JPH0335194A - 重水の電気化学反応を用いた加熱方法及びその加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は重水の電気化学反応、即ち重水の電気分解によ
って発生する重水素を水素あるいは重水素を吸蔵する金
属又は合金（以下これらをまとめて水素２重水素吸蔵合
金と称す〉に吸収させる時に発生する熱を用いた加熱方
法及びその加熱装置に関する。

従来の技術 従来、水素の水素吸蔵合金への吸蔵時に発生する熱量を
加熱源として用いる例はあるが、重水素を用いる例はな
い。一方、水素と重水素の分離手法として、水素吸蔵合
金１重水素吸蔵合金（単体含む〉を用いる例はあるが、
重水の電気化学反応をおこさせ、重水素の水素９重水素
吸蔵合金への吸蔵時に発生する熱量を具体的に加熱源と
する加熱方法及び加熱装置は未だ提案されていない。

近年、重水の常温での電気分解によって、負極であるパ
ラジウム（Ｐｄ）電極内に重水素が吸収される時に核融
合反応が起こり、入力熱量より大きな熱量が得られたと
云う論文Ｊ、Ｅｌｃｔｒｏａｎａｌ　Ｃｈｅｗ。

２６１．１９８９　（３０１−３０８）があるが、まだ
、具体的な加熱方法、加熱装置に関する開示・示唆はな
い。さらに、高効率に、しかも多量の熱量が発生し、取
り出せるしくみが重要であり、そのための加熱方法、加
熱装置が必要となってくる。

発明が解決しようとする課題 この様な従来の方法、構成では単にＰｔ正極板とＰｄ負
極を重水中に浸漬し、一般の電気分解を行なう実験方法
及び実験装置であって、加熱方法及び加熱装置としての
具体性が不足しており、さらに、高効率に、しかも多量
の熱量が発生する工夫が大きな課題となっている。

そこで、本発明はとくに負極の構造に着目し、重水の電
気分解によって、水素吸蔵合金あるいは重水素吸蔵合金
に重水素が効率よく吸収され、多くの熱量を発生する様
な重水の電気化学反応を用いた加熱方法及びその加熱装
置を得ることを目的とするものである。

課題を解決するための手段 この課題を解決するために、本発明は水素あるいは重水
素を吸蔵する金属又は合金（水素２重水素吸蔵合金）か
らなる負極と、耐アルカリ性（耐薬品性〉の金属からな
る正極を、隔離板（セパレータ）を介してイオン導電性
物質（アルカリ性溶液〉を含む重水中に浸漬し、正負の
両電極間に充電電流を流す事により、重水を電気分解し
て重水素を発生させ、該重水素を負極の水素、ｆｆｉ水
素水素吸蔵合金中子状態で吸蔵させて、重水素化物を形
成する時に発生する生成熱、あるいは重水素原子が濃縮
し、核融合する時に発生する核融合反応熱を熱交換器を
介して熱源として取り出す様にした重水の電気化学反応
を用いた加熱方法を得るものである。

これに付随して上記負極が、粒子表面あるいは板状多孔
体表面に貴金属（Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｒｕなど）触媒が
担持されている水素９重水素吸蔵合金であること、また
、常温において１気圧以下の水素あるいは重水素平衡圧
力を有する水素１重水素吸蔵合金であること、さらに他
の発明として、水素９重水素吸蔵合金粒子を内蔵した繊
維状あるいは発泡状金属多孔体の両表面側に多孔性金属
板を加圧溶着し、一体化した負極であること、また、表
面を部分的に金属薄膜で被覆してある粒子状の水素２重
水素吸蔵合金である負極あるいは表面を部分的に金属薄
膜で被覆してある水素１重水素吸蔵合金粒子の表面上に
さらに貴金属触媒（Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｒｕなど〉がｔ
旦持してある負極を用いたものである。

次の本発明は水素２重水素吸蔵合金１からなる負極２と
耐薬品性（耐アルカリ土類金属からなる正極３を融離板
４を介して、重水電解用容器５内でイオン導電性物質（
アルカリ性溶液）を含む重水６中に浸漬し、正負の両電
極間の充電配線８に充電電流を流して重水６が電気分解
して重水素を発生させる充電装置と、発生した重水素を
負極２の重水素吸蔵金属又は合金１中に原子状態で吸蔵
させて重水素化物を形成する時に発生する生成熱、ある
いは重水素原子が核融合する時に発生する核融合反応熱
を直接熱交換し、熱源として加熱溶媒をポンプ等９によ
って配管１１を通して外部に取り出せるように重水６中
に熱交換器１０を配置した構成とする重水の電気化学反
応を用いた加熱装置を得るものである。

これに付随して上記重水電解用容器５の外部に配管１７
で連結してある熱交換器１８を配置し、加熱された重水
６をポンプ等６で循環させて、熱交換器１８で熱交換す
る配管１９を設ける構成としたこと、また、重水電解用
容器を耐圧容器２３とし、容器内全体を加圧（高圧）状
態とし、また加圧（高圧）状態を保持するために、加圧
（高圧）ガス供給用配管２４と酸素ガス排出用配管１４
が重水電解容器２３に連結され、バルブ制御ができる構
成となっていること、さらには、重水６中の温度センサ
ー３０によって、重水６の温度を検出制御器３１で検知
し、連動するリレースイッチ３２で調整する構成とした
ものである。

作用 一般に水素吸蔵合金に水素を吸蔵させる反応は発熱反応
であって、多量の吸蔵熱（生成熱）を発生する事が知ら
れている。水素吸蔵量１モル当り５〜３０ｋｃａｅが得
られる。重水素の吸蔵時にも同様な現象が見られるが、
材料によってはこの値より大きい場合もある。標準エン
タルピーの変化（△Ｈ”）の差が大きい事を利用して、
水素と重水素の分離などへの応用が考えられている。熱
力学的にはガス状で水素を吸蔵させる場合も、電気化学
的に吸蔵させる場合も同じ熱量と考えられるので、この
電気化学反応によって発生した熱量を部に取り出して熱
源として利用する事ができる。

