JP2008166248A - 水素貯蔵タンクを有する燃料電池 - Google Patents

Abstract

【課題】水素貯蔵タンクを有する燃料電池を提供する。
【解決手段】本発明は、水素発生用アルカリ触媒が水に溶解された一定量のアルカリ水溶液と一定量の水素発生用金属粉末との化学反応により水素を発生させる水素発生部と、上記水素発生部から発生した高圧の水素が吸蔵される水素吸蔵金属を備え水素を一定量貯蔵する水素貯蔵部と、上記水素吸蔵金属に提供される熱により脱蔵された水素が水素貯蔵部から供給され電気を発生させる発電部と、を含む。本発明によると、外部からの特別な熱源を必要とせず化学反応により発生した水素を一定量低コストで貯蔵し、貯蔵された水素を一定に供給して電気を安定的に発生させることが出来る。
【選択図】図１

Description

本発明は、発生した水素を貯蔵するタンクを有する燃料電池に関するものであって、より詳しくは、外部からの特別な熱源を必要とせず化学反応により発生した水素を貯蔵し、貯蔵された水素を用いて電気を発生させる水素貯蔵タンクを有する燃料電池に関する。

最近、携帯電話、ＰＤＡ、デジタルカメラ、ノート型パソコンなどの携帯用小型電子機器の使用が増加しており、特に、携帯電話用のＤＭＢ放送が始まって以来携帯用小型端末機における電源性能の向上が求められている実情である。

現在一般に使われているリチウムイオン２次電池は、その容量がＤＭＢ放送の視聴が２時間ほど可能な水準で、性能の向上が進んではいるものの、より根本的な解決方案として、さらに小型化で高容量の電源供給が可能な燃料電池に対する期待が高まりつつある。

一般的に燃料電池は、燃料の酸化により生じる化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換させるもので、これは酸化及び還元反応を利用するという点で基本的には普通の化学電池と同じであるが、塞がっている系内で電池反応する化学電池とは違って、反応物が外部から系内部に連続的に供給され、また反応生成物が連続的に系外へと除去されるという点で化学電池とは異なる。

このような燃料電池を具現する方式として、燃料極にメタノールのような炭化水素系燃料を直接供給する直接メタノール（Ｄｉｒｅｃｔ Ｍｅｔｈａｎｏｌ）方式と、メタノールから水素を抽出して燃料極に注入するＲＨＦＣ（Ｒｅｆｏｒｍｅｄ Ｈｙｄｒｏｇｅｎ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）方式が知られており、上記ＲＨＦＣ方式は、ＰＥＭ（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ｍｅｍｂｒａｎｅ）方式のように水素を燃料として使用するため、高出力化、単位体積当たり具現可能な電力容量、かつ水以外の反応物がないという長所を有するが、システムに別途の改質器（Ｒｅｆｏｒｍｅｒ）が追加されるべく小型化に不利という短所を有している。

このように、燃料電池が高い電源出力密度を得るためには、液体燃料を水素のような気体燃料に変えるための改質器が必ず必要で、このような改質器は炭化水素系液体燃料を気体状態に気化させる蒸発部と、２５０℃乃至３５０℃の温度で触媒反応を通じて燃料であるメタノールを水素に転換させる改質部、かつ改質反応時に追加で発生する副産物であるＣＯガス（またはＣＯ_２ガス）を除去するＣＯ除去部（またはＣＯ_２除去部）をさらに含んで構成される。

しかし、上記改質部での改質反応は、反応温度を２５０℃乃至３５０℃の間に維持させながら行われる吸熱反応で、上記ＣＯ除去部では１7０℃乃至２００℃程度の温度を一定に維持させる発熱反応により行われるため、良好な反応効率を得るためには構造が複雑な高温システムが求められ、これによって全体的な燃料電池の装置構造が複雑になり、これを製造するためのコストを低減するには限界があった。

また、改質反応時に発生する副産物であるＣＯガスまたはＣＯ_２ガスを除去するための別途の除去構造を必須的に備えるべきであるため、装置全体の体積を減らし製造コストを低減するには限界があった。

