JPH08175801A - 水素発生方法及び装置並びに水素発生用カートリッジ - Google Patents

水素発生方法及び装置並びに水素発生用カートリッジ

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JPH08175801A
JPH08175801A JP6285328A JP28532894A JPH08175801A JP H08175801 A JPH08175801 A JP H08175801A JP 6285328 A JP6285328 A JP 6285328A JP 28532894 A JP28532894 A JP 28532894A JP H08175801 A JPH08175801 A JP H08175801A
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JP
Japan
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hydrogen
cartridge
hydrogen generating
container
water
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JP6285328A
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English (en)
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Kazunari Ikuta
一成 生田
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Japan Steel Works Ltd
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Japan Steel Works Ltd
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis

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  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は水素発生方法及び装置並びに水素発
生用カートリッジに関し、特に、反応金属体をカートリ
ッジ化して、使用後の残滓を容易に廃棄することを目的
とする。 【構成】 本発明による水素発生方法及び装置並びに水
素発生用カートリッジは、容器(1)のスタート電極(3A)
上に、反応金属体(9)を内蔵した水素発生用カートリッ
ジ(200)を設け、このカートリッジ(200)内に水(2)を供
給して電熱化学反応又は熱化学反応によって水素を発生
させ、反応後の残滓をカートリッジ(200)内に残して廃
棄する構成である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、水素発生方法及び装置
並びに水素発生用カートリッジに関し、特に、水と電熱
化学反応又は熱化学反応するアルミニウム又はマグネシ
ウム等の反応金属体を内蔵した水素発生用カートリッジ
を用いて水素及び高圧水蒸気の発生を小型でかつ高効率
に行うための新規な改良に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、用いられていたこの種の水素発生
装置としては、一般に、ボンベに充填された高圧水素、
水素吸蔵合金を用いた構成、液体水素ボンベ等がある
が、例えば、水素自動車の開発においては、何れも前述
のような水素発生装置が採用されている。また、ボイラ
としては、文献を挙げるまでもなく、大型の化学反応や
原子核反応の発生するエネルギーを用いボイラタンクに
より水を加熱して高圧水蒸気を発生させる構成が一般に
採用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の水素発生装置
は、以上のように構成されていたため、次のような課題
が存在していた。すなわち、前述のようなボンベを用い
た場合には、その重量が大きく、大量に積むことは極め
て困難であった。また、水素吸蔵合金を用いた場合に
は、その発生容量が少なく、水素自動車の燃料としては
不適であった。また、従来のボイラ装置は、従来ボイラ
ーのうち、化学反応を活用するものは、主として燃焼熱
をエネルギー源としているため、燃焼部と蒸気発生部の
間にうすい膜が不可欠であった。また、原子核反応を応
用する場合は、放射能を外部に出さないために、うすい
膜を隔てて熱を交換し放射能のない水蒸気を得ている。
このため、従来方式は、うすい膜の存在が不可欠である
ために、膜の限界強度によって、作動温度が制限される
という欠点があった。
【0004】本発明は、以上のような課題を解決するた
めになされたもので、特に、水と電熱化学反応又は熱化
学反応するアルミニウム又はマグネシウム等の反応金属
体を内蔵した水素発生用カートリッジを用いて水素及び
高圧水蒸気の発生を小型でかつ高効率に行うようにした
水素発生方法及び装置並びに水素発生用カートリッジを
提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明による水素発生方
法は、容器の底部に設けたスタート電極上に、反応金属
