TWI483895B - Carrying hydrogen generating unit - Google Patents

Description

攜帶型氫產生單元

本發明係關於一種可效率良好、安全地向燃料電池供給氫之攜帶型氫產生單元。

本專利申請案係基於2007年8月29日向日本專利廳提出申請之日本專利特願2007－223129號而主張優先權之申請案，將該申請案之內容作為參照而包含於本發明中。

以往一直使用鋰離子二次電池作為行動電話、個人電腦等小型電器的電源，但鋰離子二次電池具有連續使用時間短、充電時間長、無法容易地進行充電之問題點。

作為其對策，燃料電池正受到業者的關注。燃料電池若可進行燃料及氧的供給，則能夠進行充電。於燃料電池中，運作溫度較低之固體高分子型燃料電池受到業者關注，並且業者正在對其進行各種改良。固體高分子型燃料電池係使用氧作為正極活性物質，使用氫或甲醇作為負極活性物質，使用固體高分子膜作為電解質。

作為負極活性物質使用之甲醇，具有由於甲醇的滲透現象所造成的電壓下降之問題、或甲醇本身的有害性及反應產物(產生微量的甲醛作為中間產物)的有害性之環境問題。另一方面，作為負極活性物質使用之氫，係無環境問題之清潔燃料，但於常溫、常壓下具有爆炸性，因而在安全性方面存在問題。

作為氫供給裝置，係用於如使用用以收納水的儲罐或者 用以供給水的泵之大型氫產生裝置、或小型電器，業者正在對小型且可於低溫下供給氫之小型氫產生裝置進行研究。

日本專利特開2002－161325號公報中揭示有一種使鋁合金與水反應而產生氫氣之方法，但必須除去由於反應所產生的氫氧化鋁，並且需要使用用以浸漬鋁合金之大量水，因而有水自容器中洩漏之可能性，具有在小型化及攜帶性方面成為不利因素之問題。

日本專利特開2004－269323號公報中揭示有一種氫產生裝置，其特徵在於包含：於內部空間具有第一室及第二室之容器、收納於第一室中之水蒸汽產生源、收納於第二室中之氫化物；上述容器包含：將第一室與第二室隔開之隔壁、設置於隔壁上之連通上述第一室與第二室之第一開口、以覆蓋第一開口之方式而配置之具斥水性之第一多孔體、及於除上述壁部外之包圍上述第二室的面上所形成之第二開口；但存在用以產生水蒸汽之水自容器中漏出之情形，就攜帶性方面而言不利。又，氫化物會變為粉末而與水蒸汽急遽地反應，因此存在安全性方面之問題。

日本專利特開2005－317443號公報中揭示有一種氫產生單元，其係形成為外形呈平板狀的長方體上，其具備：將純鐵粉末收納於其內部之容器、設置於該容器的一側面上之用以封閉開口部之蓋、設置於蓋上之用於導入用以與純鐵反應的水或水蒸汽之導入部、及用以將藉由使純鐵與水或水蒸汽反應所產生的氫氣導出之導出部；但若使純鐵粉 末與水反應，則會急遽地引起氫產生反應，因而存在安全性方面之問題。又，鐵粉末與水反應時鐵粉末會發生凝集而使反應無法有效率地進行，從而存在無法充分地供給氫之問題。不僅是鐵粉末，而且若與水發生反應之金屬為粉末，則會產生同樣之問題。

日本專利特開2006－273609號公報中揭示有一種如下之氫產生裝置：將於經加熱狀態下與水反應產生氫但於常溫下實質上不產生氫的氫產生物質收納於容器內之氫產生裝置中，具備自容器外部加熱容器之機構，於將水供給至容器之狀態下加熱容器以使氫產生物質與水反應；但必須設置用以除去氫產生物質中所產生的氧化皮膜之加熱機構，因而在攜帶性、安全性方面存在問題。

本發明之目的在於解決如上述之先前技術中的問題點，因此其目的在於提供一種並非如先前技術之大型產生單元而是小型且可攜帶之氫產生單元，進而提供一種並非金屬微粒與水或水蒸汽反應，而是使水與金屬箔有效率地反應，藉此產生符合要求的氫之氫產生單元。

