가소제, 세정제 및 부동액과 같은 기타 첨가제의 비한정적인 예는 예컨대, 글리세롤 및 에틸렌 글리콜 (부동액)과 같은 폴리하이드릭 알코올을 포함한다. 물론 많은 경우 후자 화합물이 희석제(극성 용매) 또는 그 성분으로서 더 잘 존재할 수 있다.
본 발명의 농축물에 사용하는 희석제는 일반적으로 농축물 내에 존재하는 용매 성분 1종 이상을, 농축물에서와 같거나 다른 비율(바람직하게는, 같은 비율)로 포함한다. 희석제는 또한 1종 이상의 다른 용매 성분을 포함하거나, 농축물 내에 존재하지 않는 1종 이상의 용매로 전체가 이루어질 수 있다. 물론, 후자의 경우, 특별한 주의가 요구되는데, 희석제의 1종 이상의 용매는 농축물의 1종 이상의 용매 성분, 수산화 이온을 공급하는 화합물 및 특히, 금속 수소화물과 융화될 수 있다. 특히, 희석제를 농축물과 배합시킬 때, 희석제는 바람직하게는 실질적인 침전을 일으키는 것이어서는 안된다. 희석제는 일반적으로 금속 수소화물을 포함하지 않을 것이다. 또한, 일반적으로 희석제는 수산화 이온을 공급하는 화합물을 포함하지 않거나, 만약 포함한다면, 농축물 내의 수산화 이온 농도보다 휠씬 더 낮은 농도일 것이다. 그러나, 이미 살펴 본 바와 같이, 희석제는 연료 내의 그 존재가 바람직할 수 있으나 농축물 내에서 금속 수소화물의 (장기) 안정성에 영향을 줄 수 있는 첨가제 및 기타 물질을 포함할 수 있다. 농축물과의 배합물에 있어서 희석제의 적절한 양은 여러 가지 요인들, 특히 농축물 내에서의 수산화 이온 농도 및 희석된 농축물(즉, 연료/수소 발생기)의 적절한 수산화 이온 농도에 의존한다. 일반적으로, 희석제의 양은 농축물의 약 15 부피% 이상, 종종 약 20 부피% 이상, 예컨대, 약 30 부피% 이상, 약 40 부피% 이상, 또는 약 50 부피% 이상일 것이다.
상업적인 목적으로 농축물과 희석제를 배합시키는 여러 다양한 방법이 있다. 예컨대, 단일 용기 내에서 배합시킬 수 있거나, 분리된 2개 이상의 용기, 하나는 농축물을 포함하고 다른 하나는 적어도 원하는 최종 농도로 농축물을 희석시키는 데 필요한 희석제의 양(및 바람직하게는 정확히)을 포함하는, 내에서 배합시킬 수 있다. 후자의 경우, 2개의 용기 중 1개 이상의 내용물을 연료 전지 외부 및/또는 내부에서, 선택적으로는 혼합 장치를 사용하여 배합시킬 수 있다.
만약 농축물 및 희석제가 단일 용기 내에 공급된다면, 용기는 여러 다양한 디자인을 가질 것이다. 용기는 농축물과 희석제 간에 직접적인 액체-액체 접촉을 실질적으로 방지할 수 있어야 한다. 비한정적인 예로서, 용기는 2개의 챔버 또는 파티션을 공유하는 구획을 포함할 수 있거나, 챔버 또는 구획은 서로 간에 완전히 분리(즉, 공유되는 구조적인 요소 없이) 될 수 있다. 이들 구획의 출구는 용기 내부에서 연결될 수 있거나 및/또는 용기의 일반적인 출구의 통로로 병합될 수 있다. 대안적으로, 용기는 농축물 및 희석제가 아직 용기 내부에 있을 때, 구획의 내용물들을 실질적으로 완전히 혼합시키는 것이 가능하도록 설계될 수 있다. 예컨대, 농축물을 포함하는 구획과 희석제를 포함하는 구획 사이의 파티션을 이동가능하게 하거나 및/또는 제거가능하게 할 수 있다 (바람직하게는, 용기가 아직 닫힌 경우). 또한, 밸브가 이들 구획 사이에 제공될 수 있다. 대안적으로, 파티션 (예컨대, 멤브레인)은 찢겨 열리거나 (예컨대, 용기를 구부리거나 압착하여) 또는 그렇지 않으면 용기 내에서 농축물과 희석제 간의 직접적인 접촉을 방지하는 데 부적절할 수 있다 (예컨대, 피어싱, 슬라이드 패스너, 예컨대, Ziploc® variety의 ridge-and-channel"zipper" 등의 사용에 의하여). 물론, 일단 농축물이 희석되면 (즉, 희석제와 배합시키면) 바람직하게는 과도하게 지연되지 않고 용기로부터 방출되어야 하는데, 이는 희석된 농축물, 특히 그 속에 포함된 금속 수소화물의 안정성이 더이상 장기 또는 중기 저장에 적합하지 않을 수 있기 때문이다.
