JP2003336798A - Hydrogen absorbing device and hydrogen absorbing method - Google Patents

Hydrogen absorbing device and hydrogen absorbing method

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JP2003336798A
JP2003336798A JP2002142859A JP2002142859A JP2003336798A JP 2003336798 A JP2003336798 A JP 2003336798A JP 2002142859 A JP2002142859 A JP 2002142859A JP 2002142859 A JP2002142859 A JP 2002142859A JP 2003336798 A JP2003336798 A JP 2003336798A
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hydrogen storage
hydrogen
storage alloy
electrons
alloy
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Tetsuo Nagami
哲夫 永見
Toshihiro Mori
敏洋 毛利
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Toyota Motor Corp
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  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hydrogen absorbing device and a hydrogen absorbing method for reducing heat generated when hydrogen is absorbed by hydrogen absorbing alloys. <P>SOLUTION: The hydrogen absorbing device comprises: a catalyst layer 30 for separating electrons and protons of hydrogen molecules; a power transmission circuit 60 for supplying the separated electrons to the hydrogen absorbing alloys; a recovery means 70 for recovering electric energy of the electrons transmitted through the power transmission circuit 60; and an electrolyte layer 40 for supplying the separated protons to the hydrogen absorbing alloys 50. The protons and electrons that have been supplied to the hydrogen absorbing alloys 50 are recombined to form hydrogen atoms in the hydrogen absorbing alloys 50, and the hydrogen atoms are absorbed by the absorbing alloys 50. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は水素吸蔵合金を有す
る水素吸蔵装置に関する。また本発明は水素吸蔵合金に
水素を吸蔵させる水素吸蔵方法に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a hydrogen storage device having a hydrogen storage alloy. The present invention also relates to a hydrogen storage method for storing hydrogen in a hydrogen storage alloy.

【０００２】[0002]

【従来の技術】水素吸蔵合金は、水素を吸蔵する際に熱
を放出し、水素を放出する際に熱を吸収する。即ち水素
吸蔵合金が水素を吸蔵・放出する際には、以下の（１）
式で示す反応が生ずる。なお（１）式において、「Ｍ」
は水素吸蔵合金を、「ＭＨ」は水素吸蔵合金の金属水素
化物を、「ΔＨ」は水素吸蔵合金から放出されるエネル
ギーを意味する。なお通常この「ΔＨ」は熱として放出
される。2. Description of the Related Art Hydrogen storage alloys release heat when storing hydrogen and absorb heat when releasing hydrogen. That is, when the hydrogen storage alloy stores and releases hydrogen, the following (1)
The reaction shown by the formula occurs. In the formula (1), “M”
Represents a hydrogen storage alloy, “MH” represents a metal hydride of the hydrogen storage alloy, and “ΔH” represents energy released from the hydrogen storage alloy. Note that this “ΔH” is usually released as heat.

【０００３】Ｈ2 ＋２Ｍ⇔２ＭＨ＋ΔＨ・・・（１） このように水素吸蔵合金は水素を吸蔵する際には熱を放
出して発熱する。これは、水素吸蔵合金の合金相に水素
原子が侵入して金属水素化物を形成すると、原子間の運
動エネルギーが小さくなって、必要とされない運動エネ
ルギーが熱として外部に放出されるからである。H 2 + 2M↔2MH + ΔH (1) As described above, the hydrogen storage alloy releases heat and absorbs heat when storing hydrogen. This is because when hydrogen atoms penetrate into the alloy phase of the hydrogen storage alloy to form a metal hydride, the kinetic energy between the atoms becomes small, and unnecessary kinetic energy is released to the outside as heat.

【０００４】逆に水素吸蔵合金が水素を放出する際に
は、ΔＨのエネルギーを必要とする。通常このΔＨはや
はり熱として与えられる。水素を吸蔵した水素吸蔵合金
に熱を与えると、水素化物相中の水素原子の運動が活発
になって水素吸蔵合金の外部に放出される。このように
水素吸蔵合金が水素を外部に放出すると、水素吸蔵合金
は水素化物相からもとの合金相に戻ることになる。On the contrary, when the hydrogen storage alloy releases hydrogen, energy of ΔH is required. Usually, this ΔH is also given as heat. When heat is applied to the hydrogen storage alloy that has stored hydrogen, the movement of hydrogen atoms in the hydride phase becomes active and released to the outside of the hydrogen storage alloy. Thus, when the hydrogen storage alloy releases hydrogen to the outside, the hydrogen storage alloy returns from the hydride phase to the original alloy phase.

【０００５】このように水素を吸蔵・放出する際に水素
吸蔵合金が発熱・吸熱するという反応を生ずることを利
用して、水素吸蔵合金を用いたヒートポンプや水素吸蔵
合金を用いた蓄熱システムが研究されている。Utilizing the fact that the hydrogen storage alloy generates and absorbs heat when storing and releasing hydrogen in this way, a heat pump using the hydrogen storage alloy and a heat storage system using the hydrogen storage alloy have been studied. Has been done.

【０００６】しかし水素吸蔵合金を水素吸蔵装置に用い
る場合には、水素吸蔵合金に水素を吸蔵させると、水素
吸蔵合金が発熱して水素吸蔵合金の温度が上昇して水素
吸蔵合金の水素吸蔵能力が低下してしまうという問題が
生じていた。そこで水素を水素吸蔵合金に吸蔵させる際
に、水素吸蔵合金を冷却しつつ水素吸蔵合金に水素を吸
蔵するという手法が開発されてきた。However, when the hydrogen storage alloy is used in a hydrogen storage device, when the hydrogen storage alloy stores hydrogen, the hydrogen storage alloy generates heat and the temperature of the hydrogen storage alloy rises, so that the hydrogen storage alloy has a hydrogen storage capacity. However, there was a problem that Therefore, a method has been developed in which, when hydrogen is stored in a hydrogen storage alloy, the hydrogen storage alloy is cooled and hydrogen is stored in the hydrogen storage alloy.

【０００７】例えば、特開平１０−１９４７０１号公報
には、水素吸蔵合金の粒子の回りに−１０℃から１００
℃の範囲の融点を持つ熱緩衝物質で満たしておく手法が
開示されている（「請求項１」参照）。この手法は水素
吸蔵合金の発熱・吸熱熱緩衝物質が溶融・凝固する際の
潜熱を利用することで、水素の吸蔵・放出を行う際に水
素吸蔵合金から除去する熱量や水素吸蔵合金に与える熱
量を少なくすることを狙っている（特開平１０−１９４
７０１号公報「作用及び効果」欄参照）。For example, in Japanese Unexamined Patent Publication No. 10-194701, a temperature of -10 ° C. to 100 ° C. is applied around particles of a hydrogen storage alloy.
A method of filling with a thermal buffer substance having a melting point in the range of ° C is disclosed (see "Claim 1"). This method uses the latent heat of the heat-absorbing and heat-absorbing buffer substance of the hydrogen-absorbing alloy to melt and solidify, and the amount of heat removed from the hydrogen-absorbing alloy and the amount of heat given to the hydrogen-absorbing alloy when absorbing and releasing hydrogen The aim is to reduce this (Japanese Patent Laid-Open No. 10-194).
No. 701, column "Action and effect").

【０００８】しかし水素吸蔵合金に水素を吸蔵させる際
に水素吸蔵合金において発生した熱を除去するために水
素吸蔵合金を冷却するという手法は、水素吸蔵合金を冷
却するためのエネルギーが必要となる。また水素吸蔵合
金を水素を吸蔵する際に生じた熱を水素吸蔵合金の粉体
の熱伝達を利用して除去するので、熱の除去を速やかに
行うことができない。However, the method of cooling the hydrogen storage alloy in order to remove the heat generated in the hydrogen storage alloy when the hydrogen storage alloy absorbs hydrogen requires energy for cooling the hydrogen storage alloy. Further, the heat generated when the hydrogen storage alloy stores hydrogen is removed by utilizing the heat transfer of the powder of the hydrogen storage alloy, so that the heat cannot be removed promptly.

