水素発生装置及び燃料電池システム及び水素発生方法

【課題】必要量の水素発生物質だけを反応用溶液に接触させて、水素の発生量を容易に制御する。
【解決手段】シート材７に所定の間隔で金属水素化物１８を所定量ずつ独立して設け、シート材７の移動により保護シート１５を剥離しながら反応用溶液４に金属水素化物１８を順次浸漬させ、金属水素化物１８に反応用溶液４を接触させて水素を発生させる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水素発生装置及び水素発生装置を備えた燃料電池システム及び水素発生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、固体高分子電解質膜を挟んでアノードとカソードを有する発電部のアノード側に例えば水素ガスやメタノール等の燃料流体と、カソード側に酸化用流体例えば酸素や空気を供給し電気化学反応により電力を発生する。
【０００３】
水素ガスを燃料とする場合の水素を低エネルギーで得る方法として、ケミカルハイドライドと呼ばれる金属水素化物（例えば、水素化ホウ素リチウムや水素化ホウ素ナトリウム、水素化アルミニウムリチウム、水素化アルミニウムナトリウム）を加水分解する方法が知られている。
【０００４】
金属水素化物を加水分解して水素を得る場合、常温に近い低温で反応が進むため効率よく水素を得ることができる。反面、水素発生量を制御することが難しいのが実情であった。水素発生量を制御するため、金属水素化物（水素発生物質）を帯状に配して供給材とし、供給材を長手方向に移動させて必要量の水素発生物質を反応用溶液に浸漬（接触）させる技術が従来から提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
従来から提案されている技術を用いることで、帯状に構成された供給材の水素発生物質のうち、必要量の水素発生物質を反応用溶液に浸漬して水素を発生させることができる。このため、供給材の移動速度を調整することにより水素発生量を制御することができる。
【０００６】
しかし、帯状の供給材は水素発生物質が長手方向に連続して存在しているので、反応用溶液に直接浸漬している水素発生物質の部位から反応用溶液が長手方向に浸透し、未使用の水素発生物質に接触することになっていた。このため、過剰に反応が生じて水素発生量が増加することになり、供給材の移動速度を複雑に、且つ、細かく調整しないと、所望発生量に水素の発生を制御することが困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−１６２８０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、必要量の水素発生物質だけを反応用溶液に接触させて、水素の発生量を容易に制御することができる水素発生装置及び水素発生方法を提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、必要量の水素発生物質だけを反応用溶液に接触させて、水素の発生量を容易に制御することができる水素発生装置を備えた燃料電池システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための請求項１に係る本発明の水素発生装置は、水素発生物質に接触することで水素を発生させる反応用溶液が貯留される反応室と、所定量の前記水素発生物質が独立して長手方向に複数設けられ、前記反応室の内部に配される帯状の水素発生物質供給部材と、前記水素発生物質供給部材を前記長手方向に移動させることで前記水素発生物質を前記反応用溶液に順次浸漬させる移動手段とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項１に係る本発明では、移動手段により水素発生物質供給部材を長手方向に移動させることで、複数の水素発生物質を反応用溶液に順次浸漬させて水素を発生させるので、反応用溶液に浸漬している水素発生物質から反応用溶液が未使用の水素発生物質に浸透することがなく、水素発生物質が浸漬する毎に独立して水素を発生させることができる。このため、必要量の水素発生物質だけを反応用溶液に接触させて、水素の発生量を容易に制御することが可能になる。
