JP2002161325A - アルミニウム合金、水素ガス発生方法、水素ガス発生器及び発電機 - Google Patents
アルミニウム合金、水素ガス発生方法、水素ガス発生器及び発電機Info
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Classifications
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- 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
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- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 容易に入手可能な水素ガス発生用原料、
高純度の水素ガスを簡単にかつ効率よく発生させる方法
及びそのための簡便な軽量の水素発生器、並びにこの水
素発生器を利用した発電機の提供。 【解決手段】 アルミニウム基材に、該アルミニウム基
材基準で１５重量％以下のインジウム、ガリウム又はそ
れらの合金が含浸されてなる水素ガス発生用アルミニウ
ム合金を用いて、これと水とを反応させて水素ガスを発
生させる。アルミニウム合金と水とを含んでいる容器
と、水の循環路及び副生物の除去手段とを備えている水
素ガス発生器、この水素ガス発生器と燃料電池とを組み
合わせて、発生した水素ガスを水素源として用いるよう
に構成されている発電機。
高純度の水素ガスを簡単にかつ効率よく発生させる方法
及びそのための簡便な軽量の水素発生器、並びにこの水
素発生器を利用した発電機の提供。 【解決手段】 アルミニウム基材に、該アルミニウム基
材基準で１５重量％以下のインジウム、ガリウム又はそ
れらの合金が含浸されてなる水素ガス発生用アルミニウ
ム合金を用いて、これと水とを反応させて水素ガスを発
生させる。アルミニウム合金と水とを含んでいる容器
と、水の循環路及び副生物の除去手段とを備えている水
素ガス発生器、この水素ガス発生器と燃料電池とを組み
合わせて、発生した水素ガスを水素源として用いるよう
に構成されている発電機。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、水素ガス発生用ア
ルミニウム合金、この合金を用いる水素ガス発生方法及
びそのために用いる水素ガス発生器、並びにこの水素ガ
ス発生器を利用する発電機に関する。
ルミニウム合金、この合金を用いる水素ガス発生方法及
びそのために用いる水素ガス発生器、並びにこの水素ガ
ス発生器を利用する発電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、水素ガスを発生させる方法とし
て、例えば、（１）天然ガスや石油を用いる部分酸化法
や改質法、また、（２）ＮａＣｌ又は水の電気分解法な
どによる方法が知られている。
て、例えば、（１）天然ガスや石油を用いる部分酸化法
や改質法、また、（２）ＮａＣｌ又は水の電気分解法な
どによる方法が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術の方法
（１）の場合には、高純度の水素ガスが得られないこ
と、この方法を実施する際に１０００〜１５００℃程度
の高温が必要であること、また、原料として、天然資源
でありかつ枯渇が心配されている化石燃料を用いるとい
う問題がある。方法（２）の場合には、電力を多量に消
費するので製造コストが高くつくこと、製造コストを下
げようと太陽エネルギーを用いて電解したとしても、効
率が悪い上、太陽発電用の高価な設備が必要になってし
まうという問題がある。
（１）の場合には、高純度の水素ガスが得られないこ
と、この方法を実施する際に１０００〜１５００℃程度
の高温が必要であること、また、原料として、天然資源
でありかつ枯渇が心配されている化石燃料を用いるとい
う問題がある。方法（２）の場合には、電力を多量に消
費するので製造コストが高くつくこと、製造コストを下