一方、特許文献１には、水が一定量満たされた容器内に苛性ソーダとアルミニウムを含む燃料カートリッジを配置することにより、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）のような高濃度の苛性ソーダを触媒として水とアルミニウムを加水分解させると、下記の反応式１のように加水分解物であるＡｌ（ＯＨ）_３と水素（Ｈ_２）を発生させ、加水分解物であるＡｌ（ＯＨ）_３は酸素と結合してアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）になってアルミニウムに付着するが、苛性ソーダによりアルミニウムから分離されることにより、発熱を伴う加水分解反応が連続して起きると同時に、上記容器内で発生した水素は配管を通じてバナーに供給されバナーの燃料として使用するという技術が開示されている。

（反応式１）
２Ａｌ＋６Ｈ_２Ｏ→２Ａｌ（ＯＨ）_３＋３Ｈ_２（触媒；ＮａＯＨ）

しかし、このような公知技術は、取り扱いが困難な苛性ソーダを高濃度で容器内に投入すべきであるため、取り扱い及び使用が厄介で人体に有害という問題点があった。

また、容器が垂直状態から水平状態に転換され一定角度に傾く場合、上記容器内に満たされた水の水位が変わり、これによって燃料カートリッジが水から露出されると、上記反応式１のような反応による水素発生量が著しく減ったり完全に中断されることが起こり得るため、上記燃料カートリッジが容器内に満たされた水の水面下に常に浸漬された状態を維持するよう上記容器が常に垂直状態を維持すべきで、これにより使用及び取り扱い上の厄介な問題点があった。

また、上記容器内で発生する水素の発生量が時間比一定でないため、容器から発生した水素を燃料電池にそのまま供給して電気を安定的に発生させるのに限界があった。

国際公開特許ＷＯ ０２／０８１１８号

本発明は、上記のような従来の問題点を解消するためのものであって、その目的は、外部からの特別な熱源を必要とせず化学反応により発生した水素を一定量低コストで貯蔵し、貯蔵された水素を一定に供給して電気を安定的に発生させることが出来る水素貯蔵タンクを有する燃料電池を提供する。

上記のような目的を達成すべく、本発明は、水素発生用アルカリ触媒が水に溶解された一定量のアルカリ水溶液と一定量の水素発生用金属粉末との化学反応により水素を発生させる水素発生部と、上記水素発生部から発生した水素が吸蔵される水素吸蔵金属を備え、水素を一定量貯蔵する水素貯蔵部と、上記水素吸蔵金属に提供される熱により脱蔵される水素が水素貯蔵部から供給され電気を発生させる発電部と、を含む水素貯蔵タンクを有する燃料電池を提供する。

好ましく、上記水素発生部は、水素発生用アルカリ触媒が水に溶解されたアルカリ水溶液が一定量満たされ、上記水素貯蔵部と対応する外部面に水素排出孔を備える第１チャンバーと、水素発生用金属粉末が一定量充填され、上記第１チャンバーと対応する外部面に上記第１チャンバーとの結合時に上記第１チャンバー内に挿入される挿入連結口を備える第２チャンバーとを含む。

さらに好ましく、上記挿入連結口と対応する上記第１チャンバーの外部面には、上記挿入連結口の加圧力により開口される薄膜部を備える。

好ましく、上記水素発生用アルカリ触媒は、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム及び水酸化鉄からなる群から少なくとも一つ選択される。

好ましく、上記水素発生用金属は、アルミニウム、マグネシウム、シリコン、亜鉛からなる群から少なくとも一つ選択される。

さらに好ましく、上記水素排出孔には気液分離膜を備える。

好ましく、上記水素貯蔵部は、上記水素発生部から発生した高圧の水素が強制流入される水素流入口を一側面に備えるタンク部材と、上記タンク部材の一側面を密封し水素排出口を備えるタンクカバー及び上記タンク部材とタンクカバーとの間に設けられ上記水素吸蔵金属に熱を提供する加熱機とを含む。

さらに好ましく、上記加熱機は、上記タンク部材の一側面またはタンクカバーの一側面のうち何れか一つにパターン印刷され外部電源と連結され抵抗熱を発生させる熱線部材で備えられる。