【００１２】
そして、請求項２に係る本発明の水素発生装置は、請求項１に記載の水素発生装置において、前記水素発生物質は、保護層により密閉されていることを特徴とする。また、請求項３に係る本発明の水素発生装置は、請求項２に記載の水素発生装置において、前記保護層は、複数の前記水素発生物質を個別に密閉していることを特徴とする。
【００１３】
請求項２、請求項３に係る本発明では、水素発生物質を保護層で密閉しているので、未使用の水素発生物質に反応用溶液が付着したり水蒸気雰囲気が接触することがない。
【００１４】
また、請求項４に係る本発明の水素発生装置は、請求項２もしくは請求項３に記載の水素発生装置において、前記水素発生物質が前記反応用溶液に浸漬する部位で、前記水素発生物質を前記保護層から露出させる露出手段を備えたことを特徴とする。
【００１５】
請求項４に係る本発明では、露出手段により反応用溶液に浸漬する部位で水素発生物質を保護層から露出させるので、反応用溶液に浸漬させる時にだけ水素発生物質を露出させて未使用の水素発生物質を確実に密閉することができる。
【００１６】
また、請求項５に係る本発明の水素発生装置は、請求項４に記載の水素発生装置において、前記露出手段は、前記水素発生物質供給部材の移動に連動して前記保護層を剥がす剥離手段であることを特徴とする。また、請求項６に係る本発明の水素発生装置は、請求項４に記載の水素発生装置において、前記露出手段は、前記水素発生物質供給部材の移動に連動して前記保護層に孔を形成する開孔手段であることを特徴とする。また、請求項７に係る本発明の水素発生装置は、請求項４に記載の水素発生装置において、前記露出手段は、前記水素発生物質供給部材の前記水素発生物質が備えられた部位を分断する分断手段であることを特徴とする。
【００１７】
請求項５から請求項７に係る本発明では、水素発生物質供給部材の移動に連動して保護層を剥がしたり、保護層に孔を形成したり、水素発生物質の部位を分断することで、反応用溶液に対して水素発生物質を露出させることができる。
【００１８】
また、請求項８に係る本発明の水素発生装置は、請求項５から請求項７のいずれか一項に記載の水素発生装置において、帯状の前記水素発生物質供給部材は、繰出しロールに巻回されて繰出されて巻取りロールに巻き取られることで、巻取りの過程で前記反応用溶液に連続して浸漬されることを特徴とする。また、請求項９に係る本発明の水素発生装置は、請求項８に記載の水素発生装置において、前記移動手段は、前記巻取りロールを回転させる回転駆動手段であることを特徴とする。
【００１９】
請求項８、請求項９に係る本発明では、繰出しロールから繰出されて巻取りロールに水素発生物質供給部材が巻き取られる過程で水素発生物質供給部材が露出され、水素発生物質に反応用溶液を接触させて水素を発生させることができる。
【００２０】
また、請求項１０に係る本発明の水素発生装置は、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の水素発生装置において、前記水素発生物質に前記反応用溶液が接触することにより発生した前記水素の発生状態を検出する水素発生状態検出手段と、前記水素発生状態検出手段で検出された前記水素の発生状況に応じて前記移動手段を制御し、前記水素発生物質供給部材の移動速度を制御する速度制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００２１】
請求項１０に係る本発明では、水素の発生状態により水素発生物質供給部材の反応用溶液への移動速度を制御するので、水素の発生状態に応じて水素発生量を制御することができる。
【００２２】
また、請求項１１に係る本発明の水素発生装置は、請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の水素発生装置において、前記移動手段は、発生した前記水素の発生圧力が動作源であることを特徴とする。
【００２３】
