專利名稱：氫產生方法、氫產生裝置及燃料電池設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于向燃料電池、所謂氫發(fā)動機的需要氫的裝置或氫 貯藏容器高效率地供給氫的氫產生方法以及氫產生裝置。另外，本發(fā)明還涉及裝備有可以高效率地供給氫的氫產生裝置的 燃料電池設備。
背景技術：
由于近年來重視能源問題及環(huán)境問題，在石化燃料以外作為排出 物清潔的燃料，對氫的期待愈加提高?？墒牵瑢τ跉鋪碚f，在制造、 貯藏、搬運、利用技術等所有方面都存在課題，處理技術的開發(fā)乃是 當務之急。作為利用氫的發(fā)電裝置，可以舉出燃料電池或內燃機(以下稱為 氫發(fā)動機)。這些發(fā)電裝置以地域分散電源、高樓、家庭、汽車、便攜 儀器等所有業(yè)種為對象。在任何情況都需要快速地供給規(guī)定量的氫， 而且，特別是在汽車或便攜儀器中設置發(fā)電裝置的空間關系上，以及 為了高效率地向消耗電力的裝置輸送所發(fā)電的電力，要求將氫供給器 及氫產生材料做成高氫貯藏密度，利用低能量產生氫。現有技術中，作為用低能量得到氫的方法，已知有水解被稱為化 學水合物的絡合氫化物(錯體水素化物)的方法。已知有例如將作為 絡合氫化物的一種的氫化硼鋰或氫化硼鈉、氫化鋁鋰、氫化鋁鈉溶解 在堿水溶液中、將該水溶液供給向貴金屬催化劑并與其接觸、引起氫 產生反應的方法，將水或醇供給向絡合氫化物、引起氫產生反應的方 法等(例如參照專利文獻l)。此時，氫產生反應的反應物是絡合氫化物和水，催化劑有促進氫 產生反應的促進劑的效果。
專利文獻1:日本特開2003-206101號公報(第4-6頁、圖1)發(fā)明要解決的課題然而，按現有的方法，在堿水溶液中溶解絡合氬化物并使之反應 時，存在如下問題絡合氫化物和貴金屬催化劑的接觸概率歷時變化， 絡合氫化物的堿水溶液的供給控制會變得復雜；氫產生反應的控制會 變得困難；相對于絡合氫化物的總重量的氫產生量(以下作為反應效 率)小。這是因為，例如氫化硼鈉水溶液的濃度若超過12重量％,則 生成物的偏硼酸鈉水合并析出，故而要使氫化硼鈉與催化劑均勻且高 效地接觸變得困難。另外，當使用向絡合氫化物供給水或醇的方法時，由于反應速度 慢，很難按發(fā)電裝置所需要的速度來獲得氫。在該方法中，雖能可通 過提高水或醇的供給量來提高反應速度，但由于相對于水或醇的絡合 氫化物的量變得極少，所以產生了整個反應物的單位重量的氫產生量 (以下作為氫貯藏密度)變小的問題。發(fā)明內容本發(fā)明是鑒于上述狀況提出的，本發(fā)明的目的在于提供一種氫產 生方法以及氫產生裝置，其能均勻且高效地使絡合氫化物和催化劑接 觸，能按所要求的速度產生氫，而且成為高反應效率及高氫貯藏密度。另外，本發(fā)明是鑒于上述狀況提出的，本發(fā)明的目的在于提供一 種燃料電池設備，其裝備有氫產生裝置，該氫產生裝置能均勾且高效 地使絡合氫化物和催化劑接觸，能按所要求的速度產生氫，而且成為 高反應效率及高氫貯藏密度。解決課題的方法用于達到上述目的的本發(fā)明的第一方面所述的氫產生方法，其特 征在于，在將作為氬產生反應的促進劑的水溶液的促進劑水溶液供給 向絡合氫化物、產生氫時，相對于所述絡合氫化物的重量，使在供向 所述絡合氬化物的所述促進劑水溶液中包含的水的總重量在0.2倍以 上3倍以下。
本發(fā)明的第二方面所述的氫產生方法，其特征在于，在第一方面所述的氫產生方法中，使所述水的總重量在1.0倍以上3倍以下。由此，在絡合氫化物和水反應的氫產生反應中，借助促進劑水溶 液，可以將促進反應的促進劑和水一起供給向絡合氫化物，在絡合氫 化物和水反應時，經常向反應部供給促進劑。因此，與少的水量無關 地，反應速度可以加快，且絡合氫化物和促進劑的接觸概率沒有變化， 能均勻地接觸。而且，相對促進劑水溶液及絡合氫化物的重量，可以 得到9重量％，可以得到高的氫貯藏密度。用于達到上述目的的本發(fā)明的第三方面所述的氬產生方法，其特 征在于，在將作為氫產生反應的促進劑的水溶液的促進劑水溶液供給 向絡合氫化物、產生氫時，作為所述促進劑使用金屬氯化物，所述金 屬氯化物的濃度為0.1重量％以上40重量％以下。用于達到上述目的的本發(fā)明的第四方面所述的氫產生方法，其特 征在于，在將作為氫產生反應的促進劑的水溶液的促進劑水溶液供給 向絡合氫化物、產生氫時，作為所述促進劑使用金屬氯化物，所述金 屬氯化物的濃度為0.1重量％以上25重量％以下。而且，作為金屬氯化物的濃度最好為1重量％以上15重量％以下。 由此，在絡合氫化物和水反應的氫產生反應中，借助促進劑水溶 液，可以將促進反應的促進劑和水一起供給向絡合氫化物，在絡合氫 化物和水反應時，經常向反應部供給促進劑。因此，與少的水量無關 地，反應速度可以加快，且絡合氫化物和促進劑的接觸概率沒有變化， 能均勻地接觸。而且，水溶性的促進劑在水溶液中均勻地分散，能使 絡合氫化物和促進劑的接觸概率保持一定。用于達到上述目的的本發(fā)明的第五方面所述的氫產生方法，其特 征在于，在將作為氫產生反應的促進劑的水溶液的促進劑水溶液供給 向絡合氬化物、產生氬時，作為所述促進劑使用酸，所述促進劑水溶 液的pH為1以上3以下。而且，最好使促進劑水溶液的pH為1.4以上2以下。由此，在絡合氫化物和水反應的氫產生反應中，借助促進劑水溶
液，可以將促進反應的促進劑和水一起供給向絡合氫化物，在絡合氫 化物和水反應時，經常向反應部供給促進劑。因此，與少的水量無關 地，反應速度可以加快，且絡合氫化物和促進劑的接觸概率不變，能 均勻地接觸。而且，在酸性度高的條件下，雖然酸的水溶液的體積或 重量變大，但在另一方面卻能夠提高反應效率，作為其結果，可以使 單位體積或單位重量的氫貯藏密度變高。用于達到上述目的的本發(fā)明的第六方面所述的氫產生方法，其特 征在于，在將作為氫產生反應的促進劑的水溶液的促進劑水溶液供給 向絡合氫化物、產生氫時，作為所述促進劑使用金屬氯化物及酸，所述金屬氯化物的濃度為0.1重量％以上25重量％以下，同時，所述促 進劑水溶液的pH為1以上3以下。由此，在絡合氫化物和水反應的氬產生反應中，利用促進劑水溶 液，可以將促進反應的促進劑和水一起供給向絡合氫化物，在絡合氫 化物和水反應時，經常向反應部供給促進劑。因而，與水量少無關地， 反應速度可以加快，且絡合氫化物和促進劑的接觸概率不變，能均勻 地接觸。而且，水溶性的促進劑在水溶液中均勻地分散，能使絡合氫 化物和促進劑的接觸概率保持一定，同時，在酸性度高的條件下，雖 然酸的水溶液的體積或重量變大，但另一方面，由于反應效率提高， 作為其結果，可以使單位體積或單位重量的氫貯藏密度變高。用于達到上述目的的本發(fā)明的第七方面所述的氫產生方法，其特 征在于，在將作為氫產生反應的促進劑的水溶液的促進劑水溶液供給 向絡合氬化物、產生氫時，相對所述絡合氫化物的重量，使在供給向 所述絡合氬化物的所述促進劑水溶液中包含的水的總重量在0.2倍以 上3倍以下，作為所述促進劑使用金屬氯化物，所述金屬氯化物的濃 度為0.1重量％以上25重量％以下。由此，在絡合氬化物和水反應的氬產生反應中，利用促進劑水溶 液，可以將促進反應的促進劑和水一起供給向絡合氫化物，在絡合氫 化物和水反應時，經常向反應部供給促進劑。因此，與水量少無關地， 反應速度可以加快，且絡合氬化物和促進劑的接觸概率不變，能均勻地接觸。而且，向對于促進劑水溶液及絡合氫化物的重量，可以得到9重量％,可以得到高氫貯藏密度，同時，水溶性的促進劑在水溶液 中均勻地分散，能使絡合氫化物和促進劑的接觸概率保持一定。用于達到上述目的的本發(fā)明的第八方面所述的氫產生方法，其特 征在于，在將作為氫產生反應的促進劑的水溶液的促進劑水溶液供給 向絡合氬化物、產生氫時，相對所述絡合氫化物的重量，使在供給向 所述絡合氫化物的所述促進劑水溶液中包含的水的總重量在0.2倍以 上3倍以下，作為所述促進劑使用酸，所述促進劑水溶液的pH為1 以上3以下。由此，在絡合氫化物和水反應的氫產生反應中，利用促進劑水溶 液，可以將促進反應的促進劑和水一起供給向絡合氫化物，在絡合氫 化物和水反應時，經常向反應部供給促進劑。因而，盡管水量少，反 應速度可以加快，且絡合氫化物和促進劑的接觸概率不變，能均勻地 接觸。而且，向對于促進劑水溶液及絡合氫化物的重量，可以得到9 重量％，可以得到高氫貯藏密度，同時，雖在酸性度高的條件下，酸 的水溶液的體積或重量變大，但另一方面，由于反應效率提高，作為 結果，可以使單位體積或單位重量的氫貯藏密度變高。用于達到上述目的的本發(fā)明的第九方面所述的氫產生方法，其特 征在于，在將作為氫產生反應的促進劑的水溶液的促進劑水溶液供給 向絡合氫化物、產生氫時，相對于所述絡合氫化物的重量，使在供給 向所述絡合氫化物的所述促進劑水溶液中包含的水的總重量在0.2倍 以上3倍以下，作為所述促進劑使用金屬氯化物以及酸，所述金屬氯 化物的濃度為0.1重量％以上25重量％以下，同時，所述促進劑水溶 液的pH為1以上3以下。由此，在絡合氫化物和水反應的氫產生反應中，利用促進劑水溶 液，可以將促進反應的促進劑和水一起供給向絡合氫化物，在絡合氫 化物和水反應時，經常向反應部供給促進劑。因而，盡管水量少，反 應速度可以加快，且絡合氫化物和促進劑的接觸概率不變，能均勻地 接觸。而且，相對于促進劑水溶液及絡合氫化物的重量，可以得到9