본 발명의 농축물 (및 그를 위한 희석제)에 사용되는 특히 적합한 용기 (예컨대, 연료 전지용 리필 카트리지)는 연료 전지의 리필 시스템 및 연료 전지의 리필 방법이라는 제목의 동시 계속 출원에(발명자: Gennadi Finkelshtain, Mark Estrin, Moti Meron, Rami Hashimshoni 및 Erik Torgeman; 출원 번호 10/758,080)에, 2004년 1월 16일 출원됨, 개시되어 있다. 상기 출원의 개시된 내용은 전체적으로 본 명세서에 참고 문헌으로서 포함된다.
이하의 내용은 특히 실시예에 의하여 본 발명의 구체적인 실시 상태를 설명하기 위한 것으로서 본 발명의 원리와 개념적인 측면에 관한 설명을 유용하고 손쉽게 이해시키기 하기 위하여 제시하는 것이다. 이런 점에서, 본 발명에 관한 기본적인 이해에 필수적인 것보다 더욱 상세하게 본 발명의 구성적 세부 사항을 보여주거나, 본 발명의 다양한 형태가 실제에 있어서 어떠한 식으로 구체화되는지를 당업자에게 명확하게 보이기 위한 것은 아니다.
실시예 1
탈이온화시킨 물 80 ml에 KOH (Frutarom Ltd.) 22.4 g을 용해시키고, 실온까 지 냉각시킨다. NaBH4 15.12 g을 상기 용액에 용해시키고 30분간 교반시킨다. 그런 후 물을 가하여 최종 부피가 100 ml가 되도록 한다. 이 용액은 4 M KOH 및 4 M NaBH4를 함유한다. 용액(100 ml)을 플라스크에 붓고, 70 ℃에서 10분간 평형을 유지시켜 자동 온도 조절 조건이 되도록 한다. 그런 후, 수소의 발생은 치환된 물 양을 측정하여 판단한다. 수소 발생 속도는 1.42 ml/분이다.
실시예 2
KOH 44.8 g과 NaBH4 30.24 g을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법에 의하여 8 M KOH 및 8 M NaBH4를 함유하는 용액을 얻는다. 수소 발생 속도는 0.053 ml/분이다.
동시에, 8 M KOH 및 8 M NaBH4 용액 50 ml를 탈이온화시킨 물 50 ml에 혼합시킨다. 수소 발생 속도는 실시예 1에서의 속도와 동일하게 측정된다. 따라서, KOH 농도를 2배 증가시키는 것은 NaBH4 안정도를 25배 증가시키는 결과를 낳는다.
실시예 3
탈이온화시킨 물 65 ml에 KOH (Frutarom Ltd.) 18 g을 용해시키고, 실온까지 냉각시킨다. KBH4 19.5 g을 상기 용액에 용해시키고 30분간 교반시킨다. 그런 후 물을 가하여 최종 부피가 100 ml가 되도록 한다. 이 용액은 3.2 M KOH 및 3.6 M KBH4를 함유한다. 용액(100 ml)을 플라스크에 붓고, 70 ℃에서 10분간 평형을 유지시켜 자동 온도 조절 조건이 되도록 한다. 그런 후, 수소의 발생은 치환된 물 양을 측정 하여 판단한다. 수소 발생 속도는 0.23 ml/분이다.