一方、重水素の場合は水素と同様な現象による重水素の
吸蔵熱を利用すれば■式の様になる。

Ｍ＋Ｄ２　　　→　ＭＤ２＋Ｑ　　皇　　　　　　　　
　　　　　　　　　　・・・　・・・■Ｍ：水素、重水
素吸蔵合金　　Ｄ２　：重水素ＭＤ２：重水素化物　　
ＱＩ　：生成熱水素吸蔵合金あるいは重水素吸蔵合金中
への重水素の吸蔵過程で、重水素原子が濃縮され、一種
の核融合反応をおこし、０式の様な反応がおこる可能性
を持っている。

Ｍ＋Ｄ２−＋Ｍ＋Ｄ　　Ｄ４Ｍ＋Ｈｅ２’＋Ｎｏ’＋Ｑ
２（Ｈｌ”、Ｈｌ２）　（ＭＤ２）　　　　　・・・・
・・■Ｄ＝重水素原子〈陽子２ヶ、中性子１ケ）Ｈｅ２
３：ヘリウム　　ｎｏｔ：中性子この核融合反応が起き
たとすれば入力熱量よりも大きな熱量を得る事が可能と
なる。当然Ｑｌの熱量よりもはるかに大きい熱量Ｑ２　
、＞Ｑｌ　を得る事が期待できる。そこで、Ｑ２の量に
もよるが、ＱＩの利用の他にＱ２の利用も可能となる。

この原理を適用し、水素９重水素吸蔵合金からなる負極
を新規な構造、構成２表面改質する事で高効率な加熱方
法が期待できる。さらには重水電解用容器内外で熱交換
を行なわせる事で、熱源を外部に取り出せるので、加熱
装置としても期待できる。

以下実施例により本発明を説明する。

実施例 （実施例１） 水素吸蔵合金（単体〉、合金材料、及び重水素吸蔵金属
（単体）、合金材料としてＶ（単体）、Ｖｏ、ｓ　Ｃｒ
　ｏ、＋　　（２元系）　、Ｔ１Ｎｉ　（２元系）、Ｚ
　ｒｏ、ｓ　Ｔ　ｉｏ、ｓ　Ｎ　ｉ　（３元系）、Ｌａ
ｏ、９Ｎｄｏ、ｔ　Ｎ　１４Ａｅ　（４元系）、ＭｍＮ
　１４Ｃｏｏ、ｓ　Ｍｎｏ、３Ａｅ　Ｏ，２（５元系）
など１例として単体から５元系合金までを選択した。水
素吸蔵合金も重水素吸蔵合金も同種金属で重水素の吸蔵
は可能であるので重水素吸蔵合金を水素吸蔵合金として
取扱う事とした。即ち、水素化物ＶＨ，ＴｉＮ１Ｈｌｔ
重水素化物ＶＤ。

ＴｉＮ１Ｄを形成する。つぎに水素吸蔵合金の製造法に
ついて述べる。まず、Ｔ１Ｎｉ合金は、Ｔｉ（一般にＴ
ｉＨ）粉末とＮｉ粉末を原子比率で１対１になる様に結
着剤と共に混合してペースト状となし、発泡状金属多孔
体内に充てんし、加圧乾燥した後、９００℃、２時間、
真空中で焼結し、リード線を取付けて負極とした。他の
水素吸蔵合金として、Ｖｏ、９　Ｃｒｏ、１　、　Ｚ　
ｒ（１，５Ｔ　ｉｇ、５　Ｎ　ｉは原子比毎に配合し、
アーク溶解法によって溶解し、合金化した。■は単体粉
末を用いた。この合金はすべて粉砕し、４０μｍ以下の
粒径に調整した。これらＶ、　Ｖｏ、ｓ　　Ｃｒｏ、＋
　　、　Ｚ　ｒｏ、ｓ　Ｔ　ｉｏ、ｓ　Ｎ　ｉ粉末は、
発泡状金属多孔体、繊維状金属多孔体内部に充てんし、
加圧後、９００℃、２時間、真空中で焼結し、リード線
を取付けて負極とした。

希土類系合金であるＬａ　ｏ、５Ｎｄｏ、＋　Ｎ　ｉ　
４Ａｅ　。

ＭｍＮ　ｉ　４　Ｃｏ　ｏ、ｓ　Ｍｎｏ、３Ａｅ　Ｏ，
２（Ｍｍ　：ミッシュメタル、希土類の混合物）もすべ
て粉砕しζ４０μｍ以下の粒径に調整した。これらの合
金粉末に結着剤としてのフッ素樹脂（Ｐ、Ｔ。

Ｆ、Ｅ）の粉末を混合し、よく混練した後、発泡状金属
多孔体、繊維状金属多孔体、あるいは多孔性金属容器内
に加圧、充てんした後、不活性ガス雰囲気中で、３５０
℃の温度でもって熱処理し、リード線を取付は負極とし
た。つぎに、この様な製法で作った負極を用いた重水の
電気化学反応による加熱方法および加熱装置について説
明する。

