JP4659075B2 - Power generator - Google Patents

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Description

本発明は、水素化マグネシウムの加水分解によって発生した水素を燃料電池に供給し、発電する発電装置に関する。 The present invention, the hydrogen generated by the hydrolysis of magnesium hydride is supplied to the fuel cell, about the power generating equipment for generating power.

環境エネルギー問題の解決手段として燃料電池が注目されている。燃料電池は、無尽蔵に存在する水素をエネルギー源としており、化石燃料を燃やすことで発生する温室効果ガス、環境汚染物質等を放出しないため、地球温暖化、環境汚染、化石燃料の枯渇といった問題を解決する手段として期待されている。   Fuel cells are attracting attention as a means of solving environmental energy problems. Fuel cells use inexhaustible hydrogen as an energy source and do not release greenhouse gases, environmental pollutants, etc. generated by burning fossil fuels, so there are problems such as global warming, environmental pollution, and depletion of fossil fuels. It is expected as a means to solve.

燃料電池のエネルギー源である水素の貯蔵方法としては、水素を例えば３５０気圧の高圧でボンベ内に貯蔵する高圧ボンベ方式、水素を−２５３℃以下の極低温で液化して貯蔵する液体水素方式、水素吸蔵合金に水素を吸蔵する吸蔵合金方式等が挙げられる。特に、吸蔵合金方式は、超高圧、極低温といった特殊状態で水素を貯蔵する必要がないため、取り扱いが容易で安全性が高く、しかも単位体積当たりの水素貯蔵量が高いという優れた特徴を有している。吸蔵合金方式を採用した発電装置及び発電方法の一例が特許文献１に開示されている。特許文献１に係る発電装置は、水素化ホウ素ナトリウムと固形のシュウ酸との混合粉末を貯蔵した貯蔵室を備えており、貯水容器に貯えられた水を貯蔵室に注入することによって水素ガスを発生させ、燃料電池に供給するように構成されている。また、発電によって燃料電池の空気極側に生成された水を回収して、貯水容器に環流するように構成されている。   As a method for storing hydrogen, which is an energy source of a fuel cell, for example, a high-pressure cylinder system that stores hydrogen in a cylinder at a high pressure of 350 atm, a liquid hydrogen system that stores hydrogen by liquefying it at a cryogenic temperature of −253 ° C. or lower, Examples include a hydrogen storage alloy system that stores hydrogen in a hydrogen storage alloy. In particular, the storage alloy method does not need to store hydrogen in special conditions such as ultra-high pressure and cryogenic temperature, so it has excellent features such as easy handling, high safety, and high hydrogen storage per unit volume. is doing. An example of a power generation apparatus and a power generation method that employ an occlusion alloy system is disclosed in Patent Document 1. The power generation device according to Patent Document 1 includes a storage chamber in which a mixed powder of sodium borohydride and solid oxalic acid is stored, and hydrogen gas is injected by injecting water stored in a water storage container into the storage chamber. Is generated and supplied to the fuel cell. Further, the water generated on the air electrode side of the fuel cell by power generation is collected and recirculated to the water storage container.

一方、水素吸蔵合金を封入したボンベ内に水素を貯蔵するハイブリッド方式が開発されている。１．５ｋｇの水素を貯蔵する場合、高圧ボンベ方式では約６０Ｌのタンクに３５０気圧の高圧で貯蔵する必要があるのに対し、ハイブリッド方式では、４０．８Ｌのタンクに３５気圧の低圧で貯蔵することが可能である。
特開２００６−２９８６７０号公報 On the other hand, a hybrid system for storing hydrogen in a cylinder filled with a hydrogen storage alloy has been developed. When storing 1.5 kg of hydrogen, it is necessary to store in a tank of about 60 L at a high pressure of 350 atm in the high pressure cylinder system, whereas in a hybrid system, it is stored in a tank of 40.8 L at a low pressure of 35 atm. It is possible.
JP 2006-298670 A

しかしながら、吸蔵合金方式は、高圧ボンベ方式、液体水素方式に比べ、単位重量当たりの水素貯蔵量が低いという問題があった。一般的な水素吸蔵合金の水素吸蔵率が合金質量の数パーセントと低いためである。例えば、水素吸蔵率が合金質量の２ｗｔ％である場合、吸蔵合金方式で１．５ｋｇの水素を貯蔵するためには７５ｋｇの水素吸蔵合金が必要になる。また、水素吸蔵合金を加水分解して水素を取り出すために必要な水を考慮し、水素吸蔵合金及び水を含む水素製造材単位重量当たりの水素吸蔵率を算出した場合、水素吸蔵率は更に低くなる。
なお、特許文献１に係る発電装置においては、燃料電池で生成した水を循環させる構成であるため、水素製造材単位重量当たりの水素吸蔵率を向上させることができるように思える。しかし、水素化ホウ素ナトリウム及びシュウ酸の混合固形物と、水とを反応させて水素を発生させているため、実用上、燃料電池で生成する水に不純物が混入する虞があり、効率的に純水を回収することができず、水素の発生及び発電に不具合が生ずるという問題がある。 However, the storage alloy method has a problem that the hydrogen storage amount per unit weight is low as compared with the high pressure cylinder method and the liquid hydrogen method. This is because the hydrogen storage rate of a general hydrogen storage alloy is as low as several percent of the alloy mass. For example, when the hydrogen storage rate is 2 wt% of the alloy mass, 75 kg of hydrogen storage alloy is required to store 1.5 kg of hydrogen in the storage alloy system. In addition, when considering the water required to hydrolyze the hydrogen storage alloy and take out hydrogen, the hydrogen storage rate per unit weight of the hydrogen production material containing the hydrogen storage alloy and water is calculated. Become.
In addition, since it is the structure which circulates the water produced | generated with the fuel cell in the electric power generating apparatus which concerns on patent document 1, it seems that the hydrogen occlusion rate per unit weight of a hydrogen production material can be improved. However, since hydrogen is generated by reacting a mixed solid of sodium borohydride and oxalic acid with water, there is a possibility that impurities may be mixed into the water produced in the fuel cell in practice, and it is efficient. There is a problem that pure water cannot be recovered, and problems occur in the generation of hydrogen and power generation.

一方、ハイブリッド方式においても、高圧ボンベ方式、液体水素方式に比べ、単位重量当たりの水素貯蔵量が低いという問題がある。ハイブリッド方式で１．５ｋｇの水素を貯蔵した場合の総重量は８８．６ｋｇに達し、単位重量当たりの水素貯蔵量は１．６ｗｔ％になる。   On the other hand, even in the hybrid system, there is a problem that the hydrogen storage amount per unit weight is low as compared with the high pressure cylinder system and the liquid hydrogen system. When 1.5 kg of hydrogen is stored in the hybrid system, the total weight reaches 88.6 kg, and the hydrogen storage amount per unit weight is 1.6 wt%.

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、単体で加水分解可能な水素化マグネシウムに、貯水容器の水を供給することによって高純度の水素を発生させ、更に燃料電池で生成した水を貯水容器に環流させることにより、水素吸蔵合金及び水を含む水素製造材単位重量当たりの水素吸蔵率を６．４５〜１５．３９ｗｔ％に向上させることができる発電装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and by supplying water in a water storage container to magnesium hydride that can be hydrolyzed alone, high-purity hydrogen is generated, and water produced by a fuel cell is further generated. by refluxing the reservoir and aims to provide a power generating equipment capable of improving the hydrogen storage of hydrogen produced material per unit weight containing a hydrogen storage alloy and water 6.45～15.39Wt% And

本発明の他の目的は、水素化マグネシウムの加水分解によって発生した水素を貯蔵する水素貯蔵容器を備え、該水素貯蔵容器に貯蔵された水素を燃料電池に供給するように構成することにより、瞬時に水素を燃料電池に供給し、発電を開始することができる発電装置を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a hydrogen storage container that stores hydrogen generated by hydrolysis of magnesium hydride, and to supply the hydrogen stored in the hydrogen storage container to the fuel cell, thereby instantaneously. It is another object of the present invention to provide a power generator capable of supplying power to a fuel cell and starting power generation.

本発明の他の目的は、貯水容器に貯えられた水及び前記反応容器を水の凝固点より高温に保つ保温手段と、水素化マグネシウムを加熱する加熱手段とを備えることにより、周囲温度に拘わらず発電に必要な液体の水を常備することができ、水素化マグネシウムの急速加熱によって加水分解を促進させ、即時に発電を開始することができる発電装置を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide water stored in a water storage container and a heat retaining means for keeping the reaction container at a temperature higher than the freezing point of water, and a heating means for heating magnesium hydride, regardless of the ambient temperature. An object of the present invention is to provide a power generation apparatus that can always have liquid water necessary for power generation, promote hydrolysis by rapid heating of magnesium hydride, and can immediately start power generation.

本発明の他の目的は、貯水容器に貯えられた水及び前記反応容器を水の凝固点より高温に保つ保温手段と、水素化マグネシウムを加熱する加熱手段とを備え、水素貯蔵容器内の圧力に応じて水素化マグネシウムの加熱温度を昇降させるように構成することにより、周囲温度に拘わらず発電に必要な液体の水を常備することができ、必要な電力に応じた水素化マグネシウムの急速加熱によって加水分解を促進させ、即時に発電を開始することができる発電装置を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide water stored in a water storage container and a heat retaining means for keeping the reaction container at a temperature higher than the freezing point of water, and a heating means for heating magnesium hydride. Accordingly, by configuring the heating temperature of the magnesium hydride to rise and fall, liquid water necessary for power generation can be provided regardless of the ambient temperature, and by rapid heating of the magnesium hydride according to the required power An object of the present invention is to provide a power generation device that can accelerate hydrolysis and start power generation immediately.

本発明の他の目的は、水素貯蔵容器内で凝結した水を貯水容器に環流させるように構成することにより、水素吸蔵合金及び水を含む水素製造材単位重量当たりの水素吸蔵率を更に向上させることができる発電装置を提供することにある。   Another object of the present invention is to further improve the hydrogen storage rate per unit weight of the hydrogen production material containing hydrogen storage alloy and water by configuring the water condensed in the hydrogen storage container to circulate in the water storage container. An object of the present invention is to provide a power generator that can perform the above-described operation.

本発明の他の目的は、保温手段及び加熱手段に給電する二次電池を備え、燃料電池の電力で二次電池を充電するように構成することにより、加熱手段又は保温手段のエネルギー源を別途用意することなく、装置内部で水素化マグネシウム及び水の加熱及び保温を行うことができる発電装置を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a heat retention means and a secondary battery that supplies power to the heating means, and to charge the secondary battery with the power of the fuel cell, thereby separately providing an energy source for the heating means or the heat retention means. It is an object of the present invention to provide a power generator capable of heating and keeping heat of magnesium hydride and water inside the apparatus without preparation.

本発明の他の目的は、燃料電池及び二次電池夫々の電力を出力する出力部を備えることにより、燃料電池の起動に先立って、安定した電力を瞬時に出力することができる発電装置を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a power generator capable of instantaneously outputting stable power prior to the start of the fuel cell by providing an output unit that outputs the power of each of the fuel cell and the secondary battery. There is to do.

本発明の他の目的は、常時又は間欠的に水素を燃料電池に供給するように構成することにより、常時、水素貯蔵容器に水素を、二次電池に電力を貯えておくことができ、発電の即時開始に備えることができる発電装置を提供することにある。   Another object of the present invention is to supply hydrogen to the fuel cell constantly or intermittently, so that hydrogen can be always stored in the hydrogen storage container and power can be stored in the secondary battery. It is in providing the electric power generating apparatus which can be prepared for an immediate start of.

本発明の他の目的は、給水路及び水素供給管を夫々２系統で構成し、給水路の一の系統を通断する給水弁と、水素供給管の一の系統を開閉する水素供給弁とを備えることにより、必要に応じて給水弁及び水素供給弁を開放し、水素の発生及び水素の供給を速やかに開始させ、即時に発電することができる発電装置を提供することにある。   Another object of the present invention is to configure a water supply channel and a hydrogen supply pipe in two systems, respectively, a water supply valve that cuts off one system of the water supply channel, and a hydrogen supply valve that opens and closes one system of the hydrogen supply pipe By providing the above, it is an object of the present invention to provide a power generation device capable of immediately generating power by opening a water supply valve and a hydrogen supply valve as necessary to quickly start generation of hydrogen and supply of hydrogen.

本発明の他の目的は、燃料電池、貯水容器及び反応容器を収容する断熱性の収容体を備えることにより、燃料電池で発生した廃熱、及び加水分解の反応熱を、貯水容器及び反応容器の保温、並びに反応容器の加熱に再利用することができる発電装置を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a heat storage container that contains a fuel cell, a water storage container, and a reaction container, so that the waste heat generated in the fuel cell and the reaction heat of hydrolysis are converted into a water storage container and a reaction container. Another object of the present invention is to provide a power generation device that can be reused for heat insulation and heating of a reaction vessel.

本発明の他の目的は、平均粒径４５μｍの水素化マグネシウムを用いることによって、触媒を利用すること無く、水素化マグネシウムと水との反応を活性化させて水素を発生させ、効果的に発電することができる発電装置を提供することにある。   Another object of the present invention is to use magnesium hydride having an average particle size of 45 μm to generate hydrogen by activating the reaction between magnesium hydride and water without using a catalyst, thereby effectively generating power. It is in providing the electric power generating apparatus which can do.

本発明の他の目的は、水素化マグネシウムに音波を与える音波発生部を備えることにより、触媒を利用すること無く、水素化マグネシウムと水との反応を活性化させて水素を発生させ、効果的に発電することができる発電装置を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a sound wave generating unit that applies sound waves to magnesium hydride, thereby effectively generating a hydrogen by activating the reaction between magnesium hydride and water without using a catalyst. An object of the present invention is to provide a power generator capable of generating electricity.

本発明の他の目的は、水素化マグネシウムの共振周波数を有する音波を発生するように構成することにより、触媒を利用すること無く、水素化マグネシウムと水との反応を更に活性化させて水素を発生させ、効果的に発電することができる発電装置を提供することにある。   Another object of the present invention is to generate a sound wave having a resonance frequency of magnesium hydride, thereby further activating the reaction between magnesium hydride and water without using a catalyst, thereby generating hydrogen. An object of the present invention is to provide a power generation device that can generate power and generate power effectively.