請求項１１に係る本発明では、発生した水素の発生圧力が移動手段の動作源となっているので、外部の動力源を用いることなく水素発生物質供給部材を反応用溶液に対して移動させることができる。
【００２４】
上記目的を達成するための請求項１２に係る本発明の燃料電池システムは、請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の水素発生装置の前記反応室の水素が排出される経路に燃料電池の燃料極を有する室が接続され、発生した前記水素が前記燃料極に供給されることを特徴とする。
【００２５】
請求項１２に係る本発明では、必要量の水素発生物質だけを反応用溶液に接触させて、水素の発生量を容易に制御することができる水素発生装置を備えた燃料電池システムとすることが可能になる。
【００２６】
上記目的を達成するための請求項１３に係る本発明の水素発生方法は、複数の水素発生物質が備えられた水素発生物質供給部材を移動させ、所定量毎に分断された水素発生物質を反応用溶液に接触させることで、所望量の水素を発生させることを特徴とする。
【００２７】
請求項１３に係る本発明では、必要量の水素発生物質だけを反応用溶液に接触させて、水素の発生量を容易に制御することが可能になる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の水素発生装置及び水素発生方法は、必要量の水素発生物質だけを反応用溶液に接触させて、水素の発生量を容易に制御することが可能になる。
【００２９】
また、本発明の燃料電池システムは、必要量の水素発生物質だけを反応用溶液に接触させて、水素の発生量を容易に制御することができる水素発生装置を備えた燃料電池システムとすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施例に係る水素発生装置の全体の概略構成図である。
【図２】水素発生物質供給部材の構成図である。
【図３】水素発生物質供給部材の構成図である。
【図４】水素発生装置の要部を表す断面図である。
【図５】水素発生物質供給部材の他の例の断面図である。
【図６】水素発生物質供給部材の他の例の断面図である。
【図７】水素発生物質供給部材の他の例の断面図である。
【図８】他の実施例に係る水素発生装置の要部の断面図である。
【図９】他の実施例に係る水素発生装置の要部の断面図である。
【図１０】他の実施例に係る水素発生装置の要部を表す外観図である。
【図１１】他の実施例に係る水素発生装置の要部の断面図である。
【図１２】他の実施例に係る水素発生装置の要部の断面図である。
【図１３】他の実施例に係る水素発生装置の要部の断面図である。
【図１４】シート材を搬送させる機構の概念図である。
【図１５】本発明の一実施例に係る燃料電池システムの全体図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図１から図７に基づいて水素発生装置の実施例を説明する。
【００３２】
図１には本発明の一実施例に係る水素発生装置の全体の概略構成、図２、図３には水素発生物質供給部材の構成、図４には水素発生物質が供給されている状態の詳細を示してある。また、図５から図７には水素発生物質供給部材の他の例の断面を示してある。
【００３３】
図１に基づいて水素発生装置１の概略を説明する。
【００３４】
図１に示すように、水素発生装置１は反応室２を構成する反応容器３を備え、反応容器３の内部には水素発生物質と接触して水素を発生させる反応用溶液４が貯留されている。また、反応容器３の内部には水素発生物質（後述する金属水素化物１８）を備えた帯状の水素発生物質供給材としてのシート材７が配されている。シート材７は繰出しロール５及び移動手段としての巻取りロール６に巻回され、繰出しロール５と巻取りロール６の間の反応用溶液４の中で水素発生物質が露出される。
【００３５】
詳細は後述するが、シート材７には、反応用溶液４と反応して水素を生成する水素発生物質が所定量ずつ独立して長手方向に複数並設されている。シート材７が反応用溶液４に浸漬される部位の水素発生物質が個別に露出され、水素発生物質に反応用溶液が接触して水素が発生し、発生した水素は反応室２に放出されて排出路９から図示しない水素消費部に供給される。