【０００９】そこで本発明の目的は、水素吸蔵合金の水
素を吸蔵させる際に吸蔵に伴う発熱を減少させた水素吸
蔵装置及び水素吸蔵方法を提出することにある。Therefore, an object of the present invention is to provide a hydrogen storage device and a hydrogen storage method that reduce the heat generated by the storage of hydrogen in a hydrogen storage alloy.

【００１０】[0010]

【発明を解決するための手段】（１）水素吸蔵合金が水
素を吸蔵する際に水素吸蔵合金を冷却するという手法
は、水素の吸蔵によって水素吸蔵合金に発生した熱を除
去する手法であると考え、水素を吸蔵した際に水素吸蔵
合金において発生する熱量自体を予め少なくすることが
できないかと検討を加えた。(1) A method of cooling a hydrogen storage alloy when the hydrogen storage alloy absorbs hydrogen is a method of removing heat generated in the hydrogen storage alloy due to storage of hydrogen. In consideration of the above, it was examined whether the amount of heat generated in the hydrogen storage alloy when hydrogen is stored can be reduced in advance.

【００１１】その結果、水素分子の状態から水素吸蔵合
金に水素原子を吸蔵させるのではなく、水素分子をまず
プロトン（Ｈ＋）と電子（ｅ−）との分離しておき、水
素吸蔵合金においてこのプロトンとこの電子とを再結合
させて生成した水素原子を水素吸蔵合金に吸蔵させると
いう手法を取った場合に、水素吸蔵合金に向かって流れ
る電子が有する電気エネルギーを回収しておけば、回収
した電気エネルギー分だけ水素吸蔵合金において発生す
る熱量は減少すると考えた。即ち水素分子から分離した
電子の電気エネルギーを予め回収しておくことで、水素
吸蔵合金が水素を吸蔵する際に水素吸蔵合金から放出さ
れるエネルギーを減少することができると考えた。更に
詳しく説明する。As a result, instead of causing the hydrogen storage alloy to store hydrogen atoms from the state of hydrogen molecules, the hydrogen molecules are first separated into protons (H +) and electrons (e-), and the hydrogen storage alloy has When the method of storing the hydrogen atom generated by recombining the proton and this electron in the hydrogen storage alloy, if the electric energy possessed by the electrons flowing toward the hydrogen storage alloy is collected, it is recovered. It was considered that the amount of heat generated in the hydrogen storage alloy would decrease by the amount of electric energy. That is, by preliminarily recovering the electric energy of electrons separated from hydrogen molecules, it was thought that the energy released from the hydrogen storage alloy when the hydrogen storage alloy stores hydrogen can be reduced. This will be described in more detail.

【００１２】（２）ギブスの自由エネルギーを（２）式
に示す。(2) Gibbs free energy is shown in equation (2).

【００１３】ΔＧ＝ΔＨ−ＴΔＳ・・・（２）式 「ΔＧ」はギブスの自由エネルギーの変化分を、「Δ
Ｈ」はエンタルピー変化分を、「Ｔ」は絶対温度を、
「ΔＳ」はエントロピー変化分を意味する。（２）式の
右辺の「ＴΔＳ」を左辺に移項すると、（２）式は以下
の（２’）式となる。.DELTA.G = .DELTA.H-T.DELTA.S (2) The expression ".DELTA.G" represents the change in Gibbs free energy as ".DELTA.G".
"H" is the enthalpy change, "T" is the absolute temperature,
“ΔS” means an entropy change. When “TΔS” on the right side of the equation (2) is transferred to the left side, the equation (2) becomes the following equation (2 ′).

【００１４】ΔＧ＋ＴΔＳ＝ΔＨ・・・（２’）式 ΔＨは、（２’）式ではΔＧとＴΔＳとの和として与え
られる。（１）式では、このΔＨは熱として水素吸蔵合
金が水素を吸蔵する際に水素吸蔵合金から放出される。
そこで水素をプロトンと電子とに分離して水素吸蔵合金
に供給し、この水素吸蔵合金においてプロトンと電子と
を再結合させて水素原子を生成し、この生成した水素原
子を水素吸蔵合金に吸蔵させることを想定する。ΔG + TΔS = ΔH (2 ') Equation ΔH is given as the sum of ΔG and TΔS in Equation (2'). In the formula (1), this ΔH is released from the hydrogen storage alloy as heat when the hydrogen storage alloy stores hydrogen.
Therefore, hydrogen is separated into protons and electrons and supplied to the hydrogen storage alloy, and the protons and electrons are recombined in the hydrogen storage alloy to generate hydrogen atoms, and the generated hydrogen atoms are stored in the hydrogen storage alloy. Imagine that.

【００１５】この場合、ΔＨ中のΔＧ（ギブスの自由エ
ネルギー）として、水素吸蔵合金に向かって流れる電子
の電気エネルギーを回収しておき、電気エネルギーが回
収された電子を水素吸蔵合金に供給すれば、水素吸蔵合
金において生成した水素原子を吸蔵する際に放出する熱
量は、ＴΔＳ（＝ΔＨ−ΔＧ）で示される熱量になると
考えられる。In this case, as ΔG (Gibbs free energy) in ΔH, the electric energy of the electrons flowing toward the hydrogen storage alloy is recovered, and the recovered electrons are supplied to the hydrogen storage alloy. It is considered that the amount of heat released when occluding the hydrogen atoms generated in the hydrogen storage alloy is the amount of heat indicated by TΔS (= ΔH−ΔG).

【００１６】そして本発明者は、水素分子をプロトンと
電子とに分離するには、燃料電池のアノード触媒層に用
いられる触媒層を用いることで分離することができ、電
子の電気エネルギーを回収するには負荷を与えればよい
と考え、以下の発明に到達した。The present inventor can separate hydrogen molecules into protons and electrons by using a catalyst layer used as an anode catalyst layer of a fuel cell, and recover electric energy of electrons. The inventors have reached the following inventions, thinking that it is sufficient to apply a load to them.

【００１７】（２）本発明の水素吸蔵装置は、水素吸蔵
合金を有する水素吸蔵装置において、水素分子を電子と
プロトンとに分離する触媒層と、分離した電子を水素吸
蔵合金に供給する送電回路と、送電回路を流れる電子の
電気エネルギーを回収する回収手段と、分離したプロト
ンを水素吸蔵合金に供給する電解質層とを有し、水素吸
蔵合金に供給されたプロトンと電子とが水素吸蔵合金に
おいて再結合して生成した水素原子を水素吸蔵合金に吸
蔵することを特徴とする。(2) A hydrogen storage device according to the present invention is a hydrogen storage device having a hydrogen storage alloy, wherein a catalyst layer for separating hydrogen molecules into electrons and protons and a power transmission circuit for supplying the separated electrons to the hydrogen storage alloy. And a recovery means for recovering electric energy of electrons flowing through the power transmission circuit, and an electrolyte layer for supplying separated protons to the hydrogen storage alloy, and the protons and electrons supplied to the hydrogen storage alloy in the hydrogen storage alloy. It is characterized in that hydrogen atoms produced by recombination are stored in a hydrogen storage alloy.