本発明に係る発電装置は、水素化マグネシウムの加水分解によって発生した水素を燃料電池に供給し、発電する発電装置であって、前記水素化マグネシウムの加水分解に必要な水を貯える貯水容器と、前記水素化マグネシウムを収容しており、前記貯水容器に貯えられた水及び前記水素化マグネシウムを反応させて水素を発生させるための反応容器と、前記貯水容器に貯えられた水を前記反応容器に供給する給水路と、前記貯水容器に貯えられた水及び前記反応容器を水の凝固点よりも高温に保つ保温手段と、前記水素化マグネシウムを加熱する加熱手段と、前記燃料電池の電力で充電され、前記保温手段及び前記加熱手段に給電する二次電池と、該二次電池及び前記加熱手段の間に設けられた加熱スイッチと、前記燃料電池及び前記二次電池夫々の電力を出力する出力部と、前記水素化マグネシウムの加水分解によって発生した気相の水素を貯蔵する水素貯蔵容器と、該水素貯蔵容器に貯蔵された水素を前記燃料電池に供給する水素供給管と、前記燃料電池で生成した水を回収して前記貯水容器に環流させる環流路と、待機状態で前記水素貯蔵容器内の圧力が第１圧力未満である場合、前記給水路を開放し、待機状態で前記第１圧力以上である場合、前記給水路を閉鎖し、給電要求があった場合、前記給水路を開放する給水弁と、前記水素供給管に設けられており、待機状態で前記水素貯蔵容器内の圧力が第１圧力よりも高い第２圧力以上である場合、前記水素供給管を開放し、待機状態で前記第２圧力未満である場合、閉鎖し、給電要求があった場合、前記水素供給管を開放する水素供給弁とを備え、前記加熱スイッチは、待機状態で開状態、給電要求があった場合、閉状態になり、前記二次電池は、給電要求後、前記燃料電池から電力が出力され始めるまでの間に電力を出力するようにしてあることを特徴とする。
本発明に係る発電装置は、水素化マグネシウムの加水分解によって発生した水素を燃料電池に供給し、発電する発電装置であって、前記水素化マグネシウムの加水分解に必要な水を貯える貯水容器と、前記水素化マグネシウムを収容しており、前記貯水容器に貯えられた水及び前記水素化マグネシウムを反応させて水素を発生させるための反応容器と、前記貯水容器に貯えられた水を前記反応容器に供給する第１及び第２給水管と、前記貯水容器に貯えられた水及び前記反応容器を水の凝固点よりも高温に保つ保温手段と、前記水素化マグネシウムを加熱する加熱手段と、前記燃料電池の電力で充電され、前記保温手段及び前記加熱手段に給電する二次電池と、該二次電池及び前記加熱手段の間に設けられた加熱スイッチと、前記燃料電池及び前記二次電池夫々の電力を出力する出力部と、前記水素化マグネシウムの加水分解によって発生した気相の水素を貯蔵する水素貯蔵容器と、該水素貯蔵容器に貯蔵された水素を前記燃料電池に供給する第１及び第２水素供給管と、前記燃料電池で生成した水を回収して前記貯水容器に環流させる環流路と、前記第１給水管に設けられており、前記水素貯蔵容器内の圧力が第１圧力未満である場合、前記第１給水管を開放し、前記第１圧力以上である場合、前記第１給水管を閉鎖する第１給水弁と、前記第２給水管に設けられており、給電要求があった場合、前記第２給水管を開放し、給電を終えた場合、前記第２給水管を閉鎖する第２給水弁と、前記第１水素供給管に設けられており、前記水素貯蔵容器内の圧力が第１圧力よりも高い第２圧力以上である場合、前記第１水素供給管を開放し、前記第２圧力未満である場合、閉鎖する第１水素供給弁と、前記第２水素供給管に設けられており、給電要求があった場合、前記第２水素供給管を開放し、給電を終えた場合、閉鎖する第２水素供給弁とを備え、前記加熱スイッチは、待機状態で開状態、給電要求があった場合、閉状態になり、前記二次電池は、給電要求後、前記燃料電池から電力が出力され始めるまでの間に電力を出力するようにしてあることを特徴とする。 A power generation device according to the present invention is a power generation device that supplies hydrogen generated by hydrolysis of magnesium hydride to a fuel cell and generates power, and a water storage container for storing water necessary for hydrolysis of the magnesium hydride, The magnesium hydride is contained, a reaction container for generating hydrogen by reacting the water stored in the water storage container and the magnesium hydride, and the water stored in the water storage container into the reaction container. Charged with power supplied from the water supply path, heat stored in the water storage container and heat retaining means for maintaining the reaction container at a temperature higher than the freezing point of water, heating means for heating the magnesium hydride, and power of the fuel cell a secondary battery that supplies power to the thermal insulation means and said heating means, a heat switch which is provided between the secondary battery and the heating unit, the fuel cell and the secondary battery An output unit for outputting each electric power, a hydrogen storage container for storing hydrogen in the gas phase generated by hydrolysis of the magnesium hydride, and a hydrogen supply for supplying the hydrogen stored in the hydrogen storage container to the fuel cell A pipe, a circulation passage for collecting water generated in the fuel cell and circulating it to the water storage container, and when the pressure in the hydrogen storage container is lower than the first pressure in a standby state, the water supply path is opened, when in the standby state is the first pressure or more, closing the water supply passage, when there is a power supply request, a water supply valve to open the water supply passage is provided on the hydrogen supply pipe, said a standby state When the pressure in the hydrogen storage container is equal to or higher than the second pressure higher than the first pressure, the hydrogen supply pipe is opened, and when the pressure is lower than the second pressure in the standby state, the power supply is requested , to open the hydrogen supply pipe And a hydrogen supply valve, until the heating switch is opened in a standby state, when there is a power supply request, becomes closed, the secondary battery after power supply request, the power from the fuel cell starts to be output It is characterized in that power is output during the period .
A power generation device according to the present invention is a power generation device that supplies hydrogen generated by hydrolysis of magnesium hydride to a fuel cell and generates power, and a water storage container for storing water necessary for hydrolysis of the magnesium hydride, The magnesium hydride is contained, a reaction container for generating hydrogen by reacting the water stored in the water storage container and the magnesium hydride, and the water stored in the water storage container into the reaction container. First and second water supply pipes to be supplied, water stored in the water storage container and heat retaining means for maintaining the reaction container at a temperature higher than the freezing point of water, heating means for heating the magnesium hydride, and the fuel cell A secondary battery that is charged with the electric power of the battery and supplies power to the heat retaining means and the heating means, a heating switch provided between the secondary battery and the heating means, the fuel cell, and An output unit that outputs electric power of each of the secondary batteries, a hydrogen storage container that stores gaseous hydrogen generated by hydrolysis of the magnesium hydride, and hydrogen stored in the hydrogen storage container to the fuel cell First and second hydrogen supply pipes to be supplied, a circulation passage for recovering water generated in the fuel cell and circulating to the water storage container, and the first water supply pipe are provided in the hydrogen storage container. When the pressure is less than the first pressure, the first water supply pipe is opened, and when the pressure is equal to or higher than the first pressure, the first water supply valve for closing the first water supply pipe and the second water supply pipe are provided. And when the power supply is requested, the second water supply pipe is opened, and when power supply is completed, the second water supply valve for closing the second water supply pipe and the first hydrogen supply pipe are provided. The second pressure in the hydrogen storage container is higher than the first pressure. If the pressure is greater than or equal to the force, the first hydrogen supply pipe is opened, and if the pressure is lower than the second pressure, the first hydrogen supply valve is closed and the second hydrogen supply pipe is provided, and there is a power supply request. The second hydrogen supply pipe is opened, and when the power supply is completed, the second hydrogen supply valve is closed, and the heating switch is open in a standby state, and when the power supply is requested, the heat switch is closed. Thus, the secondary battery is configured to output electric power after a power supply request and before starting to output electric power from the fuel cell.

本発明に係る発電装置は、前記水素貯蔵容器内で凝結した水を前記貯水容器に環流させる第２の環流路を備えることを特徴とする。 The power generation device according to the present invention is characterized by including a second annular flow path for circulating water condensed in the hydrogen storage container to the water storage container.

本発明に係る発電装置は、前記燃料電池、前記貯水容器及び前記反応容器を収容する断熱性の収容体を備えることを特徴とする。 The power generation device according to the present invention includes a heat insulating container that houses the fuel cell, the water storage container, and the reaction container.

本発明に係る発電装置は、前記水素化マグネシウムは、平均粒径が４５μｍ未満の粒状であることを特徴とする。 The power generator according to the present invention is characterized in that the magnesium hydride is granular having an average particle size of less than 45 μm.

本発明に係る発電装置は、前記水素化マグネシウムは、平均粒径が４５μｍ以上の水素化マグネシウム粗粒子を機械的に粉砕してなることを特徴とする。 The power generation device according to the present invention is characterized in that the magnesium hydride is obtained by mechanically pulverizing magnesium hydride coarse particles having an average particle diameter of 45 μm or more.

本発明に係る発電装置は、前記反応容器中の前記水素化マグネシウムに音波を与える音波発生部を備えることを特徴とする。 The power generation device according to the present invention includes a sound wave generator that applies sound waves to the magnesium hydride in the reaction vessel.

本発明に係る発電装置は、前記音波の周波数は、前記水素化マグネシウムの共振周波数であることを特徴とする。 In the power generator according to the present invention, the frequency of the sound wave is a resonance frequency of the magnesium hydride.

本発明に係る発電装置は、前記音波の周波数は、２８ｋＨｚ又は１００ｋＨｚであり、前記水素化マグネシウムの平均粒径は、１．８７μｍであることを特徴とする。 In the power generator according to the present invention, the frequency of the sound wave is 28 kHz or 100 kHz, and the average particle size of the magnesium hydride is 1.87 μm.

本発明にあっては、貯水容器から反応容器に供給された水（Ｈ2 Ｏ）と、水素化マグネシウム（ＭｇＨ2 ）とが反応し、水素（Ｈ2 ）が発生する。反応容器で発生した水素は水素供給管を通じて燃料電池に供給される。燃料電池は反応容器から供給された水素と酸素とを反応させることによって発電し、水を生成する。燃料電池で生成した水は回収され、環流路を通じて貯水容器に環流する。
反応容器における加水分解反応は、下記化学式（１）で表され、燃料電池における化学反応は下記化学式（２）で表される。
ＭｇＨ2 ＋２Ｈ2 Ｏ→Ｍｇ（ＯＨ）2 ＋２Ｈ2 …（１）
２Ｈ2 ＋Ｏ2 →２Ｈ2 Ｏ…（２）
化学式（１）、（２）から分かるように、水素の発生に必要な水は、燃料電池で生成される水ですべて賄うことができる。従って、水素製造材単位重量当たりの実質的な水素吸蔵率は、マグネシウム（Ｍｇ）及び水素（Ｈ）の原子量が夫々２４及び１であるため、４／２６＝１５．３９ｗｔ％に達する。
但し、水の環流を開始させるためには所定量の水が必要であるところ、水が全く環流しない場合であっても、水素製造材単位重量当たりの水素吸蔵率は４／（２６＋３６）＝６．４５ｗｔ％に達する。
よって、水の環流を開始させる水を考慮に入れたとしても、水素製造材単位重量当たりの水素吸蔵率は６．４５〜１５．３９ｗｔ％に達する。
また、水素化マグネシウム単体の加水分解によって発生した高純度の水素を燃料電池に供給するため、燃料電池から回収される水に不純物が混入する虞はなく、高純度の水を簡易かつ効率的に回収し、循環させることができる。
なお、第１発明に係る発電装置は、定置式及び移動式を含み、移動体に搭載されるものも含む。定置式としては、例えば屋外に定置される家庭用燃料電池システム、ホテル、病院、工場等の建築物に定置される燃料電池システムが挙げられる。移動式としては、例えばレジャー用、野外コンサート用等の持ち運び可能な携帯用電源が挙げられる。また、第１発明に係る発電装置を、自動車、フォークリフト車、カート、空港作業車、船舶、携帯電話、ノートパソコン等の移動体に搭載しても良い。 In the present invention, water (H 2 O) supplied from the water storage container to the reaction container reacts with magnesium hydride (MgH 2 ) to generate hydrogen (H 2 ). Hydrogen generated in the reaction vessel is supplied to the fuel cell through a hydrogen supply pipe. The fuel cell generates power by reacting hydrogen and oxygen supplied from a reaction vessel to generate water. The water produced by the fuel cell is collected and circulated to the water storage container through the circulation channel.
The hydrolysis reaction in the reaction vessel is represented by the following chemical formula (1), and the chemical reaction in the fuel cell is represented by the following chemical formula (2).
MgH 2 + 2H 2 O → Mg (OH) 2 + 2H 2 (1)
2H 2 + O 2 → 2H 2 O (2)
As can be seen from the chemical formulas (1) and (2), all the water necessary for generating hydrogen can be covered with water generated by the fuel cell. Accordingly, the substantial hydrogen storage rate per unit weight of the hydrogen production material reaches 4/26 = 15.39 wt% because the atomic weights of magnesium (Mg) and hydrogen (H) are 24 and 1, respectively.
However, when a predetermined amount of water is required to start the water recirculation, the hydrogen occlusion rate per unit weight of the hydrogen production material is 4 / (26 + 36) = 6 even when the water is not recirculated at all. .45 wt% is reached.
Therefore, even when taking into account the water that initiates the reflux of water, the hydrogen storage rate per unit weight of the hydrogen product reaches 6.45 to 15.39 wt%.
In addition, since high-purity hydrogen generated by hydrolysis of magnesium hydride alone is supplied to the fuel cell, there is no risk of impurities being mixed into the water recovered from the fuel cell, and high-purity water is easily and efficiently added. Can be recovered and circulated.
The power generation device according to the first invention includes a stationary type and a mobile type, and also includes those mounted on a moving body. Examples of the stationary type include a household fuel cell system that is stationary outdoors, and a fuel cell system that is stationary in buildings such as hotels, hospitals, factories, and the like. Examples of the mobile type include a portable power source that can be used for leisure and outdoor concerts. Moreover, you may mount the electric power generating apparatus which concerns on 1st invention in moving bodies, such as a motor vehicle, a forklift truck, a cart, an airport work vehicle, a ship, a mobile telephone, a laptop computer.

また、水素化マグネシウムの加水分解によって発生した水素を水素貯蔵容器に貯蔵しておき、必要に応じて水素貯蔵容器から水素を燃料電池に供給する。従って、瞬時に水素を燃料電池に供給することができ、水素化マグネシウムの加水分解が開始されるまでの間、水素貯蔵容器に貯蔵された水素を用いて発電することができる。 Further , hydrogen generated by hydrolysis of magnesium hydride is stored in a hydrogen storage container, and hydrogen is supplied from the hydrogen storage container to the fuel cell as necessary. Therefore, hydrogen can be instantaneously supplied to the fuel cell, and power can be generated using the hydrogen stored in the hydrogen storage container until the hydrolysis of magnesium hydride is started.