실시예 4
탈이온화시킨 물 30 ml에 KOH (Frutarom Ltd.) 36 g을 용해시키고, 실온까지 냉각시킨다. KBH4 39 g을 상기 용액에 용해시키고 30분간 교반시킨다. 그런 후 물을 가하여 최종 부피가 100 ml가 되도록 한다. 이 용액은 6.4 M KOH 및 7.2 M KBH4를 함유한다. 용액(100 ml)을 플라스크에 붓고, 70 ℃에서 10분간 평형을 유지시켜 자동 온도 조절 조건이 되도록 한다. 그런 후, 수소의 발생은 치환된 물 양을 측정하여 판단한다. 수소 발생 속도는 0.01 ml/분이다.
동시에, 6.4 M KOH 및 7.2 M KBH4 용액 50 ml를 탈이온화시킨 물 50 ml에 혼합시킨다. 수소 발생 속도는 실시예 3에서의 속도와 동일한 것으로 측정된다. 따라서, KOH 농도를 2배 증가시키는 것은 KBH4 안정도를 23배 증가시키는 결과를 낳는다.
실시예 5
탈이온화시킨 물 60 ml에 KOH 14.11 g 및 NaOH (Frutarom Ltd.) 6.72 g을 용해시키고, 실온까지 냉각시킨다. NaBH4 12.7 g을 상기 용액에 용해시키고 30분간 교반시킨다. 그런 후 물을 가하여 최종 부피가 100 ml가 되도록 한다. 이 용액은 2.5 M KOH, 1.7 M NaOH 및 3.4 M NaBH4를 함유한다. 용액(100 ml)을 플라스크에 붓고, 70 ℃에서 10분간 평형을 유지시켜 자동 온도 조절 조건이 되도록 한다. 그런 후, 수소의 발생은 치환된 물 양을 측정하여 판단한다. 수소 발생 속도는 0.45 ml/분이다.
실시예 6
탈이온화시킨 물 30 ml에 KOH 28.22 g 및 NaOH (Frutarom Ltd.) 13.44 g을 용해시키고, 실온까지 냉각시킨다. NaBH4 25.4 g을 상기 용액에 용해시키고 30분간 교반시킨다. 그런 후 물을 가하여 최종 부피가 100 ml가 되도록 한다. 이 용액은 5 M KOH, 3.4 M NaOH 및 6.8 M NaBH4를 함유한다. 용액(100 ml)을 플라스크에 붓고, 70 ℃에서 10분간 평형을 유지시켜 자동 온도 조절 조건이 되도록 한다. 그런 후, 수소의 발생은 치환된 물 양을 측정하여 판단한다. 수소 발생 속도는 0.024 ml/분이다.
동시에, 5 M KOH, 3.4 M NaOH 및 6.8 M NaBH4 용액 50 ml를 탈이온화시킨 물 50 ml에 혼합시킨다. 수소 발생 속도는 실시예 5에서의 속도와 동일한 것으로 측정된다. 따라서, KOH 및 NaOH 농도를 2배 증가시키는 것은 NaBH4 안정도를 19배 증가시키는 결과를 낳는다.
실시예 7
탈이온화시킨 물 60 ml에 KOH (Frutarom Ltd.) 18.5 g을 용해시키고, 실온까지 냉각시킨다. NaBH4 15 g을 상기 용액에 용해시키고 30분간 교반시킨다. 그런 후 물을 가하여 최종 부피가 100 ml가 되도록 한다. 이 용액은 3.3 M KOH 및 4 M NaBH4 를 함유한다. 용액(100 ml)을 플라스크에 붓고, 70 ℃에서 10분간 평형을 유지시켜 자동 온도 조절 조건이 되도록 한다. 그런 후, 수소의 발생은 치환된 물 양을 측정하여 판단한다. 수소 발생 속도는 1.07 ml/분이다.