げようと太陽エネルギーを用いて電解したとしても、効
率が悪い上、太陽発電用の高価な設備が必要になってし
まうという問題がある。
【０００４】また、水素ガスの貯蔵・供給は水素貯蔵合
金などを用いて行うことも可能であるが、高耐圧の容器
が必要になるので、全体の重量が重たくなり、不便であ
るという問題がある。さらに、発電機を構成する燃料電
池に用いられる水素ガスは一般に水素ガスボンベから供
給されているが、このボンベが破損すると大きな事故の
原因となる。
金などを用いて行うことも可能であるが、高耐圧の容器
が必要になるので、全体の重量が重たくなり、不便であ
るという問題がある。さらに、発電機を構成する燃料電
池に用いられる水素ガスは一般に水素ガスボンベから供
給されているが、このボンベが破損すると大きな事故の
原因となる。
【０００５】本発明の課題は、上記した従来技術の問題
点を解決するものであり、容易に入手可能な水素ガス発
生用原料、この原料を用いて高純度の水素ガスを簡単に
かつ効率よく発生させる方法及びそのための簡便な軽量
の水素発生器、並びにこの水素発生器を利用した発電機
を提供することにある。
点を解決するものであり、容易に入手可能な水素ガス発
生用原料、この原料を用いて高純度の水素ガスを簡単に
かつ効率よく発生させる方法及びそのための簡便な軽量
の水素発生器、並びにこの水素発生器を利用した発電機
を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決すべく鋭意努力を重ね、原子状アルミニウム又は特
定の金属を含浸せしめたアルミニウム合金を用いれば簡
単に水素ガスを発生させることができることを見出し、
本発明を完成するに至った。
解決すべく鋭意努力を重ね、原子状アルミニウム又は特
定の金属を含浸せしめたアルミニウム合金を用いれば簡
単に水素ガスを発生させることができることを見出し、
本発明を完成するに至った。
【０００７】本発明の水素ガス発生用アルミニウム合金
は、アルミニウム基材に、該アルミニウム基材基準で１
５重量％以下、好ましくは０．５〜１５重量％、さらに
好ましくは１．０〜１０重量％のインジウム、ガリウム
又はそれらの合金が含浸されたものである。かかるアル
ミニウム合金を用いれば、水との反応により容易に水素
を発生せしめることができる。含浸量が１５重量％を超
えると水素の発生効率が低下すると共に、合金の重量が
重くなるので水素発生器の重量が重くなってしまうとい
う問題がある。このアルミニウム合金は、例えば、イン
ジウム、ガリウム又はそれらの合金の融解液中に、アル
ミニウム基材の少なくとも一部を、好ましくは酸化を防
ぐため減圧（１〜１０Ｐａ）下で浸漬して、該基材中の
少なくとも一部にインジウム、ガリウム又はそれらの合
金を含浸せしめることによって得られる。アルミ基材全
体を浸漬すれば、該融解金属は該基材全体に拡散し得
る。
は、アルミニウム基材に、該アルミニウム基材基準で１
５重量％以下、好ましくは０．５〜１５重量％、さらに
好ましくは１．０〜１０重量％のインジウム、ガリウム
又はそれらの合金が含浸されたものである。かかるアル
ミニウム合金を用いれば、水との反応により容易に水素
を発生せしめることができる。含浸量が１５重量％を超
えると水素の発生効率が低下すると共に、合金の重量が
重くなるので水素発生器の重量が重くなってしまうとい
う問題がある。このアルミニウム合金は、例えば、イン
ジウム、ガリウム又はそれらの合金の融解液中に、アル
ミニウム基材の少なくとも一部を、好ましくは酸化を防
ぐため減圧（１〜１０Ｐａ）下で浸漬して、該基材中の
少なくとも一部にインジウム、ガリウム又はそれらの合
金を含浸せしめることによって得られる。アルミ基材全
体を浸漬すれば、該融解金属は該基材全体に拡散し得
る。
【０００８】本発明の水素ガス発生方法は、上記原子状
アルミニウム又はアルミニウム合金と水とを反応させて
水素ガスを発生させることからなる。この方法によれ
ば、エネルギーをほとんど使わずに、水だけを用いて水
素ガスを発生できる。アルミニウムは容易に入手可能な
材料でありかつ電力の安い地域で再生可能であるので、