好ましく、上記発電部は少なくとも一つの単位セルを含み、上記単位セルは電解質膜の両側に陽極と陰極が接合された膜−電極接合体と、上記膜−電極接合体の両側に密着し水素が流れる流路及び酸素を含む空気が流れる通路を形成する陽極，陰極用分離板と、上記陽極，陰極用分離板と膜−電極接合体との間に各々配置される陽極，陰極用集電板とを含む。

本発明によると、水素発生用アルカリ触媒が水に一定量溶解されたアルカリ水溶液と水素発生用金属との化学反応により水素を発生させ、発生した水素を水素吸蔵金属に吸蔵して貯蔵し、水素吸蔵金属から脱蔵された水素が供給され電気を発生させる発電部を設けることにより、外部からの特別な熱源を必要とせず化学反応により発生した水素を一定量容易に貯蔵し、貯蔵された水素を一定に供給することが出来るため、低コストで電気を安定的に発生させることが出来る。

また、水素発生用金属と水との加水分解反応により発生する水素を、常温で外部から熱を供給する供給源を追加で設置せず、一酸化炭素や二酸化炭素の発生なく安定的に得ることが出来るため、装置の体積を減らし小型化を図り、取り扱い及び使用が便利なため携帯端末機、電子手帳、ＰＤＡ、ＰＭＰ、ＭＰ３プレイヤー、ナビゲーションなどの燃料電池として使用することが出来る。

以下、添付の図面により本発明をさらに詳しく説明する。
図１は本発明による水素貯蔵タンクを有する燃料電池を図示した分解斜視図で、図２は本発明による水素貯蔵タンクを有する燃料電池を図示した組立図で、図３は本発明による水素貯蔵タンクを有する燃料電池に採用される第１チャンバーと第２チャンバーが結合された状態図である。

本発明の燃料電池１は、図１乃至図３に図示されたように、水素発生部１０、水素貯蔵部２０及び発電部３０を含んで構成される。

上記水素発生部１０は、水素発生用アルカリ触媒が水に溶解された一定量のアルカリ水溶液が収容され、一定量の水素発生用金属粉末が収容され、これら間の化学反応により水素を発生させる。

このような水素発生部１０は、一定量のアルカリ水溶液と水素発生用金属粉末が相互別途に貯蔵された後、水素を発生させようとする場合、これが接触され混合されながら化学反応が起きるよう相互分離して保管することが好ましい。

これによって上記水素発生部１０は、一定の大きさの内部空間を有する第１チャンバー１１と第２チャンバー１２をそれぞれ備え、上記第１，２チャンバー１１，１２は上下積層される。

上記第１チャンバー１１には、水素発生用アルカリ触媒が水に溶解された一定量のアルカリ水溶液が収容され、上記水素貯蔵部２０と対応する外部面には、発生した高圧の水素が外部へ排出される水素排出孔１３を備える。

上記第２チャンバー１２には、上記アルカリ水溶液との化学反応時に水素を発生させる一定量の水素発生用金属粉末が満たされ、上記第１チャンバー１１と対応する外部面には、上記第１チャンバー１１との結合時に上記第１チャンバー１１内に強制的に挿入され、上記第１チャンバー１１内のアルカリ水溶液を上記第２チャンバー１２に案内流入する挿入連結口１４を備える。

また、上記挿入連結口１４と対応する上記第１チャンバー１１の外部面には、上記第１チャンバー１１と第２チャンバー１２との結合時、上記挿入連結口１４の加圧力により強制的に開口される薄膜部１５を備え、上記薄膜部１５は外部の衝撃により破損されやすいよう第１チャンバー１１の胴体の厚さより相対的に薄い厚さで備えられることが好ましい。

ここで、上記挿入連結口１４は先端が尖っている中空円筒状で備えられることで、上記薄膜部１５を通じて上記第１チャンバー１１の内部に挿入されて上記第１，２チャンバー１１，１２を相互連結する通路の役割をし、上記第１チャンバー１１内のアルカリ水溶液は自重により上記第２チャンバー１２内に自然に流入される。