실시예 8
탈이온화시킨 물 60 ml에 KOH (Frutarom Ltd.) 18.5 g을 용해시키고, 실온까지 냉각시킨다. NaBH4 15 g을 상기 용액에 용해시키고 30분간 교반시킨다. 그런 후 글리세롤 10 ml 및 물을 가하여 최종 부피가 100 ml가 되도록 한다. 이 용액은 3.3 M KOH 및 4 M NaBH4를 함유한다. 용액(100 ml)을 플라스크에 붓고, 70 ℃에서 10분간 평형을 유지시켜 자동 온도 조절 조건이 되도록 한다. 그런 후, 수소의 발생은 치환된 물 양을 측정하여 판단한다. 수소 발생 속도는 3.2 ml/분이다.
따라서, 글리세롤을 가하는 것은 NaBH4의 열적 안정성을 3배 감소시키는 결과를 낳는다. 그러나, 글리세롤은 혼합물의 어느점을 낮추므로 연료 첨가제로서 이를 사용하고 희석물에 이를 가하는 것이 바람직할 수 있다.
전술한 실시예는 설명의 목적으로 제공되는 것으로서 본 발명을 한정하는 것으로 파악되어서는 안된다는 것을 알린다. 본 발명은 대표적인 실시 상태를 참고하여 설명되지만, 이에 사용된 용어는 한정적인 용어라기보다는 기술적이고 설명적인 용어로 이해된다. 이러한 점에서 본 발명의 범위 및 그 본질을 해치지 않는 한, 처음 개시되고 보정되는 첨부 청구항의 범위 내에서 변형이 가해질 수 있다. 본 발명은 특정의 장치, 물질 및 실시 상태를 참고로 하여 본 명세서에 설명되고 있지만, 본 발명은 본 명세서에 특히 개시된 것에 한정되는 것이 아니고, 오히려 본 발명은 첨부된 청구항의 범위 내에의 것과 기능적으로 동등한 구조, 방법 및 용도에까지 확장된다.

Claims (69)

  1. 금속 수소화물 1종 이상, 극성 용매 성분 1종 이상을 함유하는 용매 및 수산화 이온을 1개 이상 공급하는 화합물을 포함하고, 약 25 ℃에서 4주간 저장 후 상기 1종 이상의 금속 수소화물의 약 2 % 이하가 분해되는 것인, 연료 전지용 저장 안정성 액체 농축물.
  2. 제1항에 있어서, 1종 이상의 금속 수소화물은 액체 연료 전지 내에서의 애노드 산화를 진행시키는 것과 가수 분해를 촉진시키는 조건하에서 수소 기체의 발생에 의한 분해를 진행시키는 것 중 1 이상을 일으킬 수 있는 것인 농축물.
  3. 제1항에 있어서, 1종 이상의 금속 수소화물은 알칼리 및 알칼리 토금속 수소화물, 붕소 수소화물과 알루미늄 수소화물 중 1종 이상을 포함하는 것인 농축물.
  4. 제1항에 있어서, 1종 이상의 금속 수소화물은 NaBH4, KBH4, LiBH4, Be(BH4)2, Ca(BH4)2, Mg(BH4)2, (CH3)3NHBH3, NaCNBH3, LiH, NaH, KH, CaH2, BeH2, MgH2, NaAlH4, LiAlH4 및 KAlH4 중 1종 이상을 포함하는 것인 농축물.
  5. 제1항에 있어서, 1종 이상의 금속 수소화물은 NaBH4, KBH4, LiBH4, LiH, NaH 및 KH 중 1종 이상을 포함하는 것인 농축물.
  6. 제1항에 있어서, 1종 이상의 금속 수소화물은 NaBH4 및 KBH4 중 1종 이상을 포함하는 것인 농축물.
  7. 제2항에 있어서, 수산화 이온 농도는 리터당 약 7.5몰 이상인 것인 농축물.
  8. 제6항에 있어서, 수산화 이온 농도는 리터당 약 8몰 이상인 것인 농축물.