【００３６】
尚、図中の符号で１０は、排出路９に設けられた気液分離膜であり、排出路９に気体（水素）だけの流通が許容されて反応用溶液４の流通が阻止される。
【００３７】
巻取りロール６は駆動モータ１１により回転が駆動制御され、駆動モータ１１は速度制御手段１２の指令により駆動制御され、所定の速度で巻取りロール６を駆動回転させる。一方、排出路９には水素発生状態検出手段としての圧力センサー１３が設けられ、圧力センサー１３の検出情報は速度制御手段１２に送られる。速度制御手段１２では、圧力センサー１３で検出された排出路９の水素圧力（水素の発生状態）に応じて駆動モータ１１に駆動指令が出力される。
【００３８】
例えば、排出路９の水素圧力が低下した場合には、巻取りロール６の回転速度を速めてシート材７の送り速度を高くし、水素発生物質の反応用溶液４に対する接触を促進して水素の発生量を増加する。逆に、排出路９の水素圧力が高い場合には、巻取りロール６の回転速度を低下させてシート材７の送り速度を低くし、水素発生物質の反応用溶液４に対する接触を抑制して水素の発生量を低くする（停止する）。
【００３９】
図２、図３に基づいて金属水素化物が備えられたシート材７を説明する。
【００４０】
図２（ａ）には水素発生装置のシート材７の外観、図２（ｂ）にはシート材７の平面、図３にはシート材７の断面、図４には金属水素化物が露出される状態の詳細を示してある。
【００４１】
図２に示すように、帯状のシート材７（例えば、樹脂フィルム）の上面には長手方向に所定の間隔で水素発生物質としての金属水素化物１８が所定量ずつ独立して（ペレット状にされて）並設されている。巻取りロール６（図１参照）でシート材７が巻き取られることにより、反応用溶液４に金属水素化物１８が順次浸漬されて反応し、一つの金属水素化物１８で規定された量の水素（所望量の水素）が発生して放出される。シート材７は、水や水蒸気を透過しないガスバリア性の高い樹脂フィルム（金属膜等を備えた樹脂フィルム）で構成されている。
【００４２】
図２、図３に示すように、金属水素化物１８を挟んでシート材７の上面には保護層としての保護シート１５が設けられ、保護シート１５は金属水素化物１８の周囲でシート材７に接着もしくは熱溶着されている。保護シート１５がシート材７に接着もしくは熱溶着されることにより、金属水素化物１８が個別に密閉されている。保護シート１５は、金属水素化物１８がシート材７の上面に載せられて真空中または水素雰囲気中で接着もしくは熱溶着される。
【００４３】
シート材７が反応用溶液４に浸漬される部位で、保護シート１５がシート材７から剥がされて金属水素化物１８が個別に露出される。図４に示すように、シート材７は転換ロール１６により方向が変えられて巻取りロール６（図１参照）側に方向転換されて巻き取られる。保護シート１５は剥離ロール１７により巻取りロール６（図１参照）の反対側に方向転換されてシート材７から剥がされて補助巻取りロール８（図１参照）に巻き取られ、金属水素化物１８が露出される（露出手段）。
【００４４】
上述した実施例に対し、保護シート１５を設けないことも可能である。即ち、シート材７の断面を表す図５（ａ）に示すように、シート材７に金属水素化物１８を接着や嵌合等により保持させ、保護シート１５（図１から図４参照）を設けない構成にすることも可能である。この場合、図５（ｂ）に示すように、剥離ロール１７（図１から図４参照）及び補助巻取りロール８（図１参照）が省略され、シート材７の移動のみにより金属水素化物１８が反応用溶液４に浸漬される。また、図５（ｂ）に示すように、転換ロール１６により方向が変えられる箇所で金属水素化物１８がシート材７から離されて反応用溶液４に浸漬される構造としても良い。
【００４５】
金属水素化物１８は所定量ずつ独立して並設されているので、上流側の金属水素化物１８が個別に露出されて反応用溶液４に浸漬された際に、反応用溶液４に浸漬されていない下流側の未使用の金属水素化物１８との間に隙間が存在し、上流側の金属水素化物１８を伝わって下流側の未使用の金属水素化物１８に反応用溶液４が浸透することがない。