重水の電気化学反応による加熱装置を第１図に示す。水
素２重水素吸蔵合金１からなる負極２と、耐薬品性（耐
アルカリ土類金属（白金板〉からなる正極３を隔離板４
を介して、重水電解用容器５内でイオン導電性物質（ア
ルカリ性溶液〉を含む重水６中に浸漬し、充電装置７に
よって両電極間の充電配線８に充電電流を流すようにし
、重水６が電気分解して重水素を発生し、該重水素は負
極２の重水素吸蔵金属又は合金１中に原子状態で吸蔵さ
れて重水素化物を形成する時に発生する生成熱あるいは
重水素原子が核融合する時に発生する核融合反応熱を直
接熱交換し、熱源として加熱溶媒をポンプ等９によって
配管１１を通して外部に取り出せるように重水６中に熱
交換器ＩＯを主構成要素とし、さらに、配管１１にはバ
ルブ１２があり、重水電解容器５には酸素ガス排出管１
４が取り付けられた蓋１３があり、重水電解容器５から
重水６が飛散しない様にしてある。充電装置７には商用
電源１５から電力が供給される。充電装置７から直流電
流を子端子から一端子へと流すと、重水はＤ２←Ｏ−＋
Ｄ２−＋ｌ／２０２の様に分解され、正極からは酸素ガ
スが発生し、酸素ガス排出管１４から回収される。負極
には重水素が吸蔵される。重水素が負極表面で吸蔵され
ると温度が上昇するので、この熱量を熱交換器１０内を
ポンプ９で循環させる媒体と熱交換し、この熱交換した
熱媒体を熱源として取出す。負極を構成する水素吸蔵合
金の材料、構造によって全土熱量に多少の差はあるが、
すべて発熱現象が観察され、熱源として取り出す事がで
きる。重水中にはイオン導電性向上と合金表面の耐食性
向上のために少量のＫＯＨ溶液、Ｌｉｃｅを加えた。充
電電流密度は負極面積に対して２００ｍＡ／ｃｊとした
。大電流を流すためには負極の耐久性を考慮して複数枚
を積層して用いる事もできる。本実施例で採用した水素
２重水素吸蔵合金はおよそ常温において１気比以下の水
素あるいは重水素平衡圧力を有しており、水素あるいは
重水素平衡圧力の低い方が発生熱量も大きく、重水素の
合金内濃縮も高くなり、原子状重水素間の距離もより接
近し、核融合反応する効率も高くなると考えられる。そ
の分だけ中性子（ｎｏ’）が多く発生し、これが熱源と
なりうる。中性子の（ｎｏ’）発生量が多くなればなる
程、発熱量も大きくなる。

〈実施例２〉 実施例１で用いた水素９重水素吸蔵合金（単体も含む）
を水素あるいは重水素の吸蔵・放出をガス状態で１回以
上行ない、水素化物あるいは重水素化物の１部が含有し
ている状態で負極を製造した。これ以外の負極製造方法
はすべて実施例１と同じである。この負極を用い、重水
の電気化学反応によって発生する熱量を重水電解用容器
の外部で行なわせるようにした重水の電気化学反応によ
る加熱装置を第２図に示す。水素１重水素吸蔵合金１か
らなる負極２と、耐アルカリ土類金属からなる正極３を
融離板４を介して、重水電解用容器５内でアルカリ性物
質を含む重水６中に浸漬し、充電装置７によって両電極
間の充電配線８に充電電流を流す。これにより重水６が
電気分解して重水素を発生し、この重水素は負極２の重
水素吸蔵金属又は合金１中を原子状態で吸蔵し、重水素
化物を形成する時に発生する生成熱あるいは重水素原子
が核融合する時に発生する核融合反応熱を外部に取り出
せるように、外部に重水電気分解用容器５と配管１７で
連結してある熱交換器１８を配置し、加熱された重水６
をポンプ等１６で循環させて、熱交換器１８で熱交換す
る配管１９を設ける構成とし、重水６の電気分解によっ
て発生する酸素ガスは重水電気分解用容器５に取り付け
てある酸素ガス排出管１４を通して回収される構成とし
、さらに、配管１７には流量調整用バルブ２０があり、
重水電解用容器５には酸素ガス排出管１４が装備された
Ｍ２Ｓがあり、酸素ガス排出管１４には酸素ガス調整用
バルブ２１が取付けられている。

充電装置７には商用電源１５から電力が供給される。

負極２で発生した熱量を外部で熱交換する以外はすべて
実施例と同じ加熱方法である。負極２に水素化あるいは
重水素化した水素２重水素吸蔵合金ｌを用いているので
、発生熱量の立上り（温度上昇〉が早くなる利点を持っ
ている。重水の電解用容器５外部に熱交換器１８を装備
しているので、熱交換効率はやや低下するが、装置全体
は小型化になる。

（実施例３〉 実施例１で製造した水素２重水素合金（単体も含む）粒
子を用いて、粒子表面を活性化するために、粒子表面に
貴金属（Ｐ　ｄ　＊　Ｐ　ｔ　、Ａ　ｕ　＊　Ｒｕなど
１種以上〉触媒を担持した。

例えばＰｄ触媒は塩化パラジウムの塩酸酸性溶液内に前
記の合金粉末を加えさらにホルマリン。

ヒドラジン等の還元剤を加えて、活性な比表面積の大き
いＰｄ触媒を担持させた。また、Ｐｔ触媒は塩化白金酸
の溶液中に前記合金粉末を加え、アルコール等の還元剤
を加え、活性で、比表面積の大きいＰｔ触媒を担持させ
た。この触媒付合金粉末は以下実施例１と同じ工程で負
極を製造した。

この負極を用い、重水の電気化学反応を加圧（高圧）状
態で行なわせるようにした重水の電気化学反応による加
熱装置を第３図に示す。水素１重水素吸蔵合金１からな
る負極２と耐薬品性（耐アルカリ土類金属からなる正極
３を流通孔２２付隔離板４を介して、重水電解用耐圧容
器２３内でアルカリ性物質を含む重水６中に浸漬し、充
電装置７によって両電極間の充電配線８に充電電流を流
す。