更に、保温手段は、貯水容器内の水及び反応容器を水の凝固点より高温に保温しているため、周囲温度に拘わらず水素化マグネシウムの加水分解に必要な液体の水を常備することができ、反応容器に瞬時に供給することができる。また、加熱手段は、水素化マグネシウムを加熱することができるため、必要に応じて水素化マグネシウムの加水分解を促進させることができ、室温で加水分解反応させる場合に比べて、急速に水素を発生させることができる。従って、水素を速やかに燃料電池に供給し、発電を開始することができる。
なお、凝固点は気圧によって変動するため、発電装置を使用する環境に応じて保温温度を設定する。
更にまた、二次電池が保温手段及び加熱手段に給電し、二次電池は燃料電池の電力を用いて充電される。従って、水素化マグネシウム及び水の加熱及び保温に必要なエネルギーは装置内部で賄われる。
更にまた、出力部は、燃料電池及び二次電池夫々の電力を出力する。燃料電池の起動には時間を要するが、燃料電池の起動に先立って、二次電池が電力を出力することができる。従って、瞬時に電力の出力を開始することができる。また、燃料電池の出力が低下又は不安定化した場合、二次電池が電力を出力するため、電力の出力を安定化させることができる。
更にまた、水素貯蔵容器から燃料電池に水素が供給され、水素貯蔵容器内の圧力が第１圧力未満に降下した場合、給水弁が開放し、貯水容器の水が反応容器に供給される。反応容器に水が供給された場合、水素化マグネシウムが加水分解して水素が発生し、水素貯蔵容器に水素が貯蔵される。水素貯蔵容器内の圧力が第２圧力以上に上昇した場合、水素供給弁が開放し、水素貯蔵容器から燃料電池に水素が供給され、燃料電池は発電する。また、二次電池を備えている場合、燃料電池で発電した電力は二次電池に貯えられる。
従って、水素貯蔵容器には第１圧力以上、第２圧力未満の水素が常時貯蔵される。また、二次電池にも電力が貯えられる。瞬時に供給可能な水素又は電力を貯えておくことにより、発電を即時に開始することが可能になる。 Furthermore , since the heat retaining means keeps the water in the water storage container and the reaction container at a temperature higher than the freezing point of the water, liquid water necessary for hydrolysis of magnesium hydride can be always provided regardless of the ambient temperature. , Can be supplied instantaneously to the reaction vessel. In addition, the heating means can heat magnesium hydride, so that the hydrolysis of magnesium hydride can be promoted as needed, and hydrogen is generated more rapidly than when hydrolysis is performed at room temperature. Can be made. Therefore, it is possible to quickly supply hydrogen to the fuel cell and start power generation.
Since the freezing point varies depending on the atmospheric pressure, the heat retention temperature is set according to the environment in which the power generation device is used.
Furthermore, the secondary battery supplies power to the heat retaining means and the heating means, and the secondary battery is charged using the power of the fuel cell. Therefore, the energy required for heating and heat retention of magnesium hydride and water is provided inside the apparatus.
Furthermore, the output unit outputs the power of each of the fuel cell and the secondary battery. Although it takes time to start the fuel cell, the secondary battery can output power prior to starting the fuel cell. Accordingly, power output can be started instantaneously. In addition, when the output of the fuel cell decreases or becomes unstable, the secondary battery outputs power, so that the power output can be stabilized.
Furthermore, when hydrogen is supplied from the hydrogen storage container to the fuel cell and the pressure in the hydrogen storage container drops below the first pressure, the water supply valve is opened and the water in the storage container is supplied to the reaction container. When water is supplied to the reaction vessel, the magnesium hydride is hydrolyzed to generate hydrogen, and the hydrogen is stored in the hydrogen storage vessel. When the pressure in the hydrogen storage container rises above the second pressure, the hydrogen supply valve is opened, hydrogen is supplied from the hydrogen storage container to the fuel cell, and the fuel cell generates power. Moreover, when the secondary battery is provided, the electric power generated by the fuel cell is stored in the secondary battery.
Accordingly, hydrogen that is higher than the first pressure and lower than the second pressure is always stored in the hydrogen storage container. In addition, power is stored in the secondary battery. By storing hydrogen or electric power that can be supplied instantaneously, power generation can be started immediately.

本発明にあっては、加水分解反応（発熱反応）時に水が蒸気となり、該水蒸気が水素に随伴するところ、水素貯蔵容器内で凝結した水は第２の環流路を通じて貯水容器に環流する。従って、外部に排出され、又は水素貯蔵容器内に滞留する虞がある水も回収することができ、水素製造材単位重量当たりの水素吸蔵率を更に向上させることができる。 In the present invention, water becomes steam during the hydrolysis reaction (exothermic reaction), and the water vapor accompanies hydrogen, and the water condensed in the hydrogen storage container is circulated to the water storage container through the second circulation channel. Therefore, water that may be discharged to the outside or stay in the hydrogen storage container can be recovered, and the hydrogen storage rate per unit weight of the hydrogen production material can be further improved.

本発明にあっては、水素貯蔵容器内の圧力に拘わらず、第２の給水弁及び第２の水素供給弁を開放させることによって、水素を燃料電池に供給し、加水分解に必要な水を反応容器に供給することができる。従って、第２の給水弁及び水素供給弁を開放することによって、水素の発生及び供給を瞬時に開始し、燃料電池を起動させることができる。 In the present invention, regardless of the pressure in the hydrogen storage container, by opening the second water supply valve and the second hydrogen supply valve, hydrogen is supplied to the fuel cell, and water necessary for hydrolysis is supplied. The reaction vessel can be supplied. Therefore, by opening the second water supply valve and the hydrogen supply valve, generation and supply of hydrogen can be started instantaneously and the fuel cell can be started.

本発明にあっては、断熱性の収容体が燃料電池、貯水容器及び反応容器を収容している。従って、燃料電池で発生した廃熱、及び加水分解の反応熱を、貯水容器及び反応容器の保温、加熱に再利用することができる。 In the present invention, the heat insulating container accommodates the fuel cell, the water storage container, and the reaction container. Therefore, the waste heat generated in the fuel cell and the reaction heat of hydrolysis can be reused for heat retention and heating of the water storage container and the reaction container.

本発明にあっては、平均粒径４５μｍ未満の粒状の水素化マグネシウムと、水とを反応させて水素を発生させる。従って、平均粒径４５μｍ以上の水素化マグネシウムを用いた従来の発電装置に比べ、水素化マグネシウムと、水との反応が活性化する。なお、平均粒径４５μｍ未満の水素化マグネシウムは、所定の方法で製造された平均粒径４５μｍ以上の水素化マグネシウム粗粒子を機械的に粉砕することによって得られる。 In the present invention, hydrogen is generated by reacting granular magnesium hydride having an average particle size of less than 45 μm with water. Therefore, the reaction between magnesium hydride and water is activated as compared with the conventional power generation apparatus using magnesium hydride having an average particle size of 45 μm or more. Magnesium hydride having an average particle size of less than 45 μm can be obtained by mechanically pulverizing magnesium hydride coarse particles having an average particle size of 45 μm or more produced by a predetermined method.

本発明にあっては、音波発生部は、反応容器中の水素化マグネシウムに音波を与える。音波は、超音波を含む広義の音波を意味する。水素化マグネシウムと、水とが反応し、水素が発生した場合、気体の水素は、水素化マグネシウムの粒子に付着し、加水分解反応を阻害する。ところが、水素化マグネシウムを音波で振動させることによって、水素を速やかに離脱させることが可能になる。
従って、水素化マグネシウムと、水との反応が活性化する。 In the present invention, the sound wave generator applies sound waves to the magnesium hydride in the reaction vessel. The sound wave means a sound wave in a broad sense including an ultrasonic wave. When magnesium hydride and water react to generate hydrogen, gaseous hydrogen adheres to the magnesium hydride particles and inhibits the hydrolysis reaction. However, by oscillating magnesium hydride with sound waves, it is possible to quickly release hydrogen.
Therefore, the reaction between magnesium hydride and water is activated.

本発明にあっては、音波発生装置が発する音波の周波数は、水素化マグネシウムの共振周波数であるため、水素化マグネシウムは非共振状態に比べて、大きく振動し、水素ガスを速やかに離脱させることが可能になる。
従って、水素化マグネシウムと、水との反応がより効果的に活性化する。 In the present invention, since the frequency of the sound wave generated by the sound wave generator is the resonance frequency of magnesium hydride, the magnesium hydride vibrates greatly compared to the non-resonant state, and the hydrogen gas is quickly released. Is possible.
Therefore, the reaction between magnesium hydride and water is activated more effectively.

本発明によれば、水素吸蔵合金及び水を含む水素製造材単位重量当たりの水素吸蔵率が６．４５〜１５．３９に達し、発電装置を小型、軽量化することができる。例えば、１．５ｋｇの水素を供給可能な水素製造材の容積を２７．３〜４０．８Ｌ、総重量を９．７５〜２３．３ｋｇに小型、軽量化することができる。 According to the present invention, the hydrogen storage rate per unit weight of the hydrogen production material including the hydrogen storage alloy and water reaches 6.45 to 15.39, and the power generation device can be reduced in size and weight. For example, the volume of the hydrogen production material capable of supplying 1.5 kg of hydrogen can be reduced to 27.3 to 40.8 L, and the total weight can be reduced to 9.75 to 23.3 kg.

また、加水分解反応の開始を待って水素を燃料電池に供給する場合に比べ、瞬時に水素を燃料電池に供給し、発電を開始することができる。 Also , compared with a case where hydrogen is supplied to the fuel cell after the start of the hydrolysis reaction, hydrogen can be instantaneously supplied to the fuel cell and power generation can be started.

更に、周囲温度に拘わらず発電に必要な液体の水を常備することができ、水素化マグネシウムの急速加熱によって加水分解を促進させ、即時に発電を開始することができる。
更にまた、発電を速やかに開始させるための加熱手段又は保温手段のエネルギー源を別途用意することなく、装置内部で水素化マグネシウム及び水の加熱及び保温を行うことができる。
更にまた、電力の供給を開始する際、燃料電池の起動に先立って、二次電池から安定した電力を瞬時に出力することができる。
更にまた、常時、水素貯蔵容器に水素を貯え、発電の即時開始に備えることができる。また、二次電池に電力を貯えておくことができ、発電の即時開始に備えることができる。 Furthermore , liquid water necessary for power generation can be provided regardless of the ambient temperature, and hydrolysis can be promoted by rapid heating of magnesium hydride and power generation can be started immediately.
Furthermore, magnesium hydride and water can be heated and kept inside the apparatus without separately preparing an energy source for a heating means or a heat retaining means for quickly starting power generation.
Furthermore, when power supply is started, stable power can be instantaneously output from the secondary battery prior to the start of the fuel cell.
Furthermore, hydrogen can be always stored in the hydrogen storage container to prepare for the immediate start of power generation. Moreover, electric power can be stored in a secondary battery, and it can prepare for the immediate start of electric power generation.

本発明によれば、水素吸蔵合金及び水を含む水素製造材単位重量当たりの水素吸蔵率を更に向上させることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the hydrogen storage rate per unit weight of hydrogen production materials containing a hydrogen storage alloy and water can further be improved.

本発明によれば、水素貯蔵容器内の圧力に拘わらず、第２の給水弁及び水素供給弁を開放することによって、水素の発生及び水素の供給を速やかに開始させ、即時に発電することができる。 According to the present invention, regardless of the pressure in the hydrogen storage container, the second water supply valve and the hydrogen supply valve are opened to quickly start the generation of hydrogen and the supply of hydrogen, and to immediately generate power. it can.

本発明によれば、燃料電池で発生した廃熱、及び加水分解の反応熱を、貯水容器及び反応容器の保温、並びに反応容器の加熱に再利用することができ、エネルギーを無駄なく利用することができる。 According to the present invention, waste heat generated in a fuel cell and hydrolysis reaction heat can be reused for heat retention of the water storage container and the reaction container and heating of the reaction container, and energy can be used without waste. Can do.

本発明によれば、触媒を利用すること無く、水素化マグネシウムと水との反応を活性化させて水素を発生させ、効果的に発電することができる。 According to the present invention, it is possible to generate electric power effectively by activating the reaction between magnesium hydride and water without using a catalyst to generate hydrogen.

本発明によれば、水素化マグネシウムに音波を与えることによって、触媒を利用すること無く、水素化マグネシウムと水との反応を活性化させて水素を発生させ、効果的に発電することができる。 According to the present invention, by applying sound waves to magnesium hydride, the reaction between magnesium hydride and water can be activated without using a catalyst to generate hydrogen, thereby effectively generating power.

本発明によれば、水素化マグネシウムを音波によって共振させることによって、触媒を利用すること無く、水素化マグネシウムと水との反応を更に活性化させて水素を発生させ、効果的に発電することができる。 According to the present invention, by resonating magnesium hydride with sound waves, without using a catalyst, the reaction between magnesium hydride and water can be further activated to generate hydrogen and effectively generate power. it can.

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
図１は、本発明の実施の形態に係る発電装置を模式的に示すブロック図である。図中１は断熱性の収容体であり、収容体１は、燃料電池７と、発電に必要な水素を発生させるための反応容器４及び貯水容器２とを収容している。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings illustrating embodiments thereof.
FIG. 1 is a block diagram schematically showing a power generator according to an embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a heat insulating container, and the container 1 houses a fuel cell 7 and a reaction vessel 4 and a water storage vessel 2 for generating hydrogen necessary for power generation.

貯水容器２は、例えば円筒状の金属製又は樹脂製であり、水素の発生に必要な水を貯えている。貯水容器２の底部には第１及び第２給水管３１、３２（給水路）を介して反応容器４が接続されており、貯水容器２に貯えられた水が第１及び第２給水管３１、３２を通じて反応容器４に供給されるように構成されている。第１給水管３１の貯水容器２側及び反応容器４側には夫々第１給水弁３１ａ、３１ａが設けられている。第１給水弁３１ａ、３１ａは、反応容器４側の内圧が２気圧（第１圧力）以上に上昇した場合、閉鎖し、２気圧未満に降下した場合、開放して定量の水を反応容器４に供給する。なお、第１給水弁３１ａ、３１ａを２個設けているのは、水素の逆流を防止し、水の流量制御性を向上させるといった理由による。第２給水管３２は、第１給水管３１に比べて大径であり、第２給水管３２の貯水容器２側及び反応容器４側には、反応容器４側の内圧に拘わらず開閉することができる第２給水弁３２ａ、３２ａが夫々設けられている。第２給水弁３２ａ、３２ａは、例えば電磁弁であり、第２給水弁３２ａ、３２ａの開閉は制御部１４にて制御されている。第２給水弁３２ａ、３２ａを２個設けている理由は、第１給水弁３１ａ、３１ａと同様である。
なお、反応容器４に水を供給するための水圧が不足する場合、例えば加圧ポンプのような加圧手段を適宜箇所に備えれば良い。また、第１圧力の値は、一例であり、法規制を満たす圧力、例えば１０気圧未満であれば、他の圧力で第１給水弁３１ａ、３１ａが開閉するように構成しても良い。勿論、保安検査を受け、承認を得ることができれば、１０気圧以上の圧力で開閉するように構成しても良い。 The water storage container 2 is made of, for example, a cylindrical metal or resin and stores water necessary for generating hydrogen. The reaction vessel 4 is connected to the bottom of the water storage container 2 via first and second water supply pipes 31 and 32 (water supply passages), and the water stored in the water storage container 2 is the first and second water supply pipes 31. , 32 to be supplied to the reaction vessel 4. First water supply valves 31 a and 31 a are respectively provided on the water storage container 2 side and the reaction container 4 side of the first water supply pipe 31. The first water supply valves 31a and 31a are closed when the internal pressure on the reaction vessel 4 side rises to 2 atmospheres (first pressure) or more, and opened when the internal pressure on the reaction vessel 4 side drops to less than 2 atmospheres to open a fixed amount of water to the reaction vessel 4. To supply. The two first water supply valves 31a and 31a are provided for the reason that the back flow of hydrogen is prevented and the flow rate controllability of water is improved. The second water supply pipe 32 has a larger diameter than the first water supply pipe 31, and opens and closes the water supply container 2 side and the reaction container 4 side of the second water supply pipe 32 regardless of the internal pressure on the reaction container 4 side. 2nd water supply valves 32a and 32a which can perform are provided, respectively. The second water supply valves 32 a and 32 a are, for example, electromagnetic valves, and the opening and closing of the second water supply valves 32 a and 32 a is controlled by the control unit 14. The reason why two second water supply valves 32a and 32a are provided is the same as that of the first water supply valves 31a and 31a.
In addition, when the water pressure for supplying water to the reaction vessel 4 is insufficient, for example, a pressurizing unit such as a pressurizing pump may be provided at an appropriate place. Further, the value of the first pressure is an example, and the first water supply valves 31a and 31a may be opened and closed at other pressures as long as the pressure satisfies the legal regulations, for example, less than 10 atm. Of course, it may be configured to open and close at a pressure of 10 atm or higher as long as it can receive a security check and obtain approval.