達成上述目的之本發明如下所述。

(1)一種氫產生單元，其特徵在於：具有將含有鋁或鋁合金的金屬箔與隔離材料重疊為層狀之反應元件、及收納上述反應元件之容器，且可藉由於上述容器內使上述反應 元件與水反應而產生氫氣。

(2)如上述第(1)項之氫產生單元，其具有捲繞上述反應元件之構造。

(3)如上述第(1)項之氫產生單元，其中上述反應元件具有複數個上述金屬箔與複數個上述隔離材料交替積層而成之構造。

(4)如上述第(1)至(3)項中任一項之氫產生單元，其中上述容器內存在促進鋁與水反應之水合反應促進物質。

(5)如上述第(4)項之氫產生單元，其中上述水合反應促進物質包含選自由無機酸及其鹽、有機酸及其鹽、以及胺所組成之群中之至少1種化合物。

(6)如上述第(5)項之氫產生單元，其中上述無機酸係選自硫酸、鹽酸、磷酸、磺酸或其衍生物，上述有機酸係選自甲酸、苯甲酸、草酸、己二酸、鄰苯二甲酸或該等之衍生物、檸檬酸、蘋果酸、酒石酸或其衍生物，上述無機酸及有機酸之鹽係選自鈉鹽、鉀鹽、鈣鹽，上述胺係選自單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺。

(7)如上述第(1)至(6)項中任一項之氫產生單元，其中對上述金屬箔的表面進行擴面處理。

(8)如上述第(7)項之氫產生單元，其中上述擴面處理為化學蝕刻處理或者電解蝕刻處理。

(9)如上述第(1)至(8)項中任一項之氫產生單元，其中上述金屬箔具有多個貫通孔。

(10)如上述第(1)至(9)項中任一項之氫產生單元，其中上 述隔離材料為水吸附材料。

(11)如上述第(1)至(10)項中任一項之氫產生單元，其中上述隔離材料中含有具備具氫鍵之取代基或具氫鍵之分子結構的化合物。

(12)如上述第(1)至(11)項中任一項之氫產生單元，其中上述隔離材料係以天然纖維素纖維或化學合成纖維作為材料之紙或者膜。

(13)如上述第(1)至(12)項中任一項之氫產生單元，其中上述隔離材料係選自芳香族聚醯胺纖維、醯胺纖維、纖維素纖維、維尼綸(vinylon)纖維、聚烯烴纖維、螺縈纖維、乙酸酯纖維中之至少1種纖維之不織布。

(14)如上述第(1)至(13)項中任一項之氫產生單元，其中上述隔離材料之密度為0.1~0.7 g/cm³ 。

(15)如上述第(1)至(14)項中任一項之氫產生單元，其中上述容器之構成材料為鋁或鋁之合金、或者鐵或鐵之合金。

(16)如上述第(1)至(15)項中任一項之氫產生單元，其中利用選自樹脂、矽化合物及金屬氧化物中之至少1種塗佈上述容器的內側表面。

(17)如上述第(16)項之氫產生單元，其中上述塗佈之上述樹脂係選自聚烯烴樹脂、聚酯樹脂、聚苯乙烯樹脂、乙烯樹脂、醯胺樹脂中之至少1種，上述金屬氧化物係選自鋁、鋅、鈦、銅及鐵中之至少1種。

(18)如上述第(1)至(17)項中任一項之氫產生單元，其中 上述容器具有開口部、及密封上述開口部之密封體。

(19)如上述第(18)項之氫產生單元，其中將上述容器之上述密封體部位加固且密封。

(20)如上述第(18)或(19)項中任一項之氫產生單元，具備包含乙烯－丙烯共聚物或異戊二烯－異丁烯橡膠之彈性體、或者包含聚四氟乙烯、聚矽氧橡膠、合成橡膠或天然橡膠之彈性體的緩衝材料之包含苯酚、聚四氟乙烯、尼龍以及聚苯乙烯之至少1種的樹脂密封體。