ここで重水素化物を形成する時に発生する生成熱あるい
は重水素原子が核融合する時に発生する核融合反応熱を
直接熱交換し、熱源として加熱溶媒をポンプ等９によっ
て配管１１を通して外部に取り出せるように重水６中に
熱交換器１０を配置し、重水電解用耐圧容器２３内の全
体を加圧（高圧〉状態とし、また、加圧（高圧〉状態を
保持するために、加圧・（高圧）ガス供給用配管２４と
酸素ガス排出用配管１４が重水電気分解用耐圧容器２３
に連結され、該配管２４．１４は加圧（高圧〉ガス調整
用バルブ２５と酸素ガス排出量調整用バルブ２１からな
り、さらに配管１１には媒体流量調整用バルブ１２があ
り、加圧（高圧）ガス供給用配管２４には圧力ゲージ２
６が取り付けられ、重水の電解用耐圧容器２３内の圧力
を観察できる構成となっている。重水の電解用耐圧容器
２３の外壁を配管、酸締具が間通しているので、気密性
を保持するためのバッキング２７．２８゜２９が入って
いる。充電装置７には商用電源１５から電力が供給され
る。

重水の電解用耐圧容器２３の内部を加圧状態、約１０ｂ
／ｃｊになる様に加圧（高圧〉ガス調整用バルブ２５を
開き、内部圧力を約１０ｂ／ｃｊの状態で、充電電流を
両電極間に通電した。重水の電気化学反応によって、正
極より発生する酸素ガスによって、重水の電解用耐圧容
器２３内の圧力が設定圧力より上昇するので、この時は
酸素ガス排出用のバルブ２１によって内圧を調整する。

この様に加圧（高圧〉状態で、負極２の水素９重水素吸
蔵合金１中に原子状の重水素を吸蔵させると、常圧の時
と比較して、より高密度の状態で原子状の重水素がより
接近して合金格子の中に浸入して来るので重水素化物へ
の生成熱も大きくなると共に、重水原子同志が一層近く
に配位する事になるので、核融合反応の起きる効率も高
くなると共に中性子（ｎｏ’）の発生量も多くなり、莫
大な熱量を放出する事になる。

実施例１で行なった加熱装置と比較すると本実施例の加
熱装置の方がより多くの熱量を発生し、取り出せる溶媒
の温度も高くなる事を観察している。

（実施例４〉 実施例１で製造した水素２重水素合金からなる負極にお
いて、とくに、発泡状金属多孔体あるいは繊維状金属多
孔体を用いた負極基板の両面に多孔性金属板を加圧溶着
し、一体化したものである。この負極を用いる以外は実
施例１と同じである。この負極を用い、重水の電気反応
を続行している場合、重水の温度が設定値より異常に上
昇した時に、充電電流が自動的にカットされる安全装置
を装備した重水の電気化学反応による加熱装置を第４図
に示す。水素２重水素吸蔵合金１からなる補強材の負極
２と耐薬品性（耐アルカリ土類金属からなる正極３を隔
離板４を介して、電解用容器５内でアルカリ性物質を含
む重水６中に浸漬し、充電装置７によって両電極間の充
電配線８に充電電流を流すようにし、重水６が電気分解
して重水素を発生し、該重水素は負極２の重水素吸蔵金
属又は合金ｌ中を原子状態で吸蔵し、重水素化物を形成
する時に発生する生成熱あるいは重水素原子が核融合す
る時に発生する核融合反応熱を直接熱交換し、熱源とし
て加熱溶媒をポンプ等９によって配管１１を通して外部
に取り出せるように重水６中に熱交換器１０を配置する
と共に、重水６中に温度センサー３０を入れ、この生成
熱と核融合反応熱によって重水６の温度が異常上昇した
時に、重水６の温度を検出増幅する制御器３１と、制御
器３１の信号を受けて充電電流回路８を自動的に開状態
になるリレースイッチ３２を設けた構成とし、さらに配
管１１には媒体流量調整用バルブ１２があり、重水の電
解用容器５には重水６の飛散防止のためのＭ２Ｓがあり
、そのＭ２Ｓには酸素ガス排出管１４が装備されている
。充電装置７には商用電源１５から電力が供給される。

充電装置７から重水の電解用容器５内の重水６に浸漬し
てある負極２と正極３間に充電電流を流し、重水の電解
によって重水素と酸素ガスを発生する。酸素ガスは酸素
ガス排出管１４より回収する。重水素は水素、重水素吸
蔵合金中に原子状で浸入し、多くの熱量を発生する。と
くに、原子状の重水素が核融合反応をおこせば莫大な熱
量を発生する事になり、その発生熱量の制御が重要な技
術となる。そこで、重水の温度が設定値より異常に高く
なった場合、温度センサ３０がその温度を検知し、制御
器３１と連動するリレースイッチ３２に信号を送り、リ
レースイッチ３２を自動的に切断するようにし、加熱装
置の安全性を高めている。さらには熱交換器１０内を流
れる媒体の流量を増大させて、冷却させる事もできる。

（実施例５〉 負極に用いる水素２重水素合金が粒子状でなく、結晶性
あるいは非晶質の薄膜状とした以外はすべて実施例１と
同じである。とくに非晶質合金（単体も含む）は一般に
知られている超急冷法を採用した。薄膜状の試料を必要
に応じて積層一体化して負極とした。この負極は粒子状
でなく、薄膜ではあるが金属状態であるので熱の伝導性
は優れている。また、水素２重水素合金の脱落などはな
いが、高温になると破損しやすい面も見られる。

（実施例６〉 負極に用いる水素９重水素吸蔵合金がパラジウム−銀合
金以外はすべて実施例１と同じである。

即ちＰ　ｄｏ、ｓ　Ａ　ｇｏ、を合金をアーク溶解法で
製造し、機械的に粉砕し、約４０μｍ以下の粒子とした
。この粒子を１例として発泡状金属多孔体に充てんし、
加圧後、９００℃、２時間、真空中で焼結し、リード板
を取り付は負極とした。この負極を用いて実施例１と同
じ装置を用い、同様な熱量を取り出した。