  9. 제8항에 있어서, 1종 이상의 금속 수소화물을 리터당 약 3몰 이상의 농도로 포함하는 것인 농축물.
  10. 제4항에 있어서, 1개 이상의 수산화 이온을 공급하는 화합물은 알칼리 및 알칼리 토금속 수산화물과 알루미늄 수산화물 중 1종 이상을 포함하는 것인 농축물.
  11. 제7항에 있어서, 1개 이상의 수산화 이온을 공급하는 화합물은 LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH, Ca(OH)2, Mg(OH)2, Ba(OH)2 및 NH4OH 중 1종 이상을 포함하는 것인 농축물.
  12. 제1항에 있어서, 1개 이상의 수산화 이온을 공급하는 화합물은 NaOH 및 KOH 중 1종 이상을 포함하는 것인 농축물.
  13. 제11항에 있어서, 용매는 물, 탄소 원자가 최대 약 6개이고 하이드록시기가 최대 약 4개인 지방족 알코올, C2 -4 알킬렌 글리콜, 디(C2 -4 알킬렌) 글리콜, C2-4 알킬렌 글리콜 또는 디(C2 -4 알킬렌) 글리콜의 모노-C1 -4-알킬 에테르, C2 -4 알킬렌 글리콜 또는 디(C2 -4 알킬렌) 글리콜의 디-C1 -4-알킬 에테르, 탄소 원자가 최대 약 6개인 지방족 에테르, 탄소 원자가 최대 약 6개인 지방족 케톤 및 C1 -3 알칸산의 C1 -3 알킬 에스테르 중 1종 이상을 포함하는 것인 농축물.
  14. 제5항에 있어서, 용매는 물, 메탄올, 에탄올, 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 글리세롤, 아세톤, 메틸 에틸 케톤, 디에틸 케톤, 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 디옥산, 테트라하이드로퓨란, 디글라임 및 트리글라임 중 1종 이상을 포함하는 것인 농축물.
  15. 제6항에 있어서, 용매는 물을 포함하는 것인 농축물.
  16. 제1항에 있어서, 리터당 약 4몰 이상의 총농도로 NaBH4 및 KBH4 중 1종 이상, 물과 NaOH 및 KOH 중 1종 이상을 포함하는 것인 농축물.
  17. 제16항에 있어서, 수산화 이온을 리터당 약 8몰 이상의 농도로 포함하는 것인 농축물.
  18. 제1항에 있어서, NaBH4, KBH4, LiBH4, (CH3)3NHBH3 및 NaCNBH3 중에서 선택되는 금속 수소화물 1종 이상, 물과 NaOH 및 KOH 중 1종 이상을 함유하는 용매를 필수적으로 포함하고, 수산화 이온 농도가 리터당 약 8몰 이상인 것인 농축물.
  19. 제18항에 있어서, 리터당 약 6몰 이하의 수산화 이온 농도로 희석되고, 1종 이상의 금속 수소화물을 충분한 양으로 포함하여 액체 연료 및 연료 전지를 위한 수소 발생기 중 1 이상으로 이용될 수 있는 것인 농축물.
  20. 제13항에 있어서, 리터당 약 6몰 이하의 수산화 이온 농도로 희석되고, 1종 이상의 금속 수소화물을 리터당 약 2몰 이상의 농도로 포함하는 것인 농축물.
  21. 제6항에 있어서, 리터당 약 6몰 이하의 수산화 이온 농도로 희석되고, 1종 이상의 금속 수소화물을 리터당 약 3몰 이상의 농도로 포함하는 것인 농축물.
  22. 제20항에 있어서, 1종 이상의 금속 수소화물의 안정도에 나쁜 영향을 미치는 연료 첨가제가 실질적으로 없는 것인 농축물.
  23. 제21항에 있어서, 가소제, 세정제 및 부동액이 실질적으로 없는 것인 농축물.
  24. 제1항에 있어서, 1종 이상의 금속 수소화물의 안정제가 실질적으로 없는 것인 농축물.
  25. 제24항에 있어서, 약 25 ℃에서 1년간 농축물을 저장 후 1종 이상의 금속 수소화물의 약 5 % 이하가 분해되는 것인 농축물.