(21)如上述第(1)至(20)項中任一項之氫產生單元，其中於上述容器或上述密封體與上述反應元件之間配置有固定用構件，從而將上述反應元件固定於上述容器內。

(22)如上述第(21)項之氫產生單元，其中於上述反應元件上設置有至少1個固定用構件，從而利用上述密封體固定該固定用構件。

(23)如上述第(1)至(22)項中任一項之氫產生單元，其中上述密封體或者上述容器中具有用以供給水之供給孔、及用以排出上述容器內所產生的氫之排出孔。

(24)如上述第(23)項之氫產生單元，其中於設置於上述密封體上的上述排出孔中設置有不透水性透氣材料。

(25)如上述第(24)項之氫產生單元，其中上述不透水性透氣材料包含選自由聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈、聚醯胺、聚醯亞胺所組成之群中之至少1種物質。

以下，詳細說明本發明之氫產生單元。

本發明係關於一種氫產生單元，其特徵在於：具有將含有鋁或鋁合金的金屬箔與隔離材料重疊成層狀之反應元件、及收納上述反應元件之容器，且可藉由於上述容器內使上述反應元件與水反應而產生氫氣。

根據該氫產生單元，能夠提供一種可有效率地產生氫氣、安全性高、小型且攜帶性優異、交換容易之氫產生單元。

本發明之氫產生單元，係可藉由並非如先前之金屬微粒與水或水蒸汽之反應，而是水與含有鋁或鋁合金的金屬箔之反應而產生氫者。於簡單地重疊金屬箔而作為反應元件之情形時，金屬箔彼此之間直接接觸，從而使金屬箔與水的可接觸面積變小，因此產生難以提昇金屬箔與水的反應效率之問題。對此，根據本發明，可藉由於金屬箔與金屬箔之間具有隔離材料，而在不發生金屬箔彼此之間直接接觸從而使得可接觸的表面積變小的情況下，提昇金屬箔與水之反應效率。若隔離材料為多孔質或者吸收水之隔離材料，則可將水供給至金屬箔整體上，從而可提昇金屬箔與水之反應效率，因此較好。又，若增加金屬箔與隔離材料之積層數，則金屬箔的表面積增大，因此可在各種用途中進行充分量的氫之供給。又，根據本發明，可藉由使用金屬箔，而解決如使用金屬微粒子之情形般由於凝集而造成反應效率降低之問題、以及水與金屬粒子急遽反應而發生危險之問題。其結果，可提供一種能夠有效率地產生氫 氣、安全性高之氫產生單元。

本發明之氫產生單元，可藉由將水供給至新的未使用之氫產生單元而產生氫氣，因此可安全且容易地利用為燃料電池之氫供給源。例如，於欲緊急地使燃料電池發電之情形時，可藉由將水由供給部添加至本發明之氫產生單元中而產生氫氣，向燃料電池供給氫。

進而，若將使用後之氫產生單元加以回收，再利用內部的金屬箔，則能夠進行回收再利用。

本發明之氫產生單元中所使用之反應元件，較好的是具有捲繞之構造、或者具有將複數層金屬箔與複數層隔離材料進行交替積層之構造。藉由形成如此之構成，而容易地使反應元件小型化，因此能夠提供小型且攜帶性優異之氫產生單元。

本發明之氫產生單元中所使用之金屬箔，較好的是含有鋁或鋁含金之金屬箔。尤其好的是由鋁或鋁合金所構成之金屬箔。亦可使用由其他金屬製成之箔，但就製造成本以及與水的反應性、安全性方面而言，較好的是鋁或鋁合金。作為鋁合金，例如可舉出鐵、銅、錳、鎂、鋅、鎳、鈦、銀或金等與鋁之合金。其中，鈦、銅或鐵與鋁之含金係有用者。

繼而，以下表示鋁箔與水反應之一例，作為金屬箔與水反應之例。

Al＋3H₂ O → Al(OH)₃ ＋3/2H₂

進而，較好的是對金屬箔的表面進行擴面處理或者擴面 處理(粗面化處理)。可藉由增加金屬箔的表面積而促進金屬箔與水的反應。擴面處理，例如可進行如化學蝕刻處理或者電解蝕刻處理之蝕刻處理。具有金屬箔之單位箔面積的比表面積愈大，則愈提昇反應速度即氫產生速度之效果。又，對金屬箔進行擴面處理使表面變為粗面具有於相同的原料金屬箔之情形時氫產生量較多之效果。