【００１８】この水素吸蔵装置において、電解質層は固
体高分子電解質膜であることが好ましい。またこの水素
吸蔵装置においては、回収手段は二次電池であることが
好ましい。更にこの水素吸蔵装置においては、送電回路
を流れる電子の量を測定する測定手段を有することが好
ましい。In this hydrogen storage device, the electrolyte layer is preferably a solid polymer electrolyte membrane. Further, in this hydrogen storage device, the recovery means is preferably a secondary battery. Further, the hydrogen storage device preferably has a measuring unit that measures the amount of electrons flowing through the power transmission circuit.

【００１９】また本発明の水素吸蔵方法は、水素吸蔵合
金に水素を吸蔵させる水素吸蔵方法において、水素分子
を触媒層を用いてプロトンと電子とに分離する分離ステ
ップと、分離した電子を送電回路を用いて水素吸蔵合金
に供給する電子供給ステップと、送電回路を流れる電子
の電気エネルギーを回収する回収ステップと、分離した
プロトンを電解質層を用いて水素吸蔵合金に供給するプ
ロトン供給ステップと、水素吸蔵合金に供給された電子
とプロトンとが水素吸蔵合金において再結合して生成し
た水素原子を水素吸蔵合金に吸蔵する吸蔵ステップとを
有することを特徴とする。Further, the hydrogen storage method of the present invention is a hydrogen storage method in which hydrogen is stored in a hydrogen storage alloy, a separation step of separating hydrogen molecules into protons and electrons using a catalyst layer, and a separated circuit of the separated electrons. , An electron supply step of supplying hydrogen to the hydrogen storage alloy, a recovery step of recovering electric energy of electrons flowing in the power transmission circuit, a proton supply step of supplying separated protons to the hydrogen storage alloy using the electrolyte layer, and The hydrogen storage alloy is characterized in that it has a storage step of storing hydrogen atoms produced by recombination of electrons and protons supplied to the storage alloy in the hydrogen storage alloy.

【００２０】この水素吸蔵方法において、この電解質層
は固体高分子電解質膜であることが好ましい。またこの
水素吸蔵方法の回収ステップにおいて、二次電池を用い
て電気エネルギーを回収することが好ましい。更にこの
水素吸蔵方法において、電子供給ステップにおいて水素
吸蔵合金に供給された電子の量を測定する測定ステップ
を有することが好ましい。In this hydrogen storage method, the electrolyte layer is preferably a solid polymer electrolyte membrane. In addition, in the recovery step of this hydrogen storage method, it is preferable to recover electric energy using a secondary battery. Further, this hydrogen storage method preferably has a measurement step of measuring the amount of electrons supplied to the hydrogen storage alloy in the electron supply step.

【００２１】[0021]

【作用及び効果】（１）本発明の水素吸蔵装置は水素吸
蔵合金を有しており、この水素吸蔵合金に水素を吸蔵さ
せるように構成されている。この水素吸蔵合金に水素を
吸蔵させるに際して、従来のように水素（水素分子）ガ
スに圧力を加えて水素吸蔵合金に水素分子を吸蔵させる
のではなく、水素分子を触媒層を用いて電子（ｅ-）と
プロトン（Ｈ+）とに分離する。(Operations and Effects) (1) The hydrogen storage device of the present invention has a hydrogen storage alloy, and is configured to store hydrogen in the hydrogen storage alloy. When hydrogen is stored in the hydrogen storage alloy, hydrogen (hydrogen molecule) gas is not applied to the hydrogen storage alloy to store hydrogen molecules in the conventional manner, but the hydrogen storage alloy is used to store the electrons (e - ) And proton (H + ) are separated.

【００２２】この分離した電子は送電回路を通って水素
吸蔵合金に供給される。この場合に送電回路を通って水
素吸蔵合金に供給される電子の電気エネルギーは回収手
段によって理論上はギブスの自由エネルギー分まで回収
することができる。The separated electrons are supplied to the hydrogen storage alloy through the power transmission circuit. In this case, the electric energy of electrons supplied to the hydrogen storage alloy through the power transmission circuit can theoretically be recovered up to Gibbs free energy by the recovery means.

【００２３】また分離したプロトンは電解質層を移動し
て水素吸蔵合金に供給される。水素吸蔵合金に供給され
た電子とプロトンは、再結合して水素原子（Ｈ）とな
り、そのまま水素吸蔵合金に吸蔵される。水素原子が水
素吸蔵合金に吸蔵される際に水素吸蔵合金から発生する
熱は、回収された電気エネルギー分だけ減少することに
なる。The separated protons move through the electrolyte layer and are supplied to the hydrogen storage alloy. The electrons and protons supplied to the hydrogen storage alloy are recombined into hydrogen atoms (H), which are stored in the hydrogen storage alloy as they are. The heat generated from the hydrogen storage alloy when hydrogen atoms are stored in the hydrogen storage alloy is reduced by the amount of the recovered electrical energy.

【００２４】また本発明の水素吸蔵方法においては、分
離ステップにおいて触媒層を用いて水素分子を電子とプ
ロトンとに分離する。そして分離ステップにおいて分離
した電子は、送電ステップにおいて水素吸蔵合金に送電
される。送電回路を流れる電子の電気エネルギーは、回
収ステップにおいて回収される。理論上はギブスの自由
エネルギー分まで回収することができる。また分離ステ
ップにおいて分離したプロトンは、プロトン供給ステッ
プにおいて電解質層を通って水素吸蔵合金に供給され
る。そしてこのように水素吸蔵合金に供給された電子と
プロトンとは、吸蔵ステップにおいて、水素吸蔵合金に
おいて再結合して水素原子となりそのまま水素吸蔵合金
に吸蔵される。水素原子が水素吸蔵合金に吸蔵される際
に水素吸蔵合金から発生する熱は、回収された電気エネ
ルギー分だけ減少することになる。Further, in the hydrogen storage method of the present invention, hydrogen molecules are separated into electrons and protons in the separation step using the catalyst layer. Then, the electrons separated in the separation step are transmitted to the hydrogen storage alloy in the power transmission step. The electric energy of the electrons flowing through the power transmission circuit is recovered in the recovery step. In theory, even Gibbs free energy can be recovered. Further, the protons separated in the separation step are supplied to the hydrogen storage alloy through the electrolyte layer in the proton supply step. Then, in the storage step, the electrons and protons thus supplied to the hydrogen storage alloy are recombined in the hydrogen storage alloy to become hydrogen atoms and stored in the hydrogen storage alloy as they are. The heat generated from the hydrogen storage alloy when hydrogen atoms are stored in the hydrogen storage alloy is reduced by the amount of the recovered electrical energy.

【００２５】即ち本発明の水素吸蔵装置及び水素吸蔵方
法においては、水素吸蔵合金にプロトンと電気エネルギ
ーが回収された電子とが供給されて、水素吸蔵合金にお
いて再結合して水素原子となってそのまま水素吸蔵合金
に吸蔵されるので、水素分子の状態で水素が供給される
従来の手法と比較すると、水素吸蔵合金が水素を吸蔵す
るに際して放出する熱を回収した電気エネルギー分だけ
減少させることが可能となる。That is, in the hydrogen storage device and the hydrogen storage method of the present invention, the hydrogen storage alloy is supplied with protons and electrons from which electrical energy is recovered, and is recombined in the hydrogen storage alloy to form hydrogen atoms as they are. Since it is stored in the hydrogen storage alloy, it is possible to reduce the heat released by the hydrogen storage alloy when it stores hydrogen, by the amount of recovered electrical energy, compared to the conventional method in which hydrogen is supplied in the state of hydrogen molecules. Becomes

【００２６】その結果水素吸蔵合金が水素を吸蔵するに
際して放出する熱が減少するので、水素を吸蔵した水素
吸蔵合金を冷却する場合のエネルギーを減少することが
できる。即ち水素吸蔵合金に水素を吸蔵するために水素
吸蔵合金を冷却するエネルギーを少なく済ますことがで
きる。As a result, since the heat released by the hydrogen storage alloy when storing hydrogen is reduced, the energy for cooling the hydrogen storage alloy that has stored hydrogen can be reduced. That is, since the hydrogen storage alloy stores hydrogen, the energy for cooling the hydrogen storage alloy can be reduced.