重量％，可以得到高氫貯藏密度，同時，雖在酸性度高的條件下，酸 的水溶液的體積或重量變大，但另一方面，由于反應效率提高，作為 結果，可以使單位體積或單位重量的氫貯藏密度變高。本發(fā)明的第十方面所述的氫產生方法在如第一方面至第九方面的 任一方面中所述的氫產生方法中，其特征在于，所述絡合氫化物是氫 化硼酸鹽。本發(fā)明的第十一方面所述的氫產生方法，在如第五、六、八、九 方面的任一方面中所述的氫產生方法中，其特征在于，所述酸是有機 酸。本發(fā)明的第十二方面所述的氫產生方法，其特征在于，在如第十 一方面所述的氫產生方法中，所述酸是羧酸。羧酸最好是由檸檬酸、蘋果酸、琥珀酸、酒石酸、丙二酸、草酸、 馬來酸組成的群中所包含的至少一種。這些酸沒有揮發(fā)性，可以調制 穩(wěn)定的酸水溶液。本發(fā)明的第十三方面所述的氫產生方法，在如第一方面至第十二 方面的任一方面中所述的氫產生方法中，其特征在于，在所述氫產生 反應的所述促進劑或所述絡合氫化物的至少 一方中含有消泡劑。由此，絡合氫化物和促進劑水溶液的接觸變得容易進行。也就是 說，向絡合氫化物供給促進劑水溶液時，特別是在高氫化硼酸鹽比例 的情況下，反應后水量下降，生成物的粘性變得非常高，大量產生巻 入有氫或絡合氫化物、生成物的泡，但利用消泡劑的效果可容易消泡。 該結果，可以抑制由促進劑水溶液和絡合氬化物的泡導致的接觸阻礙 以及反應速度或反應效率的下降。另外，由于通過消泡可以抑制泡的流出，故可以使收納絡合氫化物的反應容器的體積變小，提高氫]i&藏 密度。本發(fā)明的第十四方面所述的氫產生方法在如第一至第十三方面的 任一方面中所述的氫產生方法中，其特征在于，使供向所述絡合氫化 物的所述促進劑水溶液與氬產生反應的固體促進劑接觸。本發(fā)明的第十五方面所述的氫產生方法在如第十四方面所述的氫 產生方法中，其特征在于，所述固體促進劑包含與所述促進劑水溶液 的促進劑同種的促進劑。由于即使促進劑水溶液和絡合氫化物混合，也不是所有的反應物 即刻反應，故首先形成反應物和已經生成的生成物混合的混合水溶液。 該水溶液由于含有絡合氫化物，故引起氫產生反應。反應速度由于和 促進劑水溶液剛剛供給后相比變慢，故可以通過與以固體保持的固體 促進劑接觸，使反應速度增加。另外，促進劑水溶液中的促進劑和固 體促進劑的種類不論是同類、異類。本發(fā)明的第十六方面所述的氫產生方法，在如第十四方面中所述 的氫產生方法中，其特征在于，所述固體促進劑是貴金屬或氬吸附合 金。作為貴金屬，可以使用銥、鋨、4巴、釕、銠、鉑、金等。貴金屬 或氫吸附合金顯示有關絡合氬化物的水解反應的催化劑作用。因此， 當使貴金屬或氫吸附合金與混合水溶液接觸時，可以使反應速度增加。 由于所述的金屬或合金系的催化劑沒有溶解在混合溶液中，故可以不 依靠混合溶液的液性而顯示一定的催化劑效果，能夠穩(wěn)定地產生氬。用于達到上述目的的本發(fā)明的第十七方面所述的氫產生方法是在 將在如第一至第九方面的任一方面中所述的促進劑水溶液]i&藏在水溶 液Ji&藏部中，貯藏如第 一至第九方面的任一方面中所述的絡合氫化物， 同時，由引起氫反應的反應部組成的氫供給器產生氫，通過供給管或 閥向外部裝置供給氫，在該氫產生方法中，其特征在于，向絡合氬化 物供給促進劑水溶液以產生氫。由此，通過促進劑水溶液的供給和停止進行氫產生反應的開始和 停止的控制，從而反應控制變得容易。本發(fā)明的第十八方面所述的氫產生方法，在如第十七方面中所述 的氫產生方法中，其特征在于，具有將在所述外部裝置中的設定氫 壓加上所述供給管或所述閥中損失的壓力而得的值作為基準壓，在所 述外部裝置的內壓降低到所述設定氫壓以下、所述反應部內壓下降到 所述基準壓以下時，向所述第二氫產生材料供給所述促進劑水溶液的 第一工序；在所述促進劑水溶液中溶解第二氫產生材料并產生氫的第 二工序；以及從所述反應部向所述外部裝置的氫供給壓變得比基準壓 高時，停止所述促進劑水溶液的供給的第三工序；按順序反復進行從 所述第一工序到所述第三工序。由此，當在外部裝置中消耗氫時，就能與消耗速度連動產生并供 給氫。氫產生反應通過將促進劑水溶液供給至絡合氫化物而產生，但 此時的氫產生量由包含在促進劑水溶液中的水量決定。因而，根據反 應部內壓和基準壓的差供給促進劑水溶液、停止供給時，可間斷地供 給在外部裝置中消耗所要的氫量，可以很容易地控制氫供給量。本發(fā)明的第十九方面所述的氫產生方法在如第十八方面中所述的 氬產生方法中，其特征在于，所述促進劑水溶液被供向所述絡合氫化 物后，至少一次地使氫產生速度上升到在所述外部裝置中的氫消耗速 度以上。由此，能使反應部或外部裝置的內壓增加，可以反復進行從第一 工序到第三工序的 一 系列的流程。由于促進劑水溶液的供給量由內壓 的增加狀況決定，所以在迅速引起氫產生反應時供給量為少量，但由 于生成物覆蓋絡合氫化物而使得促進劑水溶液和絡合氫化物的接觸緩 慢、或反應部的溫度變低時，氫產生反應的速度下降，所以使促進劑 水溶液的供給量變多，氫產生速度加快。本發(fā)明的笫二十方面所述的氫產生方法在如第十九方面所述的氫 產生方法中，其特征在于，所述反應部的內壓比所述基準壓高0.3kPa ■kPa。由此，由于反應部的內壓不會過大，故可以安全地進行運轉。本發(fā)明的第二H"—方面所述的氫產生方法在如第十八方面所述的 氬產生方法中，其特征在于，用所述氫供給器的容積除包含在所述促 進劑水溶液中的水和所述絡合氫化物反應生成的化學計量氫生成量、 算出理論氫壓時，設定在進行一次所述第 一工序時供給的所述促進劑水溶液的供給量，4吏得所述理論氫壓成為5kPa 300kPa。由此，可以抑制氬供給器內的壓力過度上升，并可以進行安全的 運轉。本發(fā)明的第二十二方面所述的氫產生方法在如第十七至二十一方 面中任一方面所述的氫產生方法中，其特征在于，在所述氬供給器中 產生的氫作為供給至燃料電池的負極室的氫使用。本發(fā)明的第二十三方面所述的氫產生方法在如第二十二方面所述 的氫產生方法中，其特征在于，燃料電池的設定氫壓是燃料電池的正極室的壓力以上且比正極室的壓力高0.3MPa的壓力以下。由此，在正極室和負極室間存在的電解質中，從正負兩極室施加 的壓力差最大也在0.305MPa ~ 0.6MPa的范圍內。當從該壓力差中減 去在燃料電池中消耗的氫的量時，加在電解質上的應力可以為電解質 的耐久性以下。本發(fā)明的第二十四方面所述的氫產生方法在如第二十三方面所述 的氫產生方法中，其特征在于，對所述促進劑水溶液施加所述基準壓， 在連接所述水溶液貯藏部和所述反應部的導管上具有止回閥，當所述 反應部內壓下降到所述基準壓以下時，利用壓差打開所述止回閥，所 述促進劑水溶液供向所述絡合氬化物，當所述反應部內壓上升到所述 基準壓以上時，利用壓差關閉所述止回閥，所述促進劑水溶液停止。由此，無需采用壓力傳感器將壓力轉換成電信號、供給促進劑水 溶液這樣的電檢測、控制方法。也就是說，根據止回閥，止回閥的閥 體可以檢測隨著反應部內壓和基準壓的差的力的變化而自動開閥、關 閥，并可以按照施加在促進劑水溶液上的基準壓和反應部內壓的差， 供給、停止促進劑水溶液。本發(fā)明的第二十五方面所述的氫產生方法在如第二十三方面所述 的氫產生方法中，所述促進劑水溶液被加重，在連接所述水溶液貯藏 部和所述反應部的導管上具有調節(jié)器，當所述反應部內壓降低到所述 基準壓以下時，所述調節(jié)器開閥，所述促進劑水溶液被供向所述絡合 氫化物，當所述反應部內壓上升到所述基準壓以上時，所述調節(jié)器閉 閥，所述促進劑水溶液停止。用于達到上述目的的本發(fā)明的第二十六方面所述的氫產生裝置，
其特征在于，裝備有用于貯藏作為氫產生反應的促進劑的水溶液的促 進劑水溶液的水溶液貯藏部，水溶液貯藏部經由供給管連接在|&藏絡 合氫化物的氫供給器上，在氬供給器上連接消耗由氫供給器所產生的 氫的外部裝置，在供給管上裝有閥部件，該閥部件根據與氫的消耗相 對應的氫供給器的壓力以及水溶液貯藏部的壓力來容許促進劑水溶液 的流通，在所述水溶液貯藏部中，貯藏著在第一至十六方面中任一方 面所述的氫產生方法的促進劑水溶液。用于達到上述目的的本發(fā)明的第二十七方面所述的燃料電池設 備，其特征在于，在第二十六方面所述的氫產生裝置的氫供給器與燃 料電池的負極室連接，所產生的氫被供給向所述負極室。發(fā)明的效果在本發(fā)明中，可以提供一種控制容易的氫產生方法及氫產生裝置， 其通過向絡合氫化物供給促進劑水溶液，能夠將作為氫產生反應的反 應物的水和用于提高反應速度的促進劑同時供向絡合氫化物，可以使 促進劑和絡合氫化物均勻且高效地接觸，使氫產生速度增加，提高反 應效率及氫貯藏密度。另外，能提供一種燃料電池設備，其裝備有可以使氫產生速度增 加、提高反應效率及氫貯藏密度、控制容易的氫產生裝置。