また、上記挿入連結口１４の先端には、上記第１チャンバー１１の薄膜部１５を通じて上記第１チャンバー１１内に挿入された後分離されることを防ぐため引っ掛け段差を備え、上記第１，２チャンバー１１，１２の結合時に上記挿入連結口１４と第１チャンバー１１との間の結合部分から水溶液及び水素が外部排出されることを防ぐようオーリング部材１４ａを備えることが好ましい。

上記第１チャンバー１１には一定量のアルカリ水溶液が満たされ、このようなアルカリ水溶液は、水に溶ける水溶性の水素発生用アルカリ触媒が水に一定量溶解されることで製造される。

上記水素発生用アルカリ触媒は、水に溶けるアルカリ系物質を含み、これは水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム及び水酸化鉄からなる群から少なくとも一つ選択されることが好ましい。

また、上記第２チャンバー１２には一定量の金属粉末を充填することになり、このような金属粉末は水溶液との接触面積を拡大させ化学反応を促進させるよう円形で備えられることが好ましい。

上記水素発生用金属粉末はアルミニウム、マグネシウム、シリコン、亜鉛からなる群から少なくとも一つ選択されることが好ましい。

上記第１チャンバー１１には少なくとも一つの水素排出孔１３を備え、上記水素排出孔１３は上記第１チャンバー１１内のアルカリ水溶液が上記第２チャンバー１２内に流入されながら金属粉末とアルカリ水溶液との化学反応により発生した水素が排出される通路で、このような水素排出孔１３は上記水素貯蔵部２０の一側面に形成された水素流入口と対応する領域に形成される。

そして、上記第１チャンバー１１と水素貯蔵部２０との間には、アルカリ水溶液と金属粉末との化学反応時に発生した水素が外部へ流出されることを防ぐよう未図示のシーリング部材を介して接合連結されることが好ましい。

また、上記水素排出孔１３には、アルカリ水溶液と金属粉末は水素発生部１０内に残留させる半面、気体状の水素のみ排出できるよう多孔質ポリテトラフルオロエチレンから成る気液分離膜を設けることが好ましい。

上記第２チャンバー１２は、上記第１チャンバー１１の内部空間より少なくとも２倍以上の大きさに設けられ、上記第１チャンバー１１内に収容されたアルカリ水溶液を水素発生用粉末と共に内部収容できるような内部空間を設けることが好ましい。

上記水素貯蔵部２０は、上記水素発生部１０からアルカリ水溶液と金属粉末との化学反応により発生した高圧の水素が強制流入される水素流入口を一側面に備えるタンク部材２１と、上記タンク部材２１の一側面を密封し水素排出口を備えるタンクカバー２２を備えて構成する。

このようなタンク部材２１の内部空間には、上記水素流入口を通じて強制流入された高圧の水素を吸蔵できるよう、水素吸蔵金属を粉末形態に満たして具備したり水素吸蔵金属をコーティングして具備することが出来る。

上記タンクカバー２２とタンク部材２１との間には、水素吸蔵金属から脱蔵される水素が外部へ排出されることを防ぐようシーリング部材（未図示）を備えることが好ましい。

上記タンクカバー２２には、水素吸蔵金属から脱蔵される水素が排出される少なくとも一つの水素排出口２４を備え、上記水素排出口２４は上記タンクカバー２２に形成された水素流出口２１ａと相互対応する。

また、上記タンク部材２１とタンクカバー２２との間には、上記水素吸蔵金属に熱を提供して水素吸蔵金属に吸蔵された水素を脱蔵させるよう加熱機２３を備え、このような加熱機２３は上記タンク部材２１の一側面またはタンクカバー２２の一側面のうち何れか一つに予め設定された設計に沿ってパターン印刷し、外部電源と連結され電源印加時に抵抗熱を発生させる熱線で設けられることが好ましい。

一方、上記タンク部材２１の内部に設けられる水素吸蔵金属は、鉄−チタンのチタン系、鉄−マンガンのマンガン系、マグネシウム−ニッケルのマグネシウム系かつ希土類系合金のうち何れか一つからなり金属表面から発生する水素との化学反応により金属表面に水素を吸着する。