制御部１４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート等を備えたマイクロコンピュータであり、第２給水弁３２ａ、３２ａ、その他の各種構成部の動作を制御している。また、制御部１４は、外部機器から入力部１５を介して入力された給電要求を取得し、給電要求に応じて後述の発電に関する処理を行う。
また、制御部１４には水素検出部１８及び警報部１９が接続されている。制御部１４は、水素検出部１８が水素を検出したか否かを判定し、水素検出部１８が水素を検出した場合、第１給水弁３１ａ、３１ａ及び第２給水弁３２ａ、３２ａを強制的に閉鎖し、警報部１９に警報を出力させる。このように、水素検出部１８及び警報部１９を備えることにより、水素漏れを最小限に抑えることができ、発電装置の安全性を向上させることができる。
なお、第１及び第２給水管３１、３２に、水素漏れ防止用の図示しない給水弁を別途設け、水素検出部１８が水素を検出した場合、該給水弁を閉鎖するように構成しても良い。 The control unit 14 is a microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, an input / output port, and the like, and controls operations of the second water supply valves 32a and 32a and other various components. In addition, the control unit 14 acquires a power supply request input from an external device via the input unit 15, and performs processing related to power generation, which will be described later, according to the power supply request.
In addition, a hydrogen detector 18 and an alarm 19 are connected to the controller 14. The control unit 14 determines whether or not the hydrogen detection unit 18 has detected hydrogen. When the hydrogen detection unit 18 detects hydrogen, the control unit 14 forces the first water supply valves 31a and 31a and the second water supply valves 32a and 32a. And the alarm unit 19 outputs an alarm. Thus, by providing the hydrogen detection unit 18 and the alarm unit 19, hydrogen leakage can be minimized and the safety of the power generation device can be improved.
The first and second water supply pipes 31 and 32 may be separately provided with a water supply valve (not shown) for preventing hydrogen leakage, and when the hydrogen detection unit 18 detects hydrogen, the water supply valve is closed. good.

反応容器４は、水素を吸蔵した水素化マグネシウムを適宜箇所に収容している。第１給水弁３１ａ、３１ａ又は第２給水弁３２ａ、３２ａが開放して貯水容器２の水が反応容器４に供給された場合、供給された水と、収容された水素化マグネシウムとが反応して水素が発生する。水素化マグネシウムと水との反応は、上述の化学式（１）で表される加水分解反応であり、水素化マグネシウムの温度が高い程、その反応速度は速い。例えば、水素化マグネシウムの温度が１５℃の場合、加水分解反応は徐々に進行し、常時微量の水素が発生する。水素化マグネシウムの温度が１１０℃以上の場合、加水分解反応は瞬時に完了するため、貯水容器２から供給された水の量に応じた水素が瞬時に発生する。   The reaction vessel 4 accommodates magnesium hydride occluded with hydrogen in appropriate places. When the first water supply valve 31a, 31a or the second water supply valve 32a, 32a is opened and the water in the water storage container 2 is supplied to the reaction container 4, the supplied water reacts with the contained magnesium hydride. As a result, hydrogen is generated. The reaction between magnesium hydride and water is a hydrolysis reaction represented by the above chemical formula (1). The higher the temperature of magnesium hydride, the faster the reaction rate. For example, when the temperature of magnesium hydride is 15 ° C., the hydrolysis reaction proceeds gradually, and a trace amount of hydrogen is always generated. When the temperature of magnesium hydride is 110 ° C. or higher, the hydrolysis reaction is completed instantaneously, so that hydrogen corresponding to the amount of water supplied from the water storage container 2 is generated instantaneously.

反応容器４の上部には、反応容器４と連通するように水素貯蔵容器５が設けられ、水素貯蔵容器５には第１及び第２水素供給管６１、６２を介して燃料電池７が接続されている。水素貯蔵容器５は、反応容器４で発生した水素を２気圧以上、７気圧（第２圧力）未満で貯蔵し、貯蔵した水素を必要に応じて第１及び第２水素供給管６１、６２を通じて燃料電池７に供給する。水素貯蔵容器５の出側には硫黄Ｓ、一酸化炭素ＣＯ、メタンガスＣＨ4 等の不純物を除去するフィルタ５ｂが設けられ、不純物が除去された高純度の水素が燃料電池７に供給される。また、第１及び第２水素供給管６１、６２の途中には、燃料電池７が破損しないよう、水素の圧力を減圧する図示しない減圧弁が介装されている。水素貯蔵容器５は、少なくとも後述の給電開始時に必要な水素を貯蔵することが可能な水素貯蔵容量を有している。
なお、水素貯蔵容器５内に水素吸蔵合金を封入し、水素貯蔵容器５の水素貯蔵量を向上させるように構成しても良い。また、第２圧力の値は、一例であり、法規制を満たす圧力、例えば１０気圧未満であれば、他の圧力であっても良い。勿論、上述の承認を得ることができれば、１０気圧以上の圧力であっても良い。 A hydrogen storage container 5 is provided above the reaction container 4 so as to communicate with the reaction container 4, and a fuel cell 7 is connected to the hydrogen storage container 5 via first and second hydrogen supply pipes 61 and 62. ing. The hydrogen storage container 5 stores hydrogen generated in the reaction container 4 at 2 atm or more and less than 7 atm (second pressure), and stores the stored hydrogen through the first and second hydrogen supply pipes 61 and 62 as necessary. The fuel cell 7 is supplied. A filter 5b that removes impurities such as sulfur S, carbon monoxide CO, and methane gas CH 4 is provided on the outlet side of the hydrogen storage container 5, and high-purity hydrogen from which impurities have been removed is supplied to the fuel cell 7. In addition, a pressure reducing valve (not shown) for reducing the pressure of hydrogen is interposed in the middle of the first and second hydrogen supply pipes 61 and 62 so that the fuel cell 7 is not damaged. The hydrogen storage container 5 has a hydrogen storage capacity capable of storing at least hydrogen necessary for starting power supply described later.
In addition, you may comprise so that the hydrogen storage alloy may be enclosed in the hydrogen storage container 5, and the hydrogen storage amount of the hydrogen storage container 5 may be improved. Further, the value of the second pressure is an example, and other pressures may be used as long as the pressure satisfies the legal regulations, for example, less than 10 atm. Of course, as long as the above approval can be obtained, the pressure may be 10 atmospheres or more.

また、水素貯蔵容器５の底部には、水素貯蔵容器５内で凝結した水を回収する水回収部８１が設けられている。水回収部８１は、例えば水素貯蔵容器５の底部に形成された凹部であり、水回収部８１と貯水容器２とは環流管９１で接続されており、水回収部８１で回収された水が環流管９１を通じて貯水容器２に環流するように構成されている。環流管９１の途中には、貯水容器２から水素貯蔵容器５に水が逆流することを防止する逆流防止手段、例えば逆流防止弁が設けられている。加水分解反応は発熱反応であるため、加水分解時に水が蒸気になり、該水蒸気が水素に随伴して水素貯蔵容器５に侵入する虞があるが、水素貯蔵容器５内に侵入して凝結した水は水回収部８１及び環流管９１を通じて貯水容器２に戻すことができる。
なお、水回収部８１で回収した水を反応容器４に戻すように構成しても良い。また、水回収部８１で回収した水を反応容器４又は貯水容器２のいずれかに選択的に戻すように構成しても良い。例えば、発電中は、加水分解用の水が必要であるため、水回収部８１で回収した水を反応容器４に戻し、発電していない場合、水回収部８１で回収した水を貯水容器２に戻すように構成すれば良い。 A water recovery unit 81 that recovers water condensed in the hydrogen storage container 5 is provided at the bottom of the hydrogen storage container 5. The water recovery unit 81 is a recess formed at the bottom of the hydrogen storage container 5, for example, and the water recovery unit 81 and the water storage container 2 are connected by a reflux pipe 91, and the water recovered by the water recovery unit 81 is The recirculation pipe 91 is configured to recirculate to the water storage container 2. In the middle of the reflux pipe 91, a backflow prevention means, for example, a backflow prevention valve is provided for preventing the water from flowing back from the water storage container 2 to the hydrogen storage container 5. Since the hydrolysis reaction is an exothermic reaction, water becomes steam at the time of hydrolysis, and there is a possibility that the water vapor enters the hydrogen storage container 5 along with hydrogen, but enters the hydrogen storage container 5 and condenses. Water can be returned to the water storage container 2 through the water recovery part 81 and the reflux pipe 91.
The water recovered by the water recovery unit 81 may be returned to the reaction vessel 4. Further, the water recovered by the water recovery unit 81 may be selectively returned to either the reaction container 4 or the water storage container 2. For example, since water for hydrolysis is required during power generation, the water recovered by the water recovery unit 81 is returned to the reaction vessel 4, and when the power is not generated, the water recovered by the water recovery unit 81 is stored in the water storage container 2. What is necessary is just to comprise so that it may return.

更に、水素貯蔵容器５の適宜箇所には水素貯蔵容器５内の圧力を検出する圧検出部５ａが配設されており、圧検出部５ａは検出した圧力を示す信号を制御部１４に与えるように構成されている。   Furthermore, a pressure detection unit 5a for detecting the pressure in the hydrogen storage container 5 is disposed at an appropriate location of the hydrogen storage container 5, and the pressure detection unit 5a gives a signal indicating the detected pressure to the control unit 14. It is configured.

第１及び第２水素供給管６１、６２の水素貯蔵容器５側には、第１及び第２水素供給弁６１ａ、６２ａが夫々設けられている。第１水素供給弁６１ａは、水素貯蔵容器５内の圧力が７気圧未満である場合、閉鎖し、水素貯蔵容器５内の圧力が７気圧以上である場合、開放し、水素を燃料電池７に供給する。第２水素供給弁６２ａは、水素貯蔵容器５の圧力に拘わらず開閉することができる電磁弁であり、第２水素供給弁６２ａの開閉は制御部１４にて制御されている。   First and second hydrogen supply valves 61a and 62a are provided on the hydrogen storage container 5 side of the first and second hydrogen supply pipes 61 and 62, respectively. The first hydrogen supply valve 61a is closed when the pressure in the hydrogen storage container 5 is less than 7 atm. The first hydrogen supply valve 61a is opened when the pressure in the hydrogen storage container 5 is 7 atm or more, and hydrogen is supplied to the fuel cell 7. Supply. The second hydrogen supply valve 62 a is an electromagnetic valve that can be opened and closed regardless of the pressure of the hydrogen storage container 5, and the opening and closing of the second hydrogen supply valve 62 a is controlled by the control unit 14.

燃料電池７は、例えば低温で動作可能な固体高分子燃料電池（ＰＥＦＣ）である。燃料電池７は、水素貯蔵容器５から供給された水素と、収容体１の適宜箇所に配設されている空気供給部１６から供給された空気中の酸素とに基づいて電気エネルギーを取り出す複数の単セルを備えている。単セルの積層方向両端には、各単セルで発電した電力を集電する矩形平板状の正極集電部７ａ及び負極集電部７ｂが設けられている。   The fuel cell 7 is, for example, a solid polymer fuel cell (PEFC) operable at a low temperature. The fuel cell 7 has a plurality of electrical energy extractions based on hydrogen supplied from the hydrogen storage container 5 and oxygen in the air supplied from the air supply unit 16 disposed at an appropriate location of the container 1. It has a single cell. At both ends in the stacking direction of the single cells, there are provided a rectangular flat plate-shaped positive electrode current collector 7a and negative electrode current collector 7b that collect power generated by each single cell.

図２は、単セルの一例を示す模式的分解斜視図である。単セルは、矩形平板状の電解質７１と、該電解質７１の両面に圧着された空気極７２ａ及び燃料極７２ｂと、空気極７２ａ及び燃料極７２ｂを更に外側から挟み、単セル間を仕切るセパレータ７３とを備えている。なお、電解質７１と、空気極７２ａ及び燃料極７２ｂとの接合体は、膜／電極接合体（ＭＥＡ：Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）と呼ばれている。   FIG. 2 is a schematic exploded perspective view showing an example of a single cell. The single cell has a rectangular flat plate-shaped electrolyte 71, an air electrode 72a and a fuel electrode 72b that are pressure-bonded to both surfaces of the electrolyte 71, and an air electrode 72a and a fuel electrode 72b that are further sandwiched from the outside, and a separator 73 that partitions the single cells. And. In addition, the joined body of the electrolyte 71, the air electrode 72a, and the fuel electrode 72b is called a membrane / electrode assembly (MEA: Membrane Electrode Assembly).

電解質７１は、例えばパーフルオロカーボンスルホン酸樹脂のようなフッ素系イオン交換膜であり、空気極７２ａ及び燃料極７２ｂに夫々供給された空気中の酸素及び水素が直接反応することを防ぎ、イオンのみを透過させる機能を有している。   The electrolyte 71 is a fluorine-based ion exchange membrane such as perfluorocarbon sulfonic acid resin, and prevents oxygen and hydrogen in the air supplied to the air electrode 72a and the fuel electrode 72b, respectively, from reacting directly, and only ions. It has a function of transmitting.

燃料極７２ｂは、電解質７１より幅狭の矩形平板状であり、水素貯蔵容器５から供給された水素を常温でイオン化する触媒層、該触媒層を支持するカーボンシート等を有している。燃料極７２ｂでイオン化した水素イオンは、電解質７１中を燃料極７２ｂ側から空気極７２ａ側へ移動する。一方、イオン化にて生成した電子は燃料極７２ｂから図示しない外部負荷を流れ、空気極７２ａに移動することで電力を供給する。   The fuel electrode 72b has a rectangular flat plate shape narrower than the electrolyte 71, and includes a catalyst layer that ionizes hydrogen supplied from the hydrogen storage container 5 at room temperature, a carbon sheet that supports the catalyst layer, and the like. Hydrogen ions ionized at the fuel electrode 72b move in the electrolyte 71 from the fuel electrode 72b side to the air electrode 72a side. On the other hand, electrons generated by ionization flow through an external load (not shown) from the fuel electrode 72b and move to the air electrode 72a to supply electric power.

空気極７２ａは、燃料極７２ｂと同様、空気供給部１６から供給された酸素を活性化させるための触媒層、カーボンシート等を有しており、空気極７２ａに供給された酸素は、空気極７２ａに移動した電子によってイオン化し、イオン化した酸素イオンと、電解質７１中を移動して空気極７２ａに到達した水素イオンとが反応し、水が生成する。   Like the fuel electrode 72b, the air electrode 72a has a catalyst layer, a carbon sheet, and the like for activating oxygen supplied from the air supply unit 16, and the oxygen supplied to the air electrode 72a is the air electrode. Ionized by the electrons moved to 72a, and the ionized oxygen ions react with the hydrogen ions that have moved through the electrolyte 71 and reached the air electrode 72a, thereby generating water.