【００２７】また本発明の水素吸蔵装置及び水素吸蔵方
法においては、触媒層から送電回路を通って水素吸蔵合
金に供給される電子の数を測定することで、水素吸蔵合
金に吸蔵される水素原子の数を測定することが可能とな
る。即ち触媒層から送電回路を通って水素吸蔵合金に供
給される電子の数と触媒層から電解質層を通って水素吸
蔵合金に供給されるプロトンの数は原理上は一致してい
る。従って電子の数だけ水素原子が発生することにな
り、送電回路に電子の量を測定する測定手段を取り付け
ることで、水素吸蔵合金に吸蔵された水素の量を正確に
把握することができる。Further, in the hydrogen storage device and the hydrogen storage method of the present invention, the number of electrons supplied from the catalyst layer to the hydrogen storage alloy through the power transmission circuit is measured to determine the hydrogen atoms stored in the hydrogen storage alloy. It is possible to measure the number of That is, the number of electrons supplied from the catalyst layer to the hydrogen storage alloy through the power transmission circuit and the number of protons supplied from the catalyst layer to the hydrogen storage alloy through the electrolyte layer are the same in principle. Therefore, hydrogen atoms are generated by the number of electrons, and the amount of hydrogen occluded in the hydrogen occluding alloy can be accurately grasped by attaching a measuring means for measuring the amount of electrons to the power transmission circuit.

【００２８】[0028]

【発明の実施の形態】（１）本発明の水素吸蔵装置の実
施の形態について説明する。本発明の水素吸蔵装置水素
吸蔵合金に水素を吸蔵させる水素吸蔵装置であって、触
媒層と電解質層と水素吸蔵合金と送電回路と回収手段と
を有している。また更に測定手段を有することが好まし
い。以下詳述する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION (1) An embodiment of the hydrogen storage device of the present invention will be described. Hydrogen storage device of the present invention is a hydrogen storage device for storing hydrogen in a hydrogen storage alloy, and has a catalyst layer, an electrolyte layer, a hydrogen storage alloy, a power transmission circuit, and a recovery means. Further, it is preferable to further have a measuring means. This will be described in detail below.

【００２９】本発明の水素吸蔵装置は、触媒層と電解質
層と水素吸蔵合金については、この順序で積層して用い
ることができる。The hydrogen storage device of the present invention can be used by stacking the catalyst layer, the electrolyte layer and the hydrogen storage alloy in this order.

【００３０】水素分子を電子とプロトンとに分離する触
媒層は、例えば高分子電解質膜型燃料電池（ＰＥＦＣ）
等のアノード触媒層に用いられる公知の材料を用いて構
成することができる。例えばカーボン粉末に白金触媒を
担持し、フッ素系樹脂例えばパーフルオロエチレンスル
ホン酸を混合した材料を用いて構成することができる。
この場合触媒金属としては特に白金に限定されず、白金
属に属する他の貴金属を用いることも可能である。The catalyst layer for separating hydrogen molecules into electrons and protons is, for example, a polymer electrolyte membrane fuel cell (PEFC).
It can be configured by using a known material used for the anode catalyst layer such as. For example, a platinum catalyst may be supported on carbon powder, and a fluororesin such as perfluoroethylene sulfonic acid may be mixed for use.
In this case, the catalyst metal is not particularly limited to platinum, and it is possible to use other noble metal belonging to white metal.

【００３１】この場合触媒層は、概ね５〜２０μｍとす
ることが好ましい。この領域とするのは、ガス拡散性と
Ｐｔの活性点数を両立する上で、この領域に最適値があ
るからである。In this case, the catalyst layer preferably has a thickness of about 5 to 20 μm. This region is set because there is an optimum value in this region in terms of achieving both gas diffusibility and the number of Pt active points.

【００３２】なお電子とプロトンとに分離する触媒層へ
の水素分子（水素ガス）の供給は、固体高分子電解質膜
型燃料電池と同様の構成で行うことができる。即ち触媒
層に水素分子が均一に供給されるように、水素ガスの流
れにとって触媒層の上流側に拡散層を積層しておくこと
が好ましい。そしてこの拡散層に水素ガスを供給する水
素流路を備えた集電体を積層しておくことが好ましい。
この場合水素流路は集電体の拡散層側の表面に凹状の溝
を設けて構成することができる。従ってこの場合には集
電体、拡散層、触媒層、電解質層、水素吸蔵合金という
順序で積層されることになる。The supply of hydrogen molecules (hydrogen gas) to the catalyst layer that separates into electrons and protons can be performed with the same structure as in the solid polymer electrolyte membrane fuel cell. That is, it is preferable to stack a diffusion layer on the upstream side of the catalyst layer with respect to the flow of hydrogen gas so that hydrogen molecules are uniformly supplied to the catalyst layer. Then, it is preferable to stack a current collector having a hydrogen flow path for supplying hydrogen gas on the diffusion layer.
In this case, the hydrogen flow path can be formed by providing a concave groove on the surface of the current collector on the diffusion layer side. Therefore, in this case, the current collector, the diffusion layer, the catalyst layer, the electrolyte layer, and the hydrogen storage alloy are stacked in this order.

【００３３】この場合拡散層は、上述の固体高分子電解
質膜型燃料電池に用いるのと同様の材料を用いることが
できる。例えばカーボンクロス、カーボンフェルト、カ
ーボンペーパー等の公知の材料を用いて構成することが
できる。概ね１００〜１０００μｍの厚さとすることが
好ましい。ガス拡散性を確保するための最小限の厚さで
あれば良い。In this case, the diffusion layer can be made of the same material as that used in the solid polymer electrolyte membrane fuel cell described above. For example, a known material such as carbon cloth, carbon felt or carbon paper can be used. The thickness is preferably about 100 to 1000 μm. The minimum thickness is sufficient to ensure gas diffusibility.

【００３４】また水素ガス流路を備える集電体は固体高
分子電解質膜型燃料電池に通常用いる材料で通常の形状
に構成することができる。例えば気密性のあるカーボン
板や、ＪＩＳ Ｇ ４３１１ ＳＵＳ３０４（耐熱鋼棒）
等を用いた耐食性のある金属板、Ａｕめっき等耐腐食処
理を施した金属板等を用いて構成することができる。Further, the current collector having the hydrogen gas flow channel can be formed into a usual shape by using a material usually used for a solid polymer electrolyte membrane fuel cell. For example, airtight carbon plate or JIS G 4311 SUS304 (heat resistant steel rod)
It is possible to use a metal plate having corrosion resistance, etc., or a metal plate subjected to corrosion resistance treatment such as Au plating.

【００３５】分離した電子を水素吸蔵合金に供給する送
電回路には、電流を流す通常の導線を利用することがで
きる。上述のように集電体、拡散層、触媒層、電解質
層、水素吸蔵合金というように積層した場合において
は、導線で集電体と水素吸蔵合金とを繋ぐことで、触媒
層で分離した電子は拡散層を通って集電体から導線を通
って水素吸蔵合金へと供給されるというようにすること
ができる。この場合には送電回路は、拡散層、集電体、
導線等によって構成することができる。For the power transmission circuit for supplying the separated electrons to the hydrogen storage alloy, it is possible to use a normal conducting wire for passing a current. In the case of stacking the current collector, the diffusion layer, the catalyst layer, the electrolyte layer, and the hydrogen storage alloy as described above, the electrons separated by the catalyst layer are connected by connecting the current collector and the hydrogen storage alloy with a conductive wire. Can be supplied from the current collector through the diffusion layer to the hydrogen storage alloy through the conductor. In this case, the power transmission circuit includes a diffusion layer, a current collector,
It can be configured by a conductor or the like.