（実施例７） 負極に用いる水素２重水素吸蔵合金が少なくとも水素あ
るいは重水素平衡圧力の異なる２種以上の混合物で負極
を形成する以外はすべて実施例１とおなしてある。Ｖと
Ｔ　ｉ　Ｎ　ｉ　、　Ｖ（１，ｇ　Ｃｒ６．１　とＺｒ
６．５Ｔｉ６．５Ｎｉ、Ｌａｏ、ｓ　Ｎｄｏ、ｌＮｉ４
Ａｅと■を重量比率で１対１になる様に混合して負極を
製造し、実施例１と同じ重水の電気化学反応を用いる加
熱装置を製造し、加熱実験を行なったが同様に発生した
熱量を取得する事ができた。

（実施例８〉 実施例１で製造した水素２重水素吸蔵合金粒子を用い、
その粒子の表面に部分的に金属薄膜で被覆し、さらにそ
の表面上に貴金属（Ｐｄ、Ｐｔ。

Ａｕ、Ｒｕなど〉を担持している負極を製造した。この
負極を用いる以外は実施例１と同じ構成の重水の電気化
学反応を用いる加熱装置である。

合金粒子表面への金属薄膜の被覆は一般に知られている
銅のワット浴を用い、無電解メツキ法によって、銅の被
覆膜を形成させた。さらにこの鋼被覆膜の表面には、貴
金属塩溶液の還元法によって、貴金属触媒を担持させた
。例えば、Ｐｄ触媒は塩化パラジウムの塩酸酸性溶液内
に前記合金粉末を加え、ホルマリン、ヒドラジン等の還
元剤を加え、活性な比表面積の大きいＰｄ触媒を担持さ
せた。また、Ｐｔ触媒は塩化白金酸の溶液中に前記合金
粉末を加え、アルコール等の還元剤を加え、活性で比表
面積の大きいＰｔ触媒を担持させた。この触媒付合金粉
末は以下実施例１と同じ工程で負極を製造した。水素１
重水素吸蔵合金粒子表面に貴金属触媒を担持させる事で
、重水素の吸蔵速度が増大し、あるいは核融合反応もお
こりやすく担持しない場合よりは多くの熱量を発生する
。

（実施例９） 実施例１における重水の電気化学反応に用いる加熱方法
において、重水を電解する時、水素、重水素吸蔵合金中
を原子状態で吸蔵し、重水素化物を形成する時に発生す
る生成熱あるいは重水素原子が濃縮し、核融合する時に
発生する核融合反応熱を熱交換器を介して熱源として利
用する。この場合、生成熱量や核融合反応熱量を調整す
るために、正極、負極の両電極間を流れる充電電流を増
減する事によって、安全に加熱装置を動作させる事がで
きる。充電電流を５０％に低下させるとそれに追従して
発熱量も約５０％に低減させる事ができる。

実施例１〜９には本発明の重水の電気化学反応を用いた
加熱方法及びその加熱装置について記載した。水素１重
水素吸蔵合金への重水素の吸蔵速度あるいは吸蔵量によ
って発生する加熱量及び加熱速度と水素９重水素吸蔵合
金の中で重水素原子が濃縮し、核融合反応をおこし、核
融合する時に発生する熱量及び加熱速度は水素２重水素
吸蔵合金材料、核融合反応をおこすための触媒、電極構
造等に影響し、まだ核融合反応の効率が低く十分とは云
えないが、さらに高効率で核融合反応がおこると中性子
（ｎｏ’）の発生量も多くなり非常に大きな熱量が発生
し、水素２重水素の吸蔵による水素２重水素化物の生成
熱よりはるかに大きな熱量を発生する。この熱量を熱源
として、将来は給湯器、暖房機、乾燥、加熱装置、高温
水蒸気でタービン発電機を回転させ電気を発生させたり
、動力源としての利用も可能となる。また、化石燃料が
不要となるので省資源の観点からも有用となる。

本発明の実施例では水素吸蔵合金、単体金属として、Ｖ
、　Ｖｏ、ｓ　Ｃｒｏ、＋　、　ＴにｉＮｉ。

Ｚ　ｒｏ、５　Ｔ　ｉｑ、５　Ｎｉ、　Ｌａ（４，ｇ　
ＮｄＮｉ　４Ａｅ　。

ＭｍＮ　１４Ｃｏｏ、ｓ　Ｍｎｏ、３Ａｅ０．２を採用
したが、他の水素吸蔵合金、単体金属でも利用する事が
できる。

発明の効果 以上の様に、本発明によれば水素９重水素吸蔵合金（単
体金属含む）を負極とし、重水を電気化学反応させるの
で、負極から発生する多量の熱量を外部に取り出せ、熱
源として多岐に亘って利用できる上に、化石燃料が不要
となるので省資源化にも役立つ、しかも安全性が高く、
動作、取扱いが非常に容易である重水の電気化学反応を
用いた加熱方法及びその加熱装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の熱交換内蔵型重水の電気化学反応を用
いた加熱装置を示す図、第２図は本発明の熱交換外部型
重水の電気化学反応を用いた加熱装置を示す図、第３図
は本発明の加圧（高圧）型重水の電気化学反応を用いた
加熱装置を示す図、第４図は本発明の温度制御型重水の
電気化学反応を用いた加熱装置を示す図である。 １・・・・・・水素１重水素合金、２・・・・・・負極
、３・・・・・・正極、４・・・・・・隔離板（セパレ
ータ〉、５・・・・・・重水電解用容器、６・・・・・
・重水、９・・・・・・ポンプ（媒体〉、１０・・・・
・・熱交換器（内部）、１４・・・・・・酸素ガス排出
管、１６・・・・・・ポンプ〈重水〉、１８・・・・・
・熱交換器（外部〉、２０・・・・・・流量調整用バル
ブ、２１・・・・・・酸素ガス調整用バルブ、２２・・
・・・・流通孔、２３・・・・・・重水の電解用耐圧容
器、２４・・・・・・加圧（高圧）ガス供給用配管、２
５・・・・・・加圧〈高圧〉ガス調整用バルブ、２６・
・・・・・圧力ゲージ、３０・・・・・・温度センサー
、３１・・・・・・制御器、３２・・・・・・リレース
イッチ。