圖1是本發(fā)明一個實施方式的氫產生方法的工序流程圖。圖2是本發(fā)明一個實施方式的裝備有氫產生裝置的燃料電池設備 的概略結構圖。圖3是表示使用根據本發(fā)明的氫產生方法的運轉氫供給器和燃料 電池時的氫供給器內壓變化和燃料電池的輸出電壓的歷時變化的曲線 圖。圖4是表示在蘋果酸水溶液中溶解了氫化硼鈉時的反應效率的蘋 果酸濃度依存性的曲線圖。圖5是表示反應效率的氫化硼鈉濃度依存性的曲線圖。
圖6是表示反應效率的蘋果酸的pH值的依存性的曲線圖。 圖7是說明促進劑水溶液及促進劑以及固體促進劑的組合的表。 圖8是表示反應效率的氯化鎳濃度的依存性的曲線圖。 圖9是表示沒有收納固定催化劑時的氫產生壓力的歷時變化的曲 線圖。圖10是表示收納了固定催化劑時的氫產生壓力的歷時變化的曲 線圖。圖11是本發(fā)明第一實施方式的氫產生裝置的概略結構圖。 圖12是本發(fā)明第二實施方式的氫產生裝置的概略結構圖。 圖13是本發(fā)明第三實施方式的氫產生裝置的概略結構圖。 圖14是本發(fā)明第一實施方式的燃料電池設備的概略結構圖。 圖15是本發(fā)明第二實施方式的燃料電池設備的概略結構圖。 圖16是本發(fā)明第四實施方式的氫產生裝置的概略結構圖。 圖17是本發(fā)明第五實施方式的氫產生裝置的概略結構圖。 圖18是本發(fā)明第六實施方式的氫產生裝置的概略結構圖。 圖19是本發(fā)明第三實施方式的燃料電池設備的概略結構圖。 圖20是本發(fā)明第四實施方式的燃料電池設備的概略結構圖。 圖21是本發(fā)明第五實施方式的燃料電池設備的概略結構圖。 附圖標記說明1反應部2水溶液貯藏部3連接管4止回閥5大氣取入口6燃料電池的陽極室7氫供給管Sl第一工序S2第二工序S3第三工序具體實施方式
下面，根據附圖詳細說明本發(fā)明的實施方式。圖1示出了本發(fā)明的一個實施方式的氫產生方法的工序流程圖。如圖所示，第一工序Sl是檢測反應器內壓比基準壓低、向反應器 供給促進劑水溶液的工序。第二工序S2是在促進劑水溶液中溶解絡合 氫化物、引起氫產生反應的工序。第三工序S3是檢測反應器內壓比基 準壓高、停止供給促進劑水溶液的工序。通過反復進行從第一工序Sl 到第三工序S3的流程，可以連續(xù)供給氫。在本實施方式中，作為促進 劑水溶液的促進劑使用蘋果酸，作為絡合氫化物使用氫化硼鈉。圖2表示本發(fā)明的一個實施方式的裝有氫產生裝置的燃料電池設 備的概略結構。如圖所示，氫供給器包括貯藏作為絡合氫化物的氫化硼鈉并引 起氫產生反應的反應部1、和貯藏作為促進劑水溶液的蘋果酸水溶液 的水溶液貯藏部2;反應部1和水溶液貯藏部2利用連接管3連接。 在連接管3上設有作為閥的止回閥4，在水溶液貯藏部2中設有用于 取入大氣的大氣取入口 5。進而，反應部1和作為燃料電池負極室的 陽極室6由氫供給管7連接，從反應部1向陽極室6供給氫。燃料電 池是固體高分子型燃料電池，形成為被供給至陽極室6的氫不向外部 放出的結構。蘋果酸水溶液向反應部1的供給、停止的控制根據圖l進行。作 為用于使燃料電池動作的設定氫壓，將陽極室6的內壓設定為大氣壓。 這是由于在用陽極和陰極夾持的固體高分子膜上，從陰極側施加大氣 壓，從陽極側施加陽極室6內壓，使兩者的壓力差變小，以將固體高 分子膜的應力抑制得較低。基準壓是在設定氫壓上加上由氫供給管7 導致的損失壓力的值。其中，在本實施例中，由于氫供給管7足夠粗 而短，不產生壓力損失，使基準壓成為與設定氫壓同樣的大氣壓。水溶液貯藏部2由于從大氣取入口 5流入的大氣而通常成為大氣 壓。另外，止回閥4的開閥壓大致與0Pa相同，不產生蘋果酸水溶液
在連接管3中通過時的壓力損失。因而，根據反應部l內壓和大氣壓 的差決定蘋果酸水溶液的供給和供給停止。蘋果酸水溶液的供給、供 給停止的控制如圖1所示的工序流程圖那樣，以下將進行詳細的說明。第一工序Sl是這樣的工序，即，根據伴隨燃料電池發(fā)電的氬消耗， 陽極室6及反應部1的內壓下降，當反應部1的內壓比大氣壓低時， 根據反應部1和水溶液貯藏部2的壓差向止回閥4的閥體施加送液方 向的力，止回閥4開閥，向反應部1供給蘋果酸水溶液。第二工序S2是發(fā)生氫產生反應的工序。當蘋果酸水溶液被供向反 應部1時，蘋果酸水溶液與氫化硼鈉接觸，氫化硼鈉溶解在蘋果酸水 溶液中。氫化硼鈉在蘋果酸水溶液中與溶劑的水締合而發(fā)生氬產生反 應。此時，溶解的蘋果酸作為均勻系催化劑起作用，顯示促進氬化硼 鈉和水的反應的作用。第三工序S3是這樣的工序，即，當由氫產生導致反應部1的內壓 上升超過大氣壓時，反應部1和水溶液貯藏部2根據壓差向止回閥4 的閥體施加朝向送液方向相反方向的力，止回閥4閉鎖，停止供給蘋 果酸水溶液。通過反復上述工序，可以對陽極室6供給氫，而且，可以供給與 燃料電池的輸出電流對應的氫。由于利用壓力開關止回閥4，輸送蘋 果酸水溶液，故送液控制不需要電力。另外，在燃料電池的發(fā)電停止時，沒有氫消耗，反應部l按定壓 得以保持。因而，不向反應部l供給蘋果酸水溶液，不會發(fā)生新的氬 產生。也就是說，可以在停止燃料電池運轉的同時停止供給氫。圖3示出了用于表示使用了本發(fā)明的氫產生方法的運轉氫供給器 和燃料電池時的氫供給器內壓變化和燃料電池的輸出電壓的歷時變化 的曲線圖。使蘋果酸水溶液的濃度為25重量％,混合硅酮系消泡劑。 另外，使蘋果酸水溶液中的水分相對氫化硼鈉的比率為1.3。圖3的曲線圖表示反復發(fā)生由燃料電池的發(fā)電產生的反應部1的 內壓下降和由氫產生反應產生的反應部1的內壓上升，確認了本發(fā)明的氫產生方法。另外，判斷出此時的燃料電池的電壓是一定的，從氬
供給器供給所需量的氫。關于蘋果酸水溶液的供給量通過如下那樣設定。連接管3的反應 部l側的端部是內徑為100jam左右的噴嘴，蘋果酸水溶液在噴嘴前 端形成液滴后，向氫化硼鈉滴下，由此蘋果酸水溶液一次的供給量為 0.02g。從此，由化學計量計算出的因氫壓產生的氫供給器內的壓力上 升是30kPa。另外，燃料電池使陰極向大氣開放，通過自然對流進行 氧擴散供給。周圍溫度是25。C，不進行電池的溫度調節(jié)。使輸出電力 固定在1W,進行發(fā)電。由該系統(tǒng)運轉的結果，到運轉結束時，轉換成氫的氫化硼鈉相對 整個氫化硼鈉是87%,此時的氫貯藏密度成為4.8重量％。如圖3所示，判斷出在系統(tǒng)內，當一邊因發(fā)電使系統(tǒng)內壓下降一 邊供給蘋果酸水溶液時，壓力上升，所以可在一定范圍的壓力內進行 運轉。壓力變動幅度是-5kPaG +10kPaG,另外，由此得到的輸出電 壓的偏差小到數mV的程度。在此，基準壓是OkPaG，而壓力下降到 -5kPa左右。這是由于在蘋果酸水溶液滴在氫化硼鈉上之前，為了在 噴嘴前端形成液滴而需要時間，在該期間壓力有所下降。另外，由蘋 果酸水溶液的一次供給量計算出的壓力上升是30kPa,由于同樣的理 由，壓力上限大致成為10kPa。根據圖4至圖6，說明在圖3中的反應條件的設定方法和設定理由。圖4示出了用于表示在蘋果酸水溶液中溶解氫化硼鈉時的反應效 率的蘋果酸濃度依存性的曲線圖。如圖4所示，蘋果酸水溶液中的水分相對氫化硼鈉的比率是3。 另外，該測量不是將本發(fā)明的蘋果酸水溶液按每次都以微量供給的方 式供向氫化硼鈉的方法，而是按照由壓力容器內壓算出在壓力容器內 溶解所有的反應物產生的氫量的方法而進行。即使在pH3的0.1重量。/。程度下混合蘋果酸時，反應效率也超過10%，進而，蘋果酸濃度在 25重量％以上，當為85%左右時飽和。蘋果酸即使是O.l重量％，作 為氫貯藏密度也是有效的，由于判斷出蘋果酸濃度為25重量％時氫貯
藏密度最大，故將蘋果酸濃度為25重量％作為條件進行選擇。另外，圖5示出了表示反應效率的氫化硼鈉濃度依存性的曲線圖。 該測定中的蘋果酸濃度為25重量％。另外，該測量利用和圖3設定蘋 果酸濃度時一樣的方法進行。如圖5所示，據此，反應效率在氫化硼鈉濃度低時為95%，是高 效率?？墒牵S著氫化硼鈉濃度上升，效率下降。另外，氫化硼鈉濃 度30重量％、即蘋果酸水溶液中的水分相對氫化硼鈉的比率為1.3時， 由氫放出量計算出的相對反應物總重量的氫貯藏密度為4.4重量％, 成為最大，此時的反應效率是81。/。。因而，由于判斷出蘋果酸水溶液 中的水分相對氫化硼鈉的比率為1.3、以及蘋果酸濃度為25重量％是 在本系統(tǒng)中具有最大的氫貯藏密度的條件，故選擇了該條件。另外，圖6示出了用于表示反應效率的蘋果酸濃度的pH的依存 性的曲線圖。如圖6所示，反應效率在pH下降到2以下時超過80%,是高效 率。可是，由于pH過低時反應過于急速地產生，以及為了保持氫密 度，判斷出pH最好是l以上。另外，判斷出pH最好是1.4以上。另外，若pH超過3，則反應效率成為30%以下，同時氫密度下 降。特別是在pH下降到1.4以下時、或者pH超過2時，反應效率及 氬密度呈現下降的傾向。根據這些情況，可以說蘋果酸濃度的pH最 好是1以上3以下。而且，蘋果酸濃度的pH可以說是1.4以上2以 下更為適當。以上發(fā)現了在利用氫化硼鈉的氫產生反應的系統(tǒng)中，不用電力就 能進行與燃料電池的電流相稱的氫的供給和氫產生反應的控制、以及 提高氫貯藏密度。在圖7的表中除了上述實驗結果外，還表示了使用其它促進劑水 溶液時或在反應部1中ji&藏固體促進劑時的組合和反應效率。(1):將溶解了 25重量％蘋果酸的水溶液、氫化硼鈉10g時的促 進劑水溶液的促進劑的量設成7.8g進行燃料電池運轉。反應效率是 87%。若用蘋果酸水溶液的話，可以高反應率得到氫，包含生成物的