【００３６】なお送電回路を構成する導線にそこを流れ
る電子の量を測定する測定手段例えば電流計等を取り付
けておくことが好ましい。この電子の量を測定すること
で、水素原子がイオン化したプロトンの量を知ることが
でき、ひいては、水素吸蔵合金において生成した水素原
子の量を知ることができる。この生成した水素原子は水
素吸蔵合金に吸蔵されることから、水素吸蔵合金が吸蔵
した水素原子の量を算出することができる。Note that it is preferable to attach a measuring means, such as an ammeter, for measuring the amount of electrons flowing through the conducting wire constituting the power transmission circuit. By measuring this amount of electrons, the amount of protons ionized by hydrogen atoms can be known, and by extension, the amount of hydrogen atoms produced in the hydrogen storage alloy can be known. Since the generated hydrogen atoms are stored in the hydrogen storage alloy, the amount of hydrogen atoms stored in the hydrogen storage alloy can be calculated.

【００３７】送電回路を流れる電子の電気エネルギーを
回収する回収手段は、電気エネルギーを回収することが
できる手段であれば特に限定がない。回収した電気エネ
ルギーをそのまま消費することもできるし、保存するこ
ともできる。従って電気エネルギーを消費する電気器具
を回収手段として用いることができる。水素吸蔵合金に
おいて水素吸蔵時に放出される熱エネルギーを減少させ
るという観点からは、送電回路を流れる電子の電気エネ
ルギーを増加させれば充分である。The collecting means for collecting the electric energy of the electrons flowing through the power transmission circuit is not particularly limited as long as it can collect the electric energy. The recovered electrical energy can be consumed as it is or stored. Therefore, an electric appliance that consumes electric energy can be used as the recovery means. From the viewpoint of reducing the thermal energy released during hydrogen storage in the hydrogen storage alloy, it is sufficient to increase the electrical energy of the electrons flowing in the power transmission circuit.

【００３８】また回収手段として電気エネルギーを保存
する二次電池を用いることができる。この場合、回収し
た電気エネルギーを有効に使う観点からは、二次電池を
用いることが好ましい。二次電池を回収手段として用い
ることで回収された電気エネルギーを保存することがで
き、後で必要に応じて利用することが可能となる。例え
ば二次電池に回収し保存した電気エネルギーを、水素吸
蔵合金から水素を放出する際に必要な（１）式のΔＨに
用いることができる。A secondary battery that stores electric energy can be used as the recovery means. In this case, it is preferable to use a secondary battery from the viewpoint of effectively using the recovered electric energy. By using the secondary battery as the recovery means, the recovered electric energy can be stored and can be used later as needed. For example, the electric energy recovered and stored in the secondary battery can be used for ΔH in the formula (1) required when releasing hydrogen from the hydrogen storage alloy.

【００３９】この場合送電回路を構成する導線に二次電
池等の回収手段を接続して電気エネルギーを回収するこ
とができる。また集電体に二次電池等の回収手段を取り
付けて電気エネルギーを回収することもできる。In this case, a recovery means such as a secondary battery can be connected to the conducting wire forming the power transmission circuit to recover the electric energy. Further, a collecting means such as a secondary battery may be attached to the current collector to collect electric energy.

【００４０】分離したプロトンを水素吸蔵合金に供給す
る電解質層は、固体高分子電解質膜型燃料電池で用いる
固体高分子電解質膜と用いることができる。このような
固体高分子電解質膜としては、デュポン社の商品名ナフ
ィオン、旭硝子社の商品名フレミオン等のパーフルオロ
スルホン酸系高分子電解質膜を挙げることができる。固
体高分子電解質膜型燃料電池に通常用いられる電解質膜
に限定されず、要は水素イオンを移動させることができ
る材料を適切に選択して用いることができる。電解質と
してパーフルオロスルホン酸系高分子電解質膜のような
固体高分子電解質膜を用いた場合には、膜厚は概ね１０
〜１００μｍとすることが好ましい。膜厚が余りに薄い
と電子短絡や水素のクロスオーバー現象が生ずることに
なり、余りに厚いとプロトンを水素吸蔵合金に移動させ
ることが困難になるためである。The electrolyte layer for supplying the separated protons to the hydrogen storage alloy can be used as a solid polymer electrolyte membrane used in a solid polymer electrolyte membrane fuel cell. Examples of such solid polymer electrolyte membranes include perfluorosulfonic acid-based polymer electrolyte membranes such as Nafion (trade name) manufactured by DuPont and Flemion (trade name) manufactured by Asahi Glass Co., Ltd. The material is not limited to the electrolyte membrane normally used in a solid polymer electrolyte membrane fuel cell, and in short, a material capable of moving hydrogen ions can be appropriately selected and used. When a solid polymer electrolyte membrane such as a perfluorosulfonic acid polymer electrolyte membrane is used as the electrolyte, the film thickness is about 10
It is preferable to be set to ˜100 μm. This is because if the film thickness is too thin, an electron short circuit or hydrogen crossover phenomenon will occur, and if it is too thick, it will be difficult to transfer protons to the hydrogen storage alloy.

【００４１】水素を吸蔵する水素吸蔵合金としては、Ｎ
ｉ−ＭＨ電池として広く利用されているＭｍＮｉ５系の
他、ＴｉＺｒ系ラーベス相合金、あるいはＴｉＣｒＶ系
ｂｃｃ合金等の水素吸蔵合金を用いることができる。こ
の水素吸蔵合金は粉末状にして用いることが好ましい。
この場合粉末の粒径は概ね２５〜１５０μｍとすること
が好ましい。この粉末状の水素吸蔵合金をステンレス製
等の容器に収納して用いることができる。As a hydrogen storage alloy for storing hydrogen, N
In addition to the MmNi5-based alloy that is widely used as an i-MH battery, a hydrogen storage alloy such as a TiZr-based Laves phase alloy or a TiCrV-based bcc alloy can be used. This hydrogen storage alloy is preferably used in the form of powder.
In this case, it is preferable that the particle size of the powder is approximately 25 to 150 μm. This powdery hydrogen storage alloy can be used by being stored in a container made of stainless steel or the like.

【００４２】なおスルホン酸系電解質膜を用いる場合、
強酸性が予想されるため合金の耐食性が重要となる。こ
の耐食性向上のための表面処理（Ｔｉ又はＰｄ等のコー
ティング）を施すことにより、耐久性も向上される。耐
久性の向上の観点からは、Ｍｇ系合金については、上記
表面処理を施すことが好ましい。When a sulfonic acid type electrolyte membrane is used,
Corrosion resistance of the alloy is important because strong acidity is expected. Durability is also improved by applying a surface treatment (coating of Ti, Pd, etc.) for improving the corrosion resistance. From the viewpoint of improving durability, it is preferable to perform the above surface treatment on the Mg-based alloy.

【００４３】（２）本発明の水素吸蔵方法について説明
する。本発明の水素吸蔵方法は本発明の水素吸蔵装置を
用いて実施することができる。従って本発明の水素吸蔵
方法は、本発明の水素吸蔵装置の動作として説明するこ
とができ、上述した本発明の水素吸蔵装置の構成を利用
して、本発明の水素吸蔵装置の動作を説明しつつ本発明
の水素吸蔵方法を説明する。(2) The hydrogen storage method of the present invention will be described. The hydrogen storage method of the present invention can be carried out using the hydrogen storage device of the present invention. Therefore, the hydrogen storage method of the present invention can be described as the operation of the hydrogen storage device of the present invention, and the operation of the hydrogen storage device of the present invention will be described using the configuration of the hydrogen storage device of the present invention described above. The hydrogen storage method of the present invention will be described below.