  26. 제19항에 있어서, 약 25 ℃에서 1년간 농축물을 저장 후 1종 이상의 금속 수소화물의 약 3 % 이하가 분해되는 것인 농축물.
  27. 제22항에 있어서, 약 25 ℃에서 1년간 농축물을 저장 후 1종 이상의 금속 수소화물의 약 2 % 이하가 분해되는 것인 농축물.
  28. 저장 안정성 농축물로부터 연료 전지용 금속 수소화물 함유 액체를 제조하는 방법에 있어서, (a) 금속 수소화물 1종 이상 및 극성 용매를 포함하고, 수산화 이 온 농도가 리터당 약 7몰 이상이며, 약 25 ℃에서 4주간 저장 후 1종 이상의 금속 수소화물의 약 2 % 이하가 분해되는 농축물 및 (b) 농축물 부피의 약 15 % 이상의 양의 용매를 배합시키는 것을 포함하는 것인, 저장 안정성 농축물로부터 연료 전지용 금속 수소화물 함유 액체를 제조하는 방법.
  29. 제28항에 있어서, (a) 및 (b)를 배합시켜 수산화 이온 농도가 리터당 약 6몰 이하가 되도록 하는 것인 방법.
  30. 제29항에 있어서, 농축물을 약 25 ℃에서 4주간 저장 후 1종 이상의 금속 수소화물의 약 0.5 % 이하가 분해되는 것인 방법.
  31. 제29항에 있어서, 농축물은 상기 1종 이상의 금속 수소화물을 리터당 약 3몰 이상의 농도로 포함하는 것인 방법.
  32. 제30항에 있어서, 농축물의 수산화 이온 농도는 리터당 약 8몰 이상인 것인 방법.
  33. 제29항에 있어서, 1종 이상의 금속 수소화물은 NaBH4, KBH4, LiBH4, Be(BH4)2, Ca(BH4)2, Mg(BH4)2, (CH3)3NHBH3, NaCNBH3, LiH, NaH, KH, CaH2, BeH2, MgH2, NaAlH4, LiAlH4 및 KAlH4 중 1종 이상을 포함하는 것인 방법.
  34. 제28항에 있어서, 1종 이상의 금속 수소화물은 NaBH4 및 KBH4 중 1종 이상을 포함하는 것인 방법.
  35. 제28항에 있어서, 농축물은 LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH, Ca(OH)2, Mg(OH)2, Ba(OH)2 및 NH4OH 중 1종 이상을 더 포함하는 것인 방법.
  36. 제35항에 있어서, 용매는 물, 메탄올, 에탄올, 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 글리세롤, 아세톤, 메틸 에틸 케톤, 디에틸 케톤, 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 디옥산, 테트라하이드로퓨란, 디글라임 및 트리글라임 중 1종 이상을 포함하는 것인 방법.
  37. 제32항에 있어서, 농축물은 NaBH4 및 KBH4 중 1종 이상, 물과 NaOH 및 KOH 중 1종 이상을 포함하는 것인 방법.
  38. 제36항에 있어서, 농축물을 수산화 이온 농도가 리터당 약 6몰이 되도록 희석시킬 때, 1종 이상의 금속 수소화물을 리터당 약 2몰 이상 포함하는 것인 방법.
  39. 연료 전지용의 저장 안정성을 구비한 포장된 금속 수소화물 함유 액체를 공급하는 방법에 있어서, 상기 액체는 금속 수소화물 1종 이상 및 제1 포션(portion)과 1개 이상의 제2 포션을 함유하는 극성 용매를 포함하고, 리터당 약 7몰 이하의 수산화 이온 농도를 가지며, 상기 방법은 제1 구획 및 1개 이상의 제2 구획을 구비하고, 극성 용매의 제1 포션만을 포함하고 수산화 이온 농도가 리터당 약 8몰 이상인 액체와는 상이한 농축물로 제1 구획이 부분적 또는 전체적으로 채워지며, 극성 용매의 1개 이상의 제2 포션으로 1개 이상의 제2 구획이 부분적 또는 전체적으로 채워지는 용기를 제공하는 것을 포함하는 것인, 연료 전지용의 저장 안정성을 구비한 포장된 금속 수소화물 함유 액체를 공급하는 방법.