水溶液的pH變低到9.5左右。(2) :將10重量％的氯化鎳水溶液、氫化硼鈉10g時的促進劑水 溶液的促進劑的量設成2.6g進行燃料電池運轉。反應效率是91%。若 用氯化鎳水溶液的話，可以使催化劑量變少且反應率提高。
(3) :將溶解了 15重量％蘋果酸、5重量％的氯化鎳的水溶液、 氫化硼鈉10g時的促進劑水溶液的促進劑的量做成5.3g進行燃料電池 運轉。反應效率是94%。若用蘋果酸及氯化鎳水溶液的話，可以提高 反應率，減少催化劑量，包含生成物的水溶液的pH變成10.0左右。
(4) 作為促進劑水溶液使用10重量％的氯化鎳水溶液，在反應 部l作為固體促進劑容納有固體的氯化鎳0.3g。將氫化硼鈉10g時的 促進劑水溶液的促進劑的量做成2.6g進行燃料電池運轉。在促進劑水 溶液中溶解氫化硼鈉引起氫產生反應時，初期顯示急速的反應速度， 但隨時間推移反應變得緩慢?？梢砸姷饺缦碌默F象，即，反應緩慢時 的反應部位成為水溶液，該水溶液與固體的氯化鎳接觸時，固體的氯 化鎳溶解，氫產生反應的速度增加。其結果，與不貯藏固體的氯化鎳 的情況相比較，反應部1的內壓下降到基準壓以下的時間加長，促進 劑水溶液的水的反應量變多。反應效率是96%。
(5) :代替(4)的固體的氯化鎳，貯藏固體的氯化鈷0.3g。反應 效率是96%。
(6) :代替(4)的固體的氯化鎳，收納固體的蘋果酸0.5g。反應 效率是94%。
在(4) ~ (6)中，催化劑量增加了在反應器內固定了催化劑的 量，可以提高反應率。(7) :代替(6)的10重量％的氯化鎳水溶液將20重量％的蘋果 酸水溶液作為促進劑水溶液，氬化硼鈉10g時的促進劑水溶液的促進 劑的量做成5.8g進行燃料電池運轉。反應效率是91%。
(8) :代替(7)的固體的蘋果酸，收納固體的氯化鈷0.3g。反應 效率是92%。
(9) :代替(8)的固體的氯化鈷，作為貴金屬收納0.3g的鈀。 反應效率是89%。在(7) ~ (9)中，可以使催化劑量減少，提高反應率。另外， 可以使內部壓力的變動速度變小(參照后述的圖9)，可以得到高的安 全性和控制性。(10):在(3)的基礎上，在反應部1中作為固體促進劑收納固 體的氯化鎳0.3g。反應效率是97%。在(10)中，催化劑量增加了在反應器內固定催化劑的量，可以 提高反應率。因而，判斷出通過使用(l) ~ ( 10)的組合顯示了極高的反應效 率、可以得到高氫貯藏密度。另外，作為金屬氯化物的鹽可以使用鈉、鉀、鋰，作為金屬可以 使用鐵。另外，作為絡合氫化物可以使用氫化鋁鹽。作為絡合氫化物 使用氧化還原電位比氫低的金屬時，使用酸作為促進劑水溶液的促進 劑。作為酸可以使用鹽酸、硫酸。而且，作為絡合氫化物可以使用兩 性金屬，此時，作為促進劑水溶液使用堿性水溶液。作為兩性金屬使 用鋁、鋅、錫、鉛，作為堿性水溶液使用氫氧化鈉。如上所述，作為促進劑水溶液的促進劑，在(2)、(4) ~ (6)中， 作為金屬氯化物使用氯化鎳的水溶液。在此，氯化鎳設成0.1重量％ 以上40重量％以下，最好是0.1重量％以上到25，用圖8說明反應率 的氯化鎳的濃度依存性。圖8示出了表示反應效率的氯化鎳的濃度依存性的曲線圖。當評 價反應效率、氫密度時，氯化鎳的濃度的下限以反應開始經過五分鐘 后的反應初期的反應率為根據；氯化鎳的濃度的上限以反應結束時的 反應效率的高度為根據。在圖中的縱軸左端的反應效率及氫密度的值 不是完全不含氯化鎳時的值，而是加了氯化鎳的重量。/。，例如0.1重 量％以下的值?？梢耘袛喑龅氖牵鐖D8所示，從反應開始經過五分鐘后，在O.l 重量％以上的濃度區(qū)域成為10%以上的反應效率，以高反應率進行反 應。在到20重量％的濃度范圍內形成高反應效率和高氫密度，在到 25重量％的濃度范圍內維持高的狀態(tài)。而且，若超過40重量％，反 應效率以及氫密度維持在大致不變的狀態(tài)。因此，作為氯化鎳的濃度、 即金屬氯化物的濃度，將0.1重量％以上40重量％以下、進而是O.l 重量％以上25重量％以下作為形成最佳值的條件而選擇。更好的是， 如圖8所示，由于判斷出在從1.0重量％到15重量％之間產生反應效 率以及氫密度的峰值，所以作為金屬氯化物的濃度最好選擇1.0重量 %以上15重量°/。以下。根據圖9、圖10，說明在反應器中收納了固定催化劑(貴金屬或 氫吸附合金)時的反應狀況。在圖9中示出了沒有收納固定催化劑時 的氫產生壓力(氫產生速度)的歷時變化，而在圖10中示出了收納有 固定催化劑時的氫產生壓力(氫產生速度)的歷時變化。作為具體條 件，圖9的情況是在圖7中所示的(1)中，假設發(fā)電電流為6A。而 且，圖10的情況是在圖7中所示的(7)中，假設發(fā)電電流為6A。圖9、圖IO是在燃料電池系統(tǒng)中在向氫化硼鈉滴下催化劑水溶液 時的反應速度的不同。在此，曲線圖的傾斜度與氫產生速度和發(fā)電電 流相關。由于圖9、圖10的發(fā)電電流相同，故曲線的不同起因于氫產 生速度的不同。氫產生速度與催化劑量、供給的水的量相關，供給量 越多則越快。因而，當供給促進劑水溶液量時，曲線圖變成豎起。曲 線的一個周期與所供給的水的量、氫產生速度的變化及電流相關。供 給水量越多則一個周期越長。另外，供給促進劑水溶液后，氫產生速 度變化，直到氫產生速度比由于電流產生而產生的氫消耗速度小的時 間越短，則一個周期越短。下面比較兩圖。編號(a) ~ (c)為各自對應的內容。圖9(a) 由于氫化硼鈉和水溶液相遇會進行反應，所以反應速度的變 化是圓滑的。因而，圖線圖的線上很少有細小的凹凸。(b) 豎起、下落是急劇的。這顯示了氫產生速度的變化速度大。(c) 一個周期短。供水量少。 圖10(a )在氫化硼鈉和水溶液相遇的基礎上，使反應中的物質與固定 在反應器上的促進劑接觸，進行反應。反應中的物質形成泡狀，在泡 表面上含有氫化硼鈉和水。由于反應中的物質是泡形狀，所以固定在 反應器上的促進劑和反應中的物質接觸的時刻各不相同。因而，在曲 線圖的線上，細小的凹凸變多。(b) 豎起、下落是緩慢的。這顯示氫產生速度的變化速度小。 因而，可以得到高的安全性和控制性。比起圖9豎起速度變慢的理由 可以舉出(i)由于促進劑處在反應器內，在向氫化硼鈉供給促進劑 水溶液的時刻的水和氫化硼鈉的接觸量變少；(ii)促進劑水溶液的濃 度低。(c) 一個周期長，但壓力變化量與圖9一樣。供水量多。是由于 豎起速度緩慢。在圖9、圖10中壓力不同，這是由于閥的閉閥壓不同。壓力的絕 對值與氫產生速度或發(fā)電電流等無關。也就是說，由于即使混合促進劑水溶液和氫化硼鈉，所有的反應 物也不能立即反應，所以，首先會形成反應物和已生成的生成物混合 的混合水溶液。由于該水溶液包含氫化硼鈉，故引起氫產生反應。由于反應速度與促進劑水溶液剛剛供給后相比變慢，所以通過與保持為 固體的固體促進劑接觸，可以使反應速度增加。因而，在容納了固體促進劑時，可以使內部壓力的變化速度小， 得到高安全性和控制性。另外，由于即使供給水量多，壓力變化量也 一樣，故即使不收納固體促進劑時，也可認為當供給水量變少時壓力 變化量變小。由此，可以得到高的安全性和控制性。根據圖11 ~圖22說明實施本發(fā)明的氫產生方法的氫產生裝置及 燃料電池設備的具體結構。按圖中的說明，工作材料(7 —夕)是絡 合氫化物，作為一例假設是氫化硼鈉。另外，反應溶液是促進劑水溶 液，作為一例假設是蘋果酸水溶液。而且，作為工作材料也可以適用 氫化硼鈉以外的絡合氬化物，作為反應溶液也可以適用圖7中所例示 的促進劑水溶液等。
圖11表示本發(fā)明第一實施方式的氫產生裝置的概略結構，圖12 表示本發(fā)明第二實施方式的氫產生裝置的概略結構，圖13表示本發(fā)明 第三實施方式的氫產生裝置的概略結構。根據圖ll說明第一實施方式的氫產生裝置。氫產生裝置11裝有作為氫供給器的反應腔12 (相當圖1中的反 應部1 ),在反應腔12內貯藏有作為氫產生反應物的工作材料13 (例 如氫化硼鈉)。在反應腔12中通過作為供給管的送液管14連接作為水 溶液貯藏部的溶液罐15，送液管14與作為溶液罐15的流體室的液室 16連接。在液室16中貯藏有作為促進劑水溶液的反應溶液17 (例如 蘋果酸水溶液)，液室16由可動壁18間隔。可動壁18通過壓縮彈簧19向液室16側加力，液室16纟皮推向可 動壁18,被加壓。即，由于可動壁18時常由壓縮彈簧19推壓，所以 在形成反應溶液17在送液管14中流動的條件時，就能推出反應溶液 17。反應溶液17從送液管14送到反應腔12時，反應溶液17和工作 材料13接觸發(fā)生氫生成反應。而圖中的附圖標記20是用于不妨礙可 動壁18動作的空氣取入口 。在反應腔12中連接作為排出裝置的氫導管21,在氫導管21中設 有調節(jié)器22。利用調節(jié)器22調整來自反應腔12的氫排出量。另外， 利用調節(jié)器22可以控制氫排出量，但使用定壓閥也可以按一定的氫壓 排出氫。