このような水素吸蔵金属は、タンク部材の内部圧力を上げたり内部温度を下げ金属表面に水素を吸蔵することができ、逆にタンク部材の内部圧力を下げたり内部温度を上げ金属表面に吸蔵された水素を脱蔵させることが出来る。

上記発電部３０は、上記水素貯蔵部２０の水素吸蔵金属から脱蔵される水素が水素貯蔵部２０から供給され電気を発生させる。

このような発電部３０は、単一セルまたは単一セルを積層したスタック形態からなることが出来るが、例えば単一セル形態について説明すると、電解質膜３１ａの両側にガスを拡散させるための陽極３１ｂと陰極３１ｃが接合されて成る膜−電極接合体（ＭＥＡ：ＭＥＭＢＲＡＮＥ−ＥＬＥＣＴＲＯＤＥ ＡＳＳＥＭＢＬＹ）３１と、上記膜−電極接合体３１の両側に密着するよう組み立てられ、陽極３１ｂと陰極３１ｃにおいて燃料ガスである水素が流れる流路３２ｂ及び酸素を含む空気が流れる通路３３ｂを形成する陽極，陰極用分離板（ＳＥＰＡＲＡＴＯＲ）３２，３３と、上記分離板３２，３３と膜−電極接合体３１との間に各々配置され陽極３１ｂと陰極３１ｃの集電極となる陽極，陰極用集電板３４，３５とで構成されている。

そして、上記陽極分離板３２には、上記水素貯蔵部２０のタンクカバー２２に設けられた水素排出口２４と連通連結される水素流入孔３２ａを備え、上記水素流入孔３２ａは上記陽極分離板３２ａに形成された流路３２ｂと連結される。

上記陽極，陰極用集電板３４，３５には、上記陽極，陰極用分離板３２，３３に形成された流路３２ｂと通路３３ｂに対応する領域に各々同一形状の流路３４ａと通路３５ａを各々備える。

また、上記水素発生部１０、水素貯蔵部２０及び発電部３０は、上記水素発生部１０の水素排出孔１３と上記水素貯蔵部２０のタンク部材２１に形成される水素流入口が相互一致し、上記水素貯蔵部２０のタンクカバー２２に形成された水素排出口２４と上記発電部３０の陽極分離板３２に形成された水素流入孔３２ａが相互一致するよう上下積層される。

そして、上記のように積層された水素発生部１０、水素貯蔵部２０及び発電部３０は、図２に図示されたように、複数のクリープ４０により一体型に組み立てられ、上記クリープは上記水素発生部１０の第２チャンバー１２の下部面に形成される下部引っ掛け溝１８と上記発電部３０の陰極分離板３３の上部面に形成される上部引っ掛け溝３８に各々上下部端が引っ掛かって固定力を発生させる。

従って、上記水素発生部１０から発生し第１チャンバー１１の水素排出孔１３を通じて排出された水素は、上記水素貯蔵部２０の水素吸蔵金属に吸蔵されタンク部材２１内に貯蔵され、上記水素吸蔵金属から脱蔵された水素はタンクカバー２２に形成された水素排出口２４及び陽極分離板３２の水素流入孔３２ａを通じて陽極へ供給される。

上記の構成を有する燃料電池１は、第２チャンバー１２の挿入連結口１４が第１チャンバー１２の薄膜部１５に対応して接した状態で、上記第１チャンバー１１と第２チャンバー１２が上下結合すると、上記挿入連結口１４の先端に接する薄膜部１５が第１，２チャンバーの結合時に発生する結合力により破損して、上記挿入連結口１４は第１チャンバー１１内に強制挿入され、上記第１，２チャンバー１１，１２は上記挿入連結口１４を介して相互連結される。

この場合、上記第１チャンバー１１内に満たされていたアルカリ水溶液は、中空円筒型の挿入連結口１４を通じて自重により第２チャンバー１２内に流入されることにより、これに充填された水素発生用金属と自然に接触する。