【００４４】本発明の水素吸蔵方法は、水素吸蔵合金に
水素を吸蔵する方法であって、分離ステップと電子供給
ステップと回収ステップとプロトン供給ステップと吸蔵
ステップとを有する。また測定ステップを有することが
好ましい。以下詳述する。The hydrogen storage method of the present invention is a method for storing hydrogen in a hydrogen storage alloy, and has a separation step, an electron supply step, a recovery step, a proton supply step and a storage step. It is also preferable to have a measurement step. This will be described in detail below.

【００４５】分離ステップにおいて、触媒層を用いて水
素分子を電子とプロトンとに分離する。この触媒層は本
発明の水素吸蔵装置の触媒層を用いることができ、触媒
層に水素ガスを均一に供給するにすることができるよう
に触媒層に拡散層及び水素流路を備える集電体を積層し
ておくことが好ましい。In the separation step, hydrogen molecules are separated into electrons and protons using the catalyst layer. This catalyst layer can use the catalyst layer of the hydrogen storage device of the present invention, and a current collector provided with a diffusion layer and a hydrogen flow path in the catalyst layer so that hydrogen gas can be uniformly supplied to the catalyst layer. Is preferably laminated.

【００４６】この場合集電体の凹状の溝である水素流路
から拡散層に導入された水素ガス（水素分子）は拡散層
を通ることで拡散して概ね均一に触媒層に達する。触媒
層に達した水素分子は触媒層中の触媒金属の触媒作用に
よって電子とプロトンとに分離することになる。In this case, the hydrogen gas (hydrogen molecules) introduced into the diffusion layer from the hydrogen flow path, which is the concave groove of the current collector, diffuses through the diffusion layer and reaches the catalyst layer substantially uniformly. Hydrogen molecules reaching the catalyst layer are separated into electrons and protons by the catalytic action of the catalytic metal in the catalyst layer.

【００４７】電子供給ステップにおいて、分離した電子
を送電回路を水素吸蔵合金に供給する。この送電回路は
本発明の水素吸蔵装置の送電回路を用いることができ
る。従って送電回路を拡散層、集電体、集電体と水素吸
蔵合金とに繋がった導線とによって構成した場合には、
触媒層で分離した電子は拡散層を通って集電体に達す
る。そして集電体から導線を通って電子は水素吸蔵合金
に達することになる。In the electron supplying step, the separated electrons are supplied to the hydrogen storage alloy in the power transmission circuit. This power transmission circuit can use the power transmission circuit of the hydrogen storage device of the present invention. Therefore, when the power transmission circuit is configured by the diffusion layer, the current collector, and the conductor connected to the current collector and the hydrogen storage alloy,
The electrons separated by the catalyst layer reach the current collector through the diffusion layer. Then, the electrons reach the hydrogen storage alloy from the current collector through the lead wire.

【００４８】この場合においては、導線に電子の量を測
定する測定手段、例えば電流計を取り付けた場合には、
この電流計によって通過したこの電子の量を測定するこ
として、水素吸蔵合金に供給された電子の量を測定する
測定ステップを実施することができる。この場合電流計
を用いることで単位時間当たりの電子の数を測定するこ
とができる。そしてこの電子の量から、生成した水素原
子の量を算出して吸蔵した水素量を把握することができ
る。In this case, when a measuring means for measuring the amount of electrons, such as an ammeter, is attached to the conductor,
By measuring the amount of the electrons passed by the ammeter, the measuring step of measuring the amount of the electrons supplied to the hydrogen storage alloy can be performed. In this case, the number of electrons per unit time can be measured by using an ammeter. Then, from this amount of electrons, the amount of hydrogen atoms produced can be calculated to grasp the amount of hydrogen stored.

【００４９】回収ステップにおいて、送電回路を流れる
電子の電気エネルギーを回収する。この場合は導線又は
集電体に取り付けて二次電池等を用いて電気エネルギー
を回収することができる。理論上は最大限（２）式のΔ
Ｇ（ギブスの自由エネルギー）まで電気エネルギーを回
収することができる。従ってΔＧより少ない電気エネル
ギーを回収してもよい。その場合は回収した電気エネル
ギーがすくない分、それだけ水素吸蔵合金が水素原子を
吸蔵する際に放出する熱量が増大することになる。従っ
て水素吸蔵合金の発熱をより減少させるという観点から
は、最大限ギブスの自由エネルギー（ΔＧ）と等しくな
るように電気エネルギーを回収することが好ましい。In the recovery step, the electric energy of electrons flowing in the power transmission circuit is recovered. In this case, electric energy can be recovered by using a secondary battery or the like by attaching to a conductor or a current collector. Theoretically, the maximum Δ in equation (2)
It is possible to recover electric energy up to G (Gibbs free energy). Therefore, less electrical energy than ΔG may be recovered. In that case, the amount of heat recovered by the hydrogen storage alloy when it absorbs hydrogen atoms is increased by the amount of the recovered electric energy. Therefore, from the viewpoint of further reducing the heat generation of the hydrogen storage alloy, it is preferable to recover the electric energy so as to be maximum equal to the Gibbs free energy (ΔG).

【００５０】電子の電気エネルギーを回収する回収手段
は、本発明の水素吸蔵装置の回収手段を用いることがで
きる。二次電池を回収手段として用いて電気エネルギー
を回収した場合には、水素吸蔵合金から水素を放出させ
る際にこの電気エネルギーを熱エネルギーに変換して水
素吸蔵合金に与えることで、水素吸蔵合金から水素を放
出させるエネルギーの一部として利用することができ
る。As the recovery means for recovering the electric energy of electrons, the recovery means of the hydrogen storage device of the present invention can be used. When the electric energy is recovered by using the secondary battery as the recovery means, when the hydrogen is released from the hydrogen storage alloy, the electric energy is converted into thermal energy and is given to the hydrogen storage alloy, so that It can be used as a part of energy for releasing hydrogen.

【００５１】プロトン供給ステップにおいて、触媒層で
分離したプロトンを電解質層を用いて水素吸蔵合金に供
給する。この電解質層は本発明の水素吸蔵装置の電解質
層を用いることができる。In the proton supplying step, the protons separated by the catalyst layer are supplied to the hydrogen storage alloy by using the electrolyte layer. As the electrolyte layer, the electrolyte layer of the hydrogen storage device of the present invention can be used.

【００５２】電解質層に導入されたプロトンは、集電体
の水素流路を通過する水素ガスの圧力によって、また水
素吸蔵合金には送電回路を移動してきた電子に引き寄せ
られて、水素吸蔵合金の方向に電解質層を移動すること
になる。The protons introduced into the electrolyte layer are attracted by the pressure of the hydrogen gas passing through the hydrogen flow path of the current collector and to the hydrogen storage alloy by the electrons moving in the power transmission circuit, so that the hydrogen storage alloy It will move the electrolyte layer in the direction.