体を内蔵した水素発生用カートリッジを載置し、前記容
器とスタート電極間に高圧電源を接続することにより、
前記水素発生用カートリッジ内にアーク放電を発生さ
せ、前記水素発生用カートリッジ内に供給された水と前
記金属反応体による電熱化学反応又は熱化学反応によっ
て水素を発生する方法である。
【0006】さらに詳細には、前記水素発生用カートリ
ッジの一端に絶縁体を介して形成した蓋部と前記スター
ト電極とを接触させ、前記水素発生用カートリッジの他
端に設けた膜体に形成した穴を介して前記水を前記水素
発生用カートリッジ内に供給する方法である。
【0007】さらに詳細には、前記水素発生用カートリ
ッジは、前記容器内に着脱自在に設け、前記水素発生用
カートリッジ内に残った前記反応金属体の残滓は、前記
水素発生用カートリッジと共に外部に取出す方法であ
る。
【0008】さらに詳細には、前記水素発生用カートリ
ッジを複数個用い、前記各水素発生用カートリッジを順
次切換えて用いる方法である。
【0009】さらに詳細には、前記反応金属体は、マグ
ネシウムを用いる方法である。
【0010】本発明による水素発生装置は、水素取出し
管及びスタート電極を有する容器と、前記容器内に設け
られかつ前記スタート電極上に配設された水素発生用カ
ートリッジと、前記水素発生用カートリッジ内に内蔵さ
れ水と電熱化学反応又は熱化学反応する反応金属体と、
前記容器と前記スタート電極間に接続された高圧電源
と、前記水素発生用カートリッジ内に水を供給するため
の水供給手段とを備え、前記容器とスタート電極間に前
記高圧電源を供給して前記水素発生用カートリッジ内に
アーク放電を発生させるようにした構成である。
【0011】さらに詳細には、前記水素発生用カートリ
ッジの一端に絶縁体を介して設けられた蓋部と、前記水
素発生用カートリッジの他端に設けた膜体とを備え、前
記蓋部は前記スタート電極と導通接触され、前記膜体に
は前記水を水素発生用カートリッジ内に供給するための
穴が形成できるようにした構成である。
【0012】さらに詳細には、前記反応金属体は、マグ
ネシウムよりなる構成である。
【0013】さらに詳細には、前記水素発生用カートリ
ッジは、前記容器に着脱自在に設けられている構成であ
る。
【0014】さらに詳細には、前記水素発生用カートリ
ッジは、複数個用いるようにした構成である。
【0015】本発明による水素発生用カートリッジは、
筒状をなす本体と、前記本体の一端に絶縁体を介して設
けられた蓋部と、前記本体の他端に形成された膜体と、
前記本体内に内蔵された反応金属体とを備えた構成であ
る。
【0016】さらに詳細には、前記膜体は、穴をあける
ことができるようにした構成である。
【0017】さらに詳細には、前記反応金属体は、マグ
ネシウムからなる構成である。
【0018】
【作用】本発明による水素発生方法及び装置並びに水素
発生用カートリッジにおいては、容器のスタート電極上
に水素発生用カートリッジを載置し、この容器とスター
ト電極間に高圧電源を接続することにより、この水素発
生用カートリッジ内にアーク放電が発生し、この放電状
態下で水を水素発生用カートリッジ内に供給することに
より、水素発生用カートリッジ内の反応金属体と水とに
よる電熱化学反応又は熱化学反応によって水素が発生す
る。また、この水素と共に高圧の水蒸気も発生するた
め、電熱化学ボイラ又は熱化学ボイラとしての作用も得
ることができる。
【0019】
【実施例】以下、図面と共に本発明による水素発生方法
及び装置並びに水素発生用カートリッジの好適な実施例
について詳細に説明する。図1は水素発生装置を示す断
面図、図2は図1の水素発生用カートリッジを示す断面
図、図3は図2の水素発生用カートリッジの作動状態を
示す断面図である。まず、図1に示す水素発生装置につ
いて述べる。なお、説明を簡単とするため、マグネシウ
ム体を反応金属体9として用いた場合について述べる。
図1において、40は水タンク、41は吸排気ポンプ、
42は吸排気管であり、この水タンク40と吸排気ポン
プ41は第1バルブ43及び吸排気管42を介して互い
に接続され、この水タンク40の上部には、第2バルブ
45を有する給水用開口管46が接続されている。
【0020】前記水タンク40の水2中に設けられた給
排水管47は、第3バルブ48と逆止弁49を経て高圧
の容器1の下部へ接続されている。この容器1には圧力
計50を有する蓋51が設けられており、この容器1の
底部1aには電気絶縁体4によって絶縁されたスタート
電極3Aが設けられると共に、この容器1の上部には、
水素取出し管12aが設けられている。前記容器1内に
はこの容器1と同軸状に筒状の案内筒103が前記容器
1の底部1aから立ち上げられた筒状立上部100のね
じ部101に螺合して設けられ、前記逆止弁49から容
器1内に供給された水2はこの案内筒103の外周から
上昇し、この案内筒103の上部中心に形成された案内
孔102から下方へ落下供給される。前記容器1内には
図2で示す水素発生用カートリッジ200が着脱自在に
設けられ、この水素発生用カートリッジ200筒状の導
電体からなる本体200Aの一端側の底部200aの導
電体からなる蓋部201は前記スタート電極3A上に載
置されて接触し、この底部200aの外周は前記筒状立
上部100と接触している。この蓋部201は前記底部
200aの開口200aAに絶縁体202を介して設け
