JP2004298946A

JP2004298946A - Method and apparatus for manufacturing hydrogen generating material, hydrogen generating material, and method and apparatus for generating hydrogen

Info

Publication number: JP2004298946A
Application number: JP2003097084A
Authority: JP
Inventors: Toranosuke Kawaguchi; 寅之輔川口
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2004-10-28

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and an apparatus for manufacturing a hydrogen generating material, the hydrogen generating material, and a method and an apparatus for generating hydrogen in which Na is solidified in wire or in strip, the surface of Na in this state or solidified state is covered with metal particles, and further formed in a coil, or molten Na is charged in an Al pipe, and water is sprayed to each tip to continuously generate H<SB>2</SB>. <P>SOLUTION: Na4 extruded from an extrusion device 2 filled with pressurized inert gas 1 with Na4 stored in a molten state therein is formed in wire or in strip, or covered by metal particles 17 of Mg, Zn or Sn, and further formed in a coil, or H<SB>2</SB>O is sprayed to each tip part 26 of Na4 filled in an Al pipe 35 to continuously generate H<SB>2</SB>. A hydrogen generating material suitable for continuous use and highly safe in preservation is obtained, and used for applications such as a fuel cell to react H<SB>2</SB>with O<SB>2</SB>, a hydrogen engine to burn H<SB>2</SB>, and H<SB>2</SB>storage and portable use. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水素発生材料の製造方法、水素発生材料の製造装置、水素発生材料、水素発生方法及び水素発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、特開２００２−６９５５８（特許文献１）において、水素発生用燃料及び水素発生装置及び水素発生方法が提案されている。
上述の従来例は、Ａｌとアルカリ金属もしくはアルカリ土類金属との割合が２．０乃至３０．０％である合金から成る水素発生用燃料に水を噴霧することにより水素発生用燃料と水とを反応させてＨ_２を発生させる。ＡｌにはＭｇが添加されている。アルカリ金属としては、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋを用い、又，アルカリ金属に代えてアルカリ土類金属であるＣａも用いられる。水素発生用燃料は、粉末状、合金状態、或いは液体状で収容される。常温での貯蔵、輸送が可能で、輸送時の安全性が高い。アルカリ金属にＬｉを用いた例では、０．４ｇ／ｓｅｃの水量で、３０ｌ／ｍｉｎのＨ_２発生が確認され、．水素発生用燃料に対するＬｉの割合は、２．０〜３０．０重量％が好適であるとしている。水素発生用燃料を用いた水素発生方法は、大量のＨ_２を発生させることができ、しかも、使用する環境に依存することなくＨ_２を得ることが出来る。回収されたＨ_２は、蒸気機関の水蒸気発生用や燃料電池の燃料等として用いられるとしている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−６９５５８号公報（段落番号０００６，０００９，０００１８，０００２２、００２６、００２９、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、Ｎａを線状又は帯状に固化形成し、この状態か、又はこの固化材の表面をＭｇ又はＺｎ又はＳｎで被覆し、さらにコイル状に形成し、或いはＡｌ製の管に溶融状態でＮａを装入し、それぞれの先端に水を噴霧させてＨ_２を連続発生させる水素発生材料の製造方法と製造装置と水素発生材料、及び水素発生材料を用いた水素発生方法と水素発生装置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】
請求項１の本発明は、Ｎａが溶融状態で収容される押出し装置内に、加圧された不活性ガスが充填され、
前記加圧された不活性ガスにより前記Ｎａは前記押出し装置に設けられる押出しノズルより押し出され、
押し出された前記Ｎａは、線状又は帯状に固化形成され、
前記線状又は帯状に固化形成されたＮａを水素発生材料として用いることを特徴とする水素発生材料の製造方法である。
【０００６】
請求項２の本発明は、Ｎａが溶融状態で収容される押出し装置内に、加圧された不活性ガスが充填され、
前記加圧された不活性ガスにより前記Ｎａは前記押出し装置に設けられる押出しノズルより押し出され、
押し出された前記Ｎａは、線状又は帯状に固化形成され、
線状又は帯状に固化形成された前記Ｎａは、Ｍｇ又はＺｎ又はＳｎで被覆され、前記Ｍｇ又はＺｎ又はＳｎで被覆された前記Ｎａがさらにコイル状又は帯状に形成されることを特徴とする水素発生材料の製造方法である。
【０００７】
請求項３の本発明は、前記押出し装置内の溶融状態の前記Ｎａの温度は、１０５℃〜１２５℃に保たれる請求項１又は２記載の水素発生材料の製造方法である。
【０００８】
請求項４の本発明は、線状又は帯状に固化形成された前記Ｎａは、溶けた前記Ｚｎ又はＳｎと反応して金属間化合物が生成され、被覆される請求項２記載の水素発生材料の製造方法である。
【０００９】
請求項５の本発明は、加圧された不活性ガスが充填され、又、Ｎａが溶融状態で収容され、前記加圧された不活性ガスにより前記Ｎａが、押し出される押出し装置と、
前記押出し装置に設けられ、前記Ｎａが線状又は帯状に押し出され、固化形成する複数の押出しノズルと、
前記線状又は帯状に固化形成されたＮａが引き出され、さらにコイル状又は帯状に形成される加工装置と、から成ることを特徴とする水素発生材料の製造装置。である。
【００１０】
請求項６の本発明は、加圧された不活性ガスが充填され、又、Ｎａが溶融状態で収容され、前記加圧された不活性ガスにより前記Ｎａが、押し出される押出し装置と、
前記押出し装置に設けられ、前記Ｎａが線状又は帯状に押し出され、固化形成する複数の押出しノズルと、
前記線状又は帯状に固化形成されたＮａが引き出され、前記線状又は帯状のＮａの全周部をＭｇ又はＺｎ又はＳｎで被覆する被覆形成装置と、
前記被覆形成装置から送出される前記Ｍｇ又はＺｎ又はＳｎで被覆された前記Ｎａが線のコイル状又は帯状に形成される加工装置と、から成ることを特徴とする水素発生材料の製造装置である。
【００１１】
請求項７の本発明は、前記押出し装置内の溶融状態の前記Ｎａの温度は、１０５℃〜１２５℃に保たれる加熱装置を備えた請求項５又は６記載の水素発生材料の製造装置である。
【００１２】
請求項８の本発明は、前記押出し装置に設けられる前記押出しノズルは、Ａｌで形成され、且つ表面に複数の細孔が設けられる請求項５又は６記載の水素発生材料の製造装置である。
【００１３】
請求項９の本発明は、前記押出し装置と前記加工装置との間に配置され、前記線状又は帯状に固化形成されたＮａを前記Ｍｇ又はＺｎ又はＳｎで被覆する被膜形成装置を備えた請求項６記載の水素発生材料の製造装置である。
【００１４】
請求項１０の本発明は、Ｎａが溶融状態で収容される押出し装置内に、加圧された不活性ガスが充填され、
前記加圧された不活性ガスにより前記Ｎａは前記押出し装置に設けられる押出しノズルより押し出され、
押し出された前記Ｎａは、線状又は帯状に固化形成され、
線状又は帯状に固化形成された前記Ｎａは、さらにコイル状又は帯状に形成されることを特徴とする水素発生材料である。
【００１５】
請求項１１の本発明は、Ｎａが溶融状態で収容される押出し装置内に、加圧された不活性ガスが充填され、
前記加圧された不活性ガスにより前記Ｎａは前記押出し装置に設けられる押出しノズルより押し出され、
押し出された前記Ｎａは、線状又は帯状に固化形成され、
線状又は帯状に固化形成された前記Ｎａは、Ｍｇ又はＺｎ又はＳｎで被覆され、前記Ｍｇ又はＺｎ、又は前記Ｓｎで被覆された前記Ｎａがさらにコイル状又は帯状に形成されることを特徴とする水素発生材料である。
【００１６】
請求項１２の本発明は、線状又は帯状に固化形成された前記Ｎａは、溶けた前駆Ｚｎ又はＳｎと反応して金属間化合物が生成され、被覆される請求項１１記載の水素発生材料である。
【００１７】
請求項１３の本発明は、Ｎａが溶融状態で収容される押出し装置内に、加圧された不活性ガスが充填され、
前記加圧された不活性ガスにより前記Ｎａは前記押出し装置に設けられる押出しノズルより押し出され、線状又は帯状に固化形成され、
線状又は帯状に固化形成された前記Ｎａの先端部に、噴水槽内に設けられる噴霧ノズルよりＨ_２Ｏが噴霧されることにより、前記先端部と化学的に反応しＨ_２が発生され、次工程に送出されるが、
前記反応と同時にＮａＯＨ及びＮａ_２Ｏが生成され、反応に関与しない過剰のＨ_２Ｏと共に排出されることを特徴とする水素発生方法である。
【００１８】
請求項１４の本発明は、前記押出し装置内の溶融状態の前記Ｎａの温度は、１０５℃〜１２５℃に保たれる請求項１３記載の水素発生方法である。
【００１９】
請求項１５の本発明は、請求項１０記載のコイル状又は帯状を成す水素発生材料が容器内に保持され、
前記水素発生材料の先端部が前記容器から引き出され、
前記先端部に、噴水槽内に設けられる噴霧ノズルよりＨ_２Ｏが噴霧されることにより前記先端部と化学的に反応してＨ_２が連続して発生されて、捕集されて次工程に送出され、
上記反応と同時に反応生成物ＮａＯＨ及びＮａ_２Ｏが生成され、反応に関与しない過剰の前記Ｈ_２Ｏと共に排出されることを特徴とする水素発生方法である。
【００２０】
請求項１６の本発明は、請求項１１記載のコイル状又は帯状を成す水素発生材料が容器内に保持され、
前記水素発生材料の先端部が前記容器から引き出され、
前記先端部に、噴水槽内に設けられる噴霧ノズルよりＨ_２Ｏが噴霧されることにより前記先端部と化学的に反応しＨ_２が連続して発生し、捕集されて次工程に送出されるが、
上記反応と同時に、前記Ｍｇで被覆される前記水素発生材料の場合は、金属Ｎａと同時に金属ＭｇもＨ_２Ｏと反応して水素ガスを発生すると同時に、反応生成物ＭｇＯが生成され、前記Ｚｎ、又はＳｎで被覆される前記水素発生材料の場合は、反応生成物として、それぞれＺｎＯＨ及びＺｎＯ、又はＳｎＯＨ及びＳｎＯが生成され、いずれも反応に関与しない過剰の前記Ｈ_２Ｏと共に排出されることを特徴とする水素発生方法である。
【００２１】
請求項１７の本発明は、前記次工程は、燃料電池を用いた前記Ｈ_２とＯ_２との化学的反応による電気発生工程、又は、水素エンジンを用いた前記Ｈ_２を燃焼させる工程、又は、前記Ｈ_２を貯蔵する工程である請求項１３、１５，１６のいずれか１つに記載の水素発生方法である。
【００２２】
請求項１８の本発明は、加圧された不活性ガスが充填され、又、Ｎａが溶融状態で収容され、前記加圧された不活性ガスにより前記Ｎａが、押し出される押出し装置と、
前記押出し装置に設けられ、前記Ｎａが押し出され、線状又は帯状に固化形成される複数の押出しノズルと、
線状又は帯状に固化形成された前記Ｎａの先端部が引き出され、前記先端部に、Ｈ_２Ｏを噴霧する噴霧ノズルが設けられた噴水槽と、
前記噴水槽に設けられ、上記反応により発生されるＨ_２が捕集される捕集管と、から成ることを特徴とする水素発生装置である。
【００２３】
請求項１９の本発明は、前記押出し装置内の溶融状態の前記Ｎａの温度は、１０５℃〜１２５℃に保たれる加熱装置を備えた請求項１８記載の水素発生装置である。
【００２４】
請求項２０の本発明は、前記押出し装置に設けられる前記押出しノズルは、Ａｌで形成され、且つ表面に複数の細孔が設けられる請求項１８記載の水素発生装置である。
【００２５】
請求項２１の本発明は、請求項１０記載の水素発生材料が収容される容器と、
前記水素発生材料の先端部を前記容器から引き出す引出し装置と、
前記引出し装置により前記先端部が連続して挿入されてくる噴水槽と、
前記噴水槽内に設けられ、前記先端部にＨ_２Ｏを噴霧する噴霧ノズルと、
前記噴水槽に設けられ、上記反応により発生されるＨ_２が捕集される捕集管と、から成り、
前記噴水槽内に挿入される前記先端部に前記Ｈ_２Ｏが噴霧されることにより前記先端部と化学的に反応して前記Ｈ_２が連続して発生されて次工程に送出され、かつ、反応生成物ＮａＯＨ及びＮａ_２Ｏは反応に関与しない過剰の前記Ｈ_２Ｏと共に排出されることを特徴とする水素発生装置である。
【００２６】
請求項２２の本発明は、請求項１１記載の水素発生材料が収容される容器と、
前記水素発生材料の先端部を前記容器から引き出す引出し装置と、
前記引出し装置により前記先端部が連続して挿入される噴水槽と、
前記噴水槽内に設けられ、前記先端部にＨ_２Ｏを噴霧する噴霧ノズルと、
前記噴水槽に設けられ、上記反応により発生されるＨ_２が捕集される捕集管と、Ｈ_２発生に伴って生じる反応生成物と上記反応に関与しなかった過剰のＨ_２Ｏが共に排出される回収管と、から成り
前記噴水槽内に挿入される前記先端部に前記Ｈ_２Ｏが噴霧されることにより前記Ｎａ及び被覆される前記Ｍｇ又はＺｎ又はＳｎの前記先端部と化学的に反応して前記Ｈ_２が連続して発生されて次工程に送出され、上記反応と同時に発生する反応生成物ＮａＯＨ及びＮａ_２Ｏ、かつ、前記Ｍｇで被覆される前記水素発生材料の場合は、反応生成物ＭｇＯが生成され、前記Ｚｎで被覆される前記水素発生材料の場合は、反応生成物ＺｎＯＨ及びＺｎＯ、又前記Ｓｎで被覆される前記水素発生材料の場合には、反応生成物ＳｎＯＨ及びＳｎＯが生成され、いずれも反応に関与しない過剰の前記Ｈ_２Ｏと共に排出されることを特徴とする水素発生装置である。
【００２７】
請求項２３の本発明は、前記引出し装置は、前記水素発生材料の前記先端部の引き出し速度を調整し、及び／又は、前記噴霧ノズルから噴霧される前記Ｈ_２Ｏの量を調整し、前記Ｈ_２の発生量をコントロールする請求項２１又は２２記載の水素発生装置である。
【００２８】
請求項２４の本発明は、前記Ｈ_２とＯ_２との化学的反応により電気を発生する燃料電池が前記次工程に設けられ、又は、前記Ｈ_２を燃焼させる水素エンジンが前記次工程に設けられ、又は、前記Ｈ_２を貯蔵する貯蔵装置が前記次工程に設けられる請求項１８、２１，２２のいずれか１つに記載の水素発生装置である。
【００２９】
請求項２５の本発明は、Ｎａが溶融状態で収容される押出し装置内に、加圧された不活性ガスが充填され、
前記加圧された不活性ガスにより前記Ｎａは前記押出し装置に設けられる押出しノズルより押し出され、
前記押出し装置により押し出された前記ＮａはＡｌ製の管に収容されることを特徴とする水素発生材料である。
【００３０】
請求項２６の本発明は、請求項２５記載の前記水素発生材料が１００℃に沸騰された沸騰水が充填された容器内に保持され、
前記Ａｌ製の管の端末部を絞ることで加温された前記Ｎａが前記Ａｌ製の管状容器先端部から押し出され、
押し出された前記Ｎａの前記先端部に噴水槽に設けられた噴霧ノズルからＨ_２Ｏが前記先端部に噴霧され、
前記先端部と化学的に反応してＨ_２が連続的に発生され、
捕集されて次工程に送出され、かつ、反応生成物であるＮａＯＨ及びＮａ_２Ｏは反応に関与しない過剰のＨ_２Ｏと共に排出されることを特徴とする水素発生方法である。
【００３１】
請求項２７の本発明は、請求項２５記載の水素発生材料が収容されるＡｌ製の管と、
前記水素発生材料の先端部を前記Ａｌ製の管から引き出す引出し装置と、
前記引出し装置により前記先端部が連続して挿入される噴水槽と、
前記噴水槽内に設けられ、前記先端部にＨ_２Ｏを噴霧する噴霧ノズルと、
前記噴水槽に設けられ、上記反応により発生されるＨ_２が捕集される捕集管と、から成り、
前記噴水槽内に挿入される前記先端部にＨ_２Ｏが噴霧されることにより前記先端部と化学的に反応してＨ_２が発生され、上記反応と同時にＮａＯＨ及びＮａ_２Ｏが生成され、反応に関与しない過剰のＨ_２Ｏと共に排出されることにより、前記Ｈ_２が連続して発生されて次工程に送出されることを特徴とする水素発生装置である。
【００３２】
本発明によれば、前記特開２００２−６９５５８公報によると、燃料材料として、アルカリ金属又はアルカリ土類金属として、重量比２０乃至３０％、残余Ａｌよりなる合金を用いると規定している。このときのアルカリ金属としては、Ｌｉ，Ｎａ，Ｋを指定し、アルカリ土類金属としては、Ｃａを指定している。
ここで、Ａｌベースにした上記金属として、Ａｌ−Ｎａ，Ａｌ−Ｋ，Ａｌ―Ｌｉ、Ａｌ―Ｃａ系二元合金の溶融条件と金属組織について、ＴｈａｄｄｅｕｓＢ．Ｍａｓｓａｌｓｋｉ編著になる『ＢｉｎａｒｙＡｌｌｏｙＰｈａｓｅＤｉａｇｒａｍｓ』によってまとめてみると、表１のようである。
【００３３】
【表１】