図３は、空気極７２ａに対向する面を正面側にしたセパレータ７３の模式的正面図である。セパレータ７３は、縦横寸法が電解質７１と略同一の矩形状カーボン板からなり、隣接する単セル間で水素及び空気を分離すると共に、単セル間を電気的に接続する機能を有している。セパレータ７３の一の頂点部分には空気が流入する空気流入口７３ａが形成され、該頂点部分と対角をなす他の頂点部分には空気及び水を排出する空気排出口７３ｃが形成されている。また、残りの頂点部分にも同様にして、水素が流入する水素流入口７３ｄ、燃料極７２ｂを通流した排ガスを排出するガス出口７３ｅが形成されている。
セパレータ７３の空気極７２ａ側には、図３中、破線矢印で示すように、空気が空気極７２ａ表面全体を通流すると共に、発電で生成した水を排出するための並行溝７３ｂが形成されている。なお、並行溝７３ｂは、発電で生成した水を効率的に排出できるよう、長手方向が鉛直方向になるように形成されている。空気極７２ａ側と同様、セパレータ７３の燃料極７２ｂ側には、水素流入口７３ｄから流入した水素が燃料極７２ｂ表面全体を通流するように、並行溝が形成されている。 FIG. 3 is a schematic front view of the separator 73 having a surface facing the air electrode 72a on the front side. The separator 73 is formed of a rectangular carbon plate having substantially the same vertical and horizontal dimensions as the electrolyte 71, and has a function of separating hydrogen and air between adjacent single cells and electrically connecting the single cells. An air inlet 73a through which air flows is formed at one apex portion of the separator 73, and an air exhaust port 73c through which air and water are discharged is formed at the other apex portion that forms a diagonal with the apex portion. . Similarly, a hydrogen inlet 73d through which hydrogen flows in and a gas outlet 73e through which the exhaust gas flowing through the fuel electrode 72b is discharged are formed at the remaining vertex portions.
On the air electrode 72a side of the separator 73, as shown by a broken line arrow in FIG. 3, a parallel groove 73b for discharging the water generated by power generation is formed while air flows through the entire surface of the air electrode 72a. ing. In addition, the parallel groove 73b is formed so that the longitudinal direction becomes a vertical direction so that water generated by power generation can be efficiently discharged. Similar to the air electrode 72a side, a parallel groove is formed on the fuel electrode 72b side of the separator 73 so that the hydrogen flowing in from the hydrogen inlet 73d flows through the entire surface of the fuel electrode 72b.

燃料電池７の近傍には、燃料電池７で生成した水を回収する水回収器８２が設けられている。水回収器８２は、例えば燃料電池７の鉛直下方に設置された回収トレイを備えている。水回収器８２及び貯水容器２は環流管９２（環流路）で接続されており、水回収器８２で回収された水は、環流管９２を通じて貯水容器２に循環するように構成されている。また、水回収器８２には、空気極７２ａ及び燃料極７２ｂを通流し終えた排ガスを排気部１７から収容体１外に排気する排気部１７が接続されている。
なお、水の回収率を向上させるべく、燃料電池７の空気排出口７３ｃから排気された空気を冷却し、該空気中の水を凝縮させるように構成しても良い。また、燃料電池７の単セルに図示しない水冷溝を設け、空気極７２ａで生成した水を凝縮させて回収するように構成しても良い。更に、貯水容器２に貯えられた水を用いて、燃料電池７を水冷するように構成しても良い。更にまた、燃料電池７の空気極７２ａのみならず燃料極７２ｂ側を通流するガスから水を回収するように構成しても良い。 In the vicinity of the fuel cell 7, a water recovery unit 82 that recovers water generated by the fuel cell 7 is provided. The water recovery device 82 includes, for example, a recovery tray installed vertically below the fuel cell 7. The water recovery device 82 and the water storage container 2 are connected by a circulation pipe 92 (circulation flow path), and the water recovered by the water recovery device 82 is configured to circulate to the water storage container 2 through the circulation pipe 92. The water recovery unit 82 is connected to an exhaust unit 17 that exhausts exhaust gas that has passed through the air electrode 72a and the fuel electrode 72b from the exhaust unit 17 to the outside of the housing 1.
In order to improve the water recovery rate, the air exhausted from the air outlet 73c of the fuel cell 7 may be cooled to condense the water in the air. Further, a water cooling groove (not shown) may be provided in the single cell of the fuel cell 7 so that the water generated by the air electrode 72a is condensed and recovered. Furthermore, the fuel cell 7 may be configured to be water-cooled using water stored in the water storage container 2. Furthermore, water may be recovered from the gas flowing through not only the air electrode 72a but also the fuel electrode 72b side of the fuel cell 7.

燃料電池７の正極集電部７ａ及び負極集電部７ｂは、図１に示すように収容体１の適宜箇所に設けられた正極出力部１３ａ及び負極出力部１３ｂ（出力部）に導線を介して接続されている。また、正極集電部７ａ及び負極集電部７ｂにはニッケル水素電池、リチウムイオン電池のような二次電池１２の正極１２ａ及び負極１２ｂが夫々接続されている。このため、二次電池１２及び燃料電池７夫々の電力を出力することができ、燃料電池の電力出力を補助することができる。また、燃料電池７の電力で二次電池１２を充電することができる。   As shown in FIG. 1, the positive electrode current collector 7 a and the negative electrode current collector 7 b of the fuel cell 7 are connected to the positive electrode output unit 13 a and the negative electrode output unit 13 b (output unit) provided at appropriate positions of the container 1 through leads. Connected. The positive electrode current collector 7a and the negative electrode current collector 7b are connected to a positive electrode 12a and a negative electrode 12b of a secondary battery 12 such as a nickel metal hydride battery or a lithium ion battery, respectively. For this reason, the electric power of each of the secondary battery 12 and the fuel cell 7 can be output, and the electric power output of a fuel cell can be assisted. Further, the secondary battery 12 can be charged with the electric power of the fuel cell 7.

また、二次電池１２の正極１２ａ及び負極１２ｂには、貯水容器２及び反応容器４内の水が凍結することを防止する保温コイル１０、及び水素化マグネシウムの加水分解反応を促進させるための加熱コイル１１が接続されている。図１における白抜矢印は、保温コイル１０及び加熱コイル１１からの熱の流れを示している。   Further, the positive electrode 12a and the negative electrode 12b of the secondary battery 12 have a heat retaining coil 10 for preventing the water in the water storage container 2 and the reaction container 4 from freezing, and heating for promoting the hydrolysis reaction of magnesium hydride. The coil 11 is connected. The white arrows in FIG. 1 indicate the flow of heat from the heat retaining coil 10 and the heating coil 11.

保温コイル１０は、貯水容器２の下方に配されており、貯水容器２に貯えられた水を凝固点以上の温度、例えば１５℃以上に保温している。保温コイル１０には、保温コイル１０からの電力を通断する温度スイッチ１０ａが設けられている。温度スイッチ１０ａは、例えばバイメタル方式であり、周囲温度が所定温度、例えば１５℃未満になった場合、入状態になり、所定温度以上になった場合、切状態になる。なお、温度スイッチ１０ａの開閉は制御部１４が制御するように構成しても良い。   The heat retaining coil 10 is disposed below the water storage container 2 and retains the water stored in the water storage container 2 at a temperature higher than the freezing point, for example, 15 ° C. or higher. The heat retaining coil 10 is provided with a temperature switch 10 a that cuts off the electric power from the heat retaining coil 10. The temperature switch 10a is, for example, a bimetal type, and is turned on when the ambient temperature becomes lower than a predetermined temperature, for example, 15 ° C., and turned off when the ambient temperature becomes higher than the predetermined temperature. In addition, you may comprise so that the control part 14 may control opening and closing of the temperature switch 10a.

加熱コイル１１は、例えば高周波誘導コイルであり、水素化マグネシウムを６０〜１１０℃以上に加熱することによって、水素化マグネシウムの加水分解を促進し、水素の発生及び供給を瞬時に行わせる。加熱コイル１１には、加熱スイッチ１１ａ、１１ａが設けられており、加熱スイッチ１１ａ、１１ａの開閉は、制御部１４によって制御されている。制御部１４は、電力が必要な場合、閉状態、電力が不要な場合、開状態になるように加熱スイッチ１１ａ、１１ａの開閉を制御する。また、制御部１４は、電力を出力する際、圧検出部５ａの検出結果に基づいて、水素化マグネシウムの加熱温度を例えば６０〜１１０℃超の範囲で昇降させる。具体的には、水素貯蔵容器５内の圧力が高い場合、加熱温度を降下させ、水素貯蔵容器５内の圧力が低い場合、加熱温度を上昇させる。なお、加熱温度は、必ずしも正確に制御する必要はなく、単純に水素貯蔵容器５内の圧力が高／低である場合、加熱コイル１１の発熱量が大／小になるように発熱量を制御すれば良い。
また、加熱温度を昇降させず、単純に水素化マグネシウムを１１０℃以上に加熱するように構成しても良い。１１０℃以上の場合、水素化マグネシウムと、反応容器４に供給された水とが瞬時に反応し、水の供給量に応じた多量の水素が発生する。なお、加熱温度は、必要な電力、つまり必要な水素量に応じて６０〜１１０℃の範囲で適宜選択すれば良い。反応速度及び経済性を考慮した場合、１００℃が好適である。また、水蒸気の発生を抑えるべく１００℃未満の９０℃又は６０℃に加熱するようにしても良い。
更に、制御部１４が、電力を出力する際、圧検出部５ａの検出結果に基づいて、第２給水弁３２ａ、３２ａの開度を調整して、給水量を増減させるように構成しても良い。例えば、加熱コイル１１の発熱量を増大させると共に、水素貯蔵容器５内の圧力が高い場合、給水量を減少させ、水素貯蔵容器５内の圧力が低い場合、給水量を増加させると良い。 The heating coil 11 is, for example, a high-frequency induction coil, and heats magnesium hydride to 60 to 110 ° C. or more, thereby promoting the hydrolysis of magnesium hydride and instantaneously generating and supplying hydrogen. The heating coil 11 is provided with heating switches 11 a and 11 a, and the opening and closing of the heating switches 11 a and 11 a is controlled by the control unit 14. The control unit 14 controls the opening and closing of the heating switches 11a and 11a so as to be in a closed state when electric power is required, and in an open state when electric power is unnecessary. Moreover, the control part 14 raises / lowers the heating temperature of magnesium hydride within the range of 60 to 110 degreeC or more based on the detection result of the pressure detection part 5a, when outputting electric power. Specifically, when the pressure inside the hydrogen storage container 5 is high, the heating temperature is lowered, and when the pressure inside the hydrogen storage container 5 is low, the heating temperature is raised. The heating temperature does not necessarily need to be accurately controlled. When the pressure in the hydrogen storage container 5 is simply high / low, the heating value is controlled so that the heating value of the heating coil 11 becomes large / small. Just do it.
Further, the magnesium hydride may be simply heated to 110 ° C. or higher without raising or lowering the heating temperature. When the temperature is 110 ° C. or higher, magnesium hydride and water supplied to the reaction vessel 4 react instantaneously, and a large amount of hydrogen corresponding to the amount of water supplied is generated. In addition, what is necessary is just to select heating temperature suitably in the range of 60-110 degreeC according to required electric power, ie, the required amount of hydrogen. In view of reaction rate and economy, 100 ° C. is preferable. Moreover, you may make it heat to 90 degreeC or 60 degreeC below 100 degreeC in order to suppress generation | occurrence | production of water vapor | steam.
Furthermore, when the control unit 14 outputs electric power, the opening of the second water supply valves 32a and 32a is adjusted based on the detection result of the pressure detection unit 5a to increase or decrease the water supply amount. good. For example, the heat generation amount of the heating coil 11 is increased, and the water supply amount is decreased when the pressure in the hydrogen storage container 5 is high, and the water supply amount is increased when the pressure in the hydrogen storage container 5 is low.

次に、発電装置の作用を説明する。発電装置の動作状態は、大きく３つの状態に分けられる。電力を出力しない待機状態、電力の出力を開始する発電開始状態、電力を出力している発電状態の３状態である。   Next, the operation of the power generation device will be described. The operating state of the power generator is roughly divided into three states. There are three states: a standby state in which power is not output, a power generation start state in which power output is started, and a power generation state in which power is output.

図４は、待機状態の動作を概念的に示す説明図である。まず、図４（ａ）に示すように、水素貯蔵容器５内の圧力が２気圧未満である場合、第１給水弁３１ａ、３１ａが開放し、貯水容器２に貯えられた水が反応容器４に供給される。なお、第１及び第２水素供給弁６１ａ、６２ａは閉状態であり、水素は燃料電池７に供給されない。   FIG. 4 is an explanatory diagram conceptually showing the operation in the standby state. First, as shown in FIG. 4A, when the pressure in the hydrogen storage container 5 is less than 2 atmospheres, the first water supply valves 31a and 31a are opened, and the water stored in the water storage container 2 is converted into the reaction container 4 To be supplied. Note that the first and second hydrogen supply valves 61 a and 62 a are closed, and hydrogen is not supplied to the fuel cell 7.

反応容器４に水が供給された場合、図４（ｂ）に示すように、反応容器４に収容されている水素化マグネシウムと水とが反応し、水素が発生する。待機状態では、貯水容器２及び反応容器４は１５度以上の室温であるため、水素化マグネシウムの加水分解反応は徐々に進行し、微量の水素が常時発生して、水素貯蔵容器５に貯蔵される。   When water is supplied to the reaction vessel 4, the magnesium hydride accommodated in the reaction vessel 4 reacts with water to generate hydrogen as shown in FIG. 4B. In the standby state, since the water storage container 2 and the reaction container 4 are at room temperature of 15 degrees or more, the hydrolysis reaction of magnesium hydride proceeds gradually, and a small amount of hydrogen is constantly generated and stored in the hydrogen storage container 5. The

加水分解反応が進行して、水素貯蔵容器５に一定量の水素が貯えられた場合、具体的には水素貯蔵容器５内の圧力が７気圧以上になった場合、図４（ｃ）に示すように、第１水素供給弁６１ａが開放し、水素貯蔵容器５に貯えられた水素が燃料電池７に供給される。水素が供給された燃料電池７は、発電を開始し、燃料電池７の電力で二次電池１２を充電する。また、燃料電池７の発電によって生成した水は水回収器８２及び環流管９２を通じて貯水容器２に環流する。水素化マグネシウムの加水分解に必要な水量と、燃料電池７から回収される水量とは略同一であるため、図４（ａ）、（ｃ）に示すように、発電の前後で貯水容器２中の水量は変化しない。   When a certain amount of hydrogen is stored in the hydrogen storage container 5 as a result of the hydrolysis reaction, specifically, when the pressure in the hydrogen storage container 5 is 7 atm or more, it is shown in FIG. As described above, the first hydrogen supply valve 61 a is opened, and the hydrogen stored in the hydrogen storage container 5 is supplied to the fuel cell 7. The fuel cell 7 supplied with hydrogen starts power generation and charges the secondary battery 12 with the electric power of the fuel cell 7. Further, the water generated by the power generation of the fuel cell 7 circulates to the water storage container 2 through the water recovery device 82 and the circulation pipe 92. Since the amount of water required for hydrolysis of magnesium hydride and the amount of water recovered from the fuel cell 7 are substantially the same, as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (c), in the water storage container 2 before and after power generation. The amount of water does not change.