られ、この蓋部201の内端201aは前記本体200
A内に延設されている。
【0021】前記本体200Aの他端側には、金属箔や
ゴムやプラスチックス等の薄片からなる膜体205が設
けられ、この本体200A内には反応金属体9としての
マグネシウムの粒又は粉体が内蔵され、この膜体205
は手又は治具で容易に穴205aがあけられるように構
成されている。
【0022】前記スタート電極3Aはスイッチ6と放電
抵抗5、コンデンサ60、充電抵抗61を経て高圧電源
7に接続されている。なお、前述の吸排気ポンプ41、
水タンク40、各バルブ43,45,48により水供給
手段80を構成しているが、例えば、シリンダ、水中ポ
ンプ管とすることもできる。
【0023】次に動作について述べる。まず、水素が必
要となると、水タンク40内に給水開口管46から水2
が注入されるが、この時、第3バルブ48は閉じられて
いる。更にエネルギー源である水素発生用カートリッジ
200がその膜体205に穴205aをあけた状態で蓋
51を開いてスタート電極3Aの上に蓋部201が置か
れた後、蓋5は再び閉じられる。
【0024】次に、水素を発生するには、図1におい
て、まず、第2バルブ45が閉じている事を確認した
後、第1、第3バルブ43,48を開弁した後、スイッ
チ6をONとする。同時に、図3で示すように、水素発
生用カートリッジ200内の本体200Aと蓋部201
との間でアーク放電300が発生し高温となる。この
時、圧力計はまだほとんど動かない。そこでポンプ41
を始動して空気をタンク40へ送り込むと第3バルブ4
8と逆止弁49を経て水2は底部1aから案内孔102
を経て本体200A内に落下給水される。この瞬間、水
2と反応金属体9の電熱化学反応又は熱化学反応が発生
し、圧力計50は動き始めて容器1内の圧力上昇を示
す。ここでスイッチ6をOFFとしつつ水2を容器1内
へ供給しつづけると、反応金属体9であるマグネシウム
と水2の反応が継続し、水素取出し管12aより水素
(高圧水素と高圧水蒸気の混合体)が所要の機器へ送り
出される。従って、水素と水蒸気の両方を得ることがで
きる。なお、前述の反応金属体9はマグネシウム体に限
らず、アルミニウム体を用いても同様の作用を得ること
ができる。
【0025】なお、前述の水素発生用カートリッジ20
0内のマグネシウムの反応が終わり残った残滓である水
酸化マグネシウムは、この水素発生用カートリッジ20
0と共に外部に除去され、廃棄される。その後、新しい
水素発生用カートリッジ200と交換することにより、
次の運転を行うことができる。
【0026】また、この水素発生用カートリッジ200
を、複数用いる場合、すなわち、各々水素発生用カート
リッジ200を内蔵した複数の容器1を並設し、水2を
供給するバルブを順次切換えることにより、次々に水素
発生用カートリッジ200を反応させ、連続的に水素発
生を行うことができる。なお、この高圧水蒸気を用いて
電熱化学ボイラ熱化学ボイラを構成することもできる。
【0027】
【発明の効果】本発明による水素発生方法及び装置並び
に水素発生用カートリッジは、以上のように構成されて
いるため、次のような効果を得ることができる。すなわ
ち、容器内の水素発生用カートリッジ内の反応金属体と
水による電熱化学反応又は熱化学反応によって、高圧の
水素ガスが定常的に得られ、例えば、水素自動車の燃料
として最適であり、従来のボンベ型の燃料に比べると、
そのスペース性及び安全性も大幅に向上され、水素自動
車等の実用化に大きく貢献できるものである。また、こ
の反応金属体をアルミニウム体からマグネシウム体とし
た場合には、アルミニウム体よりも低温で反応できるた
め、水素発生中には必らずしも通電の必要がなくなり、
エネルギー経済的には有利な水素発生装置を得ることが
できる。また、この水素発生用カートリッジ内の残滓を
カートリッジと共に廃棄することができ、残滓の処分が
容易となる。また、電熱化学ボイラとして用いた場合に
は、エネルギー源である反応金属体と作動媒体である水
を直接接触させているため、非常に高温の水蒸気を簡単
に取出すことができ、各種の機器における高圧制御を安
全かつ高効率に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による水素発生装置を示す構成図であ
る。
【図2】図1の水素発生用カートリッジの断面図であ
る。
【図3】図2の動作状態を示す断面図である。
【符号の説明】
1 容器 1a 底部 2 水 3A スタート電極 7 高圧電源 9 反応金属体 80 水供給手段 200A 本体 200 水素発生用カートリッジ 2001 蓋部 2002 絶縁体 205 膜体 205a 穴
【手続補正書】
【提出日】平成6年12月12日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0026
【補正方法】変更
【補正内容】
【0026】また、この水素発生用カートリッジ200
を、複数用いる場合、すなわち、各々水素発生用カート
リッジ200を内蔵した複数の容器1を並設し、水2を
供給するバルブを順次切換えることにより、次々に水素
発生用カートリッジ200を反応させ、連続的に水素発
生を行うことができる。なお、この高圧水蒸気を用いて
電熱化学ボイラ又は熱化学ボイラを構成することもでき
る。

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 容器(1)の底部(1a)に設けたスタート電