尤其好的是金屬箔具有多個貫通孔。若金屬箔具有多個貫通孔，則可使反應元件之捲繞體或積層體的內部充分浸透水，因此較為有利。作為於金屬箔上形成多個貫通孔之方法，可進行隧道型(tunnel－type)蝕刻。此處，所謂隧道型蝕刻，係指形成貫通孔之蝕刻，係作為鋁箔的蝕刻方法而為業界所知之技術。若為隧道型蝕刻箔，則促進金屬箔與水的反應之效果尤為顯著，使得與水的反應面積增加且充分進行水的浸透，因而可產生充分量的氫氣。在金屬箔上形成多個貫通孔之方法，並不限定於隧道型蝕刻。

金屬箔之厚度較好的是30~100 μm左右。金屬箔之尺寸取決於單元之尺寸以及所要求之氫產生量。於計算上，為了產生300毫升氫需消耗0.25克鋁。於攜帶用途中，例如氫產生量較好的是1.5升左右。

本發明之隔離材料係存在於鋁或鋁合金的金屬箔之間，從而能夠使水遍布於金屬箔的表面。為了達成此目的，較好的是多孔質之隔離材料。進而較好的隔離材料係隔離材料吸附水且將水遍布於金屬箔上，從而可使水與金屬箔效率良好地反應者。可藉由形成如此之隔離材料包覆金屬箔 整體之形態而提昇金屬箔與水之反應效率。

作為吸附水之隔離材料，則有包含具有具氫鍵之取代基或分子結構的化合物之材料。作為此種材料，例如可舉出：以天然纖維素纖維或化學合成纖維為材料之紙或者膜等。

進而，作為隔離材料，可舉出：芳香族聚醯胺(aramid)纖維、醯胺纖維(尼龍纖維)、纖維素纖維、維尼綸纖維、聚烯烴纖維、螺縈纖維、乙酸酯纖維之不織布。若將不織布與紙進行比較，則不織布間隙較多故可含有較多的水，因而以不織布為佳。

隔離材料之密度較好的是0.1~0.7 g/cm³ 。藉由形成如此構成，而使隔離材料的空隙中存在充分的水，從而能夠效率良好且長時間地維持鋁與水之反應。就此觀點而言，隔離材料之密度更好的是0.1~0.5 g/cm³ 。

容器之構成材料較好的是鋁或鋁之合金、或者鐵或鐵之合金。特別是鋁或鋁之合金，因其加工性好且可使單元輕量化因而較好。

容器之形狀可為圓筒狀、矩形柱狀、箱狀等任意形狀。容器之尺寸，若可收納反應元件且收納水即可，可考慮所期望之氫產生量及操作性等來進行選擇。

本發明之氫產生單元中，與金屬箔發生反應之水，即使以原來的狀態亦可充分地反應，但由於存在促進鋁或鋁合金箔與水反應之水合反應促進物質，故可進一步促進反應，在實用方面非常好。

作為水合反應促進物質，若係促進鋁或鋁合金箔與水反應者，則並無限定。酸及鹼中之任一者均促進水合反應，因此可作為水合反應促進物質使用。作為酸，可為無機酸或有機酸中之任意者，其等之鹽亦溶解於水而發揮作為酸或鹼之作用，因此可使用。有機酸，若為羧酸或其衍生物、氧基羧酸或其衍生物則並無限定。作為鹼，就操作容易等理由而言，較好的是胺。

若考慮腐蝕性等，則選自硫酸、鹽酸、磷酸、磺酸或其衍生物之無機酸；選自甲酸、苯甲酸、草酸、己二酸、鄰苯二甲酸等羧酸或其衍生物、檸檬酸、蘋果酸、酒石酸等氧基羧酸或其衍生物之有機酸；選自鈉鹽、鉀鹽及鈣鹽之上述無機酸及有機酸之鹽；以及選自單乙醇胺、二乙醇胺及三乙醇胺之胺係較好的水合反應促進物質。