另一方面，在送液管14中設置壓力調整用的壓力調整閥23,壓 力調整閥23是調整反應溶液17成為容許流通狀態(tài)時的壓力的閥。反 應溶液17成為容許流通狀態(tài)時的輸出壓成為壓力調整閥23開閥時的 壓力(開閥壓)。反應腔12內的壓力上升到開岡壓以上時，壓力調整 閥23閉鎖，在反應腔12內的壓力低于開閥壓時(失見定值以下)壓力 調整閥23打開。即，液室16的內壓被加壓，維持比壓力調整閥23打開的壓力還 高(用于打開壓力調整闊23的、超過反應腔12的規(guī)定壓力值的壓力)， 壓力調整閥23l故成在反應腔12的內壓成為井見定值以下的定壓時、在 容許從液室16側向反應腔12側的反應溶液17的流通的狀態(tài)下閥體打 開的結構。壓力調整閥23例如是定壓閥，由作為溶液罐15的液室16側流路 的一次流路、作為反應腔12側的流路的二次流路、在一次流路和二次 流路之間安裝的閥體、將外部壓力傳遞給閥的外壓傳遞路、和將反應 腔12的內壓傳遞給閥體的內壓傳遞路構成。另外，也可以做成如下結構，即，通過用壁部件分隔溶液罐15 的液室16和反應腔12而由一個容器部件構成溶液罐15和反應腔12, 在分隔液室16和反應腔12的壁部件上形成連通孔，在連通孔中設置 壓力調整閥23。由此，不需要送液管14，可以削減部件的數量。說明上述的氫產生裝置11的作用。從溶液罐15的液室16通過送液管14向反應腔12輸送反應溶液 17。在向液室16加壓的同時，在不生成氫的狀態(tài)下的反應腔12的內 壓設成打開壓力調整閥23狀態(tài)的低壓力，通過送液管14輸送反應溶 液17。在向反應腔12輸送反應溶液17時，反應溶液17和工作材料13 接觸、反應，生成氫。在生成氫時，反應腔12的內壓上升，高于壓力 調整閥23的開閥壓(成為壓力調整閥23關閉的狀態(tài))。通過反應腔 12的內壓上升，壓力調整閥23成為閉閥狀態(tài)，停止從送液管14供給 反應溶液17。不供給反應溶液17時，反應腔12中的氫產生反應的反應速度下 降，產生的氫從反應腔12的氫導管21排出。通過反應腔12的內壓下 降，形成打開壓力調整閥23狀態(tài)的低壓力。再次從溶液罐15的液室 16向反應腔12輸送反應溶液17，反應溶液17和工作材料13接觸， 生成氫。在此，為了從溶液罐15的液室16輸送反應溶液17，使用了加壓 裝置。即，可動壁18利用壓縮彈簧19向液室16側加力，利用液室 16被可動壁18推壓的加壓力輸送反應溶液17。在反應溶液17中，在 由壓縮彈簧19產生的經由可動壁18的加壓作用下，經常施加從溶液 罐15排出的力。其中，根據壓縮彈簧19的位移量，壓力產生變化。相對反應溶液17的排出速度的變化，通過裝有由反應溶液17的 內壓下降而開閥、開閥壓一定的壓力調整閥23,不管溶液罐15的液 室16的壓力，反應溶液17的排出速度是一定的。另外，由于壓力調 整閥23根據反應腔12的內壓和外壓的關系進行閥的開關，且由于外 壓(具體地為大氣壓)是一定的，故反應腔12的內壓大致保持一定。因此，可以根據壓力狀態(tài)，不用動力即可穩(wěn)定地向反應腔12供給 反應溶液17,生成氫。另外，通過用可動壁18改變液室16的容積， 可以向液室16加壓，保持壓力調整閥23打開的壓力狀態(tài)。另外，由 于形成用壓縮彈簧19的作用力推壓可動壁18，故可以用極筒單的結 構推壓可動壁18。根據圖12說明第二實施方式的氫產生裝置。另外，對與圖ll所 示的部件相同的部件賦予相同的附圖標記，并省略重復的說明。第二實施方式的氫產生裝置24代替圖11所示的氫產生裝置11的 壓縮彈簧19,裝有一對磁鐵25。即，利用磁鐵25的反作用力，可動 壁18 #>向液室16側加力，液室16 ^皮推向可動壁18、；故加壓。由于 可動壁18經常被用磁鐵25的反作用力推壓，在形成反應溶液17在送 液管14中流動的條件時，可以推出反應溶液17。因而，氫產生裝置24可以用極簡單的結構通過磁鐵25的磁力推 壓可動壁18。根據圖3說明第三實施方式的氫產生裝置。另外，對與圖1、圖2 所示的部件相同的部件賦予相同的附圖標記。氫產生裝置28裝有反應腔12，在反應腔12中貯藏有工作材料13。 在反應腔12中借助送液管14連接溶液罐15,送液管14與溶液罐15 的液室16連接。在液室16中貯藏有反應溶液17。在反應腔12中連 接氫導管21,在氫導管21中設有調節(jié)器22。利用調節(jié)器22調整來自 反應腔12的氫排出量。另一方面，在送液管14中設置壓力調整用的壓力調整閥23,壓 力調整閥23是調整反應溶液17成為容許流通狀態(tài)時的壓力的閥。反 應溶液17成為容許流通狀態(tài)時的輸出壓成為壓力調整閥23開閥時的 壓力(開閥壓)。反應腔12內的壓力上升到開岡壓以上時，壓力調整 閥23閉鎖，在反應腔12內的壓力降低到開閥壓以下時(規(guī)定值以下)， 壓力調整閥23打開。而且，與送液管14不同地，利用壓力傳遞管26連接反應腔12 和溶液罐15的液室16,在反應腔12產生的氫通過壓力傳遞管26送 到溶液罐15的液室16。在壓力傳遞管26上設有止回閥27,通過止回 閥27只容許氫從反應腔12流向液室16。即，氫不能從液室16流到 反應腔12。將反應溶液17供向反應腔12的原理是利用因溶液罐15的內壓上 升和在反應腔12的減壓而產生的兩者的壓力差。通過在反應腔12產 生氫、壓力上升，氫從反應腔12流入溶液罐15，溶液罐15的內壓上 升。另一方面，由于在反應腔12中氫經由調節(jié)器22從氫導管21向外 部排出，所以反應腔12的壓力減少。因而，在溶液罐15和反應腔12 產生壓力差，反應溶液17向反應腔12側移動。說明上述的氫產生裝置28的作用。從溶液罐15的液室16通過送液管14向反應腔12輸送反應溶液 17。在向液室16加壓的同時，在不生成氫的狀態(tài)下的反應腔12的內 壓成為打開壓力調整閥23狀態(tài)的低壓力，通過送液管14輸送反應溶 液17。在向反應腔12輸送反應溶液17時，反應溶液17和工作材料13 接觸、反應，生成氫。在生成氫時，反應腔12的內壓上升，上升到壓 力調整閥23的開閥壓以上(成為壓力調整岡23關閉的狀態(tài))。通過反 應腔12的內壓上升，壓力調整閥23成為閉閥狀態(tài)，停止從送液管14 供給反應溶液17。不供給反應溶液17時，反應腔12中的氫產生反應的反應速度下 降，產生的氫從反應腔12的氫導管21排出。通過反應腔U的內壓下 降，形成打開壓力調整閥23的狀態(tài)的低壓力。再次從溶液罐15的液 室16向反應腔12輸送反應溶液17，反應溶液17和工作材料13接觸， 生成氫。在此，為了從溶液罐15的液室16輸送反應溶液17,使用了加壓 裝置。即，當在反應腔12內產生氫、壓力上升時，從壓力傳遞管26 向溶液罐15送氫，從反應腔12向溶液罐15傳遞壓力。同時，從氬導 管21排出反應腔12的氫時，反應腔12的內壓下降，用止回閥27維 持溶液罐15的內壓比反應腔12的內壓高的狀態(tài)，溶液罐15成加壓狀 態(tài)，輸送反應溶液17。因此，可以根據壓力狀態(tài)，不用動力即可穩(wěn)定地向反應腔12供給 反應溶液17，生成氫。另外，可以通過借助壓力傳遞管26的止回閥 27流入的氫對溶液罐15加壓，保持壓力調整閥23打開的壓力狀態(tài)。根據圖14、圖15說明燃料電池設備。在圖14中表示本發(fā)明第一實施方式的燃料電池設備的概略結構， 在圖15中表示本發(fā)明第二實施方式的燃料電池設備的概略結構。圖14所示的燃料電池系統(tǒng)31是使圖11所示的氫產生裝置11與 燃料電池32連接的系統(tǒng)。即，在燃料電池32中裝有作為負極室的陽 極腔33，陽極腔33構成與燃料電池組34的陽極室連接的空間。陽極 室是臨時保持在陽極中消耗的氫的空間。陽極腔33和反應腔12由氫 導管21連接，在反應腔12中產生的氬供向陽極腔33的陽極室。供給 陽極室的氫在陽極中的燃料電池反應被消耗。在陽極中的氫的消耗量 根據燃料電池32的輸出電流決定。另外，由于不需要設置裝在圖11所示的氫導管21上的調節(jié)器22, 故沒有安裝。上述的燃料電池系統(tǒng)31可以做成裝有不使用復雜的機構或動力 就能穩(wěn)定地供給反應溶液17而生成氫的氫產生裝置11的燃料電池系 統(tǒng)31。圖15所示的燃料電池設備35是使圖13所示的氫產生裝置28與 燃料電池32連接的系統(tǒng)。即，在燃料電池32中裝有陽極腔33，陽極 腔33構成與燃料電池組34的陽極室連接的空間。陽極室是臨時保持 在陽極中消耗的氫的空間。陽極腔33和反應腔12由氫導管21連接，