水素の供給によって、水素貯蔵容器５内の圧力が再び２気圧未満になった場合、図４（ａ）に示す状態に遷移し、以下図４（ａ）〜（ｃ）の動作が繰り返される。なお、図４（ｂ）及び（ｃ）間の動作を繰り返すように構成しても良い。
図４（ａ）〜（ｃ）の動作を繰り返すことによって、本発明に係る発電方法、即ち燃料電池７で生成した水を回収し、回収した水と水素化マグネシウム単体とを反応させて水素を発生させ、発生させた水素を燃料電池７に供給する発電方法が実施される。
上述の待機状態においては、単体の水素化マグネシウムが常温で加水分解し、常時微量発生した水素によって燃料電池７を発電させ、燃料電池７の電力で二次電池１２を充電することができる。また、一定量の水素を水素貯蔵容器５に貯えておくことができる。水素及び電力を貯えておくことによって、給電要求に応じた電力を瞬時に出力することが可能になる。 When the pressure in the hydrogen storage container 5 becomes less than 2 atm again due to the supply of hydrogen, the state transitions to the state shown in FIG. 4A, and the operations in FIGS. 4A to 4C are repeated thereafter. In addition, you may comprise so that the operation | movement between FIG.4 (b) and (c) may be repeated.
By repeating the operations shown in FIGS. 4A to 4C, the water generated in the power generation method according to the present invention, that is, the fuel cell 7, is recovered, and the recovered water reacts with magnesium hydride alone to generate hydrogen. A power generation method of generating and supplying the generated hydrogen to the fuel cell 7 is performed.
In the standby state described above, the single magnesium hydride is hydrolyzed at room temperature, and the fuel cell 7 can be caused to generate electric power by constantly generating a small amount of hydrogen, and the secondary battery 12 can be charged with the electric power of the fuel cell 7. A certain amount of hydrogen can be stored in the hydrogen storage container 5. By storing hydrogen and electric power, it is possible to instantaneously output electric power according to a power supply request.

図５は、発電に係る制御部１４の処理手順を示すフローチャートである。制御部１４は、給電要求を常時監視しており、入力部１５を介して給電要求を取得したか否かを判定する（ステップＳ１）。給電要求を取得していないと判定した場合（ステップＳ１：ＮＯ）、制御部１４は、発電に係る処理を終える。給電要求を取得したと判定した場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）、制御部１４は、第２水素供給弁６２ａを開放する（ステップＳ２）。そして、制御部１４は、加熱スイッチ１１ａ、１１ａを閉じ（ステップＳ３）、第２給水弁３２ａ、３２ａを開放して（ステップＳ４）、発電に係る処理を終える。   FIG. 5 is a flowchart showing a processing procedure of the control unit 14 related to power generation. The control unit 14 constantly monitors the power supply request and determines whether or not the power supply request has been acquired via the input unit 15 (step S1). When it determines with not having acquired the electric power feeding request | requirement (step S1: NO), the control part 14 complete | finishes the process which concerns on electric power generation. When it determines with having acquired the electric power feeding request | requirement (step S1: YES), the control part 14 opens the 2nd hydrogen supply valve 62a (step S2). And the control part 14 closes heating switch 11a, 11a (step S3), open | releases 2nd water supply valve 32a, 32a (step S4), and complete | finishes the process which concerns on electric power generation.

図６は、発電開始状態の動作を概念的に示す説明図である。制御部１４が給電要求を取得し、ステップＳ２〜４の処理を実行した場合、図６（ａ）に示すように、水素貯蔵容器５から燃料電池７に水素が供給され、水素化マグネシウムが急速加熱され、更に反応容器４に水が供給される。ところが、給電要求の取得後、燃料電池７から電力が出力され始めるまでには一定の時間を要するため、図６に示すように、二次電池１２がその間に必要な電力を補助的に出力する。
また、水素化マグネシウムを１１０℃以上に加熱して、加水分解反応を促進させるためには、更に時間を要するため、その間、水素貯蔵容器５に貯蔵しておいた水素を燃料電池７に供給する。 FIG. 6 is an explanatory diagram conceptually showing the operation in the power generation start state. When the control unit 14 obtains a power supply request and executes the processes of steps S2 to S4, as shown in FIG. 6A, hydrogen is supplied from the hydrogen storage container 5 to the fuel cell 7 and magnesium hydride rapidly Heated, and further water is supplied to the reaction vessel 4. However, since it takes a certain period of time until the power starts to be output from the fuel cell 7 after obtaining the power supply request, as shown in FIG. 6, the secondary battery 12 supplementarily outputs the necessary power during that time. .
Further, since it takes more time to heat the magnesium hydride to 110 ° C. or higher to promote the hydrolysis reaction, the hydrogen stored in the hydrogen storage container 5 is supplied to the fuel cell 7 during that time. .

次いで、燃料電池７は、図６（ｂ）に示すように、水素貯蔵容器５に貯蔵されていた水素を用いて発電を開始する。しかし、図６（ｂ）に示した段階においては、水素の発生量が不十分であるため、燃料電池７は、水素貯蔵容器５に貯蔵しておいた水素を用いて発電を継続している。なお、言うまでもなく、この段階においては水素貯蔵容器５の圧力は７気圧である必要はない。   Next, as shown in FIG. 6B, the fuel cell 7 starts power generation using the hydrogen stored in the hydrogen storage container 5. However, at the stage shown in FIG. 6B, the amount of hydrogen generated is insufficient, so the fuel cell 7 continues to generate power using the hydrogen stored in the hydrogen storage container 5. . Needless to say, at this stage, the pressure of the hydrogen storage container 5 need not be 7 atm.

水素化マグネシウムが１１０℃以上に加熱された場合、図６（ｃ）に示すように、加水分解反応のみで発電に必要な水素を燃料電池７に供給でき、燃料電池７から安定した電力が継続的に出力される。以後、図６（ｃ）に示した状態で安定し、燃料電池７から電力が出力される。なお、図６（ｃ）に示した安定状態においては、本発明に係る発電方法が実施されている。   When magnesium hydride is heated to 110 ° C. or higher, as shown in FIG. 6C, hydrogen necessary for power generation can be supplied to the fuel cell 7 only by hydrolysis reaction, and stable power is continued from the fuel cell 7. Is output automatically. Thereafter, the fuel cell 7 is stabilized in the state shown in FIG. In addition, in the stable state shown in FIG.6 (c), the electric power generation method which concerns on this invention is implemented.

上述の給電を終えた場合、制御部１４は、第２給水弁３２ａ、３２ａを閉鎖し、加熱スイッチ１１ａ、１１ａを開き、第２水素供給弁６２ａを閉鎖する。   When the above-described power supply is completed, the control unit 14 closes the second water supply valves 32a and 32a, opens the heating switches 11a and 11a, and closes the second hydrogen supply valve 62a.

このように構成された本実施の形態に係る発電装置及び発電方法にあっては、水素化マグネシウムの加水分解によって水素を発生させ、燃料電池７で生成された水を貯水容器２に戻して環流させているため、水素化マグネシウム及び水を含む水素製造材単位重量当たりの水素吸蔵率が６．４５〜１５．３９ｗｔ％に達し、発電装置を小型、軽量化することができる。   In the power generation device and the power generation method according to the present embodiment configured as described above, hydrogen is generated by hydrolysis of magnesium hydride, and water generated in the fuel cell 7 is returned to the water storage container 2 to be refluxed. Therefore, the hydrogen storage rate per unit weight of the hydrogen production material containing magnesium hydride and water reaches 6.45 to 15.39 wt%, and the power generation device can be reduced in size and weight.

この場合、１ｋＷの発電に必要な水素化マグネシウム及び水を含む水素製造材の重量及び容積は、以下の通りである。
例えば、燃料電池７が１ｋＷの電力を出力するために必要な水素化マグネシウムの重量が０．５８０ｋｇ／ｋＷである場合、０〜０．８０４ｋｇ／ｋＷの水が必要であり、水素化マグネシウム及び水を含む水素製造材の重量は、０．５８０〜１．３８４ｋｇ／ｋＷになる。
貯水容器２の容量は、最大０．８０４Ｌ／ｋＷであり、水素化マグネシウムの比重を０．３００〜０．３５７と仮定した場合、水素化マグネシウムを収容している反応容器４の容量は、１．６２９〜１．９３３Ｌ／ｋＷになる。従って、発電に必要な貯水容器２及び反応容器４の総容積は、１．６２９〜２．７３７Ｌ／ｋＷになる。 In this case, the weight and volume of the hydrogen production material containing magnesium hydride and water necessary for 1 kW power generation are as follows.
For example, when the weight of magnesium hydride necessary for the fuel cell 7 to output 1 kW of electric power is 0.580 kg / kW, 0 to 0.804 kg / kW of water is required, and magnesium hydride and water The weight of the hydrogen production material containing 0.580 to 1.384 kg / kW.
The capacity of the water storage container 2 is 0.804 L / kW at the maximum, and assuming that the specific gravity of magnesium hydride is 0.300 to 0.357, the capacity of the reaction container 4 containing magnesium hydride is 1 .629 to 1.933 L / kW. Accordingly, the total volume of the water storage container 2 and the reaction container 4 necessary for power generation is 1.629 to 2.737 L / kW.

一方、１．５ｋｇの水素を貯蔵する場合の水素製造材の重量及び容量を評価すると、水素製造材の総重量は９．７５〜２３．３ｋｇ、容積は２７．３〜４０．８Ｌであり、従来の発電装置に比べて装置を小型、軽量化できることが分かる。
１．５ｋｇの水素を発生させるために必要な水素化マグネシウムの重量は、１．５×（２６／４）＝９．７５ｋｇであり、１．５ｋｇの水素を発生させるために必要な水の重量は、水が循環しない場合、９．７５×（３６／２６）＝１３．５ｋｇ、水が１００％循環する場合、０ｋｇである。従って、水素化マグネシウム及び水を含む水素製造材の重量は、９．７５〜２３．３（≒９．７５＋１３．５）ｋｇになる。
また、水素化マグネシウムの比重を０．３５７と仮定した場合、９．７５ｋｇの水素化マグネシウムの容積は２７．３（＝９．７５／０．３５７）Ｌ、水の比重を１とした場合、０〜１３．５ｋｇの水の容積は、０〜１３．５Ｌである。従って、水素化マグネシウム及び水を含む水素製造材の容積は、２７．３〜４０．８Ｌになる。 On the other hand, when evaluating the weight and capacity of the hydrogen production material when storing 1.5 kg of hydrogen, the total weight of the hydrogen production material is 9.75 to 23.3 kg, and the volume is 27.3 to 40.8 L. It can be seen that the device can be made smaller and lighter than conventional power generation devices.
The weight of magnesium hydride necessary to generate 1.5 kg of hydrogen is 1.5 × (26/4) = 9.75 kg, and the weight of water required to generate 1.5 kg of hydrogen. Is 9.75 × (36/26) = 13.5 kg when water is not circulated, and 0 kg when water is circulated 100%. Accordingly, the weight of the hydrogen production material containing magnesium hydride and water is 9.75 to 23.3 (≈9.75 + 13.5) kg.
Further, assuming that the specific gravity of magnesium hydride is 0.357, the volume of 9.75 kg of magnesium hydride is 27.3 (= 9.75 / 0.357) L and the specific gravity of water is 1, The volume of 0 to 13.5 kg of water is 0 to 13.5 L. Therefore, the volume of the hydrogen production material containing magnesium hydride and water is 27.3 to 40.8 L.

また、本実施の形態に係る発電装置は、水素貯蔵容器５を備えているため、加水分解反応の開始を待って水素を燃料電池７に供給する場合に比べ、瞬時に水素を燃料電池７に供給し、発電を開始することができる。   Further, since the power generation device according to the present embodiment includes the hydrogen storage container 5, hydrogen is instantaneously supplied to the fuel cell 7 as compared with the case where hydrogen is supplied to the fuel cell 7 after the start of the hydrolysis reaction. Supply and start power generation.

更に、発電装置は、貯水容器２を保温する保温コイル１０、給電開始時に水素化マグネシウムを１１０℃以上に急速加熱する加熱コイル１１を備えているため、周囲温度に拘わらず発電に必要な液体の水を常備することができ、水素化マグネシウムの急速加熱によって加水分解を瞬時に促進させ、発電を開始することができる。   Furthermore, since the power generation device includes a heat retaining coil 10 that retains the temperature of the water storage container 2 and a heating coil 11 that rapidly heats the magnesium hydride to 110 ° C. or more when power feeding is started, the liquid generator necessary for power generation regardless of the ambient temperature. Water can be kept available, and hydrolysis can be accelerated instantaneously by rapid heating of magnesium hydride and power generation can be started.

更にまた、出力電力が大きく、水素貯蔵容器５内の圧力が降下した場合、水素化マグネシウムの加熱温度を上昇させることで水素発生量を増加させ、出力電力が小さく、水素貯蔵容器５内の圧力が上昇した場合、水素化マグネシウムの加熱温度を降下させることで水素発生量を低下させることができる。従って、水素発生量を調整し、必要な電力を出力することができる。   Furthermore, when the output power is large and the pressure in the hydrogen storage container 5 is lowered, the amount of hydrogen generation is increased by increasing the heating temperature of the magnesium hydride, the output power is small, and the pressure in the hydrogen storage container 5 is increased. When the temperature rises, the amount of hydrogen generation can be reduced by lowering the heating temperature of the magnesium hydride. Therefore, it is possible to adjust the hydrogen generation amount and output the necessary power.

更にまた、水素貯蔵容器５内で凝結した水を回収し、環流管９１を通じて貯水容器２に環流させる構成であるため、外部に排出され、又は水素貯蔵容器５内に滞留する虞がある水も回収することができ、水の回収率を向上させることができる。従って、水素化マグネシウム及び水を含む水素製造材単位重量当たりの水素吸蔵率を更に向上させることができる。   Furthermore, since the water condensed in the hydrogen storage container 5 is collected and recirculated to the water storage container 2 through the recirculation pipe 91, water that may be discharged to the outside or stay in the hydrogen storage container 5 is also included. It can collect | recover and the recovery rate of water can be improved. Therefore, the hydrogen storage rate per unit weight of the hydrogen production material containing magnesium hydride and water can be further improved.

更にまた、保温コイル１０及び加熱コイル１１に給電する二次電池１２を備え、燃料電池７の電力で二次電池１２を充電するように構成してあるため、保温及び加熱用のエネルギー源を別途用意することなく、装置内部で保温及び加熱を行うことができる。   Furthermore, since the secondary battery 12 that supplies power to the heat retaining coil 10 and the heating coil 11 is provided and the secondary battery 12 is charged with the power of the fuel cell 7, an energy source for heat retaining and heating is separately provided. Insulation and heating can be performed inside the apparatus without preparation.

更にまた、正極出力部１３ａ及び負極出力部１３ｂに燃料電池７及び二次電池１２を夫々接続することにより、電力の供給を開始する際、燃料電池７の起動に先立って、二次電池１２から安定した電力を瞬時に出力することができる。   Furthermore, by connecting the fuel cell 7 and the secondary battery 12 to the positive electrode output unit 13a and the negative electrode output unit 13b, respectively, when starting the supply of power, the secondary battery 12 Stable power can be output instantaneously.

更にまた、図４に示すように、水素貯蔵容器５内の圧力に応じて第１給水弁３１ａ、３１ａ及び第１水素供給弁６１ａを適宜開閉することにより、常時、水素貯蔵容器５に水素を、二次電池１２に電力を貯えておくことができ、発電の即時開始に備えることができる。   Furthermore, as shown in FIG. 4, the first hydrogen supply valves 31 a and 31 a and the first hydrogen supply valve 61 a are appropriately opened and closed according to the pressure in the hydrogen storage container 5, so that hydrogen is constantly supplied to the hydrogen storage container 5. The secondary battery 12 can store electric power, and can be prepared for immediate start of power generation.

更にまた、電力の出力を開始する場合、水素貯蔵容器５内の圧力に拘わらず、第２給水弁３２ａ、３２ａ及び第２水素供給弁６２ａを開放することによって、水素の発生及び水素の供給を速やかに開始させ、即時に発電することができる。   Furthermore, when the output of electric power is started, regardless of the pressure in the hydrogen storage container 5, the second water supply valves 32a, 32a and the second hydrogen supply valve 62a are opened to generate hydrogen and supply hydrogen. It can be started quickly and can generate electricity immediately.

