[发明专利]氢产生材料及氢产生装置

说明书

技术领域

本发明涉及与水反应而产生氢的氢产生材料及使用该氢产生材料的氢产生装置。

背景技术

近年来，随着个人电脑、移动电话等无线设备的普及，越来越要求作为其电源的电池小型化、高容量化。现在，锂离子二次电池作为能量密度高、谋求小型轻量化的电池已实用化，对于便携式电源的需求在增加。但是，对于部分无线设备，该锂离子二次电池存在不能保证充分的连续使用时间这样的问题。

为解决上述问题，正在进行例如固体高分子型燃料电池(PEFC)等的燃料电池的开发。只要能够进行燃料及氧的供给，燃料电池就可连续地使用。电解质使用固体高分子电解质、正极活性物质使用空气中的氧、负极活性物质使用燃料的PEFC，作为与锂离子二次电池相比能量密度更高的电池而受到关注。

关于PEFC使用的燃料，可列举出几种候选者，但各种燃料存在技术上的的问题。使用甲醇作为燃料、在直接电极使甲醇反应的直接甲醇型燃料电池(DMFC)，是能够容易地小型化的电池，可期待作为将来的便携式电源。但是，对于DMFC，存在由于负极的甲醇渗透过固体电解质到达正极的交叉现象(cross over)而导致电压降低、不能获得高能量密度这样的问题。另一方面，作为使用氢为燃料的燃料电池，例如，使用储存氢的高压罐或储氢合金罐的电池已经部分实用化。但是，使用这样的贮罐的电池，由于其体积及重量变大、能量密度降低，不适用于便携式电源。另外，在使用烃类燃料作为燃料的电池中，有采用将该燃料重整制取氢的重整装置的电池。但是，因为这种电池需要对重整装置供热、并对重整装置绝热等，所以不适用于便携式电源。

在这样的情况下，也有方案提出，在100℃以下的低温，使水与例如铝、镁、硅、锌等的氢产生物质进行化学反应来产生氢，使用产生的氢作为燃料的燃料电池(参照专利文献1～3)。另外，已知一种，装置在包含铁的粉末的大容器内部，配置包含铁的粉末的小容器，向大容器中加入空气产生热，在小容器中加水产生氢(例如，参照专利文献4)。

专利文献1：美国专利第6506360号说明书

专利文献2：专利第2566248号公报

专利文献3：特开2004-231466号公报

专利文献4：特开2005-317443号公报

但是，在专利文献1～3中记载的方法，必须添加与上述氢产生物质的量相应当量的氧化钙、氧化钠等的碱性物质。因为氢产生物质以外的物质的比例变高时，能量密度减少，结果氢产生量变少。特别地，专利文献3中公开的方法，是将氧化钙与水的反应热用于氢产生物质的反应的方法，已知氧化钙的含有率为15wt％以上时氢产生反应良好地进行，但氧化钙的含有率小于15wt％时，不产生氢。

另一方面，在专利文献4中记载的方法，可不添加如专利文献3记载的碱性物质而产生氢，但是因为反应热很大，系统达到200℃～400℃的高温，另外，由于装置难以轻量化，有不适用于便携式电源的问题。

本发明人研究使用氢产生材料产生氢，所述氢产生材料是将氧化钙这样的放热材料与氢产生物质均匀混合得到的，其结果发现基于氢产生物质与放热材料的重量比，氢开始产生的时间以及氢产生速度达到最大的时间会发生较大的差。具体地，发现相对于氢产生物质和放热材料的总量，放热材料的含有率为30wt％以上的场合，与该含有率小于30wt％的场合相比，可大幅度缩短氢开始产生的时间以及氢产生速度达到最大的时间。认为这是由于放热材料与水的反应而增加放热量，促进了氢产生物质与水的反应的缘故。

但是，如果氢产生材料中放热材料的含有率变大，则作为氢产生源的氢产生物质的比例减少，能量密度减少，因而氢产生量变少。另一方面，除了在降低发热材料的含有率时，产生氢需耗费时间等的问题之外，发现还存在要解决的问题，即由于伴随反应进行堆积于氢产生物质表面的反应产物，有阻碍氢产生反应的情况，即使氢产生物质的比例高，也不一定会提高反应效率等。

发明内容

本发明的氢产生材料，其特征在于，包含与水反应产生氢的金属材料、和作为与水反应放热的放热材料的所述金属材料以外的材料，所述放热材料相对于所述金属材料是不均匀分布的。

另外，本发明的氢产生装置，其特征在于，包含氢产生材料和装有所述氢产生材料的容器，所述氢产生材料，包含与水反应产生氢的金属材料、和作为与水反应放热的放热材料的所述金属材料以外的材料，所述放热材料相对于所述金属材料是不均匀分布的。