較好的是該等水合反應促進物質預先存在於容器中。若藉由形成如此構成而由供給部供給水，則水合反應促進物質溶解於水與鋁或鋁合金發生反應。其結果，即使在金屬箔的表面形成有氫氧化鋁皮膜，亦不會存在氫反應不進行之情形，因此能夠有效率地產生氫氣。預先於容器中存在之水合反應促進物質，較好的是固形粉末狀。藉由形成如此構成，能夠在使用氫產生單元之前抑制由於鋁或鋁合金與水合反應促進物質反應所造成之不良影響，因此能夠於不發生品質劣化之狀態下進行長期保存。

水合反應促進物質，除預先存在於容器內之外，亦可使其含有於自供給部所供給之水中。

可將包含水合反應促進物質之水作為本發明氫產生單元之專用供給水。

使容器內存在水合反應促進物質之形態，例如除使其分散於隔離材料中外，亦可散布於容器底部等處，或者在水進入容器之供給口或其附近進行設計而局部性地存在，或者亦可將該等加以組合。

本發明之氫產生單元，典型地係在保存時於容器內不含有水而在使用時將水供給至容器內，藉此使氫產生反應開始者，又，亦可為將水與金屬箔相隔離地收納於容器內，於使用時使該水與金屬箔接觸而產生氫之形態。

容器內之含鋁或鋁合金之金屬箔的量與所供給之水的量之關係，係以鋁1莫耳與水3莫耳來進行反應，但並不限定於該理論上的反應量。就實用性之觀點而言，以質量比計，以鋁：水之比1：1左右為基準，較好的是1：100至100：1之範圍，進而較好的是1：10至10：1之範圍。基於該質量比，若根據金屬箔的質量、隔離材料的體積、及較好的水之質量，來計算容器內用以收納水之空間(富餘空間)的體積即可。較好的是於容器中，在填充入初期量的水之後殘存有富餘空間。

較好的是對容器之內側表面特別是於容器為金屬製之情形時對其進行塗佈。其原因係防止容器與水反應。作為塗佈之材質，例如係使用樹脂、矽化合物以及金屬氧化物。具體而言，作為樹脂，較好的是聚乙烯、聚丙烯等聚烯烴樹脂，聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚乙酸乙烯酯、聚甲基丙 烯酸甲酯等聚酯樹脂，聚苯乙烯樹脂、聚乙烯醇等乙烯樹脂，醯胺樹脂等具耐化學性之樹脂；作為金屬氧化物，較好的是鋁、鋅、鈦、銅以及鐵等的氧化物。

容器，較好的是容器本體具有開口部、且以密封體密封其開口部之構造者。密封體，為了保持氣密性，較好的是具備彈性體、或者包含彈性體等之緩衝材料的樹脂密封體。具體而言，例如，密封體可係具備包含乙烯－丙烯共聚物或異戊二烯－異丁烯橡膠之彈性體、或者包含聚四氟乙烯、聚矽氧橡膠、合成橡膠或天然橡膠之彈性體的緩衝材料之包含苯酚、聚四氟乙烯、尼龍以及聚苯乙烯之至少1種的樹脂密封體。亦可如鋁罐、鋼罐般用金屬蓋進行密封。

將反應元件密封於容器中後，亦可將容器的密封體部位加固。

於容器與反應元件之間，較好的是使用固定用構件加以固定。例如，於容器內，若在反應元件上設置至少1個固定用構件，用密封體固定該固定用構件，則於容器內反應元件穩定而較好。

於容器或者密封體中，典型地設置有用以供給水之供給孔以及用以排出所產生氫之排出孔。水之供給孔與氫之排出孔，可為同一個孔，較好的是分別獨立。水之供給孔及氫之排出孔的數量或形態，若根據單元或其使用形態適當決定即可。水之供給孔及氫之排出孔較好的是可用塞或蓋將其密封。

於設置於密封體上之排出孔上，亦可設置不透水性透氣材料(亦單稱為透氣材料)。所謂不透水性透氣材料，係指不透過水但透過氣體之構件。若設置不透水性透氣材料，則有將水供給至容器內之後可防止液體(水)自氫取出用排出孔中漏出之優點。作為不透水性透氣材料，例如可包含聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈、聚醯胺、聚醯亞胺。不透水性透氣材料，例如可為單純地堵塞排出孔之膜狀，亦可以袋狀安裝於排出孔上。