【００４６】
また、金属水素化物１８が保護シート１５により個別に密閉されているので、飛散する反応用溶液４や水蒸気が接触することがなく、未使用の金属水素化物１８を安全に保持することができる。
【００４７】
金属水素化物１８としては、例えば、水素化ホウ素塩、水素化アルミニウム塩、水素化ホウ素ナトリウム、水素化ホウ素リチウム、水素化アルミニウムリチウム等が挙げられ、特に、水素化ホウ素ナトリウムが好ましい。反応用溶液４は、金属水素化物１８の加水分解反応を促進する促進剤の水溶液であり、促進剤としては、例えば、硫酸、リンゴ酸、クエン酸水等が挙げられ、特に、リンゴ酸が好ましい。
【００４８】
金属水素化物１８及び反応用溶液４は特に限定されるものではなく、金属水素化物１８は加水分解型の金属水素化物であれば全て適用可能であり、反応用溶液４は水素を発生させる溶液であれば全て適用可能である。
【００４９】
巻取りロール６（図１参照）でシート材７が巻き取られることにより、シート材７が反応用溶液４に浸漬され、同時に、シート材７が反応用溶液４に浸漬される部位で、保護シート１５が剥離ロール１７により巻取りロール６（図１参照）の反対側に方向転換されてシート材７から剥がされ、金属水素化物１８が露出される。これにより、金属水素化物１８に反応用溶液４が接触して水素の発生反応が生じて水素が生成され、生成された水素が反応室２に放出される。
【００５０】
巻取りロール６（図１参照）によるシート材７の巻き取り速度（及び保護シート１５の剥離のための巻き取り速度）、即ち、シート材７の移動速度を制御することにより、水素の発生量を制御することができる。前述したように、圧力センサー１３（図１参照）の検出情報に基づいてシート材７の移動速度を制御することで、金属水素化物１８の反応用溶液４への浸漬を促進して水素の発生量を増加したり、金属水素化物１８の反応用溶液４への浸漬を抑制して水素の発生量を低くすることができる。これにより、反応室２（図１参照）の内部の水素の圧力を所望の圧力に維持することができる。
【００５１】
上述した水素発生装置１は、シート材７に所定の間隔で金属水素化物１８を所定量ずつ独立して設け、シート材７の移動により保護シート１５を剥離しながら反応用溶液４に金属水素化物１８を順次浸漬させることで、金属水素化物１８に反応用溶液４を接触させて水素を発生させるので、所望量の水素を効率よく確実に発生させることができる。
【００５２】
また、シート材７の移動速度を制御することで必要量の水素を容易に得ることができる。また、未使用の金属水素化物１８に反応用溶液４が浸透することがなく、未使用の金属水素化物１８は保護シート１５で密閉されているので、金属水素化物１８を安全に保持した状態で、水素発生量を確実に制御することができる。
【００５３】
従って、上述した水素発生装置１では、必要量の水素発生物質だけを反応用溶液に接触させて、水素の発生量を容易に制御することが可能になる。
【００５４】
図６、図７に基づいて他の実施例を説明する。
【００５５】
図６に示すように、シート材７と保護シート１５の間に隙間なく金属水素化物１８が充填されている。この場合、金属水素化物１８として粉体や粒体のものが想定される。
【００５６】
図７に示すように、シート材７には凹部２０が形成され、凹部２０に金属水素化物１８が嵌合されている。そして、シート材７の上面に保護シート１５が面一状態で接合されている。この場合、金属水素化物１８をより確実に保持・密閉することができる。
【００５７】
図８、図９及び図１０から図１３に基づいて他の実施例を説明する。
【００５８】
図８、図９には他の実施例に係る水素発生装置の要部の断面を示してある。また、図１０には他の実施例に係る水素発生装置の要部を表す外観、図１１には図１０中の断面を示してある。また、図１２、図１３には他の実施例に係る水素発生装置の要部の断面を示してある。尚、図１０を除く図８から図１３までの状況は、図４に示した状況に相当するため、図４に示した部材と同一部材には同一符号を付してある。
【００５９】