【００３４】
表１で見られるように、一般にアルカリ金属及びアルカリ土類金属はＡｌと比較して一層比重も小さいし、合金作成が困難であり、Ａｌ含有量が７０〜８０％であるので、融点が、Ａｌの融点６６０℃を超えるため、合金作製容器の冷却ジャケットも必要となってくる。
Ｈ_２発生用金属としてのアルカリ金属とアルカリ土類金属のうち、資源的にみて広く入手し易く、量産化によって岩塩、海水からも豊富に供給される合金化されない単一の金属Ｎａを本発明では原料として採用することにした。
単一Ｎａを原料として採用した利点は、次のようである。
単一金属Ｎａの物料資源は岩塩、海水等に含まれるＮａＣｌから得られ、ＮａＣｌの溶融塩電解法によって量産化によるコストダウンが期待される。
単一金属のため、溶解時における比重差に伴う偏析を生じるりことなく、温度均一化以外の均一組成化のための攪拌を必要としない。
融点は１００℃以下（９７．６℃）以下のため、溶融容器自体やその冷却装置も特殊の手段を講ずる必要がなく、溶融加熱のための消費エネルギーも少なくて済む。
Ａｌとアルカリ金属とアルカリ土類金属との合金は置換金属間化合物を作る場合が多く、それぞれの原子間同志の結合が強く、噴出水によって短時間での反応速度が遅く、全てのアルカリ金属やアルカリ土類金属との合金燃料の１００％利用は期待できない。これに反し、単一Ｎａ燃料は。Ｈ_２Ｏとの反応が激しく進行し、Ｈ_２発生のために１００％の効率を発揮できる。
アルカリ金属とアルカリ土類金属の約３倍以上の比重を持つＡｌを含まないので、Ｎａは比重０．９７１で水より軽く、定置式燃料電池用として移動・携帯に有利である。
Ｎａ線又はＮａ帯にＭｇ又はＺｎ又はＳｎ被覆されたものは空気中に保存されても酸化される危険は少ないし、使用に当って噴水にさらされたときにも、ＮａとＨ_２Ｏとの反応の激しさによって数ミクロン、数ｍｍ厚さのＭｇ又はＺｎ又はＳｎコート膜は吹き飛ばされ、特にＭｇ膜は場はＭｇとＨ_２Ｏとの反応によってもＨ_２発生を加重することも起こり得る。
溶融Ｎａの押出しノズルから出る流出速度は加圧不活性ガス（例えば、Ｎ_２）の圧力制御によって調整することが可能である。
上記の諸理由によってＡｌとアルカリ金属とアルカリ土類金属との合金燃料の持っている各種の致命的欠陥を十分に防ぐことができる。
【００３５】
請求項１の本発明の水素発生材料の製造方法によれば、図１（ａ）、図１（ｂ）に示されるように、Ｎａ４が溶融状態で収容される押出し装置２内に、加圧された不活性ガス１が充填され、加圧された不活性ガス１によりＮａ４は押出し装置２に設けられる押出しノズル５より押し出され、押し出されたＮａ４は、線状又は帯状に固化形成され、線状又は帯状に固化形成されたＮａ７はその状態で用いられる。
このため、素材として連続的な使用に適した、又、空気中でも保存可能であり、安全性が高く、取扱いの便の良い形態の水素発生材料が得られる。
【００３６】
請求項２の本発明の水素発生材料の製造方法によれば、図２に示されるように、Ｎａ４が溶融状態で収容される押出し装置２内に、加圧された不活性ガス１が充填され、加圧された不活性ガス１によりＮａ４は押出し装置２に設けられる押出しノズル５より押し出され、押し出されたＮａ４は、線状又は帯状に固化形成され、線状又は帯状に固化形成されたＮａ７は、金属粒子１７であるＭｇ又はＺｎ又はＳｎで被覆され、さらにコイル状又は帯状に形成される
このため、素材として連続的な使用に適した、又、空気中でも長期間劣化することなく保存可能であり、安全性が高く、取扱いの便の良い形態の水素発生材料が得られる。
【００３７】
請求項３の本発明の水素発生材料の製造方法によれば、図１（ａ）及び図２に示されるように、
押出し装置２内の溶融状態のＮａ４の温度は、１０５℃〜１２５℃に保たれる。このため、Ｎａ４は所定の高温溶融状態に保たれ、化学的に安定する。
【００３８】
請求項４の本発明の水素発生材料の製造方法によれば、図３（ｃ）に示されるように、
線状又は帯状に固化形成されたＮａ４は、溶けた金属粒子１７であるＺｎ又はＳｎと反応して図示されない金属間化合物が生成され、被覆される
このため、安定した被膜が形成され、芯部を形成する溶融状態のＮａ４の流出を防止できる。Ｎａ４の線又は帯７の保存、携帯する上で安全性が高い。
【００３９】
請求項５の本発明の水素発生材料の製造装置によれば、図２に示されるように、
加圧された不活性ガス１が充填され、又、Ｎａ４が溶融状態で収容され、加圧された不活性ガス１によりＮａ４が、押し出される押出し装置２と、押出し装置２に設けられ、Ｎａ４が線状又は帯状に押し出され、固化形成する複数の押出しノズル５と、線状又は帯状に固化形成されたＮａ７が引き出され、さらに線のコイル状又は帯状に形成される加工装置２０とから成る。
このため、素材として連続的な使用に適した、又、空気中でも保存可能であり、安全性が高く、取扱いの便の良い形態の水素発生材料が得られる。
【００４０】
請求項６の本発明の水素発生材料の製造装置によれば、図３（ａ）、図３（ｂ）に示されるように、
加圧された不活性ガス１が充填され、又、Ｎａ４が溶融状態で収容され、加圧された不活性ガス１によりＮａ４が、押し出される押出し装置２と、押出し装置２に設けられ、Ｎａ４が線状又は帯状に押し出され、固化形成する複数の押出しノズル５と、線状又は帯状に固化形成されたＮａ７が引き出され、線状のＮａ７の全周部を金属粒子１７であるＭｇ又はＺｎ又はＳｎで被覆する被覆形成装置１６と、被覆形成装置１６から送出される金属粒子１７であるＭｇ又はＺｎ又はＳｎで被覆されたＮａ７が線のコイル状又は帯状に形成される加工装置２０とから成る
このため、素材として連続的な使用に適した、又、空気中でも長期間劣化することなく保存可能であり、安全性が高く、取扱いの便の良い形態の水素発生材料が得られる。
【００４１】
請求項７の本発明の水素発生材料の製造装置によれば、図２及び図３（ａ）、図３（ｂ）に示されるように、
押出し装置２内の溶融状態のＮａ４の温度は、１０５℃〜１２５℃に保たれる図示されない加熱装置を備える。
このため、Ｎａ４は所定の高温溶融状態に保たれ、化学的に安定する。
【００４２】
請求項８の本発明の水素発生材料の製造装置によれば、図２及び図３（ａ）、図３（ｂ）に示されるように、
押出し装置２に設けられる押出しノズル５は、Ａｌで形成され、且つ表面に複数の細孔６が設けられる。細孔６の直径は、できるだけ小さくすることでＮａ４の細線が得られる。
このため、化学反応が確実に促進し、反応に関与しないＮａ４の発生を防ぐことができる利点がある。
【００４３】
請求項９の本発明の水素発生材料の製造装置によれば、図３（ａ）、図３（ｂ）に示されるように、
押出し装置２と加工装置２０との間に配置され、線状又は帯状に固化形成されたＮａ７を金属粒子１７であるＭｇ又はＺｎ又はＳｎで被覆する被膜形成装置１６を備える。
このため、素材として連続的な使用に適した、又、空気中でも長期間劣化することなく保存可能であり、安全性が高く、取扱いの便の良い形態の水素発生材料が得られる。
【００４４】
請求項１０の本発明の水素発生材料によれば、図２に示されるように、
Ｎａ４が溶融状態で収容される押出し装置２内に、加圧された不活性ガス１が充填され、加圧された不活性ガス１によりＮａ４は押出し装置２に設けられる押出しノズル５より押し出され、押し出されたＮａ４は、線状又は帯状に固化形成され、線状又は帯状に固化形成されたＮａ７は、さらにコイル状又は帯状に形成される
このため、素材として連続的な使用に適した、又、空気中でも保存可能であり、安全性が高く、取扱いの便の良い形態の水素発生材料が得られる。
【００４５】
請求項１１の本発明の水素発生材料によれば、図３（ａ）に示されるように、
Ｎａ４が溶融状態で収容される押出し装置２内に、加圧された不活性ガス１が充填され、加圧された不活性ガス１によりＮａ４は押出し装置２に設けられる押出しノズル５より押し出され、押し出されたＮａ４は、線状又は帯状に固化形成され、線状又は帯状に固化形成されたＮａ７は、金属粒子１７であるＭｇ又はＺｎ又はＳｎで被覆され、さらにコイル状又は帯状に形成される
このため、素材として連続的な使用に適した、又、空気中でも長期間劣化することなく保存可能であり、安全性が高く、取扱いの便の良い形態の水素発生材料が得られる。
【００４６】
請求項１２の本発明の水素発生材料によれば、図３（ａ）に示されるように、
線状又は帯状に固化形成されたＮａ７は、溶けた金属１７であるＺｎ又はＳｎと反応して図示されない金属間化合物が生成され、被覆される。金属１７であるＺｎ又はＳｎが固体になった後、安定した被膜となる。
このため、溶融状態になった芯部を形成するＮａ４の流出を防止できる。又、空気中で酸化することも少なく、燃料電池としての水素供給源となるＮａ４の線材又は帯材７の保存、携帯する上での安全性を高めるという利点を発揮する。
【００４７】
請求項１３記載の本発明の水素発生方法によれば、図１（ａ）に示されるように、
Ｎａ４が溶融状態で収容される押出し装置２内に、加圧された不活性ガス１が充填され、加圧された不活性ガス１によりＮａ４は押出し装置２に設けられる押出しノズル５より押し出され、線状又は帯状に固化形成され、線状又は帯状に固化形成されたＮａ７の先端部７ａに、噴水槽１２内に設けられる噴霧ノズル８よりＨ_２Ｏが噴霧されることにより、先端部７ａと化学的に反応してＨ_２が発生され、次工程に送出され、上記反応と同時に反応生成物１３であるＮａＯＨ及びＮａ_２Ｏが生成され、反応に関与しない過剰のＨ_２Ｏと共に排出孔４２から排出される。
このため、加圧される不活性ガス１の圧力に応じてＨ_２Ｏの噴霧量を調整することで、Ｈ_２の発生量を制御することができる。
【００４８】
請求項１４の本発明の水素発生方法によれば、図１（ａ）に示されるように、
押出し装置２内の溶融状態のＮａ４の温度は、１０５℃〜１２５℃に保たれる
このため、Ｎａ４は所定の高温溶融状態に保たれ、化学的に安定する。
【００４９】
請求項１５の本発明の水素発生方法によれば、図４に示されるように、
コイル状又は帯状の水素発生材料２１が収納ケース２２内に保持され、水素発生材料２１の先端部２６が収納ケース２２から引き出され、先端部２６に、噴水槽２５内に設けられる噴霧ノズル２８よりＨ_２Ｏが噴霧されることにより先端部２６と化学的に反応してＨ_２が連続して発生されて、捕集管４０を介して捕集されて次工程に送出され、上記反応と同時に反応生成物１３であるＮａＯＨ及びＮａ_２Ｏが生成され、反応に関与しない過剰のＨ_２Ｏと共に排出孔４１から排出される。
このため、コイル状又は帯状の水素発生材料２１の消失まで所要の発生水素量に順応しつつ途切れることなく、所定量のＨ_２を連続して発生させることが可能となる。
【００５０】
請求項１６の本発明の水素発生方法によれば、図４に示されるように、
コイル状又は帯状を成す水素発生材料２１が収納ケース２２内に保持され、水素発生材料２１の先端部２６が収納ケース２２から引き出され、先端部２６に、噴水槽２５内に設けられる噴霧ノズル２８よりＨ_２Ｏが噴霧されることにより先端部２６と化学的に反応してＨ_２が連続して発生されて、捕集管４０を介して捕集されて次工程に送出され、上記反応と同時に、金属粒子１７であるＭｇで被覆される水素発生材料２１の場合は、反応生成物１３であるＭｇＯが生成され、金属粒子１７であるＺｎ又はＳｎで被覆される水素発生材料２１の場合は、反応生成物１３であるＺｎＯＨ及びＺｎＯ、又はＳｎＯＨ及びＳｎＯが生成され、いずれも反応に関与しない過剰の前記Ｈ_２Ｏと共に排出孔４１から排出される。
このため、コイル状又は帯状の水素発生材料２１消失まで所要の発生水素量に順応しつつ途切れることなく、所定量のＨ_２を連続して発生させることが可能となる。
【００５１】
請求項１７の本発明の水素発生装置によれば、図４に示されるように、
次工程は、燃料電池を用いたＨ_２とＯ_２との化学的反応による電気発生工程、又は、水素エンジンを用いたＨ_２を燃焼させる工程、又は、Ｈ_２を貯蔵する工程である
このため、発生されるＨ_２は，電気を発生させる燃料電池又はＨ_２を燃焼させる水素エンジン、或いはＨ_２の貯蔵装置等に利用することができる。
【００５２】
請求項１８の本発明の水素発生装置によれば、図１（ａ）、図１（ｂ）に示されるように、
加圧された不活性ガス１が充填され、又、Ｎａ４が溶融状態で収容され、加圧された不活性ガス１によりＮａ４が、押し出される押出し装置２と、押出し装置２に設けられ、Ｎａ４が押し出され、線状又は帯状に固化形成される複数の押出しノズル５と、線状又は帯状に固化形成されたＮａ７の先端部７ａが引き出され、先端部７ａに、Ｈ_２Ｏを噴霧する噴霧ノズル８が設けられた噴水槽１２と、噴水槽１２に設けられ、上記反応により発生されるＨ_２が捕集される捕集管１１とから成る。
このため、加圧される不活性ガス１の圧力に応じてＨ_２Ｏの噴霧量を調整することで、Ｈ_２の発生量を制御することができる。
【００５３】
請求項１９の本発明の水素発生装置によれば、図１（ａ）に示されるように、
押出し装置２内の溶融状態のＮａ４の温度は、１０５℃〜１２５℃に保たれる図示されない加熱装置を備える。
このため、Ｎａ４は所定の高温溶融状態に保たれ、化学的に安定する。
【００５４】
請求項２０の本発明の水素発生装置によれば、図１（ｂ）に示されるように、
押出し装置２に設けられる押出しノズル５は、Ａｌで形成され、且つ表面に複数の細孔６が設けられる。細孔６の直径は、できるだけ小さくすることでＮａ４の細線が得られる。
このため、化学反応が確実に促進し、反応に関与しないＮａ４の発生を防ぐことができる利点がある。
【００５５】
請求項２１の本発明の水素発生装置によれば、図４に示されるように、
水素発生材料２１が収容される収納ケース２２と、水素発生材料２１の先端部２６を収納ケース２２から引き出す引出し装置２４と、引出し装置２４により先端部２６が連続して挿入されてくる噴水槽２５と、噴水槽２５内に設けられ、先端部２６にＨ_２Ｏを噴霧する噴霧ノズル２８と、噴水槽２５に設けられ、上記反応により発生されるＨ_２が捕集される捕集管４０とから成り、噴水槽２５内に挿入される先端部２６にＨ_２Ｏが噴霧されることにより先端部２６と化学的に反応してＨ_２が連続して発生されて次工程に送出され、かつ、反応生成物１３であるＮａＯＨ及びＮａ_２Ｏは反応に関与しない過剰のＨ_２Ｏと共に排出孔４１から排出される。
このため、素材として連続的な使用に適した、又、空気中でも保存可能であり、安全性が高く、取扱いの便の良い形態の水素発生材料が得られる。
【００５６】
請求項２２の本発明の水素発生装置によれば、図４に示されるように、
水素発生材料２１が収容される収納ケース２２と、水素発生材料２１の先端部２６を収納ケース２２から引き出す引出し装置２４と、引出し装置２４により先端部２６が連続して挿入されてくる噴水槽２５と、噴水槽２５内に設けられ、先端部部２６にＨ_２Ｏを噴霧する噴霧ノズル２８と、噴水槽２５に設けられ、上記反応により発生されるＨ_２が捕集される捕集管４０と、Ｈ_２発生に伴って生じる反応生成物と上記反応に関与しない過剰のＨ_２Ｏが共に排出される排出孔４１と、から成り，噴水槽２５内に連続して挿入される先端部２６にＨ_２Ｏが噴霧されることによりＮａ４及び被覆される金属粒子１７であるＭｇ又はＺｎ又はＳｎの先端部２６ａと化学的に反応してＨ_２が連続して発生されて次工程に送出され、上記反応と同時に反応生成物１３であるＮａＯＨ及びＮａ_２Ｏ、且つ、金属粒子１７であるＭｇで被覆される水素発生材料２１の場合は、反応生成物１３であるＭｇＯが生成され、金属粒子１７であるＺｎで被覆される水素発生材料２１である場合は、反応生成物１３であるＺｎＯＨ及びＺｎＯ、又金属粒子１７であるＳｎで被覆される水素発生材料２１である場合は、反応生成物１３であるＳｎＯＨ及びＳｎＯが生成され、いずれも反応に関与しない過剰のＨ_２Ｏと共に排出される。
このため、素材として連続的な使用に適した、又、空気中でも長期間劣化することなく保存可能であり、安全性が高く、取扱いの便の良い形態の水素発生材料が得られる。
【００５７】
請求項２３の本発明の水素発生装置によれば、図４に示されるように、
引出し装置２４は、水素発生材料２１の先端部２６の引き出し速度を調整し、及び／又は、噴霧ノズル２８から噴霧されるＨ_２Ｏの量を調整し、Ｈ_２の発生量をコントロールする
このため、コイル状又は帯状の水素発生材料２１の消失まで所要の発生水素量に順応しつつ途切れることなく、所定量のＨ_２を連続して発生させることが可能となる。
【００５８】
請求項２４の本発明の水素発生装置によれば、図４に示されるように、
Ｈ_２とＯ_２との化学的反応により電気を発生する燃料電池が次工程に設けられ、又は、Ｈ_２を燃焼させる水素エンジンが次工程に設けられ、又は、Ｈ_２を貯蔵する貯蔵装置が次工程に設けられる。
このため、発生されるＨ_２は，電気を発生させる燃料電池又はＨ_２を燃焼させる水素エンジン、或いはＨ_２の貯蔵装置等に利用することができる。
【００５９】
請求項２５の本発明の水素発生材料によれば、図６（ａ）に示されるように、
Ｎａ４が溶融状態で収容される押出し装置２内に、加圧された不活性ガス１が充填され、加圧された不活性ガス１によりＮａ４は押出し装置２に設けられる押出しノズル５より押し出され、押出し装置２により押し出されたＮａ４はＡｌ製の管３５に収容される
このため、携帯することができ、且つ安全性の高い水素発生材料が得られる。
又、災害時に定置式燃料電池用の燃料として用いることができる。
【００６０】
請求項２６の本発明の水素発生方法によれば、図６（ｂ）に示されるように、
水素発生材料Ｎａ３５ａは、図示されない加熱装置により１００℃に沸騰された沸騰水３７が充填された容器３６内に保持され、Ａｌ製の管３５の端末部３５ｂを絞ることで加温されたＮａ４がＡｌ製の管３５の先端部３８から押し出され、押し出されたＮａ４の先端部３８に噴水槽に設けられた噴霧ノズルからＨ_２Ｏが先端部３８に噴霧され、先端部３８と化学的に反応してＨ_２が連続的に発生され、捕集管３２を介して捕集されて次工程に送出され、かつ、反応生成物１３であるＮａＯＨ及び反応生成物１３であるＮａ_２Ｏは反応に関与しない過剰のＨ_２Ｏと共に排出孔３３ａから排出される。
このため、携帯用途等において、Ｈ_２Ｏの噴霧装置のみを設置しておくだけで、燃料電池のためのＨ_２を作ることができる。
【００６１】