在反應腔12中產生的氫供向陽極腔33的陽極室。供給陽極室的氫在 陽極中的燃料電池反應被消耗。在陽極中的氫的消耗量根據燃料電池 32的輸出電流決定。另外，由于不需要設置裝在圖13所示的氫導管21上的調節(jié)器22， 故沒有安裝。上述的燃料電池設備35可以做成裝有不使用復雜的機構或動力 就能穩(wěn)定地供給反應溶液17而生成氫的氫產生裝置24的燃料電池設 備35。在圖16中表示本發(fā)明第四實施方式的氫產生裝置的概略結構，在 圖17中表示本發(fā)明第五實施方式的氫產生裝置的概略結構，在圖18 中表示本發(fā)明第六實施方式的氫產生裝置的概略結構。根據圖16說明第四實施方式的氫產生裝置。氫產生裝置41裝有反應腔42,在反應腔42內貯藏著工作材料43。 另外，在反應腔42的內部裝有溶液容器44,在溶液容器44中貯藏有 作為反應流體的反應溶液51。反應腔42和溶液容器44用作為流體供 給路的送液管45連接，送液管45經由反應腔42的外部使反應腔42 和溶液容器44連接。溶液容器44例如由聚丙烯制(可撓性材料樹脂或橡膠的薄膜、 片狀材料)的袋部件組成，在底部設有作為板材的加重板46。在加重 板46和反應腔42的底壁間設有壓縮彈簧47，由壓縮彈簧47向加重 板46加力。另外，作為溶液容器44,在聚丙烯以外可以使用PET、 硅酮、硅橡膠、丁基橡膠、異戊二烯橡膠等可撓性材料。由于溶液容器44借助壓縮彈簧47及加重板46經常被推壓，當成 為反應溶液51在送液管45中流動的條件時，可以從溶液容器44推出 反應溶液51。當反應溶液51被推出時，由于借助加重板46推壓溶液 容器44,袋部件變形，溶液容器44的體積減小，反應腔42的容積相 應地增加。反應溶液51從送液管45送到反應腔42時，反應溶液51 和工作材料43接觸，在容積增加的反應腔42中發(fā)生氫生成反應。在反應腔42中連接氫導管50，在氫導管50中設有調節(jié)器52。利 用調節(jié)器52可以調整來自反應腔42的氫排出量。另外，利用調節(jié)器 52可以控制氫排出量，但也可利用定壓閥按一定的氬壓排出氫。另一方面，在反應腔42的外部部位的送液管45中設置壓力調整 用的壓力調整閥53，壓力調整閥53是調整在反應溶液51形成流通容 許狀態(tài)時的壓力的閥。反應溶液51成為容許流通狀態(tài)時的輸出壓成為 壓力調整閥53開閥時的壓力(開閥壓)。反應腔42內的壓力上升到開 閥壓以上時，壓力調整閥53閉鎖，反應腔42內的壓力下降到開閥壓 以下時(規(guī)定值以下)，壓力調整閥13打開。即，溶液容器44的內壓被加壓，維持比壓力調整閥53打開的壓 力還高(超過用于調整閥53打開的反應腔42的規(guī)定壓力值的壓力)， 壓力調整閥53j故成在反應腔42的內壓成為規(guī)定值以下的定壓時、在 容許從溶液容器44側向反應腔42側的反應溶液51的流通的狀態(tài)下閥 體打開的結構。壓力調整閥53例如是定壓閥，由作為溶液容器44側的流路的一 次流路、作為反應腔42側的流路的二次流路、在一次流路和二次流路 間安裝的閥體、將外部的壓力傳給閥的外壓傳遞路、和將反應腔42 的內壓傳給閥體的內壓傳遞路構成。另外，經由反應腔42的外部用送液管45連接反應腔42和溶液容 器44，但也可以將送液管45配置在反應腔42的內部。另外，還可以 在反應腔42的內部開口的送液管45的噴嘴部設置止回閥。通過設置 止回閥，可以防止在反應腔42中產生的氫或巻入氫的泡的逆流，減少 使用氫產生裝置41的姿勢的限制。說明上述的氫產生裝置41的作用。從溶液容器44通過送液管45向反應腔42輸送反應溶液51。在 溶液容器44被加壓的同時，在沒有生成氫的狀態(tài)下反應腔42的內壓 是打開壓力調整閥53的狀態(tài)的低壓力，通過送液管45輸送反應溶液 51。在向反應腔42輸送反應溶液51時，反應溶液51和工作材料43 接觸反應，生成氫。生成氫時，反應腔42的內壓上升，上升到壓力調
整閥53的開閥壓以上(成為壓力調整閥53關閉的狀態(tài))。通過反應腔 42的內壓上升，壓力調整閥53成為閉閥狀態(tài)，停止從送液管45供給 反應溶液51。當不供給反應溶液51時，在反應腔42中的氬產生反應的反應速 度下降，產生的氫從反應腔42的氫導管50排出。通過反應腔42的內 壓下降，形成打開壓力調整閥53的狀態(tài)的低壓力。再次從溶液容器 44向反應腔42輸送反應溶液51,反應溶液51和工作材料43接觸生 成氫。在此，為了從溶液容器44輸送反應溶液51，使用了加壓裝置。 即，利用壓縮彈簧47對加重板46加力，在溶液容器44的體積減少的 狀態(tài)下袋部件變形，反應溶液51被加壓，利用加壓力輸送反應溶液 51。在反應溶液51中通過由壓縮彈簧47形成的經由加重板46的溶液 容器44的變形(體積減少)進行加壓，經常施加從溶液容器44排出 的力。其中，由壓縮彈簧47的位移量導致壓力變化。對于反應溶液51的排出速度的變化，通過裝有由于反應溶液51 的內壓下降導致開閥、開閥壓一定的壓力調整閥53，不管溶液容器44 的壓力，反應溶液51的排出速度成為定值。另外，由于壓力調整閥 53根據反應腔42的內壓和外壓的關系進行閥的開閉，故由于外壓(具 體地為大氣壓)一定，反應腔42的內壓大致保持為一定。為此，可以不用動力由壓力狀態(tài)穩(wěn)定地向反應腔42供給反應溶液 51,生成氬。另外，通過向加重板46加力改變溶液容器44的體積， 對溶液容器44加壓，保持壓力調整閥53打開的壓力狀態(tài)。另外，由 于用壓縮彈簧47的作用力推壓加重板46,故可以用極簡單的結構推 壓力口重板46。而且，由于隨著溶液容器44的反應溶液51 ;故供給向反應腔42 的工作材料43,加重板46由壓縮彈簧47的作用力推壓，溶液容器44 的體積減少，所以，可以與該體積減少的量對應地使反應腔42的容積 增加。因此，可以沒有無效空間，以較少的空間使產生氫的區(qū)域增加， 能不減少氫產生量地實現空間節(jié)省。另外，還能不增加空間地增加氫
產生量。因而，上述的氫產生裝置41可以用少的體積產生足夠量的氬。根據圖17說明第五實施方式的氫產生裝置。對與圖16所示的部 件相同的部件賦予相同的附圖標記并省略重復的說明。第五實施方式的氫產生裝置55代替圖16中所示的溶液容器44， 在反應腔42內部裝有作為流體室的溶液容器56。在溶液容器56中]i!i 藏有反應溶液51 (例如蘋果酸水溶液)。反應腔42和溶液容器56用 作為流體供給路的送液管45連接，送液管45經由反應腔42的外部^f吏 反應腔42和溶液容器56連接。溶液容器56作為變形容許部件由波紋部件所構成的波紋管組成， 例如由SUS、磷青銅、鈹構成。在溶液容器56的底部(波紋部件的 端部)設有作為板材的加重板57,在加重板57和反應腔42的底壁間 設有壓縮彈簧47，由壓縮彈簧47向加重板57加力。通過借助加重板 57推壓溶液容器56，波紋管收縮，溶液容器56的體積減少。由于溶液容器56借助壓縮彈簧47及加重板57經常被推壓，當形 成反應溶液51在送液管45中流動的條件時，可以從溶液容器56推出 反應溶液51。當反應溶液51^皮推出時，由于借助加重板57推壓溶液 容器56，波紋管收縮，溶液容器56的體積減小，反應腔42的容積相 應地增加。反應溶液51從送液管45送到反應腔42時，反應溶液51 和工作材料43接觸，在容積增加的反應腔42中發(fā)生氫生成反應。為此，可以不用動力由壓力狀態(tài)使反應溶液51穩(wěn)定并供給反應腔 42,生成氫。另外，可以通過向加重板57加力、4吏波紋管收縮，改變 溶液容器56的體積，對溶液容器56加壓，保持壓力調整閥53打開的 壓力狀態(tài)。而且，由于隨著將溶液容器56的反應溶液51供給反應腔 42的工作材料43,加重板57由壓縮彈簧47的作用力推壓，由于波紋 管收縮，溶液容器56的體積減少，可以與體積減少的部分對應地使反 應腔42的容積增加。因此，可以沒有無效空間，以較少的空間增加產 生氫的區(qū)域，能不減少氫產生量而節(jié)省空間。另外，還能不增加空間 而增加氫產生量。
因而，上述的氫產生裝置55可以用少的體積產生足夠量的氬。根據圖18說明第六實施方式的氫產生裝置。對與圖16、圖17所 示的部件相同的部件賦予相同的附圖標記并省略重復的說明。第六實施方式的氫產生裝置61代替圖16中所示的溶液容器44， 在反應腔42內部裝有作為流體室的溶液容器62。在溶液容器62中j^ 藏有反應溶液51 (例如蘋果酸水溶液)。反應腔42和溶液容器62用 作為流體供給路的送液管45連接，送液管45經由反應腔42的外部佳: 反應腔42和溶液容器62連接。溶液容器62由端部(下端部)開》文的缸63和移動自由地裝在釭 63的開放端側的活塞板64構成(所謂注射結構)。通過活塞板64的 移動使缸室65的容量可變，在缸室65中j^藏有反應溶液51。在活塞 板64和反應腔42的底壁之間設置壓縮彈簧47,用壓縮彈簧47使活 塞板64^皮加力。通過推壓活塞板64,形成缸63的缸室65的容積減 小、溶液容器62的開放體積增加、溶液容器62的體積減少的狀態(tài)。由于溶液容器62的活塞板64經常借助壓縮彈簧47被推壓，當形 成反應溶液51在送液管45中流動的條件時，可以使反應溶液51從溶 液容器62的缸室65推出。當反應溶液51被推出時，由于用活塞板 64推壓缸室65，缸室65的容積減少，溶液容器62的體積減少，反應 腔42的容積相應地增加。反應溶液51從送液管45送到反應腔42時， 反應溶液51和工作材料43接觸，在容積增加的反應腔42中發(fā)生氫生 成反應。為此，可以不用動力由壓力狀態(tài)使反應溶液51穩(wěn)定地供給反應腔 42，生成氫。另外，可以通過向活塞板64加力、使缸室65的容積減 少，改變溶液容器62的體積，對溶液容器62加壓，保持壓力調整閥 53打開的壓力狀態(tài)。而且，由于隨著溶液容器62的反應溶液51供給向反應腔42的工 作材料43,活塞板64由壓縮彈簧47的作用力推壓，缸室65的容積 減少，使溶液容器62的體積減少，所以可以與體積減少的部分享對應 地使反應腔42的容積增加。因此，可以沒有無效空間，以較少的空間