Claims (36)

【特許請求の範囲】
1. （１）水素あるいは重水素を吸蔵する金属又は合金から
   なる負極と、耐アルカリ性の金属からなる正極を隔離板
   を介してイオン導電性物質を含む重水中に浸漬し、両電
   極間に充電電流を流す事により、重水を電気分解して重
   水素を発生させ、この重水素が負極の水素、重水素吸蔵
   合金中に原子状態で吸蔵されて、重水素化物を形成する
   時に発生する生成熱、あるいは重水素原子が濃縮し、核
   融合する時に発生する核融合反応熱を、熱交換器を介し
   て熱源として取り出す事を特徴とする重水の電気化学反
   応を用いた加熱方法。
2. （２）負極に用いる水素、重水素吸蔵合金がＺｒ、Ｔｉ
   、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｖ、Ｈｆ、Ｕ、Ｃｕ、Ｆｅのうち
   の少なくとも１種からなる特許請求の範囲第１項記載の
   重水の電気化学反応を用いた加熱方法。
3. （３）負極に用いる水素、重水素吸蔵合金がＺｒ、Ｔｉ
   、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｖ、Ｈｆ、Ｕ、Ｃｕ、Ｆｅのうち
   の少なくとも１種からなり、水素あるいは重水素の吸蔵
   ・放出を１回以上行なった水素化物あるいは重水素化物
   の１部を含有している特許請求の範囲第１項記載の重水
   の電気化学反応を用いた加熱方法。
4. （４）負極に用いる水素、重水素吸蔵合金が希土類金属
   、希土類の混合物（ミッシュメタル）、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍ
   ｎ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｆｅのうちの２種以上からなる特許請
   求の範囲第１項記載の重水の電気化学反応を用いた加熱
   方法。
5. （５）負極に用いる水素、重水素吸蔵合金が少なくとも
   希土類金属、希土類の混合物（ミッシュメタル）、Ｎｉ
   、Ｃｏ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｆｅのうちの２種以上から
   なり、水素あるいは重水素の吸蔵、放出を１回以上行な
   った水素化物あるいは重水素化物の１部を含有している
   特許請求の範囲第１項記載の重水の電気化学反応を用い
   た加熱方法。
6. （６）イオン導電性物質を含む重水中のアルカリ塩とし
   て、ハロゲン化リチウムを、力性アルカリとしてＬｉ、
   Ｎａ、Ｋの水酸化物を少なくとも１種含有している特許
   請求の範囲第１項記載の重水の電気化学反応を用いた加
   熱方法。
7. （７）負極、正極の両電極間に充電電流を加圧状態で流
   す事により重水を電気分解し、生成した重水素を高密度
   に水素、重水素吸蔵合金内に吸蔵させる様にした特許請
   求の範囲第１項記載の重水の電気化学反応を用いた加熱
   方法。
8. （８）水素、重水素吸蔵合金が粒子状でかつ多孔体構造
   である電極を負極とする特許請求の範囲第１項記載の重
   水の電気化学反応を用いた加熱方法。
9. （９）負極に用いる水素、重水素吸蔵合金が結晶性ある
   いは非晶質の薄膜状である特許請求の範囲第１項記載の
   重水の電気化学反応を用いた加熱方法。
10. （１０）負極に用いる水素、重水素吸蔵合金がパラジウ
    ム−銀合金である特許請求の範囲第１項記載の重水の電
    気化学反応を用いた加熱方法。
11. （１１）負極に用いる水素、重水素吸蔵合金が少なくと
    も水素あるいは重水素平衡圧力の異なる２種以上の混合
    物である特許請求の範囲第１項記載の重水の電気化学反
    応を用いた加熱方法。
12. （１２）負極に用いる水素、重水素吸蔵合金が粒子状で
    あり、かつ繊維状金属多孔体、発泡状金属多孔体あるい
    は金属多孔体容器内に配置されている特許請求の範囲第
    １項記載の重水の電気化学反応を用いた加熱方法。
13. （１３）粒子表面あるいは板状多孔体表面のみに貴金属
    触媒が担持されている水素、重水素吸蔵合金からなる負
    極と、耐アルカリ性の金属からなる正極を隔離板を介し
    てアルカリ性溶液を含む重水中に浸漬し、両電極間に充
    電電流を流す事により、重水を電気分解して重水素を発
    生させ、この重水素が負極の水素、重水素吸蔵合金中に
    原子状態で吸蔵されて重水素化物を形成する時に発生す
    る生成熱、あるいは重水素原子が濃縮し、核融合する時
    に発生する核融合反応熱を、熱交換器を介して熱源とし
    て取り出す事を特徴とする重水の電気化学反応を用いた
    加熱方法。
14. （１４）常温において１気圧以下の水素あるいは重水素
    平衡圧力を有する水素、重水素吸蔵合金からなる負極と
    、耐アルカリ性金属からなる正極を隔離板を介してアル
    カリ性溶液を含む重水中に浸漬し、両電極間に充電電流
    を流す事により、重水を電気分解して重水素を発生させ
    、この重水素が負極の水素、重水素吸蔵合金中に原子状
    態で吸蔵されて重水素化物を形成する時に発生する生成
    熱、あるいは重水素原子が濃縮し、核融合する時に発生
    する核融合反応熱を、熱交換器を介して熱源として取り
    出す事を特徴とする重水の電気化学反応を用いた加熱方
    法。
15. （１５）水素、重水素吸蔵合金粒子を内蔵した繊維状あ
    るいは発泡状金属多孔体の両表面側に多孔性金属板を加
    圧溶着して一体化してなる負極と、耐アルカリ性金属か
    らなる正極を隔離板を介してアルカリ性溶液を含む重水
    中に浸漬し、両電極間に充電電流を流す事により、重水