若向氫產生單元供給水則產生有氫氣，且將所產生之氫氣自排出孔排出。將自排出孔所排出的氫利用於燃料電池等用途之形態，可將排出孔直接與燃料電池等相連接，亦可經由適當的導管或管進行連接等，為任意形態。

於圖1~3中使用圖式來說明本發明之氫產生單元之例。

於圖1中表示藉由將鋁或鋁合金的金屬箔1與隔離材料2重疊捲繞，在金屬箔1之間以隔離材料2為介隔而構成之圓筒狀反應元件4。金屬箔1較好的是具有貫通孔者。反應元件，如圖2所示，可係將金屬箔1與隔離材料3交替積層之構造，但以下基於圓筒狀反應元件4加以說明。

如圖3所示，將反應元件4收納於圓筒狀容器5的內部，以密封體6密封容器5之開口部。於該例中，於密封體6上設置有水之供給孔7、及排出氫氣之排出孔8。反應元件4係利用固定用構件9而固定於密封體6上。固定用構件9並非必需，且可為1個。水之供給孔7及排出孔8中分別有塞7'、8'(圖3中並未圖示塞8')。容器5內之排出孔8中，可利 用膜狀之透氣材料11進行覆蓋，或者安裝袋狀之透氣材料(未圖示)。

將水供給孔7之塞7'打開，僅將特定量的水10供給至容器5內，再使塞7'回歸至塞座。圖3中，將水10供給至容器5內時，塞8'處於已去除之狀態。供給至容器5內之水10，被反應元件4的金屬箔1之間的包含不織布或紙之隔離材料2所吸收，在金屬箔1的表面與鋁或鋁合金發生反應而產生氫。所產生之氫氣12經由排出孔8而被排除至外部。氫透過材料11包含透過氣體但不透過液體之材質，係以防止液漏為目的而設置。氫透過材料11對於本發明之氫產生單元而言並非必需。

於如此之氫產生單元中，水之供給孔7及排出孔8，並非如圖3般設置於密封體6上，亦可設置於容器5上。於在容器5中設置有水之供給孔7及排出孔8之情形時，安裝位置為任意。但是，於產生氫時，原則上是將排出孔8置於容器的上方而使用。

較好的是於容器中設置有用以當內部壓力異常上升至特定值以上時釋放氣體之安全閥(未圖示)。

藉由將複數個本發明之氫產生單元加以連結，能夠進一步增加氫產生量。

實施例

以下之實施例1~11揭示本發明之較佳態樣，對照例1~3亦在本發明之範圍內，係本發明之實施例。

實施例1

準備2張已實施貫通型隧道蝕刻之鋁製金屬箔(厚度100 μm、寬度16 mm、長度180 mm)，分別將其取出且安裝端子後，使螺縈纖維不織布介隔於金屬箔之間進行捲繞，形成反應元件。

將該反應元件置入鋁製圓筒型盒體(內徑12.5 mm、高度26 mm)中，利用具有橡膠閥之封口橡膠(EPT)密封盒體的開口部後，將盒體加固密封，製作氫產生單元。

氫量之測定方法： 在位於氫產生單元21的封口橡膠上之橡膠閥開洞，利用注射器注入含有20重量%檸檬酸鈉之水溶液700 mg。將1個氫產生單元置入橡膠塞上附帶有N字型玻璃管之玻璃容器內，在量筒中進行水上置換，藉此測定所產生之氫量。

測定氫產生時間、及各時間之產生量以及24小時後之產生量。

實施例2~6

依照實施例1測定氫產生量，以表－1所示之方式變更注入氫產生單元中之水溶液。

對照例1

依照實施例1測定氫產生量，但將純水注入氫產生單元中。其中，使用純水之對照例亦在本發明之範圍內，其意義為實施例。

表－1表示氫單元中所含有之各水溶液種類之氫產生時間及24小時後之氫產生量(對照例中於24小時時未產生因而係192小時後之氫產生量)。

由表－1可知，含電解質之水溶液與僅為純水之情形相比，氫產生時間提前。

若觀察不同電解質種類所造成之差異，則使用鈉鹽者與使用酸(實施例5)或胺(實施例6)或銨鹽(與實施例7)者相比，氫產生時間較早，即使24小時後之氫產生量亦達到100(ml)以上。