【００５３】そして吸蔵ステップにおいて、水素吸蔵合
金に供給された電子とプロトンとが水素吸蔵合金におい
て再結合して生成した水素原子を水素吸蔵合金に吸蔵す
る。即ち水素吸蔵合金には送電回路を通って電子が移動
しており、この電子が水素吸蔵合金の表面において電解
質層を移動してきたプロトンと再結合して水素原子を生
成する。そして生成した水素原子はそのまま水素吸蔵合
金に吸蔵される。この場合水素吸蔵合金が水素を吸蔵す
る際に放出する熱量を水素吸蔵合金に供給される電子か
ら回収した電気エネルギー分だけ減少させることができ
る。Then, in the storage step, the hydrogen atoms produced by recombination of electrons and protons supplied to the hydrogen storage alloy in the hydrogen storage alloy are stored in the hydrogen storage alloy. That is, electrons move to the hydrogen storage alloy through the power transmission circuit, and the electrons recombine with the protons that have moved in the electrolyte layer on the surface of the hydrogen storage alloy to generate hydrogen atoms. The produced hydrogen atoms are stored in the hydrogen storage alloy as they are. In this case, the amount of heat released when the hydrogen storage alloy stores hydrogen can be reduced by the amount of electric energy recovered from the electrons supplied to the hydrogen storage alloy.

【００５４】なお水素吸蔵合金の種類によって、水素吸
蔵合金が金属水素化物となった場合の（２）式の標準状
態（絶対温度：２９８Ｋ、圧力：１０１３２５Ｎ／ｍ2
（１ａｔｍ））における標準エンタルピー変化（Δ
Ｓ0）、標準エントロピー変化（ΔＨ0）、ギブスの自由
エネルギーの変化（ΔＧ0）が異なる。そこでＭｇＨ2、
ＴｉＨ2、ＶＨ2、ＴｉＣｏ1.4等の金属水素化物の標準
エントロピー変化、標準エンタルピー変化、そのときの
ギブスの自由エネルギーの変化を表１に示す。Depending on the type of the hydrogen storage alloy, the standard state (absolute temperature: 298 K, pressure: 101325 N / m 2 ) of the formula (2) when the hydrogen storage alloy becomes a metal hydride.
(1 atm)) standard enthalpy change (Δ
S 0 ), change in standard entropy (ΔH 0 ), and change in Gibbs free energy (ΔG 0 ). So MgH 2 ,
Table 1 shows changes in standard entropy and standard enthalpy of metal hydrides such as TiH 2 , VH 2 and TiCo 1.4 , and changes in Gibbs free energy at that time.

【００５５】[0055]

【表１】 [Table 1]

【００５６】表１から概ね水素分子１モル当たりの標準
エントロピー変化が大きい方が、それだけ水素分子１モ
ル当たりにおいて回収することできる電気エネルギーが
大きいと解される。From Table 1, it is understood that the larger the standard entropy change per mole of hydrogen molecule is, the larger the electric energy that can be recovered per mole of hydrogen molecule is.

【００５７】このように本発明の水素吸蔵装置を用いて
本発明の水素吸蔵方法を実施することで、水素を吸蔵す
る際の発熱量を減少させて水素を水素吸蔵合金に吸蔵す
ることができる。By thus carrying out the hydrogen storage method of the present invention using the hydrogen storage device of the present invention, the amount of heat generated when storing hydrogen can be reduced and hydrogen can be stored in the hydrogen storage alloy. .

【００５８】（３）なお本発明の水素吸蔵装置から水素
を取り出す場合には、従来の場合と同様に水素吸蔵合金
に熱を与えて水素吸蔵合金から水素を放出させることが
できる。この場合上述したように二次電子に回収した電
気エネルギーを利用することができる。(3) When taking out hydrogen from the hydrogen storage device of the present invention, heat can be applied to the hydrogen storage alloy to release hydrogen from the hydrogen storage alloy as in the conventional case. In this case, the electrical energy recovered by the secondary electrons can be used as described above.

【００５９】[0059]

【実施例】以下実施例として、本発明の水素吸蔵装置を
図面を参照しつつ具体的に説明する。図１に本発明の水
素吸蔵装置の実施例の概略を示す。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The hydrogen storage device of the present invention will be specifically described below as embodiments with reference to the drawings. FIG. 1 schematically shows an embodiment of the hydrogen storage device of the present invention.

【００６０】図１に示した実施例の水素吸蔵装置は、集
電体１０と拡散層２０と触媒層３０と電解質層４０と水
素吸蔵合金５０がこの順序で積層されており、集電体１
０と水素吸蔵合金５０とが導線６０によって接続され、
この導線６０には二次電池７０が回収手段として接続さ
れている。また集電体１０の拡散層２０に面している側
には凹状の水路流路１１が設けられており、水素流路１
１を水素ガス（Ｈ2）が流れるように構成されている。
この二次電池７０は、通常のＮｉ−水素電池を用いてい
る。この実施例の水素吸蔵装置では、送電回路は拡散層
２０、集電体１０及び導線６０等によって構成されてい
る。In the hydrogen storage device of the embodiment shown in FIG. 1, the current collector 10, the diffusion layer 20, the catalyst layer 30, the electrolyte layer 40 and the hydrogen storage alloy 50 are laminated in this order, and the current collector 1
0 and the hydrogen storage alloy 50 are connected by a conductor 60,
A secondary battery 70 is connected to the lead wire 60 as a recovery means. A concave water channel 11 is provided on the side of the current collector 10 facing the diffusion layer 20.
1 through which hydrogen gas (H 2 ) flows.
As the secondary battery 70, a normal Ni-hydrogen battery is used. In the hydrogen storage device of this embodiment, the power transmission circuit is composed of the diffusion layer 20, the current collector 10, the conductive wire 60, and the like.

【００６１】この実施例では集電体１０はカーボンセパ
レータで構成され、拡散層２０はカーボンクロスで構成
されている。また触媒層３０は白金を担持したカーボン
粉末とパーフルオロスルホン酸系高分子電解質とを混合
した材料が用いられ、電解質層４０はパーフルオロスル
ホン酸系固体高分子電解質膜が用いられている。In this embodiment, the current collector 10 is made of a carbon separator and the diffusion layer 20 is made of carbon cloth. Further, the catalyst layer 30 is made of a material in which carbon powder carrying platinum and a perfluorosulfonic acid type polymer electrolyte are mixed, and the electrolyte layer 40 is made of a perfluorosulfonic acid type solid polymer electrolyte membrane.

【００６２】拡散層は概ね５０μｍとし、触媒層は概ね
１０μｍとし、電解質層は概ね５０μｍとする。The diffusion layer is approximately 50 μm, the catalyst layer is approximately 10 μm, and the electrolyte layer is approximately 50 μm.

【００６３】水素吸蔵合金５０は例えばＴｉ合金を用い
ることができる。またＴｉ合金に代えてＭｇ合金、その
他公知の水素吸蔵合金を用いることができる。具体的な
その他の水素吸蔵合金としては、ＭＨと電解質とを固め
た状態のもの等が適用可能である。As the hydrogen storage alloy 50, for example, a Ti alloy can be used. Further, instead of the Ti alloy, a Mg alloy or other known hydrogen storage alloy can be used. As other specific hydrogen storage alloys, those in which MH and the electrolyte are solidified are applicable.

【００６４】この集電体１０の水素流路１１に水素ガス
を例えば概ねＨ2：５００ｍｌ／ｍｉｎ、圧力：２０２
６５０Ｎ／ｍ2（２ａｔｍ）で流すと、水素ガスは拡散
層２０を通過して拡散しつつ触媒層３０に達する。そし
てこの触媒層３０で水素ガス（Ｈ2）は、電子とプロト
ンとに分離する。ここで電極面面積は、３６ｍｍ×３６
ｍｍの大きさである。Hydrogen gas is supplied to the hydrogen flow path 11 of the current collector 10, for example, approximately H 2 : 500 ml / min, pressure: 202
When flowing at 650 N / m 2 ( 2 atm), hydrogen gas reaches the catalyst layer 30 while passing through the diffusion layer 20 and diffusing. Then, in the catalyst layer 30, hydrogen gas (H 2 ) is separated into electrons and protons. Here, the electrode surface area is 36 mm x 36
The size is mm.