    を電気分解して重水素を発生させ、この重水素が負極の
    水素、重水素吸蔵合金中に原子状態で吸蔵されて、重水
    素化物を形成する時に発生する生成熱、あるいは重水素
    原子が濃縮し、核融合する時に発生する核融合反応熱を
    、熱交換器を介して熱源として取り出す事を特徴とする
    重水の電気化学反応を用いた加熱方法。
16. （１６）水素、重水素吸蔵合金からなる負極と、耐アル
    カリ性金属からなる正極を隔離板を介してアルカリ性溶
    液を含む重水中に浸漬し、両電極間に充電電流を流す事
    により、重水を電気分解して重水素を発生させ、この重
    水素が負極の水素、重水素吸蔵合金中に原子状態で吸蔵
    されて、重水素化物を形成する時に発生する生成熱、あ
    るいは重水素原子が濃縮し、核融合する時に発生する核
    融合反応熱を、熱交換器を介して熱源として取り出す方
    法であって該生成熱、該融合反応熱を調整するために、
    正極、負極の両電極間を流れる充電電流を増減するよう
    にした事を特徴とする重水の電気化学反応を用いた加熱
    方法。
17. （１７）水素、重水素吸蔵合金からなる負極と、耐アル
    カリ性金属からなる正極を隔離板を介してアルカリ性溶
    液を含む重水中に浸漬し、両電極間に充電電流を流す事
    により、重水を電気分解して重水素を発生させ、この重
    水素が負極の水素、重水素吸蔵合金中に原子状態で吸蔵
    されて、重水素化物を形成する時に発生する生成熱、あ
    るいは重水素原子が濃縮し、核融合する時に発生する核
    融合反応熱を熱交換器を介して熱源として取り出す方法
    であって、該生成熱、核融合反応熱の温度が異常に上昇
    した時に、正極、負極の両電極間を流れる充電電流が自
    動的に遮断されるようにした事を特徴とする重水の電気
    化学反応を用いた加熱方法。
18. （１８）表面を部分的に金属薄膜で被覆してある粒子状
    の水素、重水素吸蔵合金である負極あるいは表面に部分
    的に金属薄膜で被覆してある水素、重水素吸蔵合金粒子
    の表面上にさらに貴金属触媒が担持してある負極と、耐
    アルカリ性の金属からなる正極を隔離板を介してアルカ
    リ性溶液を含む重水中に浸漬し、両電極間に充電電流を
    流す事により、重水を電気分解して重水素を発生させ、
    この重水素が負極の水素、重水素吸蔵合金中に原子状態
    で吸蔵されて、重水素化物を形成する時に発生する生成
    熱、あるいは重水素原子が濃縮し、核融合する時に発生
    する核融合反応熱を、熱交換器を介して熱源として取り
    出す事を特徴とする重水の電気化学反応を用いた加熱方
    法。
19. （１９）水素、重水素吸蔵合金１からなる負極２と、耐
    アルカリ性の金属からなる正極３を隔離板４を介して、
    重水電解用容器５内でイオン導電性物質を含む重水６中
    に浸漬し、正、負両電極間の充電配線８に充電電流を流
    して重水６を電気分解して重水素を発生させる充電装置
    ７と、発生した重水素を負極２の重水素吸蔵金属又は合
    金１中に原子状態で吸蔵させて、重水素化物を形成する
    時に発生する生成熱、あるいは重水素原子が核融合する
    時に発生する核融合反応熱を直接熱交換し、熱源として
    加熱溶媒をポンプ等９によって配管１１を通して外部に
    取り出せるように重水６中に熱交換器１０を配置した事
    を特徴とする重水の電気化学反応を用いた加熱装置。
20. （２０）水素、重水素吸蔵合金１からなる負極２と、耐
    アルカリ性の金属からなる正極３を隔離板４を介して、
    重水電解用容器５内でアルカリ性物質を含む重水６中に
    浸漬し、正負両電極間の充電配線８に充電電流を流して
    重水６を電気分解して重水素を発生させる充電装置７と
    、発生した重水素を負極２の重水素吸蔵金属又は合金１
    中に原子状態で吸蔵させて重水素化物を形成する時に発
    生する生成熱、あるいは重水素原子が核融合する時に発
    生する核融合反応熱を外部に取り出せるように、外部に
    重水電気分解用容器５と配管１７で凍結してある熱交換
    器１８を配置し、加熱された重水６を循環器１６で循環
    させて、熱交換器１８で熱交換する配管１９を設けた構
    成を有し、重水６の電気分解によって発生する酸素ガス
    は重水電気分解用容器５に取り付けてある酸素ガス排出
    管１４を通して回収する構成を備えている事を特徴とす
    る重水の電気化学反応を用いた加熱装置。
21. （２１）水素、重水素吸蔵合金１からなる負極２と、耐
    アルカリ性の金属からなる正極３を流通孔２２をもった
    隔離板４を介して、重水電解用耐圧容器２３内でアルカ
    リ性物質を含む重水６中に浸漬し、正負両電極間の充電
    配線８に充電電流を流して、重水６が電気分解して重水
    素を発生させる充電装置７と、発生した重水素を負極２
    の重水素吸蔵金属又は合金１中に原子状態で吸蔵させて
    重水素化物を形成する時に発生する生成熱、あるいは重
    水素原子が核融合する時に発生する核融合反応熱を直接
    熱交換し、熱源として加熱溶媒を循環器９によって配管
    １１を通して外部に取り出せるように重水６中に熱交換
    器１０を配置し、重水電解用耐圧容器２３内の全体を加
    圧状態とし、かつまた加圧状態を保持するために、加圧
    ガス供給用配管２４と酸素ガス排出用配管１４が重水電
    解用耐圧容器２３に連結され、該配管２４、１４には加
    圧ガス調整用バルブ２５と、酸素ガス排出量調整用バル
    ブ２１が配置されている構成とした事を特徴とする重水
    の電気化学反応を用いた加熱装置。
22. （２２）水素、重水素吸蔵合金１からなる負極２と、耐