図８に示すように、露出手段として、剥離ロール１７（図４参照）に代えて切刃２１を備えた切刃ロール２２が設けられている。シート材７が方向転換される部位で切刃ロール２２がシート材７の移動に連動して回転し、切刃ロール２２の切刃２１により保護シート１５に切込み（孔）２３が形成される（開孔手段）。
【００６０】
シート材７が反応用溶液４に浸漬されている最中に、切込み２３から反応用溶液４が保護シート１５の内側に浸入し、金属水素化物１８に反応用溶液４が接触して水素が発生する。図８に示した例では、保護シート１５がシート材７に接合された状態で巻取りロール６（図１参照）に巻き取られる。
【００６１】
図９に示すように、保護シート１５と金属水素化物１８の間に浸透層部材２４を設けることが可能である。浸透層部材２４を設けることにより、切込み２３から浸入した反応用溶液４を金属水素化物１８に均等に接触させることができる。
【００６２】
図１０、図１１に示すように、露出手段として、剥離ロール１７（図４参照）に代えて抜き刃３１を備えた抜き刃ロール３２が設けられている。シート材７が方向転換される部位で抜き刃ロール３２がシート材７の移動に連動して回転し、抜き刃ロール３２の抜き刃３１により金属水素化物１８の部位がシート材７及び保護シート１５と共に分断され（分断手段）、反応用溶液４の内部に落下する。
【００６３】
シート材７及び保護シート１５と共に分断された金属水素化物１８が反応用溶液４の内部に浸漬することにより、金属水素化物１８に反応用溶液４が接触して水素が発生する。図１０、図１１に示した例では、金属水素化物１８が分断された後のシート材７及び保護シート１５が巻取りロール６（図１参照）に巻き取られる。
【００６４】
図１２には分断手段としてパンチを適用した例を示してあり、図１２（ａ）は分断される前の状態、図１２（ｂ）は分断された後の状態を示してある。
【００６５】
図１２（ａ）に示すように、露出手段として、剥離ロール１７（図４参照）に代えてシート材７が方向転換される部位の上流側の反応用溶液４の中にパンチ３５及びダイ３４が設けられている。図１２（ｂ）に示すように、反応用溶液４の中でパンチ３５がダイ３４側に動作して金属水素化物１８の部位がシート材７及び保護シート１５と共に抜かれ（分断手段）、反応用溶液４の内部に落下する。
【００６６】
シート材７及び保護シート１５と共に抜かれた金属水素化物１８が反応用溶液４の内部に浸漬することにより、金属水素化物１８に反応用溶液４が接触して水素が発生する。図１２に示した例では、金属水素化物１８が分断された後のシート材７及び保護シート１５が転換ロール１６で方向転換されて巻取りロール６（図１参照）に巻き取られる。
【００６７】
図１３に示すように、金属水素化物１８の両側面に浸透層部材３７を取り付けることが可能である。浸透層部材３７を取り付けることにより、反応用溶液４の内部に落下した金属水素化物１８に対し反応用溶液４を均等に接触させることができる。
【００６８】
図１に示すように、上述した水素発生装置では、巻取りロール６を駆動モータ１１で駆動回転させることによりシート材７を搬送しているが、反応室２の内部の水素の圧力によりシート材７を搬送させることもできる。
【００６９】
図１４に基づいて水素の圧力によりシート材７を搬送させる機構を説明する。
【００７０】
図１４にはシート材７を搬送させる機構の概念構成を示してあり、（ａ）は反応室２の内部の圧力が高い状態、（ｂ）（ｃ）は反応室２の内部の圧力が低下した状態、（ｄ）はシート材７を搬送している状態である。尚、シート材７及び反応室２は図１から図３に示した構成を適用して示してあり、同一部材には同一符号を付して重複する説明は省略してある。
【００７１】
反応室２にはシリンダー６１が設けられ、シリンダー６１はシート材７の搬送方向に沿って延びて配されている。シリンダー６１の一端（図中左端）は外部に開口し、シリンダー６１の他端（図中右端）は反応室２の内部に開口している。シリンダー６１の内部にはピストン６２が摺動自在に設けられ、ピストン６２は反応室２の内部と外部の圧力差によりシリンダー６１を図中左右に摺動するようになっている。ピストン６２には反応室２側に延びるピストンロッド６３が設けられている。
【００７２】