また、インジウムなどの金属はアルミニウムと水との反
応には関与せずかつ重量が重いためその回収が容易であ
って再利用可能であるので、さらにまた、水は地球上に
無尽蔵に存在するので、上記水素ガス発生方法によれ
ば、高純度の水素を簡単な方法で効率よく発生させるこ
とができ、水温は特に制限されない。この方法は周辺雰
囲気に有害物質をまき散らすこともないので、地球の環
境に優しいものであるといえよう。アルミニウムと水と
の反応によりアルミニウム合金等の表面に析出した水酸
化アルミニウムを主体とする副生物は、この反応を継続
させるために必要に応じて取り除くことが好ましい。例
えば、水を循環させ、水を攪拌し、又は超音波等を照射
して取り除くことが可能である。
アルミニウム又はアルミニウム合金と水とを反応させて
水素ガスを発生させることからなる。この方法によれ
ば、エネルギーをほとんど使わずに、水だけを用いて水
素ガスを発生できる。アルミニウムは容易に入手可能な
材料でありかつ電力の安い地域で再生可能であるので、
また、インジウムなどの金属はアルミニウムと水との反
応には関与せずかつ重量が重いためその回収が容易であ
って再利用可能であるので、さらにまた、水は地球上に
無尽蔵に存在するので、上記水素ガス発生方法によれ
ば、高純度の水素を簡単な方法で効率よく発生させるこ
とができ、水温は特に制限されない。この方法は周辺雰
囲気に有害物質をまき散らすこともないので、地球の環
境に優しいものであるといえよう。アルミニウムと水と
の反応によりアルミニウム合金等の表面に析出した水酸
化アルミニウムを主体とする副生物は、この反応を継続
させるために必要に応じて取り除くことが好ましい。例
えば、水を循環させ、水を攪拌し、又は超音波等を照射
して取り除くことが可能である。
【０００９】本発明の水素ガス発生器は、容器内に水と
上記原子状アルミニウム又はアルミニウム合金とが収容
されてなり、該容器には、該原子状アルミニウム又はア
ルミニウム合金と水との反応により生成した水素ガスの
取り出し口及び該水を循環させて該容器内に戻す循環路
が設けられていると共に、この循環路の途中に該反応に
より生成した副生物を除去する手段が設けられているこ
とからなり、これにより連続的に水素ガスを発生させる
ことができる。
上記原子状アルミニウム又はアルミニウム合金とが収容
されてなり、該容器には、該原子状アルミニウム又はア
ルミニウム合金と水との反応により生成した水素ガスの
取り出し口及び該水を循環させて該容器内に戻す循環路
が設けられていると共に、この循環路の途中に該反応に
より生成した副生物を除去する手段が設けられているこ
とからなり、これにより連続的に水素ガスを発生させる
ことができる。
【００１０】本発明の発電機は、上記水素ガス発生器と
燃料電池とを組み合わせてなる発電機であって、水素ガ
ス発生器により発生した水素ガスを燃料電池の水素源と
して用いるように構成されている。アルミニウム合金等
の量に応じて発生する水素ガスの量が定まるので、アル
ミニウム合金等の量を所定量に維持し、上記したように
連続して水素ガスを発生させることのできる水素ガス発
生器を用いれば、発生する水素ガスを燃料電池に供給す
ることにより継続して一定の発電が可能となる。すなわ
ち、燃料電池に利用する場合に、その電池の水素ガス使
用量に合わせて簡便で軽量の水素ガス発生器、ひいては
発電機として構築することが可能である。
燃料電池とを組み合わせてなる発電機であって、水素ガ
ス発生器により発生した水素ガスを燃料電池の水素源と
して用いるように構成されている。アルミニウム合金等
の量に応じて発生する水素ガスの量が定まるので、アル
ミニウム合金等の量を所定量に維持し、上記したように
連続して水素ガスを発生させることのできる水素ガス発
生器を用いれば、発生する水素ガスを燃料電池に供給す
ることにより継続して一定の発電が可能となる。すなわ
ち、燃料電池に利用する場合に、その電池の水素ガス使
用量に合わせて簡便で軽量の水素ガス発生器、ひいては
発電機として構築することが可能である。
【００１１】ところで、原子状アルミニウムは水と反応