更にまた、貯水容器２、反応容器４及び燃料電池７は断熱性の収容体１に収容されているため、燃料電池７の廃熱によって、貯水容器２及び反応容器４を保温することができ、エネルギーを無駄なく利用することができる。   Furthermore, since the water storage container 2, the reaction container 4 and the fuel cell 7 are accommodated in the heat insulating container 1, the water storage container 2 and the reaction container 4 can be kept warm by the waste heat of the fuel cell 7, Energy can be used without waste.

更にまた、発電装置が有する水素の大部分は水素化マグネシウムに吸蔵されている上、水素貯蔵容器５、燃料電池７等から水素漏れが発生した場合、水の供給を停止し、警報を発するように構成してあるため、高い安全性を確保することができる。   Furthermore, most of the hydrogen contained in the power generation device is stored in magnesium hydride, and when hydrogen leaks from the hydrogen storage container 5, fuel cell 7, etc., the supply of water is stopped and an alarm is issued. Therefore, high safety can be ensured.

（変形例１）
変形例１に係る発電装置は、平均粒径４５μｍ未満の水素化マグネシウム粒子、特に平均粒径１．８７μｍの水素化マグネシウム粒子を収容している。水素化マグネシウム粒子の平均粒径は、水素化マグネシウムの粒度分布を測定して得られた５０ｗｔ％径である。水素化マグネシウムの粒度分布は、例えばレーザー回折式粒度分布測定器（ＣＩＬＡＳ社製、製品名ＣＩＬＡＳ１０６４）を用いた湿式法（媒体：ＩＰＡ）にて測定される。５０ｗｔ％径とは、５０％累積度数の粒径である。つまり、粒径が小さい水素化マグネシウム粒子から順に累積し、その累積値が５０％に達したときの粒径である。 (Modification 1)
The power generator according to Modification 1 contains magnesium hydride particles having an average particle size of less than 45 μm, particularly magnesium hydride particles having an average particle size of 1.87 μm. The average particle diameter of the magnesium hydride particles is a 50 wt% diameter obtained by measuring the particle size distribution of the magnesium hydride. The particle size distribution of magnesium hydride is measured by, for example, a wet method (medium: IPA) using a laser diffraction particle size distribution analyzer (product name: CILAS 1064, manufactured by CILAS). The 50 wt% diameter is a particle diameter having a 50% cumulative frequency. That is, the particle size is obtained when the magnesium hydride particles having a smaller particle size are accumulated in order and the accumulated value reaches 50%.

次に、平均粒径が４５μｍ未満の水素化マグネシウム粒子の製造方法を説明する。
図７は、平均粒径４５μｍ未満の水素化マグネシウム粒子を製造する水素化マグネシウム粒子製造装置を示す模式図である。水素化マグネシウム粒子製造装置は、粒子間衝突方式のジェット粉砕機１０１、例えば（株式会社アイシン ナノテクノロジーズ、製品名ナノジェットマイザーＮＪ−５０（ジルコニア製））を備える。 Next, a method for producing magnesium hydride particles having an average particle size of less than 45 μm will be described.
FIG. 7 is a schematic view showing a magnesium hydride particle production apparatus for producing magnesium hydride particles having an average particle size of less than 45 μm. The apparatus for producing magnesium hydride particles includes an inter-particle collision type jet pulverizer 101, for example (Aisin Nanotechnology, product name Nano Jet Mizer NJ-50 (manufactured by Zirconia)).

ジェット粉砕機１０１は、円筒状のミルを備え、ミルの内周面には複数の粉砕ノズルと、一つの原料供給口とが周方向に等配されている。原料供給口には、平均粒径４５μｍ以上の水素化マグネシウム粗粒子をジェット粉砕機１０１へ供給する供給機振動フィーダ１０２が設けられている。また、粉砕ノズルには、圧縮ガスをジェット粉砕機１０１へ供給する圧縮機１０３がエアフィルタ１０４を介して、設けられている。粉砕ノズルによる最大吐出圧力は１．５７ＭＰａである。更に、ミルは、ジェット粉砕機１０１にて粉砕された平均粒径４５μｍの水素化マグネシウム粒子を回収する回収器１０５を適宜箇所に備える。回収器１０５は、例えば円筒ろ布である。   The jet crusher 101 includes a cylindrical mill, and a plurality of crushing nozzles and one raw material supply port are equally arranged in the circumferential direction on the inner peripheral surface of the mill. The raw material supply port is provided with a feeder vibratory feeder 102 for supplying magnesium hydride coarse particles having an average particle size of 45 μm or more to the jet crusher 101. The pulverizing nozzle is provided with a compressor 103 for supplying compressed gas to the jet pulverizer 101 via an air filter 104. The maximum discharge pressure by the crushing nozzle is 1.57 MPa. Further, the mill is appropriately equipped with a collector 105 that collects magnesium hydride particles having an average particle diameter of 45 μm pulverized by the jet pulverizer 101. The collector 105 is, for example, a cylindrical filter cloth.

原料供給口からミル内部へ供給された水素化マグネシウム粗粒子は、粉砕ノズルから噴射された高圧ジェット気流によって旋回しながら加速し、粒子間衝突によって粉砕される。なお、水素化マグネシウム粗粒子は、円筒状のミル内部を旋回加速する構成であるため、ミルの内周壁への粒子衝突が少なく、ミル壁面が削れることによる不純物混入の虞が低い。   The magnesium hydride coarse particles supplied from the raw material supply port to the inside of the mill are accelerated while swirling by the high-pressure jet stream injected from the pulverizing nozzle, and are pulverized by collision between particles. In addition, since the magnesium hydride coarse particles are configured to rotationally accelerate inside the cylindrical mill, there are few particle collisions with the inner peripheral wall of the mill, and there is little risk of contamination due to scraping of the mill wall surface.

図８は、平均粒径４５μｍ未満の水素化マグネシウム粒子の製造方法を示す工程図である。まず、平均粒径４５μｍ以上の水素化マグネシウム粗粒子を生成する（ステップＳ１０１）。水素化マグネシウム粗粒子は、マグネシウムを主成分とする原料粒子と、水素ガスとを反応させることによって得られる（例えば、特許第４０８３７８６号）。詳細な反応手順は以下の通りである。
まず、マグネシウムを主成分とする原料粒子を封入容器内に封入した水素ガス雰囲気中に保持しておき、封入容器内の水素ガス雰囲気の圧力を所定圧力に維持し、封入容器内の水素ガス雰囲気の温度を室温から上昇させ、封入容器内の水素ガス雰囲気の温度を、単体のマグネシウム及び水素分子が化合して水素化マグネシウムが生成する反応と逆反応との平衡曲線上の前記所定圧力に対応する温度よりも高温の温度で、前記温度からの温度差が１００℃以内である第１温度に、所定の第１期間維持する。具体的には、水素ガスの圧力は４ＭＰａ、第１温度は５５０℃、第１期間は、１時間である。上述の処理によって、原料粒子表面の被膜が除去される。
次いで、封入容器内の水素ガス雰囲気の温度を、室温へ戻さずに、前記平衡曲線上の前記所定圧力に対応する温度よりも低温で、前記温度からの温度差が１００℃以内である温度に、所定の第２期間維持する。具体的には、第２温度は、４００℃、第２期間は、２０時間である。この処理によって、原料粒子から水素化マグネシウムを製造することができる。 FIG. 8 is a process diagram showing a method for producing magnesium hydride particles having an average particle size of less than 45 μm. First, magnesium hydride coarse particles having an average particle size of 45 μm or more are generated (step S101). Magnesium hydride coarse particles are obtained by reacting raw material particles containing magnesium as a main component with hydrogen gas (for example, Japanese Patent No. 4083786). The detailed reaction procedure is as follows.
First, the raw material particles containing magnesium as a main component are kept in a hydrogen gas atmosphere sealed in a sealed container, and the pressure of the hydrogen gas atmosphere in the sealed container is maintained at a predetermined pressure. The temperature of the hydrogen gas atmosphere in the enclosure is increased from room temperature, and the temperature of the hydrogen gas atmosphere in the enclosure corresponds to the predetermined pressure on the equilibrium curve between the reaction in which the magnesium and hydrogen molecules combine to produce magnesium hydride and the reverse reaction. The first temperature is maintained at a first temperature that is higher than the temperature at which the temperature difference from the temperature is 100 ° C. or less. Specifically, the pressure of hydrogen gas is 4 MPa, the first temperature is 550 ° C., and the first period is 1 hour. The coating on the surface of the raw material particles is removed by the above-described treatment.
Next, without returning the temperature of the hydrogen gas atmosphere in the enclosure to room temperature, the temperature is lower than the temperature corresponding to the predetermined pressure on the equilibrium curve, and the temperature difference from the temperature is within 100 ° C. The second period is maintained. Specifically, the second temperature is 400 ° C., and the second period is 20 hours. By this treatment, magnesium hydride can be produced from the raw material particles.

ステップＳ１０１の処理を終えた場合、供給機振動フィーダ１０２を用いて、水素化マグネシウム粗粒子をジェット粉砕機１０１へ供給する（ステップＳ１０２）。次いで、高圧ガスをジェット粉砕機１０１へ供給することによって、水素化マグネシウム粗粒子を、平均粒径４５μｍ未満の水素化マグネシウム粒子に粉砕し（ステップＳ１０３）、粉砕した水酸化マグネシウム粒子を回収して（ステップＳ１０４）、製造工程を終える。   When the process of step S101 is completed, the magnesium hydride coarse particles are supplied to the jet pulverizer 101 using the feeder vibration feeder 102 (step S102). Next, by supplying high-pressure gas to the jet pulverizer 101, the magnesium hydride coarse particles are pulverized into magnesium hydride particles having an average particle size of less than 45 μm (step S103), and the pulverized magnesium hydroxide particles are recovered. (Step S104), the manufacturing process is finished.

図９は、水素化マグネシウムの粉砕処理条件及び粉砕結果を示す図表である。図９に示すように、水素化マグネシウム粗粒子の平均粒径Ｄ５０値、及び最大粒径Ｄ１００値は、夫々６１．２２μｍ、及び１８０．００μｍであり、押込み圧力は１．５ＭＰａである。原料「Ｔ−１」に示すように、水素化マグネシウム粗粒子を２０．０ｇ投入し、処理量１２０ｇ／ｈｒで粉砕処理を行った場合、平均粒径Ｄ５０値が１．８７μｍ、最大粒径Ｄ１００値が１０．００μｍの水素化マグネシウム粒子を回収することができた。回収量は、１６．２３ｇ、回収率は８１．１％である。
また、原料「Ｔ−２」、「Ｔ−３」に示すように、異なる処理量、投入量で同様の実験を行った結果、夫々平均粒径Ｄ５０値が２．３１μｍ、２．０９μｍの水素化マグネシウム粒子を得ることができた。なお、原料「Ｔ−２」に示す回収率が１０２．５％と１００％を超えているのは、原料「Ｔ−１」から「Ｔ−３」の実験を、同じフィルタを使用して連続的に実施した為であると考えられる。つまり、原料「Ｔ−１」の水素化マグネシウムが回収器１０５のフィルタに付着して、充分に回収できなかった為であり、原料「Ｔ−１」の一部が原料「Ｔ−２」で回収されたと考えられる。原料「Ｔ−３」は略正常な回収率と判断される。
FIG. 9 is a chart showing conditions for pulverizing magnesium hydride and pulverization results. As shown in FIG. 9, the average particle diameter D50 value and the maximum particle diameter D100 value of the magnesium hydride coarse particles are 61.22 μm and 180.00 μm, respectively, and the indentation pressure is 1.5 MPa. As shown in the raw material “T-1”, when 20.0 g of magnesium hydride coarse particles were added and pulverization was performed at a treatment amount of 120 g / hr, the average particle size D50 value was 1.87 μm, and the maximum particle size D100. Magnesium hydride particles having a value of 10.00 μm could be recovered. The recovered amount is 16.23 g, and the recovery rate is 81.1%.
Further, as shown in the raw materials “T-2” and “T-3”, as a result of performing the same experiment with different treatment amounts and input amounts, hydrogen having an average particle diameter D50 value of 2.31 μm and 2.09 μm, respectively. Magnesium halide particles could be obtained. Note that the recovery rate shown for the raw material “T-2” exceeds 102.5% and 100% because the experiments for the raw materials “T-1” to “T-3” were continuously performed using the same filter. This is thought to be due to the implementation. That is, the magnesium hydride of the raw material “T-1” adhered to the filter of the collector 105 and could not be recovered sufficiently. A part of the raw material “T-1” was the raw material “T-2”. It is thought that it was recovered. The raw material “T-3” is judged to have a substantially normal recovery rate.

変形例１に係る発電装置にあっては、平均粒径１．８７μｍの水素化マグネシウム粒子を用いて、加水分解を行うため、従来の平均粒径４５μｍ以上の水素化マグネシウム粒子に比べて、加水分解反応を活性化させることができ、触媒を利用すること無く、水素を効果的に発生させ、発電することができる（後述の図１３参照）。   In the power generation device according to the modified example 1, hydrolysis is performed using magnesium hydride particles having an average particle diameter of 1.87 μm, and therefore, compared with conventional magnesium hydride particles having an average particle diameter of 45 μm or more. The decomposition reaction can be activated, and hydrogen can be effectively generated and electric power can be generated without using a catalyst (see FIG. 13 described later).

変形例１に係る水素化マグネシウム粒子の製造方法にあっては、安全性を確保すべく、平均粒径が４５μｍ以上の原料粒子を用いて水素化マグネシウム粗粒子を生成し、次いで水素化マグネシウム粗粒子をジェット粉砕機１０１にて粉砕するように構成してあるため、平均粒径４５μｍ未満の水素化マグネシウム粒子を安全且つ簡易に製造することができる。   In the method for producing magnesium hydride particles according to Modification 1, in order to ensure safety, magnesium hydride coarse particles are generated using raw material particles having an average particle diameter of 45 μm or more, and then the magnesium hydride coarse particles are produced. Since the particles are pulverized by the jet pulverizer 101, magnesium hydride particles having an average particle diameter of less than 45 μm can be produced safely and easily.

（変形例２）
図１０は、変形例２における発電装置を模式的に示すブロック図である。変形例２に係る発電装置は、更に反応容器４中の水素化マグネシウムに超音波を与える超音波発生部２１１を備える。 (Modification 2)
FIG. 10 is a block diagram schematically illustrating a power generation device according to the second modification. The power generation device according to Modification 2 further includes an ultrasonic wave generation unit 211 that applies ultrasonic waves to the magnesium hydride in the reaction vessel 4.

超音波発生部２１１は、例えば反応容器４の底部に設けられており、燃料電池７又は二次電池１２から給電されるように構成されている。また、超音波発生部２１１の動作は、制御部１４によって制御され、少なくとも約２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ、特に２８ｋＨｚ又は１００ｋＨｚの周波数を有する超音波を発することができる。２８ｋＨｚ又は１００ｋＨｚの周波数は、平均粒径１．８７μｍの水素化マグネシウムの共振周波数であると推定されている。   The ultrasonic generator 211 is provided at the bottom of the reaction vessel 4, for example, and is configured to be supplied with power from the fuel cell 7 or the secondary battery 12. The operation of the ultrasonic generator 211 is controlled by the controller 14 and can emit ultrasonic waves having a frequency of at least about 20 kHz to 100 kHz, particularly 28 kHz or 100 kHz. The frequency of 28 kHz or 100 kHz is estimated to be the resonance frequency of magnesium hydride having an average particle size of 1.87 μm.