シリンダー６１とシート材７の間には移動駒６５がシート材７の搬送方向に沿って往復移動自在に備えられ、移動駒６５は引張りばね６９により図中左側に付勢保持されている。移動駒６５は引張りばね６９の付勢力に抗して図中右側端にある時にシート材７の下面に係合し、引張りばね６９の付勢力で図中左側に移動する際にシート材７を伴って移動駒６５が移動する。
【００７３】
ピストンロッド６３の先端（図中右端）には移動駒６５に係止する爪部材６６が設けられ、爪部材６６はピストンロッド６３が図中左端から図中右端に移動する際に移動駒６５に係止し、ピストン６２により図中右側に移動する際に移動駒６５を伴ってピストンロッド６３が移動する。
【００７４】
ピストン６２が図中右端に移動した際に、移動駒６５が当接して移動駒６５が爪部材６６から外されると共にシート材７の下面に係合させる案内部材６８が設けられている。つまり、ピストン６２が図中右端に移動した場合、移動駒６５が引張りばね６９の付勢力に抗してピストンロッド６３と共に図中右端に移動し、移動駒６５が案内部材６８に当接する。移動駒６５が爪部材６６から外されると同時にシート材７の下面に係合され、引張りばね６９の付勢力によりシート材７を伴って移動駒６５が図中左側に移動する。これにより、シート材７が図中左側に搬送される。
【００７５】
図１４（ａ）に示すように、反応室２の内部の水素の圧力が反応室の外部（大気圧）より高い場合、ピストン６２が図中左端に位置してピストンロッド６３の爪部材６６が移動駒６５に係止している。図１４（ｂ）に示すように、反応室２の水素が消費されて反応室２の内部の圧力が低下すると、大気圧によりピストン６２が図中右側に移動し、移動駒６５が引張りばね６９の付勢力に抗してピストンロッド６３と共に図中右側に移動する。
【００７６】
図１４（ｃ）に示すように、移動駒６５が図中右端に到達すると、案内部材６８に当接して爪部材６６から外されると同時にシート材７の下面に係合される。図１４（ｄ）に示すように、移動駒６５がピストンロッド６３の爪部材６６から外されることで、引張りばね６９の付勢力によりシート材７を伴って図中左側に移動する。これにより、シート材７が図中左側に搬送される。
【００７７】
シート材７が搬送されることにより金属水素化物１８が反応用溶液４に浸漬されて水素が発生し、反応室２の圧力が大気圧よりも高くなる。反応室２の内部の圧力が上昇すると、ピストン６２が図中右側に移動し、ピストンロッド６３の爪部材６６が移動駒６５に係止して図１４（ａ）の状態に戻る。以降、水素の消費と発生とが繰り返され、水素の圧力の変動によりシート材７が搬送される。
【００７８】
このため、電力などの駆動源や電気的な制御手段を用いることなく、水素の発生状況により必要に応じた時期に（速度で）シート材７を搬送することが可能になる。
【００７９】
尚、水素の発生状況によりピストン６２の往復移動を移動駒６５の往復移動としてシート材７を搬送させる例を挙げて説明したが、ラックギヤ及びピニオンギヤを介してピストン６２の往復移動を回転動に変換してシート材７を搬送させることも可能である。
【００８０】
図１５に基づいて本発明の燃料電池システムを説明する。図１５には本発明の一実施例に係る燃料電池システムの全体の状況を示してある。
【００８１】
図示の燃料電池システムは、図１に示した水素発生装置１を燃料電池７０に接続したシステムである。即ち、燃料電池７０には燃料極室７２が備えられ、燃料極室７２は燃料電池セル７１の燃料極に接する空間を構成している。燃料極室７２には水素発生装置１の排出路９が接続されている。水素発生装置１で発生した水素は排出路９から燃料極室７２に送液され、燃料極での燃料電池反応で消費される。
【００８２】
上述した燃料電池設システムは、必要量の水素発生物質だけを反応用溶液に接触させて、水素の発生量を容易に制御する水素発生装置１を備えた燃料電池システムとなる。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明は、水素発生装置及び水素発生方法の産業分野で利用することができる。
【００８４】
また、本発明は、水素発生装置を備えた燃料電池システムの産業分野で利用することができる。
【符号の説明】