また、上記アルカリ水溶液に含まれた水と上記水素発生用金属が相互接触して化学反応を起こすと、反応式１のように、加水分解反応により水素が発生する。

ここで、上記水素発生用金属がアルミニウムの場合、水との反応時に水素（Ｈ_２）を発生させると同時に溶解度の低い副生物であるＡｌ（ＯＨ）_３を生成し、Ａｌ（ＯＨ）_３は酸素と反応してアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）に転換され上記水素発生用金属の表面に付着する。これによって、水素発生用金属と水との加水分解反応による水素発生を遅らせたり中断させる。

しかし、上記アルカリ水溶液には水酸化ナトリウムのようなアルカリ触媒が含まれているため、アルカリ触媒によって水素発生用金属表面に付着するアルミナは、下記の反応式２のような触媒反応によりソジウムアルミネート（ＮａＡｌＯ_２）に転換され水素発生用金属表面から分離除去されることにより水素を発生させる加水分解反応を連続して行うことになる。

（反応式２）
Ａｌ_２Ｏ_３＋２ＮａＯＨ→２ＮａＡｌＯ_２＋Ｈ_２Ｏ

この際、上記水素発生部１０から発生する水素発生量は、アルカリ水溶液に溶解されるアルカリ触媒物質の濃度に比例し、上記アルカリ水溶液の濃度が０．１ｗｔ％より低いと時間比発生する水素の発生量が少な過ぎて、０．５ｗｔ％より高いと時間比短時間内に水素の発生量が急激に増加するため、アルカリ水溶液の濃度は０．１乃至０．５ｗｔ％にすることが好ましい。

また、上記水溶部１０で水素発生用金属粉末と水が反応する速度は、水素発生用金属粉末の粒子サイズに反比例し、上記水素発生用金属の粒子サイズが小さいほどアルカリ触媒を含む水との接触面積が大きくなり反応がさらに早くなる反面、粒子サイズが大きいほど水との接触面積が小さくなり反応が遅くなる。

これによって、上記アルカリ水溶液に含まれたアルカリ触媒の濃度を可変させ水素発生量を調節し、水素発生用金属粉末の粒子サイズを可変させ反応速度及び水素発生量を調節することが出来る。

一方、上記水素発生部１０から発生した水素は、上記第１チャンバー１１に貫通形成された水素排出孔１３を通じて高圧で排出され、高圧で排出された水素は上記水素貯蔵部２０のタンク部材２１に形成された水素流入口を通じてタンク部材２１内に強制流入される。

上記タンク部材２１の内部空間には、水素吸蔵金属を備えているため、高圧で流入された水素は上記水素吸蔵金属の表面から発生する水素との化学反応により、水素吸蔵金属の表面に水素を吸着させ水素貯蔵部２０に水素を保管することが出来る。

また、上記水素貯蔵部２０の水素吸蔵金属に吸蔵された水素を脱蔵させタンク部材から排出しようとする場合、上記タンク部材２１とタンクカバー２２との間に設けられた加熱機２３に電源を印加することで、上記タンク部材２１に熱を提供すると、上記水素吸蔵金属に吸蔵されていた水素は、熱により水素吸蔵金属の温度が上昇し金属から脱蔵され、脱蔵された水素はタンクカバー２２の水素排出口２４を通じて発電部３０側へ供給される。

続いて、上記水素吸蔵金属から脱蔵されタンクカバー２２に形成された水素排出口２４を通じて排出された水素は、上記発電部３０に設けられた陽極分離板３２の水素流入孔３２ａを通じて陽極に供給され、酸素を含む空気は上記発電部３０に設けられた陰極分離板３３の通路３３ｂを通じて陰極に供給されるようにする。

上記のように発電部３０内に供給された水素と空気は、高分子電解質膜を介して流れ、陽極では下記の反応式３のように水素の電気化学的酸化が進み、陰極では下記の反応式４のように酸素の電気化学的還元が起きる。