於將2種電解質加以組合之情形時(實施例8)，與對照例1相比亦獲得氫產生開始時間較早之結果。

又，可知於僅為純水之情形時發生時間較遲，於192小時後產生氫。

實施例9~11

依照實施例1測定氫產生量，但以表－2所示之方式變更電解質的量。

由表－2可知，電解質的量為10重量%之實施例9，氫產生開始時間與其他實施例1、10、11相比較遲，但24小時後之氫產生量與其他實施例相比未有變化。

就氫產生開始時間以及氫產生量之方面而言，檸檬酸鈉鹽之濃度為20重量%~30重量%可獲得最佳結果。

無論任何濃度均獲得氫產生時間早於對照例1、氫產生量多於對照例1之結果，因而獲知藉由加入電解質而促進反應。

實施例12、對照例2

依照實施例1測定氫產生時間及氫產生量，但將間隔物變更為纖維素纖維紙。

由表－3可知，纖維素紙與不織布相比，氫產生時間延遲，但24小時後(對照例1、2中為192小時後)之氫產生量未見有大的變化。

因此可知由於間隔物之種類而觀察到氫產生時間之差，可知螺縈纖維之不織布於早期產生氫。

實施例13、14對照例3

依照實施例1測定氫產生時間及氫產生量，以如表－4所示之方式變更金屬箔。表－4中之金屬箔係下述者。

普通…普通箔(未進行蝕刻之鋁箔)低壓…低壓電容器用交流蝕刻箔高壓…高壓電容器用蝕刻箔(經隧道蝕刻但有鋁芯殘留)隧道…高壓電容器用隧道蝕刻貫通型箔 由表－4可知使用未實施蝕刻處理的普通箔之對照例3，其氫產生開始時間較遲，與施行有蝕刻處理之實施例1、13、14相比，24小時後之氫產生量亦較少。

一般認為其原因在於藉由對金屬箔進行蝕刻處理而使金屬箔的表面積增加，從而可在更廣泛的範圍內進行金屬箔與水溶液之反應。

並未發現由於蝕刻箔之種類所造成之氫產生開始時間以 及氫產生量上有大的差，但與高壓電容器用蝕刻箔(實施例14)相比，低壓電容器用蝕刻箔(實施例13)或隧道蝕刻貫通型箔(實施例1)之氫產生開始時間較早，24小時後之氫產生量亦變多。

產業上之可利用性

本發明之裝置係可藉由水與金屬箔的反應而產生所需之氫氣，小型、安全且可攜帶，可容易地供給氫，進而廉價以及具有較高的回收性從而有利於環境之氫產生單元。因此，作為攜帶用燃料電池的原料等，其產業上之可利用性係顯而易見的。

1‧‧‧金屬箔

2‧‧‧隔離材料

3‧‧‧隔離材料

4‧‧‧反應元件

5‧‧‧容器

6‧‧‧密封體

7‧‧‧水供給孔

7'‧‧‧塞

8‧‧‧氫氣排出孔

9‧‧‧固定用構件

10‧‧‧水

11‧‧‧透氣材料

12‧‧‧氫氣

21‧‧‧氫產生單元

圖1表示金屬箔與隔離材料之捲繞體之例。

圖2表示金屬箔與隔離材料之積層體之例。

圖3表示本發明之氫產生單元之一例之模式圖。

4‧‧‧反應元件

5‧‧‧容器

6‧‧‧密封體

7‧‧‧水供給孔

7'‧‧‧塞

8‧‧‧氫氣排出孔

9‧‧‧固定用構件

10‧‧‧水

11‧‧‧透氣材料

12‧‧‧氫氣

21‧‧‧氫產生單元

Claims (25)