請求項２７の本発明の水素発生装置によれば、図６（ｂ）に示されるように、
水素発生材料３５ａが収容されるＡｌ製の管３５と、水素発生材料３５ａの先端部３８をＡｌ製の管３５から引き出す引出し装置３６ａと、引出し装置３６ａにより先端部３８が連続して挿入される噴水槽３３と、噴水槽３３内に設けられ、先端部３８にＨ_２Ｏを噴霧する噴霧ノズル３９と、噴水槽３３に設けられ、上記反応により発生されるＨ_２が捕集される捕集管３２と、から成り、噴水槽３３内に挿入される先端部３８にＨ_２Ｏが噴霧されることにより先端部３８と化学的に反応してＨ_２が発生され、上記反応と同時に１３であるＮａＯＨ及びＮａ_２Ｏが生成され、反応に関与しない過剰のＨ_２Ｏと共に排出孔３３ａから排出されることにより、Ｈ_２が連続して発生されて次工程に送出される。
このため、水素発生材料３５ａの引き出し量に応じてＨ_２Ｏの噴霧量を調整することで、Ｈ_２の発生量を制御することができる。
【００６２】
【発明の実施の形態】
本発明の目的とする水素発生物は、資源的に恵まれているＮａＣｌからも作られるＮａそのものを用いることからスタートする。このＮａを材料として水素を発生させるのが基本的プロセスである。
以下、本発明を、図面を参照して、その実施の形態に基づいて説明する。
本発明の水素発生材料の製造方法の一実施の形態は、図２に示されるように、
Ｎａ４が溶融状態で収容される押出し装置２内に、加圧された不活性ガスが充填され、加圧された不活性ガス１によりＮａ４は押出し装置２に設けられる押出しノズル５より押し出され、押し出されたＮａ４は、線状又は帯状に固化形成され、線状又は帯状に固化形成されたＮａ７は、酸化防止のため不活性（例えば、Ｎ_２）雰囲気チェンバー１５内で冷却されることが望ましく、次いで、加工装置室２０に送られ、コイル状の水素発生材料２１として巻き取られる。
ここで、コイル状の水素発生材料２１はそれぞれコイル収納ケース２２内に保存、配送されるが、その間に材料Ｎａ７の酸化を防止するため、ケース２２内には予め油を注入しておくのが良い。この材料を実際に使用するに当っては、仮に線状又は帯状のＮａ７表面に残留したとしても、実際のＨ_２発生時において支障を生じることはない。Ｈ_２発生のための化学反応が激しいことによる。又、用途に応じた形状寸法に適応可能で、押出しノズルの断面形状は限定されない。このため、特にＮａ線又は帯を保管・輸送時などによるＮａ４の酸化防止が可能となり、素材として連続的な使用に適した、安全性が高く、取扱いの便の良い形態の水素発生材料が得られる。
【００６３】
次に、本発明の水素発生材料の製造方法の他の実施の形態は、図３（ａ）、図３（ｂ）に示されるように、
溶融状態のＮａ４は、加圧された不活性ガス１により押出し装置２の先端部の押出しノズル５に設けられた複数の細孔６を通って押し出され、急冷されて線状又は帯状となる。線状又は帯状に固化形成されたＮａ７は、酸化防止のため不活性（例えば、Ｎ_２）雰囲気チェンバー１５内で冷却されることが望ましく、次いで金属粒子１７であるＭｇ又はＺｎ又はＳｎで被覆され、さらにコイル状又は帯状に形成される。又、用途に応じた形状寸法に適応可能で、押出しノズルの断面形状は限定されない。
図２と同じメカニズムで作られたＮａ線又は帯７の保管・輸送時などにおけるＮａ７の酸化を完全に防ぐため、予めＮａ７上にＭｇ又はＺｎ又はＳｎで表面被覆する工程を図１の工程に加えたものである。このときの被覆プロセスとしてはスパッタリング法を用いる。被覆電極ロッド（Ｍｇ、Ｚｎ、Ｓｎ）１８よりはじき飛ばされた金属粒子１７であるＭｇ又はＺｎ又はＳｎがＮａ７の全周部に被膜される。この時、Ｍｇコーティングしたものは乾燥雰囲気中で保存可能であるし、水噴霧反応時にはＮａ７とＨ_２Ｏとの化学反応によって飛散し、Ｎａ７とＨ_２Ｏの化学反応によって僅かながらＨ_２を補足する。又、金属粒子１７であるＺｎ又はＳｎコーティングは、何れも溶融点が低く、薄膜としたときの強度の弱いこと、長期間の保管中、芯線のＮａとの間で相互拡散せず、固溶体を作らないことによって、Ｎａ７と水噴霧との化学反応の障害にならないことを考慮して選定した。スパッタリング法は、湿式の表面処理加工のように溶剤等を使用しないため、使用済み溶剤の処理問題や大気等への汚染がない利点をもつ。
このため、素材として連続的な使用に適した、又、空気中でも長期間保存可能であり、安全性が高く、取扱いの便の良い形態の水素発生材料が得られる。
【００６４】
本発明の水素発生材料の製造装置一実施の形態は、図２に示されるように、
特にＮａ線又は帯７を保管・輸送時などによるＮａ４の酸化防止を可能にするためのものである。加圧された不活性ガス１（例えば、Ｎ_２）が充填され、又、Ｎａ４が溶融状態で収容され、加圧された不活性ガス１によりＮａ４が、押し出される押出し装置２と、押出し装置２に設けられ、Ｎａ４が線状又は帯状に押し出され、固化形成する複数の押出しノズル５と、線状又は帯状に固化形成されたＮａ７が引き出され、さらに線のコイル状又は帯状に形成される加工装置２０とから成る。尚、線状又は帯状に固化形成されたＮａ７が酸化防止のため冷却される不活性（例えば、Ｎ_２）雰囲気チェンバー１５が加工装置２０の前工程に設けられることが望ましい。
押出し装置２には、押出し装置２内の溶融状態のＮａ４の温度が１０５℃〜１２５℃に保たれる図示されない加熱装置が備えられる。ここで、コイル状の水素発生材料２１はそれぞれコイル収納ケース２２内に保存、配送されるが、その間に線状又は帯状のＮａ７の酸化を防止するため、ケース２２内には予め油を注入しておくのが良い。
【００６５】
本発明の水素発生材料の製造装置の他の一実施の形態は、図３（ａ）、図３（ｂ）に示されるように、加圧された不活性ガス１が充填され、又、Ｎａ４が溶融状態で収容され、加圧された不活性ガス１によりＮａ４が、押し出される押出し装置２と、押出し装置２に設けられ、Ｎａ４が線状又は帯状に押し出され、固化形成する複数の押出しノズル５と、次いで、線状又は帯状に固化形成されたＮａ７が引き出され、スパッタリング法を用いて、線状のＮａ７の全周部を、被覆電極ロッド（Ｍｇ、Ｚｎ、Ｓｎ）１８よりはじき飛ばされた金属粒子１７であるＭｇ又はＺｎ又はＳｎで被覆する被覆形成装置１６と、被覆形成装置１６から送出される金属粒子１７であるＭｇ又はＺｎ又はＳｎで被覆されたＮａ７が線のコイル状又は帯状に形成される加工装置２０とから成る。尚、線状又は帯状に固化形成されたＮａ７が酸化防止のため冷却される不活性（例えば、Ｎ_２）雰囲気チェンバー１５が被覆形成装置１６の前工程に設けられることが望ましい。
又、押出し装置２内の溶融状態のＮａ４の温度を１０５℃〜１２５℃に保つ図示されない加熱装置が備えられる。押出し装置２に設けられる押出しノズル５は、Ａｌで形成され、且つ表面に複数の細孔６が設けられる。細孔６の直径は、できるだけ小さくすることでＮａ４の細線が得られる。これにより化学反応が確実に促進し、反応に関与しないＮａ４の発生を防ぐことができる利点がある。
このため、素材として連続的な使用に適した、又、空気中でも長期間劣化することなく保存可能であり、安全性が高く、取扱いの便の良い形態の水素発生材料が得られる。
【００６６】
次に、本発明の水素発生材料の一実施の形態は、図２及び図３（ａ）、図３（ｂ）に示されるように、Ｎａ４より成り、線状又は帯状に固化形成され、線状又は帯状のＮａ７の他に、金属粒子１７であるＭｇ又はＺｎ又はＳｎが被覆され、さらにコイル状又は帯状に形成される。Ｈ_２Ｏとの反応という観点において、周期律表による１族のＬｉ、Ｎａ、Ｋの水素化物の３種が挙げられ、Ｈ_２Ｏとの反応速度、資源性（岩塩又は海水塩から得られる）からＮａ４そのものを利用することの実用性は高い。Ｎａ４は、空気中の湿気と反応して爆発する危険があり、一般に石油中に入れて保存されている。このため、初めから線状又は帯状のＮａ７を作っておき、Ｎａ４に空気中の湿気と反応しないような金属（例えば、金属粒子１７であるＭｇ又はＺｎ又はＳｎ）を被覆しておくことによって、図３に示されるように、溶融されるＮａ４の押出し装置２と噴水槽１２である水素発生装置とを別々にして稼動できるメリットがある。尚、金属粒子１７による被覆の前段階で、線状又は帯状のＮａ７の酸化防止のため不活性（例えば、Ｎ_２）雰囲気チェンバー１５内で冷却されることが望ましい。さらに、被覆される材料は，一般的には合成樹脂（ポリエチレン、ナイロン等）のコーティングであるが、合成樹脂の融点が１００℃を越えるのに対して、融点が１００℃以下のＮａ４には適用できないという理由がある。金属粒子１７であるＭｇは、粉末状態では水と反応してＨ_２を発生するが、固体であれば空気中でも安定で、保存が可能である。Ｎａ４と金属粒子１７であるＭｇは金属組織的にも反応しない。このため、金属粒子１７であるＭｇで被覆されるＮａ７の線材を長期間保存しても両金属の境界面での劣化は全く生じないため、安定した保存が可能である。
金属粒子１７であるＭｇのコーティングは、好適には化学メッキでなく、乾式のスパッタリング法を採用する。又、金属粒子１７であるＭｇのコーティングの利点は、線状又は帯状のＮａ７の空気中保存が可能であること、線状又は帯状のＮａ７にＨ_２Ｏを噴霧した時に、Ｎａ４とＨ_２Ｏとの反応の激しさによって金属粒子１７であるＭｇの被膜が飛散し、金属粒子１７であるＭｇ自体とＨ_２Ｏの噴霧との化学反応によってもＨ_２を発生することである。この反応の結果、排出液に、反応生成物１３であるＮａＯ及び少量の反応生成物１３であるＭｇＯが含まれる。
金属粒子１７であるＭｇを被覆するコーティングに当っては、Ｎａ４の線材７の垂直両面から行うことによって全面が被覆されるが、量産化を計るためには、線状又は帯状のＮａ７線の並列配置等、いくつかの方法が考えられる。金属粒子１７であるＭｇの被膜の厚さは、線径、保存条件等を考慮して決定する。
このため、素材として連続的な使用に適した、又、空気中でも長期間保存可能であり、安全性が高く、取扱いの便の良い形態の水素発生材料が得られる。
【００６７】
次に、線状又は帯状のＮａ７に金属粒子１７であるＺｎ又はＳｎをコーティングする方法は、スパッタリング法による。被覆形成装置１６内に設けられる被覆電極ロッド（Ｚｎ、Ｓｎ）１８よりはじき飛ばされた金属粒子１７であるＺｎ又はＳｎがＮａ７の全周部に被膜される。Ｎａ４は、溶融状態の金属粒子１７であるＺｎ又はＳｎと反応して、図示されない金属間化合物であるＮａＺｎ又はＳｎ_１３（Ｚｎ又はＳｎ：９７．６ｗｔ％，残部：Ｎａ４）を作り、金属粒子１７であるＺｎ又はＳｎが固体になった後、安定した被膜となる。このため、金属粒子１７であるＭｇのコーティングと異なり、４００℃以下の温度では、９７．８℃以上で溶融状態になった芯部を形成するＮａ４の流出を防止できる。又、ＺｎまたはＳｎコーティングは、何れも溶融点が低く、薄膜としたときの強度の弱いこと、長期間の保管中、芯線のＮａとの間で相互拡散せず、固溶体を作らないことによって、Ｎａと水噴霧との化学反応の障害にならないことを考慮して選定した。
又、金属粒子１７であるＳｎ被覆もＺｎと同様の効果が認められる。以上のような被覆効果によって空気中で酸化することも少なく、燃料電池としての水素供給源となるＮａ４の線材７の保存、形態する上で安全性を高めるという利点を発揮する。
金属粒子１７であるＺｎ又はＳｎで被覆される線材がＨ_２Ｏの噴霧で刺激されると、芯部のＮａ４と中間層を形成する図示されない金属間化合物は、Ｈ_２Ｏと反応してＨ_２を発生し、過剰排出水に無視できるほどの少量のＺｎ、Ｓｎの反応生成物１３が混入する。
【００６８】
又、水素発生材料２１の形態は、基本的には粉末状、粒子状、ペレット状、板状、繊維状等が考えられるが、Ｈ_２の発生反応の安全性や連続性又は化学反応の迅速性の点で、線状又は帯状の形態が好適であるが、押出しノズル５の断面形状は必ずしも限定されない。
以上から、水素発生材料２１は、Ｎａ４より成り、線状又は帯状に固化形成され、線状又は帯状のＮａ７の他に、金属粒子１７であるＭｇ又はＺｎ又はＳｎが被覆される。さらにコイル状又は帯状に形成される。
このため、用途に応じた形状寸法に適応が可能であり、素材として連続的な使用に適した、又、空気中でも長期間保存可能であり、安全性が高く、取扱いの便の良い形態の水素発生材料が得られる。
ある。
【００６９】
本発明の水素発生材料の他の実施の形態は、図６（ａ）に示されるように、
加圧された不活性ガス１によりＮａ４は押出し装置２に設けられる押出しノズル５より押し出され、Ｎａ４をＡｌ製の管３５に分割して搬入し、これを携帯可能にしたものである。押出しノズル３４の材料としてＡｌ製を選択したのは、その融点（６６０℃）以下であれば、Ｎａ４と全く化学反応を起こさないことによる。この小分け押し出し可能なＡｌ製の管３５中のＮａ４は、その溶融点が１００℃以下の９７．５℃なので、使用に当り沸騰水３７中で溶融状態で押し出し可能となる。勿論、場合によっては沸騰水加熱でなく、Ａｌ製の管３５を差し込むことのできるような電熱線ヒータ筒を用いて加熱することもできる。
後の工程は図１〜５と同一のプロセスである噴水槽３３によって所要のＨ_２ガスを捕集することができる。Ｈ_２発生のためＡｌ製の管３５内のＮａ４が消費されるにつれてＡｌ製の管３５自体を絞っていくか、Ａｌ自体の弾性を利用することもできる。この方法によると、Ｎａ４をコイル状にする工程を省略でき、チューブとして保管・輸送も可能となる。
さらに、Ｎａ４とＡｌとは化学反応を起こさないため、Ａｌ製の管３５の出口蓋をしっかり締めておけば携帯中に、Ｎａ４が流出する危険性はない。従って、Ａｌ製の管３５は繰り返し使用できる。
このため、携帯用途に適した形態の水素発生材料が得られ、特に定置式燃料電池や今後需要増が期待されている車両用燃料電池用としても好適であると言える。
【００７０】
次に、本発明の水素発生方法の一実施の形態は、図１（ａ）に示されるように、Ｎａ４が溶融状態で収容される押出し装置２内に、加圧された不活性ガス１が充填され、加圧された不活性ガス１によりＮａ４は押出し装置２に設けられる押出しノズル５より押し出され、線状又は帯状に固化形成され、線状又は帯状に固化形成されたＮａ７の先端部７ａに、噴水槽１２内に設けられる噴霧ノズル８よりＨ_２Ｏが噴霧されることにより、先端部７ａと化学的に反応してＨ_２が発生され、直ちに捕集管１１によって捕集され、次工程である燃料電池の電源装置等に導かれる。上記反応と同時に反応生成物１３であるＮａＯＨ及びＮａ_２Ｏが生成され、反応に関与しない過剰のＨ_２Ｏと共に排出孔４２から排出される
押出し装置２内の溶融状態のＮａ４の温度は、１０５℃〜１２５℃に保たれる。このため、Ｎａ４は所定の高温溶融状態に保たれ、化学的に安定する。又、加圧される不活性ガス１の圧力に応じてＨ_２Ｏの噴霧量を調整することで、Ｈ_２の発生量を制御することができる。
【００７１】
次に、本発明の水素発生方法の他の実施の形態は、図４に示されるように、
コイル状の水素発生材料２１を用いて噴霧された水と化学反応を起こさせているときの断面図であり、コイル収納ケース２２内のコイル状の水素発生材料２１を回転ローラ装置２４を用いて噴霧装置に連結できるようにしたもので、コイル状又は帯状を成す水素発生材料２１が収納ケース２２内に保持され、水素発生材料２１の先端部２６が回転ローラ装置２４により収納ケース２２から引き出され、先端部２６に、噴水槽２５内に設けられる噴霧ノズル２８よりＨ_２Ｏが噴霧されることにより先端部２６と化学的に反応してＨ_２が連続して発生されて、直ちに捕集管４０によって捕集され、次工程である燃料電池の電源装置等に導かれる。上記反応と同時に反応生成物１３であるＮａＯＨ及びＮａ_２Ｏが生成され、又、金属粒子１７であるＭｇで被覆される水素発生材料２１の場合は、反応生成物１３であるＭｇＯが生成され、金属粒子１７であるＺｎ、又はＳｎで被覆される水素発生材料２１の場合は、反応生成物１３であるＺｎＯＨ及びＺｎＯ、又はＳｎＯＨ及びＳｎＯが生成され、反応に関与しない過剰のＨ_２Ｏと共に排出孔４１から排出される。
このため、コイル状又は帯状の水素発生材料２１の消失まで所要の発生水素量に順応しつつ途切れることなく、所定量のＨ_２を連続して発生させることが可能となる。又、先端部の引き出し速度を調節に応じて、噴霧ノズル２８から噴霧されるＨ_２Ｏの量を調節することで、Ｈ_２の発生量を制御することが可能である。
【００７２】
本発明の水素発生方法の他の実施の形態は、図５に示されるように、
車両内に搭載されることを前提とした水素発生装置５０による水素発生方法の実施例であって、コイル状の水素発生材料２１を用いて噴霧された水と化学反応を起こさせているときの断面図であり、コイル状の水素発生材料２１を単なるコイル収納ケース２２から取り出し、改めて予め回転ローラ装置５２を取り付けてある容器５１に入れ替えるようにしたものである。
コイル状の水素発生材料２１が容器５１内に保持され、水素発生材料２１の先端部２６が一対の回転ローラ５２により容器５１から引き出され、先端部２６に、容器５１に隣接して設けられる噴水槽５８内に設けられる噴霧ノズル５５よりＨ_２Ｏが噴霧されることにより先端部２６と化学的に反応してＨ_２が連続して発生されて、直ちに捕集管５７によって捕集され、次工程である燃料電池の電源装置等に導かれる。上記反応と同時に反応生成物１３であるＮａＯＨ及びＮａ_２Ｏが生成され、又、金属粒子１７であるＭｇで被覆される水素発生材料２１の場合は、反応生成物１３であるＭｇＯが生成され、金属粒子１７であるＺｎ、又はＳｎで被覆される水素発生材料２１の場合は、反応生成物１３であるＺｎＯＨ及びＺｎＯ、又はＳｎＯＨ及びＳｎＯが生成され、反応に関与しない過剰のＨ_２Ｏと共に排出孔５９から排出される。
車両内搭載という条件から、水素発生装置５０は、出来るだけコンパクトで熱や振動にも強い材質、構造のものとする必要がある。発生させるＨ_２の所要量に応じてカセット等の容器に収納された水素発生材料２１を並列配置させ、増設することも可能である。又、このような水素発生装置５０は、特に家庭用固定式燃料装置としても利用することが可能である。
【００７３】
さらに、本発明の水素発生方法の他の実施の形態は、図６（ｂ）に示されるように、