し、水素ガスと水酸化アルミニウムとを生成する。しか
し、金属アルミニウムを室温で空気中に放置すると、そ
の表面は酸化膜で覆われて、水とは直接反応できない。
この場合、表面の酸化膜を削り取り、金属アルミニウム
の表面を水と接触させても、アルミニウムの表面に直ぐ
に酸化膜ができてしまい室温では反応は進行しない。そ
こで、アルミニウムにインジウム、ガリウム、又はそれ
らの合金などの金属を含浸せしめてアルミニウム合金と
すると、この合金中の金属アルミニウムが、原子状アル
ミニウムと同様に、水と反応することができるようにな
る。この原理は不明であるが、インジウムなどの金属は
アルミニウム内での拡散係数が大きく、かつ原子半径が
大きいので、拡散した経路に水が進入し、アルミニウム
との反応が連続して起きるものと考えられる。
し、水素ガスと水酸化アルミニウムとを生成する。しか
し、金属アルミニウムを室温で空気中に放置すると、そ
の表面は酸化膜で覆われて、水とは直接反応できない。
この場合、表面の酸化膜を削り取り、金属アルミニウム
の表面を水と接触させても、アルミニウムの表面に直ぐ
に酸化膜ができてしまい室温では反応は進行しない。そ
こで、アルミニウムにインジウム、ガリウム、又はそれ
らの合金などの金属を含浸せしめてアルミニウム合金と
すると、この合金中の金属アルミニウムが、原子状アル
ミニウムと同様に、水と反応することができるようにな
る。この原理は不明であるが、インジウムなどの金属は
アルミニウム内での拡散係数が大きく、かつ原子半径が
大きいので、拡散した経路に水が進入し、アルミニウム
との反応が連続して起きるものと考えられる。
【００１２】
【実施例】以下、実施例に基づいて本発明を詳細に説明
するが、本発明の範囲はこれらの例によって限定される
ものではない。 （実施例１）図１に示すような工程を経て水素ガスを発
生せしめた。まず、棒状の純アルミニウムの一端を削
り、新鮮なアルミニウム表面を露出させ、その露出面を
インジウムガリウム融解液（３０℃）中に浸漬し、純ア
ルミニウム基準で１、３、１０重量％のインジウムガリ
ウムを含浸せしめて、３種類のインジウムガリウム含浸
アルミニウム合金を作製した。この合金のそれぞれにつ
いて、その一端のインジウムガリウム含浸部分から細片
を削り取り、各削片を直ぐに水の中に入れた。３種類の
削片とも水と反応し、白い水酸化アルミニウムとガスを
発生した。このガスを集めて火を近づけると酸素と反応
し水ができたので、水素ガスであることが確認された。
水素ガスの発生量は、インジウムガリウム合金の含浸量
が増えるに従って増大した。 （実施例２）実施例１で得られた３重量％インジウムガ
リウム含浸アルミニウム合金の削片０．２７ｇ／分を容
器内に収容された水の中に入れた。反応が起こり、水酸
化アルミニウムと水素ガスが連続して生成した。この反
応中に、水は容器外に設けられた循環路を介して循環す
るようにし、また、その循環路の途中に設けた濾過手段
により該反応で生成した水酸化アルミニウムなどの副生
物を除去するようにした。得られた水素ガスの発生量
は、約２２０ｃｃ／分であった。このようにして発生し
た水素ガスを該容器に設けた水素ガス取り出し口を介し
て既知の空気水素燃料電池に供給し、発電を行った。こ
の発電機の供給電力は１０Ｗ／ｈであった。
するが、本発明の範囲はこれらの例によって限定される
ものではない。 （実施例１）図１に示すような工程を経て水素ガスを発
生せしめた。まず、棒状の純アルミニウムの一端を削
り、新鮮なアルミニウム表面を露出させ、その露出面を
インジウムガリウム融解液（３０℃）中に浸漬し、純ア
ルミニウム基準で１、３、１０重量％のインジウムガリ
ウムを含浸せしめて、３種類のインジウムガリウム含浸
アルミニウム合金を作製した。この合金のそれぞれにつ
いて、その一端のインジウムガリウム含浸部分から細片
を削り取り、各削片を直ぐに水の中に入れた。３種類の
削片とも水と反応し、白い水酸化アルミニウムとガスを
発生した。このガスを集めて火を近づけると酸素と反応
し水ができたので、水素ガスであることが確認された。
水素ガスの発生量は、インジウムガリウム合金の含浸量