この際に生じる電子の移動により電気が発生し、発生した電気は陽極，陰極用集電板３４，３５で集電してエネルギー源として使用する。

（反応式３）
陽（Ａｎｏｄe）電極反応：Ｈ_２−＞２Ｈ＋＋２ｅ−

（反応式４）
陰（Ｃａｔｈｏｄe）電極反応：（１／２）Ｏ_２＋２Ｈ＋＋２ｅ−−−＞Ｈ_２Ｏ

本発明は特定の実施例に関連して図示され説明されたが、以下の特許請求範囲による本発明の精神や分野を外れない範囲内で本発明は様々な変形及び変更が出来るということは当業界において通常の知識を有している者には明らかである。

本発明による水素貯蔵タンクを有する燃料電池を図示した分解斜視図である。 本発明による水素貯蔵タンクを有する燃料電池を図示した組立図である。 本発明による水素貯蔵タンクを有する燃料電池に採用される第１チャンバーと第２チャンバーが結合された状態図である。

符号の説明

１０ 水素発生部
１１、１２ 第１、２チャンバー
１３ 水素排出孔
１４ 挿入連結口
２０ 水素貯蔵部
２１ タンク部材
２２ タンクカバー
２３ 加熱機
３０ 発電部
３１ 膜−電極接合体
３２、３３ 陽極、陰極用分離板
３４、３５ 陽極、陰極用集電板

Claims (9)

1. 水素発生用アルカリ触媒が水に溶解された一定量のアルカリ水溶液と一定量の水素発生用金属粉末との化学反応により水素を発生させる水素発生部と、
   前記水素発生部から発生した水素が吸蔵される水素吸蔵金属を備え、水素を一定量貯蔵する水素貯蔵部と、
   前記水素吸蔵金属に提供された熱により脱蔵された水素が水素貯蔵部から供給され電気を発生する発電部と、を含む水素貯蔵タンクを有する燃料電池。
2. 前記水素発生部は、水素発生用アルカリ触媒が水に溶解されたアルカリ水溶液が一定量満たされ、前記水素貯蔵部と対応する外部面に水素排出孔を備える第１チャンバーと、水素発生用金属粉末が一定量充填され、前記第１チャンバーと対応する外部面に前記第１チャンバーとの結合時に前記第１チャンバー内に挿入される挿入連結口を備える第２チャンバーと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の水素貯蔵タンクを有する燃料電池。
3. 前記挿入連結口と対応する前記第１チャンバーの外部面には、前記挿入連結口の加圧力により開口される薄膜部を備えることを特徴とする請求項２に記載の水素貯蔵タンクを有する燃料電池。
4. 前記水素発生用アルカリ触媒は、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム及び水酸化鉄からなる群から少なくとも一つ選択されることを特徴とする請求項１に記載の水素貯蔵タンクを有する燃料電池。
5. 前記水素発生用金属粉末は、アルミニウム、マグネシウム、シリコン、亜鉛からなる群から少なくとも一つ選択されることを特徴とする請求項１に記載の水素貯蔵タンクを有する燃料電池。
6. 前記水素排出孔には、気液分離膜を備えることを特徴とする請求項２に記載の水素貯蔵タンクを有する燃料電池。
7. 前記水素貯蔵部は、前記水素発生部から発生した高圧の水素が強制流入される水素流入口を一側面に備えるタンク部材と、前記タンク部材の一側面を密封し水素排出口を備えるタンクカバー及び前記タンク部材とタンクカバーとの間に設けられ前記水素吸蔵金属に熱を提供する加熱機と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の水素貯蔵タンクを有する燃料電池。
8. 前記加熱機は、前記タンク部材の一側面またはタンクカバーの一側面のうち何れか一つにパターン印刷され、外部電源と連結され抵抗熱を発生させる熱線部材で設けられることを特徴とする請求項７に記載の水素貯蔵タンクを有する燃料電池。
9. 前記発電部は少なくとも一つの単位セルを含み、前記単位セルは電解質膜の両側に陽極と陰極が接合された膜−電極接合体と、前記膜−電極接合体の両側に密着し水素が流れる流路及び酸素を含む空気が流れる通路を形成する陽極，陰極用分離板と、前記陽極，陰極用分離板と膜−電極接合体との間に各々配置される陽極，陰極用集電板と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の水素貯蔵タンクを有する燃料電池。

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