1. 一種氫產生單元，其特徵在於：具有含有鋁或鋁合金的金屬箔、在上述金屬箔之間層狀重疊有隔離材料且上述隔離材料包覆上述金屬箔之反應元件、及收納上述反應元件之容器，可藉由於上述容器內使上述反應元件與水反應而產生氫氣，上述隔離材料為水吸附材料。
2. 如請求項1之氫產生單元，其具有捲繞上述反應元件之構造。
3. 如請求項1之氫產生單元，其中上述反應元件具有複數個上述金屬箔與複數個上述隔離材料交替積層之構造。
4. 如請求項1至3中任一項之氫產生單元，其中上述容器內存在有促進鋁與水反應之水合反應促進物質。
5. 如請求項4之氫產生單元，其中上述水合反應促進物質包含選自由無機酸及其鹽、有機酸及其鹽、以及胺所組成之群中之至少1種化合物。
6. 如請求項5之氫產生單元，其中上述無機酸係選自硫酸、鹽酸、磷酸、磺酸或其衍生物，上述有機酸係選自甲酸、苯甲酸、草酸、己二酸、鄰苯二甲酸或該等之衍生物、檸檬酸、蘋果酸、酒石酸或其衍生物，上述無機酸以及有機酸之鹽係選自鈉鹽、鉀鹽、鈣鹽，上述胺係選自單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺。
7. 如請求項1至3中任一項之氫產生單元，其中對上述金屬箔的表面進行擴面處理。
8. 如請求項7之氫產生單元，其中上述擴面處理為化學蝕刻處理或者電解蝕刻處理。
9. 如請求項1至3中任一項之氫產生單元，其中上述金屬箔具有多個貫通孔。
10. 如請求項1至3中任一項之氫產生單元，其中上述隔離材料含有具備具氫鍵之取代基或具氫鍵之分子結構的化合物。
11. 如請求項1至3中任一項之氫產生單元，其中上述隔離材料係以包含水吸附材料之紙、膜或不織布。
12. 如請求項1至3中任一項之氫產生單元，其中上述隔離材料係以天然纖維素纖維或化學合成纖維作為材料之紙或膜。
13. 如請求項1至3中任一項之氫產生單元，其中上述隔離材料係含選自芳香族聚醯胺纖維、醯胺纖維、纖維素纖維、維尼綸纖維、聚烯烴纖維、螺縈纖維、乙酸酯纖維中之至少1種纖維之不織布。
14. 如請求項1至3中任一項之氫產生單元，其中上述隔離材料之密度為0.1~0.7g/cm³ 。
15. 如請求項1至3中任一項之氫產生單元，其中上述容器之構成材料為鋁或鋁之合金、或者鐵或鐵之合金。
16. 如請求項1至3中任一項之氫產生單元，其中利用選自樹脂、矽化合物及金屬氧化物之至少1種塗佈上述容器之內側表面。
17. 如請求項16之氫產生單元，其中上述塗佈之上述樹脂係 選自聚烯烴樹脂、聚酯樹脂、聚苯乙烯樹脂、乙烯樹脂、醯胺樹脂中之至少1種，上述金屬氧化物係選自鋁、鋅、鈦、銅及鐵中之至少1種。
18. 如請求項1至3中任一項之氫產生單元，其中上述容器具有開口部及密封上述開口部之密封體。
19. 如請求項18之氫產生單元，其中將上述容器之上述密封體部位加固密封。
20. 如請求項18之氫產生單元，其中上述密封體係具備包含乙烯-丙烯共聚物橡膠或異戊二烯-異丁烯橡膠之彈性體、或者包含聚四氟乙烯、聚矽氧橡膠、合成橡膠或天然橡膠之彈性體的緩衝材料之包含苯酚、聚四氟乙烯、尼龍以及聚苯乙烯之至少1種的樹脂密封體。
21. 如請求項18之氫產生單元，其中上述容器或上述密封體與上述反應元件之間配置有固定用構件，將上述反應元件固定於上述容器內。
22. 如請求項21之氫產生單元，其中於上述反應元件上設置有至少1個固定用構件，以上述密封體固定該固定用構件。
23. 如請求項18之氫產生單元，上述密封體或者上述容器具有用以供給水之供給孔、及用於排出上述容器內所產生的氫之排出孔。
24. 如請求項23之氫產生單元，其中於設置於上述密封體之上述排出孔設置有不透水性透氣材料。
25. 如請求項24之氫產生單元，其中上述不透水性透氣材料包含選自由聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚偏二氟乙 烯、聚丙烯腈、聚醯胺、聚醯亞胺所組成之群中之至少1種物質。