  40. 제39항에 있어서, 제1 구획의 농축물과 1개 이상의 제2 구획의 1개 이상의 극성 용매의 제2 포션을 배합시켜 리터당 약 6몰 이하의 수산화 이온 농도를 얻게 되는 것인 방법.
  41. 제40항에 있어서, 농축물을 약 25 ℃에서 4주간 저장 후 1종 이상의 금속 수소화물의 약 1 % 이하가 분해되는 것인 방법.
  42. 제40항에 있어서, 농축물은 리터당 약 3몰 이상의 농도로 1종 이상을 금속 수소화물을 포함하는 것인 방법.
  43. 제41항에 있어서, 1종 이상의 금속 수소화물은 NaBH4, KBH4, LiBH4, Be(BH4)2, Ca(BH4)2, Mg(BH4)2, (CH3)3NHBH3, NaCNBH3, LiH, NaH, KH, CaH2, BeH2, MgH2, NaAlH4, LiAlH4 및 KAlH4 중 1종 이상을 포함하는 것인 방법.
  44. 제42항에 있어서, 농축물은 LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH, Ca(OH)2, Mg(OH)2, Ba(OH)2 및 NH4OH 중 1종 이상을 더 포함하는 것인 방법.
  45. 제40항에 있어서, 농축물은 NaBH4 및 KBH4 중 1종 이상, 물과 NaOH 및 KOH 중 1종 이상을 포함하는 것인 방법.
  46. 제41항에 있어서, 농축물을 리터당 약 6몰의 수산화 이온 농도로 희석시킬 때, 1종 이상의 금속 수소화물을 리터당 약 2몰 이상 포함하는 것인 방법.
  47. 제46항에 있어서, 용기는 농축물과 극성 용매의 1종 이상의 제2 성분을 용기 내에서 혼합시킬 수 있도록 설계되어 있는 것인 방법.
  48. 제39항의 방법에 의하여 얻을 수 있는, 저장 안정성을 구비한, 포장된 금속 수소화물 함유 액체.
  49. 금속 수소화물 함유 액체로 채워진 용기에 있어서, 상기 용기는 제1 구획 및 1개 이상의 제2 구획을 포함하고, 제1 구획은 1종 이상의 금속 수소화물 및 극성 용매를 함유하고 수산화 이온 농도가 리터당 약 8몰 이상인 농축물을 포함하며, 1개 이상의 제2 구획은 1개 이상의 제2 구획 내의 용매와 제1 구획 내의 농축물의 배합물에 대하여 수산화 이온 농도가 리터당 약 7몰 이하가 되도록 하기에 충분한 양의 용매를 포함하는 것인, 금속 수소화물 함유 액체로 채워진 용기.
  50. 제49항에 있어서, 용기는 밀봉되고 농축물 및 극성 용매의 1종 이상의 제2 성분을 용기로부터 방출시키기 전에 이들을 혼합시키는 것인 용기.
  51. 제50항에 있어서, 용기는 농축물 및 극성 용매의 1종 이상의 제2 성분을 용기로부터 방출시키기 전에 혼합시키도록 되어 있는 것인 용기.
  52. 제49항에 있어서, 용기는 제1 구획과 1개 이상의 제2 구획을 한정하는 내부 파티션을 포함하는 것인 용기.
  53. 제49항에 있어서, 제1 구획은 적어도 부분적으로 1개 이상의 제2 구획에 의하여 둘러싸이는 것인 용기.
  54. 제49항에 있어서, 1개 이상의 제2 구획은 적어도 부분적으로 제1 구획에 의하여 둘러싸이는 것인 용기.
  55. 제52항에 있어서, 1개 이상의 제2 구획 내의 용매의 양은 1개 이상의 제2 구획 내의 용매 및 제1 구획 내의 농축물의 혼합물에 있어 수산화 이온 농도가 리터당 약 6몰 이하가 되기에 충분한 것인 용기.