水素発生材料３５ａであるＮａ４が収容されるＡｌ製の管３５は、図示されない加熱装置により１００℃に沸騰された沸騰水３７が充填された容器３６内に保持され、Ａｌ製の管３５の端末部３５ｂを絞ることで加温されたＮａ４がＡｌ製の管３５から押し出され、押し出されたＮａ４の先端部３８に噴水槽に設けられた噴霧ノズル３９からＨ_２Ｏが先端部３８に噴霧され、先端部３８と化学的に反応してＨ_２が連続的に発生され、直ちに捕集管３２によって捕集され、次工程である燃料電池の電源装置等に導かれる。上記反応と同時に反応生成物１３であるＮａＯＨ及びＮａ_２Ｏが生成され、反応に関与しない過剰のＨ_２Ｏと共に排出孔３３ａから排出される。
Ｎａ４が収容されるＡｌ製の管３５を１００℃の沸騰水中３７に入れ、Ａｌ製の管３５の末端部３５ｂを巻き上げておくと、Ｎａ４はＡｌ製の管３５出口からクリーム状になって流出してくる。この流出するＮａ４を使用するためには、図１（ａ）における噴水槽１２のみを設置しておくだけで燃料電池のためのＨ_２を作ることができる。Ｎａ４が収容されるＡｌ製の管３５の長短や径の調整を計ることによって、Ｎａ４の量の多少を制御することができる。又、Ｎａ４とＡｌとは化学反応をおこさないため、Ａｌ製の管３５は繰り返し使用できる。又、災害時に定置式燃料電池用燃料として用いることができるという利点がある。
【００７４】
次に、本発明の水素発生装置の一実施の形態は、図１（ａ）、図１（ｂ）に示されるように、加圧された不活性ガス１が充填され、又、Ｎａ４が溶融状態で収容され、加圧された不活性ガス１によりＮａ４が、押し出される押出し装置２と、押出し装置２に設けられ、Ｎａ４が押し出され、線状又は帯状に固化形成される複数の押出しノズル５と、線状又は帯状に固化形成されたＮａ７の先端部７ａが引き出され、先端部７ａに、Ｈ_２Ｏを噴霧する噴霧ノズル８が設けられた噴水槽１２と、噴水槽１２に設けられ、上記反応により発生されるＨ_２が捕集される捕集管１１とから成る。又、押出し装置２には、溶融されるＮａ４の温度を、好適には、１０５℃〜１２５℃に保つ図示されない加熱装置が設けられる。
このため、押出し装置２内のＮａ４の最適な溶融状態が確保される。
又、押出し装置２の先端部の押出しノズル５の材質は、ＡｌがＮａ４とは全く化学反応を起こさないことから、Ａｌが好適である。押出しノズル５に設けられる複数の細孔６の直径は、できるだけ小さくすることでＮａ４の細線が得られる。これにより化学反応が確実に促進し、未反応Ｎａ４の発生を防ぐことができる利点がある。以上のようにすることによって、１００％Ｎａ４とＨ_２Ｏとを反応させることができる。但し、本水素発生装置の始動に当っては不活性ガス１を用いて装置内の空気を予め排出しておくことが重要である。
【００７５】
次に、本発明の水素発生装置の他の実施の形態は、図４に示されるように、
水素発生材料２１が収容される収納ケース２２と、水素発生材料２１の先端部２６を収納ケース２２から引き出す引出し装置２４と、引出し装置２４により先端部２６が連続して挿入されてくる噴水槽２５と、噴水槽２５内に設けられ、先端部部２６にＨ_２Ｏを噴霧する噴霧ノズル２８と、噴水槽２５に設けられ、上記反応により発生されるＨ_２が捕集される捕集管４０と、Ｈ_２発生に伴って生じる反応生成物と上記反応に関与しない過剰のＨ_２Ｏが共に排出される排出孔４１と、から成り、収納ケース２２に収容される水素発生材料２１の先端部２６が、引出し装置２４により収納ケース２２から引き出され、先端部２６が噴水槽２５に挿入され、先端部２６に噴霧ノズル２８からＨ_２Ｏが噴霧されることによりＮａ４及び被覆される金属粒子１７であるＭｇ又はＺｎ又はＳｎの先端部２６とＨ_２Ｏが化学的に反応してＨ_２が連続して発生されて、直ちに捕集管４０によって捕集され、次工程である燃料電池の電源装置等に導かれる。上記反応と同時に反応生成物１３であるＮａＯＨ及びＮａ_２Ｏが生成され、反応に関与しない過剰のＨ_２Ｏと共に排出孔４１から排出される。
上記反応と同時に反応生成物１３であるＮａＯＨ及びＮａ_２Ｏ、かつ、金属粒子１７であるＭｇで被覆される水素発生材料の場合は、反応生成物である１３であるＭｇＯが生成され、金属粒子１７であるＺｎ又はＳｎで被覆される水素発生材料の場合は、反応生成物１３であるＺｎＯＨ及びＺｎＯ又はＳｎＯＨ及びＳｎＯが生成され、いずれも化学反応に関与しない過剰のＨ_２Ｏと共に排出孔４１より排出される。
引出し装置２４は、好適には一対の溝ロール２４ａから成り、この一対の溝ロール２４ａを駆動させて線状又は帯状の水素発生材料２１の先端部２６を引き出し、ガイド２７を介して噴水槽２５内へ挿入する。水素発生材料２１は、その形状によってロールの溝寸法とダイスとの併用、その他の加工装置が利用される。
このため、Ｈ_２発生の安定した化学反応がコイル状又は帯状の水素発生材料２１消失まで所要の発生水素量に順応しつつ途切れることなく、所定量のＨ_２を連続して発生させることが可能となる。
さらに、水素発生材料２１の先端部２６の引出し速度の調整に同期させて、噴霧ノズル２８からのＨ_２Ｏの噴霧量を調節することで、単位時間当りのＨ_２の発生量をコントロールすることが可能である。又、必要とするＨ_２の発生量に応じて、引出し装置２４及び噴霧ノズル２８を増設することも可能である。
次に、噴水槽２５の次工程は、Ｈ_２とＯ_２の化学的反応により発生する電気を利用する燃料電池の装置又はＨ_２を燃焼させる水素エンジンの装置が設けられる。又、Ｈ_２を貯蔵する貯蔵装置が設けられる。
このため、Ｈ_２とＯ_２の化学的反応により発生する電気を利用する燃料電池又はＨ_２を燃焼させる水素エンジン、或いは、Ｈ_２の貯蔵装置の広範な用途に適用することが可能となる。
【００７６】
さらに、本発明の水素発生装置の他の実施の形態は、図５に示されるように、車両内に搭載されることを前提とした水素発生装置５０であって、コイル状の水素発生材料２１を用いて水噴霧により化学反応を起こさせているときの断面図であり、コイル状の水素発生材料２１を単なるコイル収納ケース２２から取り出し、回転ローラ装置５２を取り付けてある容器５１に改めて予め入れ替えるようにしたものである。
水素発生材料２１が収容される容器５１と、水素発生材料２１の先端部２６を容器５１から引き出す回転ローラ装置５２ａが設けられる引出し装置５２と、容器５１に隣接して設けられ、引き出された先端部２６が挿入される噴水槽５８と、噴水槽５８内に設けられ、先端部２６にＨ_２Ｏを噴霧する噴霧ノズル５５と、噴水槽５８に設けられ、上記反応により発生されるＨ_２が捕集される捕集管５７と、反応生成物は反応に関与しない過剰のＨ_２Ｏと共に排出される排出孔５９とから成る。車両内搭載という条件から、水素発生装置は、出来るだけコンパクトで熱や振動にも強い材質、構造のものとする必要がある。発生させるＨ_２の所要量に応じてカセット等の容器に収納された水素発生材料を並列配置させ、増設することも可能である。
このような水素発生装置は、特に家庭用固定式燃料装置として利用することも可能である。
【００７７】
また、本発明の水素発生装置の他の実施の形態は、図６（ｂ）に示されるように、水素発生材料３５ａであるＮａ４が収容されるＡｌ製の管３５と、水素発生材料３５ａの先端部３８をＡｌ製の管３５から押し出す保持装置３６ａと、保持装置３６ａにより先端部３８が連続して挿入される噴水槽３３と、噴水槽３３内に設けられ、先端部３８にＨ_２Ｏを噴霧する噴霧ノズル３９と、噴水槽３３に設けられ、上記反応により発生されるＨ_２が捕集される捕集管３２と、から成る。
Ａｌ製の管３５内に収容されるＮａ４は、その溶融点が１００℃以下の９７．５℃なので、使用に当り、図示されない加熱装置により１００℃に沸騰された沸騰水３７中で溶融状態で押し出し可能となる。勿論、場合によっては沸騰水加熱でなく、Ａｌ製の管３５を差し込むことのできるような図示されない電熱線ヒータ筒をもちいて加熱することもできる。
後の工程は図１〜５と同一のプロセスである噴水槽３３によって所要のＨ_２ガスを捕集することができる。Ｈ_２発生のためＡｌ製の管３５内のＮａ４が消費されるにつれてＡｌ製の管３５自体を絞っていくか、Ａｌ自体の弾性を利用することもできる。この方法によると、Ｎａ４をコイル状にする工程を省略でき、チューブとして保管・輸送も可能となる。
【００７８】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように、水素発生材料を線状又は帯状に固化形成し且つＭｇ又はＺｎ又はＳｎで被覆し、さらにコイル状又は帯状に作り、或いはＮａをＡｌ製の管に収容した水素発生材料を作る。この水素発生材料の先端部にＨ_２Ｏを噴霧させて必要量のＨ_２を連続して発生させる。このため、素材として連続的な使用に適し、保管、取扱い上の安全性も高い水素発生材料が得られ、又、水素発生材料から得られるＨ_２とＯ_２の化学的反応により発生する電気を利用する燃料電池又はＨ_２を燃焼させる水素エンジン、或いはＨ_２の貯蔵や携帯利用等の用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は、本発明の水素発生材料の製造装置の一実施の形態の断面図である。図１（ｂ）は、本発明の水素発生装置の一実施の形態を構成する押出しノズルの正面図である。
【図２】図２は、本発明の水素発生材料の製造装置の他の実施の形態の断面図である。
【図３】図３（ａ）は、本発明の水素発生材料の製造装置の他の実施の形態の断面図である。図３（ｂ）は、本発明の水素発生材料の製造装置の他の実施の形態を構成するＭｇ又はＺｎ又はＳｎによる被覆線の断面図である。
【図４】図４は、本発明のコイル状のＮａ線又は帯による水素発生装置の一実施の形態の断面図である。
【図５】図５は、本発明のコイル状のＮａ線又は帯による水素発生材料の製造装置の他の実施の形態の断面図である。
【図６】図６（ａ）は、本発明の水素発生装置の他の実施の形態を構成するＮａ封入Ａｌ製の管３５利用による装置の断面図である。図６（ｂ）は、本発明の水素発生材料のＡｌ製の管３５利用による水噴霧装置の他の実施の形態の断面図である。
【符号の説明】
１加圧Ｎ_２ガス２押出し装置４金属（Ｎａ）
５押出しノズル６ノズル７線状又は帯状の金属
８噴霧ノズル９先端部１０水噴霧室
１１捕集管１２噴水槽１３反応生成物
１５不活性雰囲気チェンバー１６被覆形成装置
１７金属粒子（Ｍｇ、Ｚｎ、Ｓｎ）
１８被覆電極ロッド（Ｍｇ、Ｚｎ、Ｓｎ）
１９回転ローラー装置２０コイル加工装置
２１コイル状の水素発生材料２２コイル収納ケース
３３ａ排出孔３４押出しノズル３５Ｎａを入れるＡｌ製の管
３５ａ水素発生材料３７沸騰水４１，４２排出孔
５０水素発生装置５１容器５２引出し装置
５５噴霧ノズル５７捕集管５８噴水槽[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a hydrogen generating material, an apparatus for producing a hydrogen generating material, a hydrogen generating material, a method for generating hydrogen, and a hydrogen generating apparatus.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-69558 (Patent Document 1) proposes a fuel for hydrogen generation, a hydrogen generator and a hydrogen generation method.
In the above-mentioned conventional example, water is sprayed on a hydrogen generating fuel made of an alloy in which the ratio of Al to an alkali metal or an alkaline earth metal is 2.0 to 30.0%, whereby the hydrogen generating fuel and water are sprayed. And react with H₂Generate. Mg is added to Al. As the alkali metal, Li, Na, and K are used. In place of the alkali metal, Ca, which is an alkaline earth metal, is also used. The fuel for hydrogen generation is stored in powder, alloy, or liquid form. It can be stored and transported at room temperature and has high safety during transportation. In the example where Li is used as the alkali metal, a water amount of 0.4 g / sec and H / L of 30 l / min are used.₂The occurrence has been confirmed, The ratio of Li to the fuel for hydrogen generation is preferably 2.0 to 30.0% by weight. The hydrogen generation method using the fuel for hydrogen generation requires a large amount of H₂Can be generated, and H can be obtained without depending on the use environment.₂Can be obtained. H recovered₂Is used for generating steam in a steam engine, as fuel for a fuel cell, and the like.
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-69558 (Paragraph number 0006, 0009, 000, 0002, 0026, 0029, FIG. 1)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the present invention, Na is solidified and formed in a linear or band shape, and in this state, the surface of the solidified material is coated with Mg or Zn or Sn, and further formed in a coil shape, or in a molten state in an Al pipe. Is charged with Na, and water is sprayed on each tip to form H.₂It is an object of the present invention to provide a method and an apparatus for producing a hydrogen generating material that continuously generates hydrogen, a hydrogen generating material, and a method and an apparatus for generating hydrogen using the hydrogen generating material.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, a pressurized inert gas is filled in an extruder in which Na is contained in a molten state,
By the pressurized inert gas, the Na is extruded from an extrusion nozzle provided in the extrusion device,
The extruded Na is solidified and formed into a line or a band,
A method for producing a hydrogen-generating material, characterized in that the solidified or linear Na is used as the hydrogen-generating material.
[0006]
The present invention according to claim 2 is that the pressurized inert gas is filled in an extruder in which Na is contained in a molten state,
By the pressurized inert gas, the Na is extruded from an extrusion nozzle provided in the extrusion device,
The extruded Na is solidified and formed into a line or a band,
Hydrogen, wherein the Na solidified and formed in a linear or band shape is coated with Mg, Zn, or Sn, and the Na coated with Mg, Zn, or Sn is further formed in a coil shape or a band shape. This is a method for producing a generated material.
[0007]
The present invention according to claim 3 is the method according to