    極(3A)上に、反応金属体(9)を内蔵した水素発生用カー
    トリッジ(200)を載置し、前記容器(1)とスタート電極(3
    A)間に高圧電源(7)を接続することにより、前記水素発
    生用カートリッジ(200)内にアーク放電(300)を発生さ
    せ、前記水素発生用カートリッジ(200)内に供給された
    水(2)と前記金属反応体(9)による電熱化学反応又は熱化
    学反応によって水素を発生することを特徴とする水素発
    生方法。
  2. 【請求項2】 前記水素発生用カートリッジ(200)の一
    端に絶縁体(202)を介して形成した蓋部(201)と前記スタ
    ート電極(3A)とを接触させ、前記水素発生用カートリッ
    ジ(200)の他端に設けた膜体(205)に形成した穴(205a)を
    介して前記水(2)を前記水素発生用カートリッジ(200)内
    に供給することを特徴とする請求項1記載の水素発生方
    法。
  3. 【請求項3】 前記水素発生用カートリッジ(200)は、
    前記容器(1)内に着脱自在に設け、前記水素発生用カー
    トリッジ(200)内に残った前記反応金属体(9)の残滓は、
    前記水素発生用カートリッジ(200)と共に外部に取出す
    ことを特徴とする請求項1又は2記載の水素発生方法。
  4. 【請求項4】 前記水素発生用カートリッジ(200)を複
    数個用い、前記各水素発生用カートリッジ(200)を順次
    切換えて用いることを特徴とする請求項1ないし3の何
    れかに記載の水素発生方法。
  5. 【請求項5】 前記反応金属体(9)は、マグネシウムを
    用いることを特徴とする請求項1ないし4の何れかに記
    載の水素発生方法。
  6. 【請求項6】 水素取出し管(12a)及びスタート電極(3
    A)を有する容器(1)と、前記容器(1)内に設けられかつ前
    記スタート電極(3A)上に配設された水素発生用カートリ
    ッジ(200)と、前記水素発生用カートリッジ(200)内に内
    蔵され水(2)と電熱化学反応又は熱化学反応する反応金
    属体(9)と、前記容器(1)と前記スタート電極(3A)間に接
    続された高圧電源(7)と、前記水素発生用カートリッジ
    (200)内に水(2)を供給するための水供給手段(80)とを備
    え、前記容器(1)とスタート電極(3A)間に前記高圧電源
    (7)を供給して前記水素発生用カートリッジ(200)内にア
    ーク放電(300)を発生させるように構成したことを特徴
    とする水素発生装置。
  7. 【請求項7】 前記水素発生用カートリッジ(200)の一
    端に絶縁体(202)を介して設けられた蓋部(201)と、前記
    水素発生用カートリッジ(200)の他端に設けた膜体(205)
    とを備え、前記蓋部(201)は前記スタート電極(3A)と導
    通接触され、前記膜体(205)には前記水(2)を水素発生用
    カートリッジ(200)内に供給するための穴(205a)が形成
    できる構成としたことを特徴とする請求項6記載の水素
    発生装置。
  8. 【請求項8】 前記反応金属体(9)は、マグネシウムよ
    りなることを特徴とする請求項6又は7記載の水素発生
    装置。
  9. 【請求項9】 前記水素発生用カートリッジ(200)は、
    前記容器(1)に着脱自在に設けられていることを特徴と
    する請求項6ないし8の何れかに記載の水素発生装置。
  10. 【請求項10】 前記水素発生用カートリッジ(200)
    は、複数個用いるように構成したことを特徴とする請求
    項6ないし9の何れかに記載の水素発生装置。
  11. 【請求項11】 筒状をなす本体(200A)と、前記本体(2
    00A)の一端に絶縁体(202)を介して設けられた蓋部(201)
    と、前記本体(200A)の他端に形成された膜体(205)と、
    前記本体(200A)内に内蔵された反応金属体(9)とを備え
    たことを特徴とする水素発生用カートリッジ。
  12. 【請求項12】 前記膜体(205)は、穴(205a)をあける
    ことができるように構成されていることを特徴とする請
    求項11記載の水素発生用カートリッジ。
  13. 【請求項13】 前記反応金属体(9)は、マグネシウム
    からなることを特徴とする請求項12記載の水素発生用
    カートリッジ。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004149394A (ja) * 2002-11-01 2004-05-27 Uchiya Thermostat Kk 水素発生装置
JP2007186370A (ja) * 2006-01-12 2007-07-26 Seiko Instruments Inc 水素発生設備及び燃料電池システム
JP2009023857A (ja) * 2007-07-18 2009-02-05 Toyota Central R&D Labs Inc 水素発生装置

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