增加產生氫的區(qū)域，能不減少氫產生量而節(jié)省空間。另外，還能不增 加空間而增加氪產生量。因而，上述的氫產生裝置61可以用少的體積產生足夠量的氬。 根據圖19 ~圖21說明燃料電池設備。在圖19中表示本發(fā)明第三實施方式的燃料電池設備的概略結構， 在圖20中表示本發(fā)明第四實施方式的燃料電池設備的概略結構，在圖 21中表示本發(fā)明第五實施方式的燃料電池設備的概略結構。另外，在 圖19~圖21中對同一部件賦予相同的附圖標記并省略重復的說明。說明第三實施方式的燃料電池設備70。圖19所示的燃料電池設備70是使圖16所示的氫產生裝置41與 燃料電池71連接的系統(tǒng)。即，在燃料電池71中裝有陽極腔72,陽極 腔72構成與燃料電池組73的陽極室連接的空間。陽極室是臨時保持 在陽極上消耗的氫的空間。陽極腔72和反應腔42用氫導管50連接，在反應腔42中產生的 氬供給向陽極腔72的陽極室。向陽極室供給的氬在陽極的燃料電池反 應中被消耗。在陽極上的氫的消耗量根據燃料電池71的輸出電流決 定。另外，由于不需要設置圖16中所示的裝在氫導管50上的調節(jié)器 52，故沒有安裝。另外，也可以代替氫產生裝置41,使用圖17中所 示的氫產生裝置55或圖18中所示的氫產生裝置61。上述燃料電池設備70可以做成裝有能在少的體積中產生足夠量 的氫的氫產生裝置41的燃料電池設備70。說明第四實施方式的燃料電池設備81。圖20中所示的燃料電池設備81由氫產生裝置82和燃料電池83 構成，氫產生裝置82和燃料電池83用氫導管84連接。 說明氫產生裝置82。氫產生裝置82裝有作為反應物容器的反應腔85，在反應腔85內 貯藏有作為氫產生反應物的工作材料86 (例如氫化硼鈉)。另外，在 反應腔85的內部裝有作為流體室的溶液容器87，在溶液容器87中貯
藏有作為反應流體的反應溶液88 (例如蘋果酸水溶液)。在反應腔85的外部設有臨時貯藏部89,借助供給管90連接溶液 容器87和臨時貯藏部89。在供給管90上設置壓力調整閥95，來自供 給管卯側的壓力成為規(guī)定壓力以上時，壓力調整閥95開閥，反應溶 液88被送到臨時貯藏部89。另外，圖中的附圖標記86是用于壓力調 整閥95的開閉動作的取入大氣的大氣取入口 。另外，在臨時貯藏部89上連接在反應腔85內開口的排出管91， 在排出管91上設置止回閥92,利用止回閥92，來自臨時貯藏部89 側的反應溶液88可以在排出管91中流通，并可以防止來自反應腔85 側的反應溶液88的逆流。反應溶液88從排出管91送到反應腔85時， 反應溶液88和工作材料86接觸，在反應腔85中發(fā)生氫生成反應。溶液容器87做成可撓性薄膜(例如聚丙烯)的袋狀部件的容器， 反應溶液88在被送到臨時貯藏部89的同時，通過用在反應腔85中產 生的氫加壓，使溶液容器87的體積減少。即，隨著從溶液容器87向 反應腔85供給反應溶液88,溶液容器87的體積減少，反應腔85的 容積相應地增加。說明燃料電池83。在燃料電池83中裝有陽極腔98，陽極腔98構成與燃料電池組99 的陽極室連接的空間。陽極室是臨時保持在陽極上消耗的氫的空間。 陽極腔98和反應腔85用氫導管84連接，在反應腔85中產生的氫供 給至陽極腔98的陽極室。供給到陽極室的氫在陽極的燃料電池反應中 被消耗。在陽極的氫的消耗量根據燃料電池83的輸出電流決定。說明上述燃料電池設備81的作用。燃料電池組99與負荷連接時，燃料電池設備81內部的氫和空氣 中的氧發(fā)生燃料電池反應，產生電力。由于發(fā)電是一邊消耗氫一邊進 行，故陽極腔98、氫導管84、反應腔85的內壓下降。在此，由于臨 時貯藏部89受到大氣壓，故當內壓比大氣壓低時，在臨時貯藏部89 和反應腔85產生壓差，貯藏在臨時貯藏部89中的反應溶液88 (蘋果 酸水溶液)通過排出管91移動到反應腔85。 當反應溶液88移動到反應腔85時，與工作材料86 (氬化硼鈉) 接觸，產生氫產生反應。產生的氫通過氫導管84供給陽極腔98。通 過產生氫，反應腔85、氫導管84和陽極腔98的內壓比大氣壓上升， 反應腔85的內壓比臨時貯藏部89高。因此，氬在排出管91中逆流， 1旦用止回閥92可防止逆流。另一方面，溶液容器87接受反應腔85的內壓被壓縮，ji&藏在溶 液容器87內部的反應溶液88從供給管90移動到壓力調整閥95。壓 力調整閥95在閉閥方向上受到例如10kPa (表壓)的反應溶液88的 壓力，反應腔85的內壓超過10kPa (表壓)時，由反應溶液88的壓 力開閥方向的力上升，壓力調整閥95開閥，反應溶液88^皮供向臨時 貝i藏部89。之后，氫產生速度下降，燃料電池83中的氫消耗速度上升時，陽 極腔98、氬導管84、反應腔85的內壓開始下降。由于在內壓超過10kPa (表壓)期間壓力調整閥95開閥，所以反應溶液88從臨時^藏部89 流入到溶液容器87中。當內壓下降到10kPa (表壓)以下時，壓力調 整閥95閉岡，此時的臨時貯藏部89的內壓為10kPa (表壓)。進而， 反應腔85的內壓下降時，在臨時貯藏部89和反應腔85中產生壓力差， 止回閥92開閥，反應溶液88通過排出管91移動到反應腔85。由此， 反應溶液88與工作材料86接觸，發(fā)生氫產生反應，反應腔85的內壓 再次上升。通過以上反復生成氫，向燃料電池83的陽極腔98供給作為燃料 的氫。而且，由于隨著從溶液容器87向反應腔85供給反應溶液88，溶 液容器87的工體積減少，與之相應地使反應腔85的容積增加，因此， 可以沒有無效空間，在較少的空間中使進行氫的產生的區(qū)域增加，能 不減少氫產生量而節(jié)省空間。另外，還能不增加空間而增加氫產生量。上述的燃料電池設備81可以做成裝有可以用少的體積產生足夠 量的氫的氫產生裝置82的燃料電池設備81。說明第五實施方式的燃料電池設備101。37
圖21中所示的燃料電池設備101由氫產生裝置102和燃料電池 83構成，氫產生裝置102和燃料電池83用氬導管84連接。 說明氫產生裝置102。氫產生裝置102裝有作為反應物容器的反應腔85，在反應腔85 內貯藏有作為氫產生反應物的工作材料86 (例如氫化硼鈉)。另外， 在反應腔85的內部裝有作為流體室的溶液容器87，在溶液容器87中 貯藏有作為反應流體的反應溶液88 (例如蘋果酸水溶液)。在反應腔85的外部設有臨時貯藏部89，借助供給管90連接溶液 容器87和臨時貯藏部89。在供給管90上設置止回閥103，通過止回 閥103來自溶液容器87側的反應溶液88可以在供給管90中流通，可 以防止來自臨時貯藏部89的反應溶液88的逆流。用反應腔85中產生 的氫對溶液容器87加壓，來自供給管90側的壓力成為臨時jj^藏部89 壓力以上時，反應溶液88^皮送到臨時J3i藏部89。另外，在臨時貯藏部89上連接在反應腔85內開口的排出管91, 在排出管91上設置壓力調整閥104。當反應腔85內壓變成規(guī)定壓力 以下時，壓力調整閥104開閥，來自臨時貯藏部89側的反應溶液88 可以在排出管91中流通。臨時貯藏部89的內壓利用輸送的反應溶液 88加壓，成為比壓力調整閥打開的壓力高的狀態(tài)(超過用于壓力調整 岡104打開的反應腔85的規(guī)定壓力值的壓力)，利用臨時貯藏部89 和反應腔85的內壓差，反應溶液88從排出管91送到反應腔85。其 結果，反應溶液88和工作材料86接觸，在反應腔85中發(fā)生氬生成反 應。溶液容器87做成可撓性薄膜(例如聚丙烯)的袋狀部件的容器， 反應溶液88在被送到臨時貯藏部89的同時，通過用在反應室85中產 生的氫加壓，使溶液容器87的體積減少。即，隨著從溶液容器87向 反應腔85供給反應溶液88,溶液容器87的體積減少，反應腔85的 容積相應地增加。說明上述的燃料電池設備IOI的作用。燃料電池組99與負荷連4妾時，燃料電池83內部的氫和空氣中的氧引起燃料電池反應，產生電力。由于發(fā)電是一邊消耗氬一邊進行的，故陽極腔98、氫導管84、反應腔85的內壓下降。在此，由于臨時j^ 藏部89受到大氣壓，故當內壓比大氣壓低時，臨時貯藏部89和反應 腔85產生壓差，貯藏在臨時貯藏部89中的反應溶液88 (蘋果酸水溶 液)通過排出管91移動到反應腔85。當反應溶液88移動到反應腔85時，與工作材料86 (氫化硼鈉) 接觸，發(fā)生氫產生反應。產生的氫通過氫導管84供給至陽極腔98。 通過氫的產生，反應腔85、氫導管84、陽極腔98的內壓比大氣壓上 升，反應腔85的內壓比臨時貯藏部89高。因此，氫有在排出管91 中逆流的趨勢，^f旦用壓力調整閥104可以防止逆流。另一方面，溶液容器87接受反應腔85的內壓而被壓縮，貯藏在 溶液容器87內部的反應溶液88通過止回閥103從供給管90供給至臨 時P藏部89。此后，當氫產生速度下降、在燃料電池83中的氫消耗速度上升時， 陽極腔98、氫導管84、反應腔85的內壓開始下降，當內壓下降、臨 時貯藏部89和反應腔85產生壓力差時，壓力調整閥104開閥，反應 溶液88從臨時J^藏部89流入到溶液容器87。由此，反應溶液88與 工作材料86接觸，發(fā)生氫產生反應，反應腔85的內壓再次上升。通過以上反復生成氫，向燃料電池83的陽極腔98供給作為燃料 的氫。而且，由于隨著從溶液容器87向反應腔85供給反應溶液88，溶 液容器87的體積減少，相應地4吏反應腔85的容積增加，因此，可以 沒有無效空間，在較少的空間中增加產生氫的區(qū)域，能不減少氫的產 生量而節(jié)省空間。另外，還能不增加空間而增加氫產生量。上述的燃料電池設備101可以做成裝有可以用少的體積產生足夠 量的氫的氫產生裝置102的燃料電池設備101。如上所述，根據本實施方式，提供這樣的氫產生方法及氫產生裝 置，即，可以使絡合氫化物和催化劑均勻、高效率地接觸，按要求的 速度產生氫，且可以形成高反應效率及高氫貯藏密度。