claim

1 or 2, wherein the temperature of the Na in a molten state in the extruder is maintained at 105 ° C to 125 ° C.
[0008]
The present invention according to claim 4 is the hydrogen generating material according to claim 2, wherein the Na solidified and formed in a linear or band shape reacts with the dissolved Zn or Sn to form an intermetallic compound and is coated. It is a manufacturing method.
[0009]
The present invention according to claim 5, wherein an extruder is filled with a pressurized inert gas, Na is contained in a molten state, and the Na is extruded by the pressurized inert gas,
A plurality of extrusion nozzles provided in the extrusion device, wherein the Na is extruded in a linear or band shape, and solidifies.
A device for producing the hydrogen generating material, comprising: a processing device from which the solidified and formed Na in a line or band is drawn out and further formed in a coil or band shape. It is.
[0010]
The present invention according to claim 6, wherein an extruder is filled with a pressurized inert gas, Na is contained in a molten state, and the Na is extruded by the pressurized inert gas,
A plurality of extrusion nozzles provided in the extrusion device, wherein the Na is extruded in a linear or band shape, and solidifies.
A coating forming apparatus from which the solidified or linearly formed Na is drawn out, and the entire periphery of the linear or banded Na is coated with Mg, Zn, or Sn;
A processing device in which the Na coated with Mg, Zn, or Sn sent from the coating forming device is formed in a coil or band shape of a wire. .
[0011]
The present invention according to claim 7 is the apparatus for producing a hydrogen generating material according to

claim

5 or 6, further comprising a heating device that maintains the temperature of the Na in a molten state in the extrusion device at 105 ° C to 125 ° C. is there.
[0012]
The present invention according to claim 8 is the apparatus for producing a hydrogen generating material according to

claim

5 or 6, wherein the extrusion nozzle provided in the extrusion apparatus is formed of Al and has a plurality of pores on a surface.
[0013]
The present invention according to claim 9 is provided with a film forming device disposed between the extruding device and the processing device, the film forming device covering the solidified and formed Na in a linear or band shape with the Mg or Zn or Sn. Item 7. An apparatus for producing a hydrogen generating material according to Item 6.
[0014]
The present invention according to claim 10 is characterized in that a pressurized inert gas is filled in an extruder in which Na is contained in a molten state,
By the pressurized inert gas, the Na is extruded from an extrusion nozzle provided in the extrusion device,
The extruded Na is solidified and formed into a line or a band,
The Na solidified and formed in a linear or band shape is a hydrogen generating material further formed in a coil or band shape.
[0015]
The present invention according to claim 11, wherein the pressurized inert gas is filled in an extruder in which Na is contained in a molten state,
By the pressurized inert gas, the Na is extruded from an extrusion nozzle provided in the extrusion device,
The extruded Na is solidified and formed into a line or a band,
The Na solidified in a linear or band shape is coated with Mg or Zn or Sn, and the Na coated with Mg or Zn or Sn is further formed in a coil shape or a band shape. Hydrogen generating material.
[0016]
The present invention according to claim 12 is the hydrogen generating material according to claim 11, wherein the Na solidified and formed in a linear shape or a strip shape reacts with a dissolved precursor Zn or Sn to form an intermetallic compound and is coated. is there.
[0017]
The present invention according to claim 13 is that an extruder in which Na is contained in a molten state is filled with a pressurized inert gas,
By the pressurized inert gas, the Na is extruded from an extrusion nozzle provided in the extrusion device, and is solidified and formed in a linear shape or a band shape,
A spray nozzle provided in a fountain tank is attached to the tip of the Na solidified in a linear or band shape by a spray nozzle.₂When O is sprayed, it chemically reacts with the tip and reacts with H.₂Is generated and sent to the next process,
Simultaneously with the above reaction, NaOH and Na₂O is produced and excess H not involved in the reaction₂This is a hydrogen generation method characterized by being discharged together with O.
[0018]
The invention according to claim 14 is the hydrogen generation method according to claim 13, wherein the temperature of the Na in a molten state in the extruder is maintained at 105 ° C to 125 ° C.
[0019]
According to a fifteenth aspect of the present invention, the coil-shaped or band-shaped hydrogen generating material according to the tenth aspect is held in a container,
A tip of the hydrogen generating material is withdrawn from the container,
At the tip, a spray nozzle provided in the fountain tank₂O is sprayed and chemically reacts with the tip to form H₂Are continuously generated, collected and sent to the next process,
Simultaneously with the above reaction, the reaction products NaOH and Na₂O is produced, and an excess of the H₂This is a hydrogen generation method characterized by being discharged together with O.
[0020]
According to a sixteenth aspect of the present invention, the coil-shaped or band-shaped hydrogen generating material according to the eleventh aspect is held in a container,
A tip of the hydrogen generating material is withdrawn from the container,
At the tip, a spray nozzle provided in the fountain tank₂O is sprayed to chemically react with the tip and react with H₂Are continuously generated, collected and sent to the next process.
At the same time as the above reaction, in the case of the hydrogen generating material coated with the Mg, the metal Mg is H₂At the same time as generating hydrogen gas by reacting with O, a reaction product MgO is generated, and in the case of the hydrogen generating material coated with Zn or Sn, as a reaction product, ZnOH and ZnO, or SnOH and SnOH, respectively. SnO is produced, and an excess of the H₂This is a hydrogen generation method characterized by being discharged together with O.
[0021]
The present invention according to claim 17, wherein in the next step, the H₂And O₂An electricity generating step by a chemical reaction with₂Or burning the H₂17. The method for generating hydrogen according to claim 13, which is a step of storing hydrogen.
[0022]
The present invention according to claim 18, wherein the pressurized inert gas is filled, and Na is stored in a molten state, and the Na is extruded by the pressurized inert gas, an extruding device,
A plurality of extrusion nozzles provided in the extrusion device, wherein the Na is extruded and solidified and formed in a linear or band shape,
The tip of the Na solidified and formed in a linear or band shape is pulled out, and H is added to the tip.₂A fountain tank provided with a spray nozzle for spraying O,
H provided in the fountain tank and generated by the reaction₂And a collection pipe for collecting hydrogen.
[0023]
The present invention according to claim 19 is the hydrogen generator according to claim 18, further comprising a heating device that maintains the temperature of the Na in a molten state in the extrusion device at 105 ° C to 125 ° C.
[0024]
The present invention according to claim 20 is the hydrogen generator according to claim 18, wherein the extrusion nozzle provided in the extrusion device is formed of Al, and has a plurality of pores on a surface.
[0025]
The present invention according to claim 21 provides a container containing the hydrogen generating material according to claim 10,
A withdrawal device for withdrawing the tip of the hydrogen generating material from the container,
A fountain tank into which the tip is continuously inserted by the drawer,
H is provided in the fountain tank, and H₂A spray nozzle for spraying O,
H provided in the fountain tank and generated by the reaction₂And a collection tube from which
The H inserted into the fountain tank₂O is sprayed and chemically reacts with the tip to form the H₂Are continuously generated and sent to the next step, and the reaction products NaOH and Na₂O is an excess of H which does not participate in the reaction.₂A hydrogen generator that is discharged together with O.
[0026]
A twenty-second aspect of the present invention provides a container containing the hydrogen generating material according to the eleventh aspect,
A withdrawal device for withdrawing the tip of the hydrogen generating material from the container,
A fountain tank into which the tip is continuously inserted by the drawer;
H is provided in the fountain tank, and H₂A spray nozzle for spraying O,
H provided in the fountain tank and generated by the reaction₂And a collecting tube for collecting H₂The reaction product generated during the generation and the excess H which did not participate in the above reaction₂A recovery pipe from which O is discharged together.
The H inserted into the fountain tank₂O is sprayed to chemically react with the Na and the tip of the Mg, Zn, or Sn to be coated to form the H.₂Are continuously generated and sent to the next step, and the reaction products NaOH and Na generated simultaneously with the above reaction₂O, and in the case of the hydrogen generating material coated with the Mg, a reaction product MgO is generated, and in the case of the hydrogen generating material coated with the Zn, the reaction products ZnOH and ZnO, and the Sn In the case of the hydrogen generating material coated with the above, the reaction products SnOH and SnO are generated, and the excess H which does not participate in the reaction is generated.₂A hydrogen generator that is discharged together with O.
[0027]
The present invention according to claim 23, wherein the extracting device adjusts an extracting speed of the tip of the hydrogen generating material and / or sprays the H that is sprayed from the spray nozzle.₂Adjust the amount of O,₂23. The hydrogen generator according to claim 21, wherein the amount of generated hydrogen is controlled.
[0028]
The invention according to claim 24 is characterized in that the H₂And O₂A fuel cell that generates electricity by a chemical reaction with₂A hydrogen engine is provided in the next step, or₂The hydrogen generator according to claim 18, wherein a storage device for storing hydrogen is provided in the next step.
[0029]
In the present invention according to claim 25, a pressurized inert gas is filled in an extruder in which Na is contained in a molten state,
By the pressurized inert gas, the Na is extruded from an extrusion nozzle provided in the extrusion device,
The Na extruded by the extruder is contained in an Al tube, and is a hydrogen generating material.
[0030]
According to a twenty-sixth aspect of the present invention, the hydrogen generating material according to the twenty-fifth aspect is held in a container filled with boiling water boiled to 100 ° C,
The Na heated by squeezing the end of the Al tube is extruded from the end of the Al tubular container,
At the tip of the extruded Na, H is sprayed from a spray nozzle provided in a fountain tank.₂O is sprayed on the tip,
H reacts chemically with the tip₂Are generated continuously,
It is collected and sent to the next step, and the reaction products NaOH and Na₂O is excess H which does not participate in the reaction.₂This is a hydrogen generation method characterized by being discharged together with O.
[0031]
The present invention according to claim 27 provides an Al tube containing the hydrogen generating material according to claim 25,
An extraction device for extracting the tip of the hydrogen generating material from the Al tube;
A fountain tank into which the tip is continuously inserted by the drawer;
H is provided in the fountain tank, and H₂A spray nozzle for spraying O,
H provided in the fountain tank and generated by the reaction₂And a collection tube from which
H at the tip inserted into the fountain tank₂O is sprayed and chemically reacts with the tip to form H₂Is generated, and simultaneously with the above reaction, NaOH and Na₂O is produced and excess H not involved in the reaction₂By being discharged together with O, the H₂Is continuously generated and sent to the next step.
[0032]
According to the present invention, JP-A-2002-69558 stipulates that an alloy composed of 20 to 30% by weight and the balance of Al is used as a fuel material as an alkali metal or an alkaline earth metal. At this time, Li, Na, and K are designated as the alkali metals, and Ca is designated as the alkaline earth metal.
Here, as for the Al-based metal, Al-Na, Al-K, Al-Li, and Al-Ca based binary alloys are described in terms of melting conditions and metal structure by Thaddeus B.S. Table 1 shows a summary of "Binary Alloy Phase Diagrams" edited by Massalski.
[0033]
[Table 1]