【００６５】この分離した電子は拡散層２０、集電体１
０を経て、導線６０を流れて、水素吸蔵合金５０に移動
する。分離した電子が導線６０を流れて水素吸蔵合金５
０にまで移動する際に、導線６０に接続された二次電池
７０によって導線を流れる電子の電気エネルギーが回収
されて、二次電池７０に蓄積される。The separated electrons are diffused in the diffusion layer 20 and the current collector 1.
After passing through 0, it flows through the conducting wire 60 and moves to the hydrogen storage alloy 50. The separated electrons flow through the lead wire 60 and the hydrogen storage alloy 5
When moving to 0, the secondary battery 70 connected to the conducting wire 60 collects the electric energy of the electrons flowing through the conducting wire and accumulates it in the secondary battery 70.

【００６６】分離したプロトンは電解質層４０を移動し
て水素吸蔵合金５０の表面に達する。そしてこの表面で
プロトンは電子を受け取って水素原子が生成される。そ
してこの生成された水素原子は水素吸蔵合金５０にその
まま吸蔵されることになる。The separated protons move through the electrolyte layer 40 and reach the surface of the hydrogen storage alloy 50. Then, on this surface, the protons receive electrons and hydrogen atoms are generated. Then, the generated hydrogen atoms are directly stored in the hydrogen storage alloy 50.

【００６７】この水素吸蔵装置においては、導線６０を
通って水素吸蔵合金５０に供給された電子は、二次電池
７０によって電気エネルギーが既に回収された電子であ
る。従って水素吸蔵合金５０の表面でこの電子とプロト
ンとが再結合して水素原子が生成され、この水素原子が
水素吸蔵合金５０に吸蔵される場合において、二次電池
７０において電気エネルギーとして回収させた分だけ、
水素吸蔵合金５０から放出される熱量を減少させること
ができる。In this hydrogen storage device, the electrons supplied to the hydrogen storage alloy 50 through the lead wire 60 are the electrons whose electric energy has already been recovered by the secondary battery 70. Therefore, when the electrons and protons are recombined with each other on the surface of the hydrogen storage alloy 50 to generate hydrogen atoms and the hydrogen atoms are stored in the hydrogen storage alloy 50, they are recovered as electric energy in the secondary battery 70. Only minutes
The amount of heat released from the hydrogen storage alloy 50 can be reduced.

【００６８】なおこの実施例において、電流計（図示し
ない）を導線６０に取り付けて導線を流れる電流値を測
定して導線６０を流れる電子の量を知ることができる。
そしてこの電子の量から水素吸蔵合金５０に吸蔵される
水素の量を把握することができる。In this embodiment, an ammeter (not shown) is attached to the lead wire 60 to measure the value of the current flowing through the lead wire 60 so that the amount of electrons flowing through the lead wire 60 can be known.
Then, the amount of hydrogen stored in the hydrogen storage alloy 50 can be grasped from the amount of electrons.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明の水素吸蔵装置の概略を示した図であ
る。FIG. 1 is a diagram schematically showing a hydrogen storage device of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１０：集電体 １１：水素流路 ２０：拡散層 ３０：触媒層 ４０：電解質層 ５０：水素吸蔵合金 ６０：導線 ７０：二次電池 10: Current collector 11: Hydrogen flow path 20: Diffusion layer 30: Catalyst layer 40: Electrolyte layer 50: Hydrogen storage alloy 60: Conductor wire 70: Secondary battery

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 水素吸蔵合金を有する水素吸蔵装置にお
いて、 水素分子を電子とプロトンとに分離する触媒層と、分離
した前記電子を前記水素吸蔵合金に供給する送電回路
と、前記送電回路を流れる前記電子の電気エネルギーを
回収する回収手段と、分離した前記プロトンを前記水素
吸蔵合金に供給する電解質層とを有し、 前記水素吸蔵合金に供給された前記プロトンと前記電子
とが前記水素吸蔵合金において再結合して生成した水素
原子を前記水素吸蔵合金に吸蔵することを特徴とする水
素吸蔵装置。1. A hydrogen storage device having a hydrogen storage alloy, comprising: a catalyst layer for separating hydrogen molecules into electrons and protons; a power transmission circuit for supplying the separated electrons to the hydrogen storage alloy; It has a recovery means for recovering the electric energy of the electrons, and an electrolyte layer for supplying the separated protons to the hydrogen storage alloy, and the protons and the electrons supplied to the hydrogen storage alloy are the hydrogen storage alloy. A hydrogen storage device for storing hydrogen atoms produced by recombination in the hydrogen storage alloy. 【請求項２】 前記電解質層は固体高分子電解質膜であ
る請求項１記載の水素吸蔵装置。2. The hydrogen storage device according to claim 1, wherein the electrolyte layer is a solid polymer electrolyte membrane. 【請求項３】 前記回収手段は、二次電池である請求項
１又は２記載の水素吸蔵装置。3. The hydrogen storage device according to claim 1, wherein the recovery means is a secondary battery. 【請求項４】 更に前記送電回路を流れる前記電子の量
を測定する測定手段を有する請求項１、２又は３記載の
水素吸蔵装置。4. The hydrogen storage device according to claim 1, further comprising measuring means for measuring the amount of the electrons flowing through the power transmission circuit. 【請求項５】 水素吸蔵合金に水素を吸蔵させる水素吸
蔵方法において、 水素分子を触媒層を用いてプロトンと電子とに分離する
分離ステップと、 分離した前記電子を送電回路を用いて前記水素吸蔵合金
に供給する電子供給ステップと、 前記送電回路を流れる前記電子の電気エネルギーを回収
する回収ステップと、 分離した前記プロトンを電解質層を用いて前記水素吸蔵
合金に供給するプロトン供給ステップと、 前記水素吸蔵合金に供給された前記電子と前記プロトン
とが前記水素吸蔵合金において再結合して生成した水素
原子を前記水素吸蔵合金に吸蔵する吸蔵ステップとを有
することを特徴とする水素吸蔵方法。5. A hydrogen storage method for storing hydrogen in a hydrogen storage alloy, comprising: a separation step of separating hydrogen molecules into protons and electrons using a catalyst layer; and the separation of the separated electrons using a power transmission circuit. An electron supplying step for supplying to the alloy; a recovering step for recovering electric energy of the electrons flowing through the power transmission circuit; a proton supplying step for supplying the separated protons to the hydrogen storage alloy using an electrolyte layer; A hydrogen storage method, comprising a storage step of storing, in the hydrogen storage alloy, hydrogen atoms generated by recombination of the electrons and the protons supplied to the storage alloy in the hydrogen storage alloy. 【請求項６】 前記電解質層は、固体高分子電解質膜で
ある請求項５記載の水素吸蔵方法。6. The hydrogen storage method according to claim 5, wherein the electrolyte layer is a solid polymer electrolyte membrane. 【請求項７】 前記回収ステップにおいて二次電池を用
いて前記電気エネルギーを回収する請求項５又は６記載
の水素吸蔵方法7. The hydrogen storage method according to claim 5, wherein the electric energy is recovered by using a secondary battery in the recovery step. 【請求項８】 更に前記水素吸蔵合金に送電される前記
電子の量を測定する測定ステップを有する請求項５、６
又は７記載の水素吸蔵方法。8. The method according to claim 5, further comprising a measurement step of measuring the amount of the electrons transmitted to the hydrogen storage alloy.
Or the hydrogen storage method described in 7.
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