    アルカリ性の金属からなる正極３を隔離板４を介して、
    重水電解用容器５内でアルカリ性物質を含む重水６中に
    浸漬し、正負両電極間の充電配線８に充電電流を流して
    、重水６が電気分解して重水素を発生させる充電装置７
    と、発生した重水素を負極２の重水素吸蔵金属又は合金
    １中に原子状態で吸蔵させて重水素化物を形成する時に
    発生する生成熱、あるいは重水素原子が核融合する時に
    発生する核融合反応熱を直接熱交換し、熱源として加熱
    溶媒を循環器９によって配管１１を通して外部に取り出
    せるように重水６中に熱交換器１０を配置すると共に、
    重水６中に温度センサー３０を設け、この生成熱と核融
    合反応熱によって重水６の温度が異常上昇した時に、重
    水６の温度を検出増幅する制御器３１と、制御器３１の
    信号を受けて充電配線８を自動的に開状態とするリレー
    スイッチ３２を設けた事を特徴とする重水の電気化学反
    応を用いた加熱装置。
23. （２３）負極２に用いる水素、重水素吸蔵合金１が少な
    くともＺｒ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｖ、Ｈｆ、Ｕ、
    Ｃｕ、Ｆｅのうちの１種からなる特許請求の範囲第１９
    項〜第２２項のいずれかに記載の重水の電気化学反応を
    用いた加熱装置。
24. （２４）負極２に用いる水素、重水素吸蔵合金１が少な
    くともＺｒ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｖ、Ｈｆ、Ｕ、
    Ｃｕ、Ｆｅのうちの１種からなり、水素あるいは重水素
    の吸蔵・放出を１回以上行なった水素化物あるいは重水
    素化物の１部が含有している特許請求の範囲第１９項〜
    第２２項のいずれかに記載の重水の電気化学反応を用い
    た加熱装置。
25. （２５）負極２に用いる水素、重水素吸蔵合金１が少な
    くとも希土類金属、希土類の混合物（ミッシュメタル）
    、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｆｅのうちの２種以
    上からなる特許請求の範囲第１９項〜第２２項のいずれ
    かに記載の重水の電気化学反応を用いた加熱装置。
26. （２６）負極２に用いる水素、重水素吸蔵合金が少なく
    とも希土類金属、希土類の混合物（ミッシュメタル）、
    Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｆｅのうちの２種以上
    からなり、水素あるいは重水素の吸蔵、放出を１回以上
    行なった水素化物あるいは重水素化物の１部を含有して
    いる特許請求の範囲第１９項〜第２２項のいずれかに記
    載の重水の電気化学反応を用いた加熱装置。
27. （２７）イオン導電性物質を含む重水中のアルカリ塩と
    して、ハロゲン化リチウムを、カ性アルカリとしてＬｉ
    、Ｎａ、Ｋの水酸化物を少なくとも１種を含有している
    特許請求の範囲第１９項〜第２２項のいずれかに記載の
    重水の電気化学反応を用いた加熱装置。
28. （２８）水素、重水素吸蔵合金１が粒子状で、かつ多孔
    体構造である電極を負極２とする特許請求の範囲第１９
    項〜第２２項のいずれかに記載の重水の電気化学反応を
    用いた加熱装置。
29. （２９）負極２に用いる水素、重水素吸蔵合金１が結晶
    性あるいは非晶質の薄膜状である特許請求の範囲第１９
    項〜第２２項のいずれかに記載の重水の電気化学反応を
    用いた加熱装置。
30. （３０）負極２に用いる水素、重水素吸蔵合金１がパラ
    ジウム−銀合金である特許請求の範囲第１９項〜第２２
    項のいずれかに記載の重水の電気化学反応を用いた加熱
    装置。
31. （３１）負極２に用いる水素、重水素吸蔵合金が少なく
    とも水素、あるいは重水素平衡圧力の異なる２種以上の
    混合物である特許請求の範囲第１９項〜第２２項のいず
    れかに記載の重水の電気化学反応を用いた加熱装置。
32. （３２）負極２に用いる水素、重水素吸蔵合金１が粒子
    状であり、かつ繊維状金属多孔体、発泡状金属多孔体あ
    るいは金属多孔体容器内に配置されている特許請求の範
    囲第１９項〜第２２項のいずれかに記載の重水の電気化
    学反応を用いた加熱装置。
33. （３３）負極２に用いる水素、重水素吸蔵合金１の粒子
    表面、あるいは板状多孔体表面に貴金属触媒が担持され
    ている水素・重水素吸蔵合金１を負極２とする特許請求
    の範囲第１９項〜第２２項のいずれかに記載の重水の電
    気化学反応を用いた加熱装置。
34. （３４）負極２に用いる水素、重水素吸蔵合金１が常温
    において１気圧以下の水素あるいは重水素平衡圧力を有
    している特許請求の範囲第１９項〜第２２項のいずれか
    に記載の重水の電気化学反応を用いた加熱装置。
35. （３５）負極２に用いる水素、重水素吸蔵合金１が粒子
    状態で内蔵されている繊維状あるいは発泡状金属多孔体
    の両表面側に、多孔性金属板が加圧溶着されて１体化さ
    れている特許請求の範囲第１９項〜第２２項のいずれか
    に記載の重水の電気化学反応を用いた加熱装置。
36. （３６）表面を部分的に金属薄膜で被覆してある粒子状
    の水素、重水素吸蔵合金である負極、あるいは表面を部
    分的に金属薄膜で被覆してある水素、重水素吸蔵合金粒
    子の表面上にさらに貴金属触媒が担持されている負極を
    用いた特許請求の範囲第１９項〜第２２項のいずれかに
    記載の重水の電気化学反応を用いた加熱装置。