[0034]
As can be seen in Table 1, alkali metals and alkaline earth metals generally have a lower specific gravity than Al and are more difficult to make alloys, and have an Al content of 70-80%, so their melting points are Since the melting point of Al exceeds 660 ° C., a cooling jacket for the alloy production container is also required.
H₂Of the alkali metals and alkaline earth metals as the generating metals, a single metal Na that is widely available in terms of resources, is not easily alloyed and is supplied abundantly from rock salt and seawater by mass production is used as a raw material in the present invention. I decided to adopt it.
The advantages of using single Na as a raw material are as follows.
Material resources of single metal Na are obtained from NaCl contained in rock salt, seawater and the like, and cost reduction by mass production by molten salt electrolysis of NaCl is expected.
Since it is a single metal, it does not cause segregation due to a difference in specific gravity during melting, and does not require stirring for uniform composition other than temperature uniformization.
Since the melting point is 100 ° C. or less (97.6 ° C.) or less, the melting vessel itself and its cooling device do not need to take any special measures, and the energy consumption for melting and heating can be reduced.
An alloy of Al, an alkali metal and an alkaline earth metal often forms a substituted intermetallic compound, the bond between atoms is strong, and the reaction speed in a short time is slow due to jet water. 100% utilization of alloy fuels with alkaline earth metals cannot be expected. On the other hand, a single Na fuel is. H₂The reaction with O progressed violently and H₂100% efficiency can be demonstrated for generation.
Since it does not contain Al having a specific gravity of about three times or more that of alkali metals and alkaline earth metals, Na has a specific gravity of 0.971 and is lighter than water, which is advantageous for stationary and mobile fuel cells for mobile and portable use.
Na wire or Na band coated with Mg or Zn or Sn has a low risk of being oxidized even when stored in the air, and when exposed to a fountain during use, Na and H₂Depending on the intensity of the reaction with O, the Mg or Zn or Sn coat film having a thickness of several microns and several mm is blown off.₂H by reaction with O₂Weighting the occurrence can also occur.
The outflow velocity of the molten Na from the extrusion nozzle is controlled by a pressurized inert gas (for example, N 2₂It is possible to adjust by the pressure control of ()).
For the above reasons, various fatal defects of the alloy fuel of Al, alkali metal and alkaline earth metal can be sufficiently prevented.
[0035]
According to the method for producing a hydrogen generating material of the present invention, as shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), pressurization is performed in an extruder 2 in which Na4 is stored in a molten state. Na 4 is filled with the inert gas 1, and Na 4 is extruded by the pressurized inert gas 1 from an extrusion nozzle 5 provided in the extruder 2, and the extruded Na 4 is solidified and formed into a line or a band, and Na7 solidified in a shape or a band is used in that state.
Therefore, a hydrogen generating material that is suitable for continuous use as a material, can be stored in the air, has high safety, and is easy to handle can be obtained.
[0036]
According to the method for producing a hydrogen generating material of the present invention, as shown in FIG. 2, a pressurized inert gas 1 is filled in an extruder 2 in which Na 4 is stored in a molten state. Na 4 is extruded by the pressurized inert gas 1 from an extrusion nozzle 5 provided in the extruder 2, and the extruded Na 4 is solidified and formed in a linear or band shape, and Na 7 is solidified and formed in a linear or band shape. Is coated with Mg or Zn or Sn which is the metal particle 17 and further formed in a coil shape or a band shape.
Therefore, a hydrogen generating material which is suitable for continuous use as a material and can be stored in air without deterioration for a long period of time, has high safety, and is easy to handle is obtained.
[0037]
According to the method for producing a hydrogen generating material according to the third aspect of the present invention, as shown in FIGS.
The temperature of the molten Na4 in the extruder 2 is kept at 105 ° C to 125 ° C. For this reason, Na4 is maintained in a predetermined high-temperature molten state, and is chemically stable.
[0038]
According to the method for producing a hydrogen generating material of the present invention of claim 4, as shown in FIG.
The Na4 solidified and formed in a linear or band shape reacts with the dissolved metal particles 17, Zn or Sn, to generate an intermetallic compound (not shown), which is coated.
For this reason, a stable film is formed, and the outflow of molten Na4 forming the core can be prevented. It is highly safe to store and carry Na4 wire or band 7.
[0039]
According to the apparatus for producing a hydrogen generating material according to claim 5 of the present invention, as shown in FIG.
The pressurized inert gas 1 is filled, and Na4 is stored in a molten state, and Na4 is provided in the extruder 2 and the extruder 2 in which Na4 is extruded by the pressurized inert gas 1. It comprises a plurality of extrusion nozzles 5 extruded and solidified in a linear or band shape, and a processing device 20 in which Na7 solidified and formed in a linear or band shape is drawn out and further formed into a coil or band shape of a line.
Therefore, a hydrogen generating material that is suitable for continuous use as a material, can be stored in the air, has high safety, and is easy to handle can be obtained.
[0040]
According to the apparatus for producing a hydrogen generating material of claim 6 of the present invention, as shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b),
The pressurized inert gas 1 is filled, and Na4 is stored in a molten state, and Na4 is provided in the extruder 2 and the extruder 2 in which Na4 is extruded by the pressurized inert gas 1. A plurality of extrusion nozzles 5 that are extruded in a linear or band shape and solidify and formed, and Na7 that is solidified and formed in a linear or band shape are pulled out, and the entire circumference of the linear Na7 is metal particles 17 of Mg or Zn or It comprises a coating forming apparatus 16 for coating with Sn, and a processing apparatus 20 in which Na7 coated with Mg or Zn or Sn, which is metal particles 17 sent out from the coating forming apparatus 16, is formed in a coil or band shape of a wire.
Therefore, a hydrogen generating material which is suitable for continuous use as a material and can be stored in air without deterioration for a long period of time, has high safety, and is easy to handle is obtained.
[0041]
According to the apparatus for producing a hydrogen generating material of the present invention of claim 7, as shown in FIGS. 2, 3 (a) and 3 (b),
The extruder 2 includes a heating device (not shown) that keeps the temperature of the molten Na4 at 105 ° C to 125 ° C.
For this reason, Na4 is maintained in a predetermined high-temperature molten state, and is chemically stable.
[0042]
According to the apparatus for producing a hydrogen generating material of claim 8 of the present invention, as shown in FIGS. 2 and 3 (a) and 3 (b),
The extrusion nozzle 5 provided in the extrusion device 2 is formed of Al, and has a plurality of pores 6 on the surface. By making the diameter of the pores 6 as small as possible, a thin line of Na4 can be obtained.
Therefore, there is an advantage that the chemical reaction is surely promoted and the generation of Na4 not involved in the reaction can be prevented.
[0043]
According to the apparatus for producing a hydrogen generating material according to the ninth aspect of the present invention, as shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b),
A coating forming device 16 is provided between the extruding device 2 and the processing device 20 and coats the solidified Na7 in a linear or band shape with the metal particles 17 of Mg, Zn, or Sn.
For this reason, a hydrogen generating material which is suitable for continuous use as a material, can be stored in air without deterioration for a long period of time, has high safety, and is easy to handle can be obtained.
[0044]
According to the hydrogen generating material of the present invention of claim 10, as shown in FIG.
A pressurized inert gas 1 is filled in an extruder 2 in which Na4 is stored in a molten state, and Na4 is extruded by an extruder nozzle 5 provided in the extruder 2 by the pressurized inert gas 1, The extruded Na4 is solidified and formed into a line or a band, and the Na7 solidified and formed into a line or a band is further formed into a coil or a band.
Therefore, a hydrogen generating material that is suitable for continuous use as a material, can be stored in the air, has high safety, and is easy to handle can be obtained.
[0045]
According to the hydrogen generating material of claim 11 of the present invention, as shown in FIG.
A pressurized inert gas 1 is filled in an extruder 2 in which Na4 is stored in a molten state, and Na4 is extruded by an extruder nozzle 5 provided in the extruder 2 by the pressurized inert gas 1, The extruded Na 4 is solidified and formed in a linear or band shape, and the Na 7 solidified and formed in a linear or band shape is coated with Mg or Zn or Sn as the metal particles 17 and further formed in a coil or band shape.
Therefore, a hydrogen generating material which is suitable for continuous use as a material and can be stored in air without deterioration for a long period of time, has high safety, and is easy to handle is obtained.
[0046]
According to the hydrogen generating material of claim 12 of the present invention, as shown in FIG.
The Na7 solidified and formed in a linear or band shape reacts with the molten metal 17, Zn or Sn, to produce an intermetallic compound (not shown), which is coated. After Zn or Sn as the metal 17 becomes solid, a stable film is formed.
For this reason, outflow of Na4 forming the core portion in the molten state can be prevented. Further, it is less likely to be oxidized in the air, and exhibits an advantage of enhancing the safety of storing and carrying the Na4 wire or strip 7 serving as a hydrogen supply source as a fuel cell.
[0047]
According to the hydrogen generating method of the present invention described in claim 13, as shown in FIG.
A pressurized inert gas 1 is filled in an extruder 2 in which Na4 is stored in a molten state, and Na4 is extruded by an extruder nozzle 5 provided in the extruder 2 by the pressurized inert gas 1, The spray nozzle 8 provided in the fountain tank 12 applies H to the tip 7a of Na7 solidified and formed in a linear or band shape and solidified in a linear or band shape.₂O is sprayed, and chemically reacts with the tip 7a to form H.₂Is generated and sent out to the next step. At the same time as the above reaction, NaOH and Na₂O is produced and excess H not involved in the reaction₂It is discharged from the discharge hole 42 together with O.
For this reason, depending on the pressure of the inert gas 1 to be pressurized, H₂By adjusting the spray amount of O, H₂Can be controlled.
[0048]
According to the hydrogen generation method of the present invention of claim 14, as shown in FIG.
The temperature of Na4 in the molten state in the extruder 2 is maintained at 105 ° C to 125 ° C.
For this reason, Na4 is maintained in a predetermined high-temperature molten state, and is chemically stable.
[0049]
According to the hydrogen generation method of the present invention of claim 15, as shown in FIG.
The coil-shaped or band-shaped hydrogen generating material 21 is held in the storage case 22, and the tip 26 of the hydrogen generating material 21 is pulled out from the storage case 22, and the tip 26 is sprayed from the spray nozzle 28 provided in the fountain tank 25. H₂O is sprayed and chemically reacts with the tip 26 to form H.₂Are continuously generated, collected through the collection tube 40 and sent to the next step, and simultaneously with the above reaction, NaOH and Na₂O is produced and excess H not involved in the reaction₂It is discharged from the discharge hole 41 together with O.
For this reason, a predetermined amount of H is maintained without interruption while adapting to the required amount of generated hydrogen until the coil-shaped or band-shaped hydrogen generating material 21 disappears.₂Can be continuously generated.
[0050]
According to the hydrogen generation method of the present invention of claim 16, as shown in FIG.
A coil-shaped or band-shaped hydrogen generating material 21 is held in a storage case 22, and a distal end portion 26 of the hydrogen generating material 21 is pulled out of the storage case 22, and a spray nozzle 28 provided in a fountain tank 25 at the distal end portion 26. More H₂O is sprayed and chemically reacts with the tip 26 to form H.₂Are continuously generated, collected through the collection tube 40 and sent to the next step. Simultaneously with the above reaction, in the case of the hydrogen generating material 21 coated with the metal particles 17 as Mg, In the case of the hydrogen generating material 21 in which MgO as the product 13 is generated and coated with Zn or Sn as the metal particles 17, ZnOH and ZnO or SnOH and SnO as the reaction products 13 are generated, and any of them is reacted. Excess of H not involved in₂It is discharged from the discharge hole 41 together with O.
Therefore, a predetermined amount of H is maintained without interruption while adapting to the required amount of generated hydrogen until the coil-shaped or band-shaped hydrogen generating material 21 disappears.₂Can be continuously generated.
[0051]
According to the hydrogen generator of the present invention of claim 17, as shown in FIG.
The next step is H using a fuel cell.₂And O₂Electricity generation process by chemical reaction with H or H using hydrogen engine₂Burning H, or H₂Is the process of storing
Therefore, the generated H₂Is a fuel cell or H₂Hydrogen engine to burn, or H₂It can be used for storage devices and the like.
[0052]
According to the hydrogen generator of the present invention of claim 18, as shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b),
The pressurized inert gas 1 is filled, and Na4 is stored in a molten state, and Na4 is provided in the extruder 2 and the extruder 2 in which Na4 is extruded by the pressurized inert gas 1. A plurality of extrusion nozzles 5 that are extruded and solidified and formed in a linear or band shape, and a tip 7a of Na7 solidified and formed in a linear or band shape are pulled out, and H is added to the tip 7a.₂A fountain tank 12 provided with a spray nozzle 8 for spraying O, and H formed in the fountain tank 12 and generated by the above reaction.₂And a collection tube 11 from which the water is collected.
For this reason, depending on the pressure of the inert gas 1 to be pressurized, H₂By adjusting the spray amount of O, H₂Can be controlled.
[0053]
According to the hydrogen generator of the present invention of claim 19, as shown in FIG.
The extruder 2 includes a heating device (not shown) that keeps the temperature of the molten Na4 at 105 ° C to 125 ° C.
For this reason, Na4 is maintained in a predetermined high-temperature molten state, and is chemically stable.
[0054]
According to the hydrogen generator of the present invention of claim 20, as shown in FIG.
The extrusion nozzle 5 provided in the extrusion device 2 is formed of Al, and has a plurality of pores 6 on the surface. By making the diameter of the pores 6 as small as possible, a thin line of Na4 can be obtained.
Therefore, there is an advantage that the chemical reaction is surely promoted and the generation of Na4 not involved in the reaction can be prevented.
[0055]
According to the hydrogen generator of the present invention of claim 21, as shown in FIG.
A storage case 22 in which the hydrogen generating material 21 is stored, a drawer 24 that pulls out a tip 26 of the hydrogen generating material 21 from the storage case 22, and a fountain tank 25 into which the tip 26 is continuously inserted by the drawer 24. Is provided in the fountain tank 25, and H₂A spray nozzle 28 for spraying O and H provided in the fountain tank 25 and generated by the above reaction₂And a collecting tube 40 for collecting water.₂O is sprayed and chemically reacts with the tip 26 to form H.₂Are continuously generated and sent to the next step, and NaOH and Na which are reaction products 13 are₂O is excess H which does not participate in the reaction.₂It is discharged from the discharge hole 41 together with O.
Therefore, a hydrogen generating material that is suitable for continuous use as a material, can be stored in the air, has high safety, and is easy to handle can be obtained.
[0056]
According to the hydrogen generator of the present invention of claim 22, as shown in FIG.
A storage case 22 in which the hydrogen generating material 21 is stored, a drawer 24 that pulls out a tip 26 of the hydrogen generating material 21 from the storage case 22, and a fountain tank 25 into which the tip 26 is continuously inserted by the drawer 24. Provided in the fountain tank 25, and H₂A spray nozzle 28 for spraying O and H provided in the fountain tank 25 and generated by the above reaction₂And a collecting tube 40 for collecting H₂The reaction product generated during the generation and excess H not participating in the above reaction₂And a discharge hole 41 from which O is discharged together.₂O is sprayed to chemically react with Na4 and the tip 26a of Mg or Zn or Sn, which is the metal particle 17 to be coated, to form H.₂Are continuously generated and sent to the next step, and simultaneously with the above reaction, NaOH and Na₂In the case of the hydrogen generating material 21 coated with O and Mg as the metal particles 17, MgO as the reaction product 13 is generated and the hydrogen generating material 21 coated with Zn as the metal particles 17 In the case of the hydrogen generating material 21 coated with ZnOH and ZnO as the reaction products 13 and Sn as the metal particles 17, SnOH and SnO as the reaction products 13 are generated, and both participate in the reaction. Not excess H₂Emitted with O.
Therefore, a hydrogen generating material which is suitable for continuous use as a material and can be stored in air without deterioration for a long period of time, has high safety, and is easy to handle is obtained.
[0057]
According to the hydrogen generator of the present invention of claim 23, as shown in FIG.
The extraction device 24 adjusts the extraction speed of the distal end portion 26 of the hydrogen generating material 21 and / or adjusts the H sprayed from the spray nozzle 28.₂Adjust the amount of O₂Control the amount of
For this reason, a predetermined amount of H is maintained without interruption while adapting to the required amount of generated hydrogen until the coil-shaped or band-shaped hydrogen generating material 21 disappears.₂Can be continuously generated.
[0058]
According to the hydrogen generator of the present invention of claim 24, as shown in FIG.
H₂And O₂A fuel cell that generates electricity by a chemical reaction with₂Is provided in the next step, or H₂Is provided in the next step.
Therefore, the generated H₂Is a fuel cell or H₂Hydrogen engine to burn, or H₂It can be used for storage devices and the like.
[0059]
According to the hydrogen generating material of claim 25 of the present invention, as shown in FIG.
A pressurized inert gas 1 is filled in an extruder 2 in which Na4 is stored in a molten state, and Na4 is extruded by an extruder nozzle 5 provided in the extruder 2 by the pressurized inert gas 1, The Na4 extruded by the extruder 2 is stored in an Al tube 35.
For this reason, a highly safe hydrogen generating material that can be carried around is obtained.
Further, it can be used as fuel for stationary fuel cells at the time of disaster.
[0060]
According to the hydrogen generating method of claim 26 of the present invention, as shown in FIG.
The hydrogen generating material Na 35 a is held in a container 36 filled with boiling water 37 boiled to 100 ° C. by a heating device (not shown), and heated Na 4 by squeezing a terminal 35 b of an Al pipe 35. It is extruded from the tip 38 of the Al pipe 35, and the H of the extruded Na4 tip 38 is sprayed from the spray nozzle provided in the fountain tank.₂O is sprayed on the tip 38 and chemically reacts with the tip 38 to form H.₂Are continuously generated, collected via a collection tube 32 and sent to the next step, and NaOH as a reaction product 13 and Na as a reaction product 13₂O is excess H which does not participate in the reaction.₂O is discharged from the discharge hole 33a together with O.
Therefore, in portable applications, etc., H₂By installing only the O spray device, the H₂Can be made.
[0061]
According to the hydrogen generator of the present invention of claim 27, as shown in FIG.
An Al tube 35 in which the hydrogen generating material 35a is accommodated, a drawer 36a for pulling out the tip 38 of the hydrogen generating material 35a from the Al tube 35, and the tip 38 continuously inserted by the drawer 36a. A fountain tank 33 and H provided in the fountain tank 33₂A spray nozzle 39 for spraying O and H provided in the fountain tank 33 and generated by the above reaction₂And a collection tube 32 from which water is collected.₂O is sprayed and chemically reacts with the tip 38 to form H.₂Is generated, and simultaneously with the above reaction, NaOH and Na₂O is produced and excess H not involved in the reaction₂H is discharged from the discharge hole 33a together with O,₂Are continuously generated and sent to the next process.
For this reason, depending on the amount of withdrawing the hydrogen generating material 35a,₂By adjusting the spray amount of O, H₂Can be controlled.
[0062]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The hydrogen product aimed at by the present invention starts with the use of Na itself, which is also made from the resource-rich NaCl. The basic process is to generate hydrogen using this Na as a material.
Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments with reference to the drawings.
One embodiment of the method for producing a hydrogen generating material of the present invention, as shown in FIG.
Pressurized inert gas is filled in the extruder 2 in which Na4 is stored in a molten state, and Na4 is extruded by the pressurized inert gas 1 from an extrusion nozzle 5 provided in the extruder 2 and extruded. Na4 solidified in a linear or band shape is formed, and Na7 solidified in a linear or band shape is inert (for example, N₂It is desirable to be cooled in the atmosphere chamber 15, and then sent to the processing apparatus room 20 and wound up as a coil-shaped hydrogen generating material 21.
Here, the coil-shaped hydrogen generating material 21 is stored and delivered in the coil storage case 22, respectively. In order to prevent the oxidation of the material Na7, it is necessary to inject oil in the case 22 beforehand. good. In actual use of this material, even if it remains on the linear or belt-like Na7 surface, the actual H₂There is no problem when it occurs. H₂Due to the vigorous chemical reaction for generation. Further, the shape and size can be adapted to the application, and the sectional shape of the extrusion nozzle is not limited. This makes it possible to prevent the oxidation of Na4, particularly when storing or transporting a Na wire or a band, and to obtain a hydrogen generating material which is suitable for continuous use, has high safety, and is easy to handle. Can be
[0063]
Next, another embodiment of the method for producing a hydrogen generating material of the present invention is shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b).
The molten Na4 is extruded by the pressurized inert gas 1 through a plurality of pores 6 provided in the extrusion nozzle 5 at the tip of the extruder 2, and rapidly cooled to a linear or strip shape. Na7 solidified and formed in a linear or band shape is inert (for example, N₂3.) It is desirable to be cooled in the atmosphere chamber 15, and then coated with the metal particles 17, such as Mg, Zn, or Sn, and further formed into a coil shape or a band shape. Further, the shape and size can be adapted to the application, and the sectional shape of the extrusion nozzle is not limited.
In order to completely prevent the oxidation of Na7 during storage and transportation of the Na wire or the band 7 made by the same mechanism as in FIG. 2, the step of previously coating the surface of Na7 with Mg, Zn, or Sn on the step of FIG. In addition. At this time, a sputtering method is used as a coating process. The metal particles 17 repelled from the coated electrode rods (Mg, Zn, Sn) 18, such as Mg or Zn or Sn, are coated on the entire periphery of Na 7. At this time, the Mg-coated one can be stored in a dry atmosphere, and Na7 and H₂It is scattered by the chemical reaction with O, and Na7 and H₂A little H due to the chemical reaction of O₂Supplement. Further, the Zn or Sn coating which is the metal particle 17 has a low melting point, has a low strength when formed into a thin film, does not interdiffuse with Na of the core wire during long-term storage, and forms a solid solution. The selection was made in consideration of the fact that the absence of this does not hinder the chemical reaction between Na7 and water spray. The sputtering method does not use a solvent or the like unlike the wet surface treatment, and thus has an advantage that there is no processing problem of the used solvent and no pollution to the atmosphere or the like.
Therefore, a hydrogen generating material which is suitable for continuous use as a material, can be stored in air for a long period of time, has high safety, and is easy to handle can be obtained.
[0064]
One embodiment of the apparatus for producing a hydrogen generating material of the present invention, as shown in FIG.
In particular, it is intended to prevent the oxidation of Na4 during storage and transportation of the Na wire or the band 7. Pressurized inert gas 1 (for example, N₂) Is filled, and Na4 is contained in a molten state, and Na4 is provided in the extruder 2 and Na2 is extruded by the pressurized inert gas 1, and Na4 is extruded in a linear or strip shape. And a plurality of extrusion nozzles 5 for solidifying and forming, and a processing device 20 from which Na7 solidified and formed in a linear or band shape is drawn out and further formed in a coil or band shape of a wire. In addition, inactive (for example, N2) in which Na7 solidified and formed in a linear or band shape is cooled to prevent oxidation.₂It is desirable that the atmosphere chamber 15 be provided in a process preceding the processing apparatus 20.