が増えるに従って増大した。 （実施例２）実施例１で得られた３重量％インジウムガ
リウム含浸アルミニウム合金の削片０．２７ｇ／分を容
器内に収容された水の中に入れた。反応が起こり、水酸
化アルミニウムと水素ガスが連続して生成した。この反
応中に、水は容器外に設けられた循環路を介して循環す
るようにし、また、その循環路の途中に設けた濾過手段
により該反応で生成した水酸化アルミニウムなどの副生
物を除去するようにした。得られた水素ガスの発生量
は、約２２０ｃｃ／分であった。このようにして発生し
た水素ガスを該容器に設けた水素ガス取り出し口を介し
て既知の空気水素燃料電池に供給し、発電を行った。こ
の発電機の供給電力は１０Ｗ／ｈであった。
【００１３】
【発明の効果】上記したように、本発明のインジウム等
の金属が含浸されたアルミニウム合金によれば、エネル
ギーをほとんど使わずに、水だけを用いることにより水
素ガスを発生できる。アルミニウムは容易に入手可能な
材料でありかつ電力の易い地域で再生可能であるので、
また、インジウムなどの金属はアルミニウムと水との反
応には関与せずかつ重量が重いためその回収が容易であ
って再利用可能であるので、さらにまた、水は地球上に
無尽蔵に存在するので、本発明の水素ガス発生方法によ
れば、高純度の水素を簡単な方法で効率よく発生させる
ことができる。この方法は周辺雰囲気に有害物質をまき
散らすこともないので、地球の環境に優しいものである
といえよう。さらに、該アルミニウム合金の大きさ（重
量）に応じて発生する水素ガスの量が定まるので、燃料
電池に利用する場合に、その電池の水素ガス使用量に合
わせて簡便で軽量の水素ガス発生器を構築することが可
能である。さらにまた、このような水素ガス発生器を用
いれば、簡便で軽量の発電機を提供することができる。
の金属が含浸されたアルミニウム合金によれば、エネル
ギーをほとんど使わずに、水だけを用いることにより水
素ガスを発生できる。アルミニウムは容易に入手可能な
材料でありかつ電力の易い地域で再生可能であるので、
また、インジウムなどの金属はアルミニウムと水との反
応には関与せずかつ重量が重いためその回収が容易であ
って再利用可能であるので、さらにまた、水は地球上に
無尽蔵に存在するので、本発明の水素ガス発生方法によ
れば、高純度の水素を簡単な方法で効率よく発生させる
ことができる。この方法は周辺雰囲気に有害物質をまき
散らすこともないので、地球の環境に優しいものである
といえよう。さらに、該アルミニウム合金の大きさ（重
量）に応じて発生する水素ガスの量が定まるので、燃料
電池に利用する場合に、その電池の水素ガス使用量に合
わせて簡便で軽量の水素ガス発生器を構築することが可
能である。さらにまた、このような水素ガス発生器を用
いれば、簡便で軽量の発電機を提供することができる。
【図１】 本発明の水素ガス発生方法を説明するための
工程図。
工程図。
Claims (4)
- 【請求項１】 アルミニウム基材に、該アルミニウム基
材基準で１５重量％以下のインジウム、ガリウム又はそ
れらの合金が含浸されてなる水素ガス発生用アルミニウ
ム合金。 - 【請求項２】 原子状アルミニウム又は請求項１記載の
アルミニウム合金と水とを反応させて水素ガスを発生さ
せることを特徴とする水素ガス発生方法。 - 【請求項３】 容器内に水と原子状アルミニウム又は請
求項１記載のアルミニウム合金とが収容されてなり、該
容器には、該原子状アルミニウム又はアルミニウム合金
と水との反応により生成した水素ガスの取り出し口及び
該水を循環させて該容器内に戻す循環路が設けられてお
り、この循環路の途中に該反応により生成した副生物を
除去する手段が設けられていることを特徴とする連続的
に水素ガスを発生させる水素ガス発生器。 - 【請求項４】 請求項３記載の水素ガス発生器と燃料電
池とを組み合わせてなる発電機であって、該水素ガス発
生器により発生した水素ガスを該燃料電池の水素源とし
て用いるように構成されていることを特徴とする発電
機。
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