另外，根據本實施方式，形成以下的燃料電池設備，其裝有可以 使絡合氫化物和催化劑均勻且高效率地接觸、按要求的速度產生氫、 且可以形成高反應效率及高氫貯藏密度的氫產生裝置。
工業(yè)實用性
本發(fā)明可以用于例如分解金屬氫化物而產生氫的氫產生裝置及以 將由該氫產生裝置產生的氫作為燃料的燃料電池設備的產業(yè)領域。
權利要求
1. 一種氫產生方法，其特征在于，在將作為氫產生反應的促進劑 的水溶液的促進劑水溶液供給向絡合氫化物而產生氫時，相對于所述 絡合氫化物的重量，將被供給向所述絡合氫化物的所述促進劑水溶液中所包含的水的總重量設定在0.2倍以上3倍以下。
2. 如權利要求1所述的氫產生方法，其特征在于，將所述水的總 重量設定在1.0倍以上3倍以下。
3. —種氫產生方法，其特征在于，在將作為氫產生反應的促進劑 的水溶液的促進劑水溶液供給向絡合氫化物而產生氫時，作為所述促 進劑適用金屬氯化物，將所述金屬氯化物的濃度設定為0.1重量％以 上40重量％以下。
4. 一種氫產生方法，其特征在于，在將作為氫產生反應的促進劑 的水溶液的促進劑水溶液供給向絡合氫化物而產生氫時，作為所述促 進劑適用金屬氯化物，將所述金屬氯化物的濃度設定為0.1重量％以 上25重量％以下。
5. —種氫產生方法，其特征在于，在將作為氫產生反應的促進劑 的水溶液的促進劑水溶液供給向絡合氬化物而產生氫時，作為所述促 進劑適用酸，將所述促進劑水溶液的pH設定為1以上3以下。
6. —種氫產生方法，其特征在于，在將作為氫產生反應的促進劑 的水溶液的促進劑水溶液供給向絡合氫化物而產生氫時，作為所述促 進劑適用金屬氯化物及酸，將所述金屬氯化物的濃度設定為0.1重量 %以上25重量％以下，而且，將所述促進劑水溶液的pHi殳定為1以 上3以下。
7. —種氫產生方法，其特征在于，在將作為氫產生反應的促進劑 的水溶液的促進劑水溶液供給向絡合氫化物而產生氫時，相對于所述 絡合氫化物的重量，將被供給向所述絡合氫化物的所述促進劑水溶液 中所包含的水的總重量設定在0.2倍以上3倍以下，作為所述促進劑 適用金屬氯化物，將所述金屬氯化物的濃度設定為0.1重量％以上25 重量％以下。
8. —種氫產生方法，其特征在于，在將作為氫產生反應的促進劑 的水溶液的促進劑水溶液供給向絡合氫化物而產生氫時，相對于所述 絡合氫化物的重量，將被供給向所述絡合氫化物的所述促進劑水溶液 中所包含的水的總重量設定在0.2倍以上3倍以下，作為所述促進劑 適用酸，將所述促進劑水溶液的pH設定為1以上3以下。
9. 一種氫產生方法，其特征在于，在將作為氫產生反應的促進劑 的水溶液的促進劑水溶液供給向絡合氫化物而產生氫時，相對于所述 絡合氫化物的重量，將被供給向所述絡合氫化物的所述促進劑水溶液 中所包含的水的總重量設定在0.2倍以上3倍以下，作為所述促進劑 適用金屬氯化物以及酸，將所述金屬氯化物的濃度設定為0.1重量％ 以上25重量％以下，而且，將所述促進劑水溶液的pH設定為1以上 3以下。
10. 如權利要求1~9中任一項所述的氫產生方法，其特征在于， 所述絡合氬化物是氫化硼酸鹽。
11. 如權利要求5、 6、 8及9中任一項所述的氫產生方法，其特 征在于，所述酸是有機酸。
12. 如權利要求11所述的氫產生方法，其特征在于，所述有機酸 是羧酸。
13. 如權利要求1~12中任一項所述的氫產生方法，其特征在于， 在所述氫產生反應的所述促進劑或所述絡合氫化物的至少一方中含有 消泡劑。
14. 如權利要求1~13中任一項所述的氫產生方法，其特征在于， 使被供給向所述絡合氫化物的所述促進劑水溶液與氬產生反應的固體 促進劑接觸。
15. 如權利要求14所述的氫產生方法，其特征在于，所述固體促 進劑包括與所述促進劑水溶液的促進劑種類相同的促進劑。
16. 如權利要求14所述的氫產生方法，其特征在于，所述固體促 進劑是貴金屬或氫吸附合金。
17. —種氫產生方法，將如權利要求1~9中任一項所述的促進劑 水溶液貯藏在水溶液貯藏部中，貯藏如權利要求1~9中任一項所述的 絡合氫化物，而且，從由引起氬反應的反應部組成的氬供給器產生氫， 通過供給管或閥向外部裝置供給氫，其特征在于，向絡合氫化物供給 促進劑水溶液而產生氫。
18. 如權利要求17所述的氫產生方法，其特征在于，具有如下工序第一工序，將通過將所述供給管或所述閥中損失的壓力加在所述 外部裝置中的設定氫壓而獲得的值作為基準壓，在所述外部裝置的內 壓低于所述設定氫壓、所述反應部內壓低于所述基準壓時，向第二氫 產生材料供給所述促進劑水溶液；第二工序，在所述促進劑水溶液中溶解所述第二氫產生材料，同 時產生氫；以及第三工序，在從所述反應部向所述外部裝置的氫供給壓變得比基 準壓高時，停止所述促進劑水溶液的供給；從所述第一工序到所述第三工序按順序反復進行。
19. 如權利要求18所述的氫產生方法，其特征在于，在所述促進 劑水溶液供給到所述絡合氫化物之后，至少一次地使氫產生速度高于 所述外部裝置中的氫消耗速度。
20. 如4又利要求19所述的氫產生方法，其特征在于，所述反應部 的內壓比所述基準壓高0.3kPa 300kPa。
21. 如權利要求18所述的氫產生方法，其特征在于，用所述氫供 給器的容積除所述促進劑水溶液中所包含的水和所述絡合氬化物反應生成的化學計量氫生成量而算出理論氫壓時，設定在進行一次所述第 一工序時供給的所述促進劑水溶液的供給量，使得所述理論氬壓成 5kPa 300kPa。
22. 如權利要求17~21中任一項所述的氫產生方法，其特征在于， 由所述氫供給器產生的氫作為供給向燃料電池的負極室的氫使用。
23. 如權利要求22所述的氫產生方法，其特征在于，燃料電池的 設定氫壓是燃料電池的正極室的壓力以上且比正極室的壓力高0.3MPa的壓力以下。
24. 如權利要求23所述的氫產生方法，其特征在于，對所述促進 劑水溶液施加所述基準壓，在連接所述水溶液貯藏部和所述反應部的導管上具有止回閥， 當所述反應部內壓低于所述基準壓時，利用壓差打開所述止回閥，所述促進劑水溶液被供給向所述絡合氫化物，當所述反應部內壓高于所述基準壓時，利用壓差關閉所述止回閥，所述促進劑水溶液停止。
25. 如權利要求23所述的氫產生方法，其特征在于，所述促進劑 水溶液被加重，在連接所述水溶液貯藏部和所述反應部的導管上具有調節(jié)器， 當所述反應部內壓低于所述基準壓時，所述調節(jié)器打開，所述促進劑水溶液被供給向所述絡合氫化物，當所述反應部內壓高于所述基準壓時，所述調節(jié)器關閉，所述促進劑水溶液停止。
26. —種氫產生裝置，其特征在于，裝備有用于貯藏作為氫產生 反應的促進劑的水溶液的促進劑水溶液的水溶液l&藏部，水溶液貯藏 部經由供給管連接在貯藏絡合氫化物的氫供給器上，在氫供給器上連 接消耗由氫供給器所產生的氫的外部裝置，在供給管上裝有閥部件， 該閥部件根據與氫的消耗相對應的氫供給器的壓力以及水溶液貯藏部 的壓力來容許促進劑水溶液的流通，在所述水溶液貯藏部中，貯藏著在如權利要求1~16中任一項所 述的氫產生方法的促進劑水溶液。
27. —種燃料電池設備，其特征在于，如權利要求26所述的氫產 生裝置的氫供給器與燃料電池的負極室連接，所產生的氫被供給向所 述負極室。
全文摘要
氫產生材料是使水解產生氫的絡合氫化物和在水解用的水中溶解有促進氫產生反應的促進劑的水溶液，由檢測出反應器內壓比基準壓低而向反應器供給促進劑水溶液的第一工序(S1)、在促進劑水溶液中溶解絡合氫化物而引起氫產生反應的第二工序(S2)、以及檢測出反應器內壓比基準壓高而停止供給促進劑水溶液的第三工序(S3)構成，反復進行從第一工序(S1)到第三工序(S3)的流程。
文檔編號C01B3/06GK101146738SQ20068000973
公開日2008年3月19日 申請日期2006年3月24日 優(yōu)先權日2005年3月25日
發(fā)明者尾崎徹, 巖崎文晴, 柳瀨考應, 玉地恒昭, 皿田孝史, 讓原一貴 申請人:精工電子有限公司