【００８５】
１水素発生装置
２反応室
３反応容器
４反応用溶液
５繰出しロール
６巻取りロール
７シート材
８補助巻取りロール
９排出路
１０気液分離膜
１１駆動モータ
１２速度制御手段
１３圧力センサー
１５保護シート
１６転換ロール
１７剥離ロール
１８金属水素化物
２０凹部
２１切刃
２２切刃ロール
２３切込み
２４、３７浸透層部材
３１抜き刃
３２抜き刃ロール
３５パンチ
６１シリンダー
６２ピストン
６３ピストンロッド
６５移動駒
６６爪部材
６８案内部材
６９引張りばね
７０燃料電池
７１電池セル
７２燃料極室

【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素発生物質に接触することで水素を発生させる反応用溶液が貯留される反応室と、
所定量の前記水素発生物質が独立して長手方向に複数設けられ、前記反応室の内部に配される帯状の水素発生物質供給部材と、
前記水素発生物質供給部材を前記長手方向に移動させることで前記水素発生物質を前記反応用溶液に順次浸漬させる移動手段とを備えた
ことを特徴とする水素発生装置。
【請求項２】
請求項１に記載の水素発生装置において、
前記水素発生物質は、保護層により密閉されている
ことを特徴とする水素発生装置。
【請求項３】
請求項２に記載の水素発生装置において、
前記保護層は、複数の前記水素発生物質を個別に密閉している
ことを特徴とする水素発生装置。
【請求項４】
請求項２もしくは請求項３に記載の水素発生装置において、
前記水素発生物質が前記反応用溶液に浸漬する部位で、前記水素発生物質を前記保護層から露出させる露出手段を備えた
ことを特徴とする水素発生装置。
【請求項５】
請求項４に記載の水素発生装置において、
前記露出手段は、前記水素発生物質供給部材の移動に連動して前記保護層を剥がす剥離手段である
ことを特徴とする水素発生装置。
【請求項６】
請求項４に記載の水素発生装置において、
前記露出手段は、前記水素発生物質供給部材の移動に連動して前記保護層に孔を形成する開孔手段である
ことを特徴とする水素発生装置。
【請求項７】
請求項４に記載の水素発生装置において、
前記露出手段は、前記水素発生物質供給部材の前記水素発生物質が備えられた部位を分断する分断手段である
ことを特徴とする水素発生装置。
【請求項８】
請求項５から請求項７のいずれか一項に記載の水素発生装置において、
帯状の前記水素発生物質供給部材は、繰出しロールに巻回されて繰出されて巻取りロールに巻き取られることで、巻取りの過程で前記反応用溶液に連続して浸漬される
ことを特徴とする水素発生装置。
【請求項９】
請求項８に記載の水素発生装置において、
前記移動手段は、前記巻取りロールを回転させる回転駆動手段である
ことを特徴とする水素発生装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の水素発生装置において、
前記水素発生物質に前記反応用溶液が接触することにより発生した前記水素の発生状態を検出する水素発生状態検出手段と、
前記水素発生状態検出手段で検出された前記水素の発生状況に応じて前記移動手段を制御し、前記水素発生物質供給部材の移動速度を制御する速度制御手段とを備えた
ことを特徴とする水素発生装置。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の水素発生装置において、
前記移動手段は、発生した前記水素の発生圧力が動作源である
ことを特徴とする水素発生装置。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の水素発生装置の前記反応室の水素が排出される経路に燃料電池の燃料極を有する室が接続され、発生した前記水素が前記燃料極に供給されることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項１３】
複数の水素発生物質が備えられた水素発生物質供給部材を移動させ、所定量毎に分断された水素発生物質を反応用溶液に接触させることで、所望量の水素を発生させることを特徴とする水素発生方法。

【図１】