The extruder 2 is provided with a heating device (not shown) that keeps the temperature of Na 4 in a molten state in the extruder 2 at 105 ° C. to 125 ° C. Here, the coil-shaped hydrogen generating material 21 is stored and delivered in the coil storage case 22, respectively. In order to prevent oxidation of the linear or band-shaped Na7, oil is injected into the case 22 in advance. Good to keep.
[0065]
As shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), another embodiment of the apparatus for producing a hydrogen generating material according to the present invention is filled with a pressurized inert gas 1 and Na4. Is housed in a molten state, and Na 4 is extruded by the pressurized inert gas 1, and an extruder 2 is provided in the extruder 2, and a plurality of extrusion nozzles are provided in the extruder 2 to extrude Na 4 in a linear or band shape and solidify and form. 5, and then Na7 solidified and formed in a linear or band shape was pulled out, and the entire circumference of the linear Na7 was repelled from the coated electrode rod (Mg, Zn, Sn) 18 by using a sputtering method. A coating forming apparatus 16 for coating with Mg, Zn, or Sn as the metal particles 17, and Na7 coated with Mg, Zn, or Sn as the metal particles 17 delivered from the coating forming apparatus 16 are formed into a wire coil or a strip. Formed Consists that the processing device 20. In addition, inactive (for example, N2) in which Na7 solidified and formed in a linear or band shape is cooled to prevent oxidation.₂It is desirable that the atmosphere chamber 15 be provided in a process preceding the coating forming apparatus 16.
Further, a heating device (not shown) for keeping the temperature of Na4 in a molten state in the extruder 2 at 105 ° C. to 125 ° C. is provided. The extrusion nozzle 5 provided in the extrusion device 2 is formed of Al, and has a plurality of pores 6 on the surface. By making the diameter of the pores 6 as small as possible, a thin line of Na4 can be obtained. This has the advantage that the chemical reaction is surely promoted and the generation of Na4 not involved in the reaction can be prevented.
Therefore, a hydrogen generating material which is suitable for continuous use as a material and can be stored in air without deterioration for a long period of time, has high safety, and is easy to handle is obtained.
[0066]
Next, as shown in FIGS. 2 and 3A and 3B, one embodiment of the hydrogen generating material of the present invention is made of Na4 and solidified and formed into a line or a band. In addition to the shape or band shape of Na7, the metal particles 17 such as Mg or Zn or Sn are coated, and further formed in a coil shape or a band shape. H₂From the viewpoint of the reaction with O, three kinds of hydrides of Li, Na, and K in Group 1 according to the periodic table are given.₂The practicality of using Na4 itself is high because of its reaction rate with O and its resource properties (obtained from rock salt or seawater salt). Na4 has the danger of exploding by reacting with moisture in the air, and is generally stored in petroleum. Therefore, by forming linear or band-shaped Na7 from the beginning and coating Na4 with a metal that does not react with the moisture in the air (for example, Mg or Zn or Sn as the metal particles 17), As shown in FIG. 3, there is an advantage that the extruder 2 for molten Na 4 and the hydrogen generator as the fountain tank 12 can be operated separately. Prior to the coating with the metal particles 17, in order to prevent oxidation of linear or belt-like Na 7, inactive (for example, N₂It is desirable that the cooling be performed in the atmosphere chamber 15. Further, the material to be coated is generally a coating of a synthetic resin (polyethylene, nylon, etc.), but the melting point of the synthetic resin exceeds 100 ° C., whereas the melting point of the synthetic resin is 100 ° C. or less. There is a reason that you can't. Mg, which is the metal particle 17, reacts with water in a powder state to form H.₂However, if it is a solid, it is stable in air and can be stored. Na4 and Mg as the metal particles 17 do not react with each other even in a metallographic structure. For this reason, even if the wire rod of Na7 coated with Mg, which is the metal particle 17, is stored for a long period of time, no deterioration occurs at the interface between the two metals, and stable storage is possible.
The coating of Mg as the metal particles 17 preferably employs a dry sputtering method instead of chemical plating. The advantages of the coating of Mg as the metal particles 17 are that the linear or band-like Na7 can be stored in the air, and that the linear or band-like Na7 has H₂When O is sprayed, Na4 and H₂Due to the intensity of the reaction with O, the coating of Mg as the metal particles 17 is scattered, and Mg itself as the metal particles 17 and H₂H by chemical reaction with O spray₂Is to occur. As a result of this reaction, the effluent contains NaO, which is the reaction product 13, and a small amount of MgO, which is the reaction product 13.
In the case of coating with Mg, which is the metal particles 17, the entire surface is coated by performing the coating from both vertical surfaces of the Na4 wire 7; however, in order to achieve mass production, a linear or band-like Na7 wire is arranged in parallel. Several methods are conceivable, such as arrangement. The thickness of the Mg film as the metal particles 17 is determined in consideration of the wire diameter, storage conditions, and the like.
Therefore, a hydrogen generating material which is suitable for continuous use as a material, can be stored in air for a long period of time, has high safety, and is easy to handle can be obtained.
[0067]
Next, a method of coating Zn or Sn as the metal particles 17 on the linear or belt-like Na7 is by a sputtering method. Zn or Sn, which is the metal particles 17 repelled from the coated electrode rod (Zn, Sn) 18 provided in the coating forming apparatus 16, is coated on the entire periphery of Na 7. Na4 reacts with Zn or Sn as the metal particles 17 in a molten state, and NaZn or Sn as an intermetallic compound (not shown)._Thirteen (Zn or Sn: 97.6 wt%, balance: Na 4), and after Zn or Sn as the metal particles 17 becomes solid, a stable film is formed. For this reason, unlike the coating of Mg which is the metal particle 17, at a temperature of 400 ° C. or less, it is possible to prevent Na 4 forming a core melted at 97.8 ° C. or more from flowing out. In addition, the Zn or Sn coating has a low melting point, low strength when formed into a thin film, does not interdiffuse with Na of the core wire during long-term storage, and does not form a solid solution. The selection was made in consideration of not hindering the chemical reaction between Na and water spray.
In addition, the same effect as that of Zn can be observed in the case of Sn coating as the metal particles 17. Oxidation in the air is small due to the above-mentioned coating effect, and the advantage of enhancing safety in storing and forming the Na4 wire 7 serving as a hydrogen supply source as a fuel cell is exhibited.
The wire coated with Zn or Sn as the metal particles 17 is H₂When stimulated by the spray of O, an intermetallic compound (not shown) that forms an intermediate layer with Na4 in the core is H₂H reacts with O₂And a negligibly small amount of the reaction product 13 of Zn and Sn is mixed into the excess discharge water.
[0068]
The form of the hydrogen generating material 21 may be basically a powder, a particle, a pellet, a plate, a fiber, or the like.₂The shape of the extrusion nozzle 5 is not necessarily limited, although a linear or band-like configuration is suitable in terms of safety of the generation reaction and continuity or rapidity of the chemical reaction.
As described above, the hydrogen generating material 21 is made of Na4, is solidified and formed in a linear or band shape, and is coated with Mg or Zn or Sn as the metal particles 17 in addition to the linear or band-shaped Na7. Further, it is formed in a coil shape or a band shape.
For this reason, it is possible to adapt to the shape and size according to the application, it is suitable for continuous use as a material, and it can be stored for a long time in the air, it is highly safe, and it is easy to handle hydrogen Generated material is obtained.
is there.
[0069]
Another embodiment of the hydrogen generating material of the present invention, as shown in FIG.
Na4 is extruded from the extrusion nozzle 5 provided in the extruder 2 by the pressurized inert gas 1, and Na4 is divided and carried into an Al tube 35 to make it portable. The reason why the extrusion nozzle 34 is made of Al is that it does not cause any chemical reaction with Na4 if its temperature is lower than its melting point (660 ° C.). Since Na4 in the partially extrudable Al tube 35 has a melting point of 97.5 ° C. below 100 ° C., it can be extruded in a boiling state in boiling water 37 for use. Of course, in some cases, heating may be performed by using a heating wire heater tube into which an Al pipe 35 can be inserted, instead of boiling water heating.
Subsequent steps are performed by the fountain tank 33, which is the same process as in FIGS.₂Gas can be collected. H₂As Na4 in the Al tube 35 is consumed for generation, the Al tube 35 itself may be squeezed or the elasticity of Al itself may be used. According to this method, the step of coiling Na4 can be omitted, and storage / transportation as a tube is also possible.
Further, since Na4 and Al do not cause a chemical reaction, there is no danger of Na4 flowing out during carrying if the outlet lid of the Al tube 35 is securely fastened. Therefore, the Al tube 35 can be used repeatedly.
For this reason, a hydrogen generating material in a form suitable for portable use is obtained, and it can be said that it is particularly suitable for stationary fuel cells and fuel cells for vehicles for which demand is expected to increase in the future.
[0070]
Next, in one embodiment of the hydrogen generation method of the present invention, as shown in FIG. 1A, a pressurized inert gas 1 is placed in an extruder 2 in which Na 4 is stored in a molten state. The filled and pressurized inert gas 1 causes Na 4 to be extruded from an extrusion nozzle 5 provided in the extruder 2, solidified and formed in a linear or belt shape, and a tip 7 a of Na 7 solidified and formed in a linear or belt shape. From the spray nozzle 8 provided in the fountain tank 12₂O is sprayed, and chemically reacts with the tip 7a to form H.₂Are immediately collected by the collection tube 11 and guided to a fuel cell power supply device or the like which is the next step. At the same time as the above reaction, NaOH and Na₂O is produced and excess H not involved in the reaction₂Is discharged from the discharge hole 42 together with O
The temperature of the molten Na4 in the extruder 2 is kept at 105 ° C to 125 ° C. For this reason, Na4 is maintained in a predetermined high-temperature molten state, and is chemically stable. Further, depending on the pressure of the inert gas 1 to be pressurized, H₂By adjusting the spray amount of O, H₂Can be controlled.
[0071]
Next, another embodiment of the hydrogen generation method of the present invention, as shown in FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view when a chemical reaction is caused with water sprayed using the coil-shaped hydrogen generating material 21, and the coil-shaped hydrogen generating material 21 in the coil storage case 22 is rotated using a rotating roller device 24. A coil-shaped or band-shaped hydrogen generating material 21 is held in a storage case 22, and a tip portion 26 of the hydrogen generating material 21 is pulled out of the storage case 22 by a rotating roller device 24. , From the spray nozzle 28 provided in the fountain tank 25₂O is sprayed and chemically reacts with the tip 26 to form H.₂Are continuously generated, immediately collected by the collection tube 40, and guided to a fuel cell power supply device or the like which is the next step. At the same time as the above reaction, NaOH and Na₂In the case of the hydrogen generating material 21 in which O is generated and coated with Mg as the metal particles 17, MgO as the reaction product 13 is generated and hydrogen coated with Zn or Sn as the metal particles 17 is generated. In the case of the generating material 21, ZnOH and ZnO, or SnOH and SnO, which are reaction products 13, are generated, and excess H that does not participate in the reaction is generated.₂It is discharged from the discharge hole 41 together with O.
For this reason, a predetermined amount of H is maintained without interruption while adapting to the required amount of generated hydrogen until the coil-shaped or band-shaped hydrogen generating material 21 disappears.₂Can be continuously generated. Further, the H sprayed from the spray nozzle 28 is adjusted according to the withdrawal speed of the tip.₂By adjusting the amount of O, H₂Can be controlled.
[0072]
Another embodiment of the hydrogen generation method of the present invention, as shown in FIG.
This is an embodiment of the hydrogen generation method using the hydrogen generation device 50 on the premise that the hydrogen generation device 50 is mounted in a vehicle, and is used when a chemical reaction occurs with sprayed water using the coil-shaped hydrogen generation material 21. FIG. 4 is a cross-sectional view in which a coil-shaped hydrogen generating material 21 is taken out of a simple coil storage case 22 and replaced with a container 51 to which a rotating roller device 52 is previously attached.
The coil-shaped hydrogen generating material 21 is held in the container 51, and the distal end portion 26 of the hydrogen generating material 21 is pulled out of the container 51 by a pair of rotating rollers 52, and is provided at the distal end portion 26 adjacent to the container 51. H from the spray nozzle 55 provided in the water tank 58₂O is sprayed and chemically reacts with the tip 26 to form H.₂Are continuously generated, immediately collected by the collection pipe 57, and guided to a power supply device of a fuel cell, which is the next step. At the same time as the above reaction, NaOH and Na₂In the case of the hydrogen generating material 21 in which O is generated and coated with Mg as the metal particles 17, MgO as the reaction product 13 is generated and hydrogen coated with Zn or Sn as the metal particles 17 is generated. In the case of the generating material 21, ZnOH and ZnO, or SnOH and SnO, which are reaction products 13, are generated, and excess H that does not participate in the reaction is generated.₂It is discharged from the discharge hole 59 together with O.
From the condition of being installed in a vehicle, the hydrogen generator 50 needs to be made of a material and structure that is as compact as possible and resistant to heat and vibration. H to generate₂It is also possible to arrange the hydrogen generating materials 21 housed in a container such as a cassette in parallel according to the required amount and to add them. Further, such a hydrogen generator 50 can be used particularly as a fixed fuel device for home use.
[0073]
Further, another embodiment of the hydrogen generating method of the present invention is as shown in FIG.
An Al pipe 35 containing Na4, which is a hydrogen generating material 35a, is held in a container 36 filled with boiling water 37 boiled to 100 ° C. by a heating device (not shown). The heated Na4 is squeezed out of the Al pipe 35 by squeezing the portion 35b, and H is sprayed from the spray nozzle 39 provided in the fountain tank at the tip 38 of the extruded Na4.₂O is sprayed on the tip 38 and chemically reacts with the tip 38 to form H.₂Are continuously generated, immediately collected by the collection tube 32, and guided to a power supply device of a fuel cell, which is the next step. At the same time as the above reaction, NaOH and Na₂O is produced and excess H not involved in the reaction₂O is discharged from the discharge hole 33a together with O.
When the Al tube 35 containing Na4 is put into boiling water 37 at 100 ° C. and the end 35b of the Al tube 35 is rolled up, Na4 flows out of the Al tube 35 as a cream from the outlet. Will come. In order to use this outflowing Na4, only the fountain tank 12 shown in FIG.₂Can be made. By adjusting the length and diameter of the Al tube 35 containing Na4, the amount of Na4 can be controlled. Since Na4 and Al do not cause a chemical reaction, the Al tube 35 can be used repeatedly. In addition, there is an advantage that it can be used as a fuel for stationary fuel cells at the time of disaster.
[0074]
Next, as shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), an embodiment of the hydrogen generator according to the present invention is filled with a pressurized inert gas 1 and molten Na4. An extruding device 2 that is housed in a state and Na4 is extruded by pressurized inert gas 1, and a plurality of extrusion nozzles 5 that are provided in the extruding device 2, extrude Na4, and solidify and form a line or a band. Then, the tip 7a of Na7 solidified and formed in a linear or band shape is pulled out, and H is attached to the tip 7a.₂A fountain tank 12 provided with a spray nozzle 8 for spraying O, and H formed in the fountain tank 12 and generated by the above reaction.₂And a collection tube 11 from which the water is collected. Further, the extruder 2 is provided with a heating device (not shown) for maintaining the temperature of the Na4 to be melted preferably at 105 ° C to 125 ° C.
For this reason, an optimal molten state of Na4 in the extruder 2 is ensured.
The material of the extrusion nozzle 5 at the tip of the extrusion device 2 is preferably Al because Al does not cause any chemical reaction with Na4. By making the diameters of the plurality of pores 6 provided in the extrusion nozzle 5 as small as possible, a thin line of Na4 can be obtained. This has the advantage that the chemical reaction is surely promoted and the generation of unreacted Na4 can be prevented. As described above, 100% Na4 and H₂And O can be reacted. However, when starting the hydrogen generator, it is important to exhaust the air in the apparatus using the inert gas 1 in advance.
[0075]
Next, another embodiment of the hydrogen generator of the present invention, as shown in FIG.
A storage case 22 in which the hydrogen generating material 21 is stored, a drawer 24 that pulls out a tip 26 of the hydrogen generating material 21 from the storage case 22, and a fountain tank 25 into which the tip 26 is continuously inserted by the drawer 24. Provided in the fountain tank 25, and H₂A spray nozzle 28 for spraying O and H provided in the fountain tank 25 and generated by the above reaction₂And a collecting tube 40 for collecting H₂The reaction product generated during the generation and excess H not participating in the above reaction₂And a discharge hole 41 from which O is discharged together. The distal end 26 of the hydrogen generating material 21 stored in the storage case 22 is pulled out of the storage case 22 by the drawer 24, and the distal end 26 is inserted into the fountain tank 25. H is inserted into the tip 26 from the spray nozzle 28.₂By spraying O, Na 4 and the tip 26 of Mg or Zn or Sn, which are the metal particles 17 to be coated, and H₂O reacts chemically to form H₂Are continuously generated, immediately collected by the collection tube 40, and guided to a fuel cell power supply device or the like which is the next step. At the same time as the above reaction, NaOH and Na₂O is produced and excess H not involved in the reaction₂It is discharged from the discharge hole 41 together with O.
At the same time as the above reaction, NaOH and Na₂In the case of the hydrogen generating material coated with O and Mg as the metal particles 17, MgO as the reaction product 13 is generated, and the hydrogen generating material coated with Zn or Sn as the metal particles 17 is produced. In such a case, ZnOH and ZnO or SnOH and SnO, which are reaction products 13, are produced, and any excess H that does not participate in the chemical reaction is produced.₂It is discharged from the discharge hole 41 together with O.
The pull-out device 24 preferably includes a pair of groove rolls 24a. The pair of groove rolls 24a is driven to draw out the distal end portion 26 of the linear or band-shaped hydrogen generating material 21, and the fountain tank 25 is guided through a guide 27. Insert into. Depending on the shape of the hydrogen generating material 21, a combination of a groove size of a roll and a die is used, and other processing devices are used.
For this reason, H₂A predetermined amount of H is generated without any interruption while a stable chemical reaction is generated until the coil-shaped or band-shaped hydrogen generating material 21 disappears while adapting to the required amount of generated hydrogen.₂Can be continuously generated.
Further, in synchronization with the adjustment of the withdrawal speed of the tip end portion 26 of the hydrogen generating material 21, the H₂By adjusting the spray amount of O, H per unit time₂Can be controlled. The required H₂It is also possible to increase the number of drawers 24 and spray nozzles 28 according to the amount of generation of water.
Next, the next step of the fountain tank 25 is H₂And O₂Of fuel cell utilizing electricity generated by chemical reaction of H or H₂Is provided with a hydrogen engine device for burning hydrogen. Also, H₂Is provided.
For this reason, H₂And O₂Fuel cell using electricity generated by the chemical reaction of H or H₂Hydrogen engine that burns₂Can be applied to a wide range of uses of the storage device.
[0076]
Further, another embodiment of the hydrogen generator according to the present invention is a hydrogen generator 50 assuming that it is mounted in a vehicle, as shown in FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view when a chemical reaction is caused by water spraying using a coil. The coil-shaped hydrogen generating material 21 is taken out of a simple coil storage case 22 and replaced again in advance with a container 51 to which a rotating roller device 52 is attached. It is like that.
A container 51 for accommodating the hydrogen generating material 21, a drawing device 52 provided with a rotary roller device 52 a for drawing the tip 26 of the hydrogen generating material 21 from the container 51, and a drawn tip provided adjacent to the container 51. A fountain tank 58 into which the part 26 is inserted, and an H₂The spray nozzle 55 for spraying O and the fountain tank 58 provided with H₂And the reaction product is formed of excess H which does not participate in the reaction.₂And a discharge hole 59 discharged together with O. From the condition of being installed in a vehicle, the hydrogen generator must be made of a material and structure that is as compact as possible and resistant to heat and vibration. H to generate₂It is also possible to arrange the hydrogen generating materials housed in a container such as a cassette in parallel according to the required amount and to add them.
Such a hydrogen generator can be used, in particular, as a fixed fuel device for home use.
[0077]
As shown in FIG. 6B, another embodiment of the hydrogen generator of the present invention includes an Al pipe 35 in which Na4, which is a hydrogen generating material 35a, is housed, and a hydrogen generating material 35a. A holding device 36a for pushing out the distal end portion 38 from the Al pipe 35, a fountain tank 33 into which the distal end portion 38 is continuously inserted by the holding device 36a, and provided in the fountain tank 33,₂A spray nozzle 39 for spraying O and H provided in the fountain tank 33 and generated by the above reaction₂And a collection tube 32 from which the water is collected.
Since Na4 contained in the Al tube 35 has a melting point of 97.5 ° C. which is 100 ° C. or less, in use, it is melted in boiling water 37 boiled to 100 ° C. by a heating device (not shown). It can be extruded. Of course, in some cases, instead of boiling water heating, heating may be performed using a heating wire heater tube (not shown) into which an Al tube 35 can be inserted.
Subsequent steps are performed by the fountain tank 33, which is the same process as in FIGS.₂Gas can be collected. H₂As Na4 in the Al tube 35 is consumed for generation, the Al tube 35 itself may be squeezed or the elasticity of Al itself may be used. According to this method, the step of coiling Na4 can be omitted, and storage / transportation as a tube is also possible.
[0078]
【The invention's effect】
According to the present invention, as described above, the hydrogen generating material is solidified and formed into a line or a band and coated with Mg or Zn or Sn, and further made into a coil or a band, or Na is contained in an Al tube. Make hydrogen generating material. H is added to the tip of this hydrogen generating material.₂Spray O to get the required amount of H₂Are generated continuously. For this reason, a hydrogen generating material suitable for continuous use as a material and having high safety in storage and handling can be obtained.₂And O₂Fuel cell using electricity generated by the chemical reaction of H or H₂Hydrogen engine to burn, or H₂It can be used for storage and portable use.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 (a) is a cross-sectional view of an embodiment of the apparatus for producing a hydrogen generating material of the present invention. FIG. 1 (b) is a front view of an extrusion nozzle constituting one embodiment of the hydrogen generator of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view of another embodiment of the apparatus for producing a hydrogen generating material of the present invention.
FIG. 3A is a cross-sectional view of another embodiment of the apparatus for producing a hydrogen generating material of the present invention. FIG. 3B is a cross-sectional view of a wire coated with Mg, Zn, or Sn which constitutes another embodiment of the apparatus for producing a hydrogen generating material of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view of one embodiment of the hydrogen generator using a coiled Na wire or band of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view of another embodiment of the apparatus for producing a hydrogen generating material using a coiled Na wire or band according to the present invention.
FIG. 6 (a) is a sectional view of an apparatus using a Na-filled Al tube 35 constituting another embodiment of the hydrogen generator of the present invention. FIG. 6 (b) is a cross-sectional view of another embodiment of the water spraying device of the present invention using a hydrogen-producing material made of Al pipe 35.
[Explanation of symbols]
1 Press N₂Gas 2 Extruder 4 Metal (Na)
5 Extrusion nozzle 6 Nozzle 7 Wire or strip metal
8 spray nozzle 9 tip 10 water spray chamber
11 Collection tube 12 Fountain tank 13 Reaction product
15 Inert atmosphere chamber 16 Coating equipment
17 Metal particles (Mg, Zn, Sn)
18 Coated electrode rod (Mg, Zn, Sn)
19 Rotary roller device 20 Coil processing device
21 Coiled hydrogen generating material 22 Coil storage case
33a Discharge hole 34 Extrusion nozzle 35 Al tube for containing Na
35a Hydrogen generating material 37