  56. 제55항에 있어서, 농축물은 1종 이상의 금속 수소화물을 리터당 약 3몰 이상의 농도로 포함하는 것인 용기.
  57. 제49항에 있어서, 1종 이상의 금속 수소화물은 NaBH4, KBH4, LiBH4, Be(BH4)2, Ca(BH4)2, Mg(BH4)2, (CH3)3NHBH3, NaCNBH3, LiH, NaH, KH, CaH2, BeH2, MgH2, NaAlH4, LiAlH4 및 KAlH4 중 1종 이상을 포함하고, 농축물은 LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH, Ca(OH)2, Mg(OH)2, Ba(OH)2 및 NH4OH 중 1종 이상을 더 포함하는 것인 용기.
  58. 제55항에 있어서, 농축물은 NaBH4 및 KBH4 중 1종 이상, 물과 NaOH 및 KOH 중 1종 이상을 포함하는 것인 용기.
  59. 제57항에 있어서, 농축물을 수산화 이온 농도가 리터당 약 6몰이 되도록 희석시킬 때, 1종 이상의 금속 수소화물을 리터당 약 2몰 이상의 농도로 포함하는 것인 용기.
  60. 제58항에 있어서, 농축물을 그 수산화 이온 농도가 리터당 약 6몰이 되도록 희석시킬 때, 농축물은 리터당 약 3몰 이상의 농도로 1종 이상의 금속 수소화물을 포함하는 것인 용기.
  61. 제49항의 용기를 포함하는 장치인 것인 액체 연료 전지용 리필 장치.
  62. 제61항에 있어서, 액체 연료 전지에서 사용된 액체를 저장할 수 있도록 설계되어 있는 것인 장치.
  63. 연료 전지용 금속 수소화물 함유 액체를 공급하는 포장된 배합물에 있어서, 상기 배합물은 제1 용기와 1개 이상의 제2 용기를 포함하고, 제1 용기는 1종 이상의 금속 수소화물, 극성 용매 및 1개 이상의 수산화 이온을 공급하는 화합물을 함유하는 농축물을 포함하며, 수산화 이온 농도가 리터당 약 8몰 이상이고, 1개 이상의 제2 용기는 1개 이상의 제2 용기의 용매 및 제1 용기의 농축물의 혼합물의 수산 화 이온 농도가 리터당 약 7몰 이하가 되기에 충분한 양의 용매를 포함하는 것인, 연료 전지용 금속 수소화물 함유 액체를 공급하는 포장된 배합물.
  64. 제63항에 있어서, 배합물은 제1 용기의 농축물을 제2 용기의 용매의 적어도 일부와 배합시키도록 되어 있는 사용 지시와 관련되어 있는 것인 포장된 배합물.
  65. 제64항에 있어서, 농축물은 NaBH4 및 KBH4 중 1종 이상, 물과 NaOH 및 KOH 중 1종 이상을 포함하는 것인 포장된 배합물.
  66. 제63항에 있어서, 1종 이상의 제2 용기 내의 용매는 연료를 위한 1종 이상의 첨가제를 포함하는 것인 포장된 배합물.
  67. 제66항에 있어서, 첨가제는 1종 이상의 금속 수소화물을 위한 가소제, 세정제, 안정제 및 부동액으로부터 선택되는 것인 포장된 배합물.
  68. 제63항에 있어서, 1종 이상의 제2 용기 내의 용매는 1종 이상의 금속 수소화물을 위한 지방족 및 방향족 아민 안정제 중 1종 이상을 포함하는 것인 포장된 배합물.
  69. 연료 저장시 액체 연료 전지용 연료의 분해를 감소시키기 위한 방법에 있어서, 연료를 제1항의 농축물로서 저장하고 상기 농축물을 희석시켜서 연료 전지 내의 연료를 사용하기 전에만 연료를 제조하는 것을 포함하는 것인, 연료 저장시 액체 연료 전지용 연료의 분해를 감소시키기 위한 방법.
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