Boiling water

41,42 Discharge hole
Reference Signs List 50 hydrogen generator 51 container 52 drawer
55 spray nozzle 57 collection tube 58 fountain tank

Claims

A pressurized inert gas is filled in an extruder in which Na is contained in a molten state,
By the pressurized inert gas, the Na is extruded from an extrusion nozzle provided in the extrusion device,
The extruded Na is solidified and formed into a line or a band,
A method for producing a hydrogen generating material, comprising using the solidified and formed Na in a linear or band shape as a hydrogen generating material.

A pressurized inert gas is filled in an extruder in which Na is contained in a molten state,
By the pressurized inert gas, the Na is extruded from an extrusion nozzle provided in the extrusion device,
The extruded Na is solidified and formed into a line or a band,
The hydrogen solidified in a linear or band shape is coated with Mg or Zn or Sn, and the Na coated with Mg or Zn or Sn is further formed in a coil shape or a band shape. Method of producing generated material.

The method for producing a hydrogen generating material according to claim 1, wherein the temperature of the Na in a molten state in the extruder is maintained at 105 ° C. to 125 ° C. 4.

The method for producing a hydrogen generating material according to claim 2, wherein the Na solidified in a linear or band shape reacts with the dissolved Zn or Sn to generate an intermetallic compound and coat the same.

An extruder filled with a pressurized inert gas, wherein Na is contained in a molten state, and the Na is extruded by the pressurized inert gas;
A plurality of extrusion nozzles provided in the extrusion device, wherein the Na is extruded in a linear or band shape, and solidifies.
A device for producing the hydrogen generating material, comprising: a processing device from which the solidified and formed Na in a line or band is drawn out and further formed in a coil or band shape.

An extruder filled with a pressurized inert gas, wherein Na is contained in a molten state, and the Na is extruded by the pressurized inert gas;
A plurality of extrusion nozzles provided in the extrusion device, wherein the Na is extruded in a linear or band shape, and solidifies.
A coating forming apparatus from which the solidified or linearly formed Na is drawn out, and the entire periphery of the linear or banded Na is coated with Mg, Zn, or Sn;
A processing device in which the Na coated with Mg, Zn, or Sn sent from the coating forming device is formed into a wire coil or band shape.

The apparatus for producing a hydrogen generating material according to claim 5 or 6, further comprising a heating device that maintains the temperature of the Na in a molten state in the extruder at 105C to 125C.

The apparatus for producing a hydrogen generating material according to claim 5, wherein the extrusion nozzle provided in the extrusion apparatus is formed of Al, and has a plurality of pores on a surface.

7. The hydrogen generating material according to claim 6, further comprising a film forming device disposed between the extruding device and the processing device, the film forming device covering the solidified and formed Na in the shape of a line or a band with the Mg, Zn, or Sn. manufacturing device.

A pressurized inert gas is filled in an extruder in which Na is contained in a molten state,
By the pressurized inert gas, the Na is extruded from an extrusion nozzle provided in the extrusion device,
The extruded Na is solidified and formed into a line or a band,
The hydrogen generating material, wherein the Na solidified and formed in a linear or band shape is further formed in a coil or band shape.

A pressurized inert gas is filled in an extruder in which Na is contained in a molten state,
By the pressurized inert gas, the Na is extruded from an extrusion nozzle provided in the extrusion device,
The extruded Na is solidified and formed into a line or a band,
The Na solidified in a linear or band shape is coated with Mg or Zn or Sn, and the Na coated with Mg or Zn or Sn is further formed in a coil shape or a band shape. Hydrogen generating material.

The hydrogen generating material according to claim 11, wherein the Na solidified in a linear or band shape reacts with a dissolved precursor Zn or Sn to generate an intermetallic compound and coat the same.

A pressurized inert gas is filled in an extruder in which Na is contained in a molten state,
By the pressurized inert gas, the Na is extruded from an extrusion nozzle provided in the extrusion device, and is solidified and formed in a linear shape or a band shape,
H ₂ O is sprayed from a spray nozzle provided in a fountain tank to the tip of the Na solidified and formed in a linear or band shape, thereby chemically reacting with the tip to generate H _2. , Sent to the next process,
A method for producing hydrogen, wherein NaOH and Na ₂ O are produced simultaneously with the reaction, and are discharged together with excess H ₂ O not involved in the reaction.

The hydrogen generation method according to claim 13, wherein the temperature of the Na in a molten state in the extruder is maintained at 105C to 125C.

The coil-shaped or band-shaped hydrogen generating material according to claim 10 is held in a container,
A tip of the hydrogen generating material is withdrawn from the container,
H ₂ O is sprayed on the tip from a spray nozzle provided in a fountain tank, and chemically reacts with the tip to continuously generate H _{2, which} is collected and used in the next step. Sent out,
A method for producing hydrogen, wherein reaction products NaOH and Na ₂ O are produced at the same time as the above reaction, and are discharged together with an excess of the H ₂ O not involved in the reaction.

A coil-shaped or band-shaped hydrogen generating material according to claim 11 is held in a container, and a tip of the hydrogen generating material is withdrawn from the container,
H ₂ O is sprayed on the tip from a spray nozzle provided in a fountain tank, and chemically reacts with the tip to generate H ₂ continuously, is collected and sent to the next step. But
Simultaneously with the above reaction, in the case of the hydrogen generating material coated with Mg, the metal Mg reacts with the H ₂ O simultaneously with the metal Na to generate hydrogen gas, and at the same time, the reaction product MgO is generated, and the Zn Or in the case of the hydrogen generating material coated with Sn, ZnOH and ZnO or SnOH and SnO are generated as reaction products, respectively, and are discharged together with the excess H ₂ O which does not participate in the reaction. A method for generating hydrogen, characterized in that:

The next step is a step of generating electricity by a chemical reaction between the H ₂ and O ₂ using a fuel cell, a step of burning the H ₂ using a hydrogen engine, or a step of storing the H ₂ The method for generating hydrogen according to any one of claims 13, 15, and 16, wherein

An extruder filled with a pressurized inert gas, wherein Na is contained in a molten state, and the Na is extruded by the pressurized inert gas;
A plurality of extrusion nozzles provided in the extrusion device, wherein the Na is extruded and solidified and formed in a linear or band shape,
A fountain tank provided with a spray nozzle for spraying H ₂ O at the tip of the Na solidified and formed in a linear or band shape,
Wherein provided on the fountain tank, hydrogen generating apparatus H ₂ generated by the reaction, characterized in that it consists of a collecting tube to be collected.

19. The hydrogen generator according to claim 18, further comprising a heating device that maintains the temperature of the Na in a molten state in the extruder at 105C to 125C.

19. The hydrogen generator according to claim 18, wherein the extrusion nozzle provided in the extrusion device is formed of Al, and a plurality of nozzles are provided on a surface.

A container containing the hydrogen generating material according to claim 10,
A withdrawal device for withdrawing the tip of the hydrogen generating material from the container,
A fountain tank into which the tip is continuously inserted by the drawer,
A spray nozzle that is provided in the fountain tank and sprays H ₂ O on the tip end;
Provided in the fountain chamber, made, and collecting pipe H ₂ is trapped generated by the reaction,
When the H ₂ O is sprayed on the tip inserted into the fountain tank, the H ₂ O is chemically reacted with the tip and the H ₂ is continuously generated and sent to the next step, and A hydrogen generator, wherein the reaction products NaOH and Na ₂ O are discharged together with the excess H ₂ O not involved in the reaction.

A container containing the hydrogen generating material according to claim 11,
A withdrawal device for withdrawing the tip of the hydrogen generating material from the container,
A fountain tank into which the tip is continuously inserted by the drawer;
A spray nozzle that is provided in the fountain tank and sprays H ₂ O on the tip end;
Wherein provided on the fountain tank, and the collecting pipe H ₂ is trapped generated by the above reaction, the reaction product that occurs with in H ₂ occurs and the excess H _{2 O} which did not take part in the reaction are both The H ₂ O is sprayed onto the tip inserted into the fountain tank, and the Na and the tip of Mg or Zn or Sn to be coated are chemically formed. In response to the H ₂ is continuously generated and sent to the next step, and the reaction products NaOH and Na ₂ O generated simultaneously with the above-mentioned reaction, and in the case of the hydrogen generating material coated with Mg, the reaction product MgO Is generated, in the case of the hydrogen generating material coated with Zn, a reaction product ZnOH and ZnO, and in the case of the hydrogen generating material coated with Sn, a reaction product SnOH and SnO are generated. , Wherein the hydrogen is discharged together with the excess H ₂ O not involved in the reaction.

The extraction device adjusts the extraction speed of the tip of the hydrogen generating material and / or adjusts the amount of the H ₂ O sprayed from the spray nozzle, and controls the generation amount of the H _2. The hydrogen generator according to claim 21 or 22.

The fuel cell that generates electricity by a chemical reaction between H ₂ and O ₂ is provided in the next step, or hydrogen engine that burns the H ₂ is provided to the next step, or the H ₂ The hydrogen generator according to claim 18, wherein a storage device for storing is provided in the next step.

A pressurized inert gas is filled in an extruder in which Na is contained in a molten state,
By the pressurized inert gas, the Na is extruded from an extrusion nozzle provided in the extrusion device,
The hydrogen generating material, wherein the Na extruded by the extruder is contained in an Al tubular container.

The hydrogen generating material according to claim 25 is held in a container filled with boiling water boiled to 100 ° C,
The Na heated by squeezing the end of the Al tubular container is extruded from the Al tubular container tip,
H ₂ O is sprayed to the tip from a spray nozzle provided in a fountain tank at the tip of the extruded Na,
The tip and chemically react with H ₂ is continuously generated,
Are collected is sent to the next step, and, NaOH and Na 2 _O is a reaction product hydrogen generating method characterized in that it is discharged with an excess of H _{2 O} which does not participate in the reaction.

An aluminum tubular container containing the hydrogen generating material according to claim 25,
A drawer that pulls out the tip of the hydrogen generating material from the Al tubular container, and a fountain tank into which the tip is continuously inserted by the drawer,
A spray nozzle that is provided in the fountain tank and sprays H ₂ O on the tip end;
Provided in the fountain chamber, made, and collecting pipe H ₂ is trapped generated by the reaction,
By spraying H ₂ O on the tip inserted into the fountain tank, H ₂ is chemically reacted with the tip to generate H ₂ , and simultaneously with the reaction, NaOH and Na ₂ O are generated, by being discharged with excess H _{2 O} which does not participate in the reaction, the H ₂ is generated continuously hydrogen generating apparatus characterized in that it is delivered to the next process.