また、変形例２に係る発電装置は、変形例１と同様、平均粒径４５μｍ未満の水素化マグネシウム粒子、特に平均粒径１．８７μｍの水素化マグネシウム粒子を収容している。   Further, as in Modification 1, the power generation device according to Modification 2 accommodates magnesium hydride particles having an average particle diameter of less than 45 μm, particularly magnesium hydride particles having an average particle diameter of 1.87 μm.

図１１は、変形例２の発電に係る制御部１４の処理手順を示すフローチャートである。給電要求を取得した場合、制御部１４は、第２水素供給弁６２ａ及び第２給水弁３２ａ、３２ａを開放し、その後、定期的に以下の処理を実行する。制御部１４は、圧検出部５ａにて水素貯蔵容器５内の圧力を検出する（ステップＳ２０１）。水素貯蔵容器５内の圧力は、燃料電池７による水素の消費量と、水素の発生量との関係で変動する。水素発生量が、水素消費量に比べて大きい場合、前記圧力は上昇し、水素発生量が水素消費量に比べて小さい場合、前記圧力は低下する。   FIG. 11 is a flowchart illustrating a processing procedure of the control unit 14 related to power generation according to the second modification. When acquiring the power supply request, the control unit 14 opens the second hydrogen supply valve 62a and the second water supply valves 32a and 32a, and thereafter periodically executes the following processing. The control part 14 detects the pressure in the hydrogen storage container 5 by the pressure detection part 5a (step S201). The pressure in the hydrogen storage container 5 varies depending on the relationship between the amount of hydrogen consumed by the fuel cell 7 and the amount of hydrogen generated. When the hydrogen generation amount is large compared to the hydrogen consumption amount, the pressure increases, and when the hydrogen generation amount is small compared to the hydrogen consumption amount, the pressure decreases.

次いで、制御部１４は、検出した圧力が所定圧力、例えば７気圧未満であるか否かを判定する（ステップＳ２０２）。なお、所定圧力は、７気圧に限定されず、法規制を満たす１０気圧未満であれば良い。ステップＳ２０１で検出した圧力が所定圧力未満であると判定した場合（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）、制御部１４は、超音波発生部２１１を駆動し（ステップＳ２０３）、処理を終える。ステップＳ２０１で検出した圧力が所定圧力以上であると判定した場合（ステップＳ２０２：ＮＯ）、制御部１４は、超音波発生部２１１を停止させ（ステップＳ２０４）、処理を終える。   Next, the control unit 14 determines whether or not the detected pressure is a predetermined pressure, for example, less than 7 atm (step S202). The predetermined pressure is not limited to 7 atmospheres, and may be less than 10 atmospheres that satisfy the legal regulations. When it determines with the pressure detected by step S201 being less than predetermined pressure (step S202: YES), the control part 14 drives the ultrasonic generation part 211 (step S203), and complete | finishes a process. When it determines with the pressure detected by step S201 being more than predetermined pressure (step S202: NO), the control part 14 stops the ultrasonic generation part 211 (step S204), and complete | finishes a process.

上述の処理によれば、水素貯蔵容器５の内圧が７気圧未満になった場合、超音波発生部２１１が駆動し、水素化マグネシウム粒子に超音波が与えられる。水素化マグネシウム粒子は、超音波によって振動し、水素化マグネシウム粒子に付着した水素ガスが早期に離脱するため、水素化マグネシウム粒子と、水との加水分解反応が活性化し、水素の発生量及び発電量が上昇する。   According to the above processing, when the internal pressure of the hydrogen storage container 5 becomes less than 7 atm, the ultrasonic generator 211 is driven and ultrasonic waves are given to the magnesium hydride particles. Magnesium hydride particles vibrate by ultrasonic waves, and the hydrogen gas adhering to the magnesium hydride particles is released early, so the hydrolysis reaction between the magnesium hydride particles and water is activated. The amount increases.

次に、水素化マグネシウム粒子の平均粒径及び超音波と、加水分解率との関係を示す実験について説明する。   Next, an experiment showing the relationship between the average particle diameter and ultrasonic wave of magnesium hydride particles and the hydrolysis rate will be described.

図１２は、加水分解実験装置を示す模式図である。図中２０４は、加水分解反応管２０４である。加水分解反応管２０４には、予め水素化マグネシウム粒子が投入され、ゴム栓で封止されている。ゴム栓には、アルゴンガスボンベ２０２に接続されたアルゴンガス供給管、蒸留水を供給する注射器２０３、及び加水分解反応によって発生した水素を排出する排出管が設けられている。アルゴンガスボンベ２０２は、加水分解反応管２０４内を予めアルゴンガスに置換するために設けられている。排出管は、アンモニアを回収するアンモニア回収管２０６を介して、水槽２０７に達し、排出管から排出された水素が水上置換によって水素捕集容器２０８に捕集されるようにしてある。また、加水分解反応管２０４の下部は、超音波槽２０５の油浴２０５ａに浸されている。超音波槽２０５は、例えば卓上型の超音波洗浄器（ヤマト科学株式会社、製品名ＪＴ−ＭＴ）であり、加水分解反応管２０４の温度を一定温度に保温すると共に、超音波を与えることができる。   FIG. 12 is a schematic diagram showing a hydrolysis experimental apparatus. In the figure, 204 is a hydrolysis reaction tube 204. The hydrolysis reaction tube 204 is charged with magnesium hydride particles in advance and sealed with a rubber stopper. The rubber stopper is provided with an argon gas supply pipe connected to the argon gas cylinder 202, a syringe 203 for supplying distilled water, and a discharge pipe for discharging hydrogen generated by the hydrolysis reaction. The argon gas cylinder 202 is provided to replace the inside of the hydrolysis reaction tube 204 with argon gas in advance. The discharge pipe reaches the water tank 207 via the ammonia recovery pipe 206 for recovering ammonia, and hydrogen discharged from the discharge pipe is collected in the hydrogen collection container 208 by water replacement. The lower part of the hydrolysis reaction tube 204 is immersed in an oil bath 205 a of the ultrasonic tank 205. The ultrasonic tank 205 is, for example, a table-type ultrasonic cleaner (Yamato Scientific Co., Ltd., product name JT-MT), which keeps the temperature of the hydrolysis reaction tube 204 at a constant temperature and gives ultrasonic waves. it can.

図１３は、加水分解の実験結果を示す図表である。第１の実験では、図９に示すように、超音波槽２０５の温度を２０℃に設定し、超音波を与えない状態、周波数２８ｋＨｚ、４５ｋＨｚ、１００ｋＨｚの超音波を与えた各状態で、平均粒径（５０ｗｔ％径）６１．２μｍの水素化マグネシウム粒子０．１ｇと、蒸留水２ｍｌとを反応させる実験を夫々行った。そして、６０分経過時点で水素捕集容器２０８に捕集された水素の量を測定することによって、加水分解率を算出した。加水分解率は、下記式で表される。
加水分解率（％）＝（捕集した水素の量）／（水素化マグネシウム粒子が１００％加水分解した時に発生する水素の量）×１００
なお、水素化マグネシウム粒子０．１ｇが１００％加水分解した場合、１気圧下で１８５．９ｍｌの水素が発生するため、本実験では捕集された水素の体積を１８５．９で除することによって加水分解率を算出することができる。また、１８５．９ｍｌは、水素化マグネシウム粒子に不純物が含まれていない前提で計算された値であるが、より正確には、上述の方法で算出された加水分解率を純度（本実験では０．９４）で除する必要がある。ただ、今回の実験目的は、加水分解率を相対評価することにあるため、このような補正は不要である。 FIG. 13 is a chart showing the experimental results of hydrolysis. In the first experiment, as shown in FIG. 9, the temperature of the ultrasonic tank 205 is set to 20 ° C., the state in which no ultrasonic wave is applied, and the state in which ultrasonic waves having a frequency of 28 kHz, 45 kHz, and 100 kHz are applied are averaged. Experiments were conducted in which 0.1 g of magnesium hydride particles having a particle size (50 wt% size) of 61.2 μm were reacted with 2 ml of distilled water. And the hydrolysis rate was computed by measuring the quantity of the hydrogen collected by the hydrogen collection container 208 at the time of 60-minute progress. The hydrolysis rate is represented by the following formula.
Hydrolysis rate (%) = (amount of collected hydrogen) / (amount of hydrogen generated when magnesium hydride particles are 100% hydrolyzed) × 100
In addition, when 0.1 g of magnesium hydride particles are 100% hydrolyzed, 185.9 ml of hydrogen is generated at 1 atm. Therefore, in this experiment, the volume of collected hydrogen is divided by 185.9. The hydrolysis rate can be calculated. Further, 185.9 ml is a value calculated on the assumption that impurities are not contained in the magnesium hydride particles, but more precisely, the hydrolysis rate calculated by the above-described method is the purity (0 in this experiment). .94). However, since the purpose of this experiment is to make a relative evaluation of the hydrolysis rate, such correction is unnecessary.

第２の実験では、超音波槽２０５の温度を２０℃に設定し、超音波を与えない状態、周波数２８ｋＨｚ、４５ｋＨｚ、１００ｋＨｚの超音波を与えた各状態で、平均粒径（５０ｗｔ％径）１．８７μｍの水素化マグネシウム粒子０．１ｇと、クエン酸水溶液２ｍｌとを反応させる実験を夫々行った。
更に、参考実験として、超音波槽２０５の温度を２０℃に設定し、超音波を与えない状態、平均粒径（５０ｗｔ％径）６１．２μｍの水素化マグネシウム粒子０．１ｇと、蒸留水２ｍｌとを反応させる実験を行った。 In the second experiment, the average particle diameter (50 wt% diameter) was set in a state where the temperature of the ultrasonic bath 205 was set to 20 ° C. and no ultrasonic wave was applied, and ultrasonic waves with frequencies of 28 kHz, 45 kHz, and 100 kHz were applied. Experiments were performed in which 0.1 g of 1.87 μm magnesium hydride particles and 2 ml of an aqueous citric acid solution were reacted.
Furthermore, as a reference experiment, the temperature of the ultrasonic tank 205 is set to 20 ° C., no ultrasonic waves are applied, 0.1 g of magnesium hydride particles having an average particle diameter (50 wt% diameter) of 61.2 μm, and 2 ml of distilled water. An experiment was conducted to react with.

第１及び第２の実験から、加水分解率は、水素化マグネシウム粒子の平均粒径が小さい方が、高いことが分かる。とはいえ、反応温度が２０℃の場合、超音波を印加していない状態では、平均粒径１．８７μｍの水素化マグネシウム粒子を用いても、加水分解率が１０％程度であり、クエン酸を用いた場合の加水分解率８４％には及ばない。ところが、周波数２８ｋＨｚ又は１００ｋＨｚの超音波を与えると、反応温度が２０℃でも、加水分解率が８５％又は８２％に達し、クエン酸以上の反応率を実現することが可能になる。   From the first and second experiments, it can be seen that the hydrolysis rate is higher when the average particle size of the magnesium hydride particles is smaller. However, when the reaction temperature is 20 ° C., the hydrolysis rate is about 10% even when magnesium hydride particles having an average particle size of 1.87 μm are used in the state where no ultrasonic wave is applied. The hydrolysis rate does not reach 84% when using. However, when an ultrasonic wave having a frequency of 28 kHz or 100 kHz is applied, even if the reaction temperature is 20 ° C., the hydrolysis rate reaches 85% or 82%, and a reaction rate higher than that of citric acid can be realized.

一方、第３及び第４の実験では、上述と同様の実験を、超音波槽２０５の温度を７０℃に設定して行った。反応温度が７０℃の場合においても、加水分解率は、水素化マグネシウム粒子の平均粒径が小さい方が、高いことが分かる。また、平均粒径１．８７μｍの水素化マグネシウム粒子を用いた場合、超音波を与えなくても、加水分解率が約６０％（６６％、５９％、６２％）に達する。   On the other hand, in the third and fourth experiments, the same experiment as described above was performed with the temperature of the ultrasonic bath 205 set to 70 ° C. It can be seen that even when the reaction temperature is 70 ° C., the hydrolysis rate is higher when the average particle size of the magnesium hydride particles is smaller. When magnesium hydride particles having an average particle size of 1.87 μm are used, the hydrolysis rate reaches about 60% (66%, 59%, 62%) without applying ultrasonic waves.

図１４は、水素化マグネシウム粒子の平均粒径と、加水分解率との関係を示すグラフである。横軸は、超音波槽２０５の温度、縦軸は加水分解率を示している。菱形印で示した曲線は、平均粒径６１．２μｍの水素化マグネシウム粒子を加水分解した場合の加水分解率を示し、四角印で示した曲線は、平均粒径４５μｍ未満に粉砕した水素化マグネシウム粒子を加水分解した場合の加水分解率を示している。
図１４から分かるように、水素化マグネシウム粒子の微細化による加水分解率向上効果は、９０℃未満の低温域で効果があり、９０℃以上の高温域では効果が認められない。これは、水のブラウン運動が、低温域では小さく、微細化による反応面積向上の効果が大きく現れる。高温域では、ブラウン運動の効果が、微細化による反応面積向上の効果よりも大きく寄与しているものと推定される。 FIG. 14 is a graph showing the relationship between the average particle size of magnesium hydride particles and the hydrolysis rate. The horizontal axis indicates the temperature of the ultrasonic bath 205, and the vertical axis indicates the hydrolysis rate. The curve indicated by rhombus marks indicates the hydrolysis rate when magnesium hydride particles having an average particle diameter of 61.2 μm are hydrolyzed, and the curve indicated by square marks indicates magnesium hydride pulverized to an average particle diameter of less than 45 μm. The hydrolysis rate when the particles are hydrolyzed is shown.
As can be seen from FIG. 14, the effect of improving the hydrolysis rate due to the refinement of the magnesium hydride particles is effective in a low temperature region below 90 ° C., and no effect is observed in a high temperature region of 90 ° C. or higher. This is because the Brownian motion of water is small in the low temperature range, and the effect of improving the reaction area by miniaturization is significant. In the high temperature range, it is estimated that the Brownian effect contributes more than the effect of improving the reaction area by miniaturization.

以上の実験結果から、平均粒径１．８７μｍの水素化マグネシウム粒子を採用すべきことが分かる。また、加水分解の反応開始時においては、周波数２８ｋＨｚ、又は１００ｋＨｚの周波数を与えることによって、クエン酸を用いること無く、効果的に水素を発生させ、発電を行うことが可能になることが分かる。更に、反応容器４内の温度が７０〜７５℃程度に達した場合、超音波を与えなくても、ある程度の水素を発生させ、発電を行うことが可能になることがわかる。加水分解反応は発熱反応であるため、加熱コイル１１で加熱せずとも反応容器４の温度は約７０〜７５℃に達する。変形例２の加熱コイル１１は、主に反応容器４の凍結を防止するために備えられている。なお、凍結の虞がない無い場合、加熱コイル１１を廃すことによって、発電装置の構成部品を削減し、低コスト化を図ることも可能である。   From the above experimental results, it is understood that magnesium hydride particles having an average particle diameter of 1.87 μm should be adopted. It can also be seen that, at the start of the hydrolysis reaction, it is possible to generate hydrogen effectively and generate electricity without using citric acid by giving a frequency of 28 kHz or 100 kHz. Furthermore, when the temperature in the reaction vessel 4 reaches about 70 to 75 ° C., it can be seen that it is possible to generate electricity to some extent without generating ultrasonic waves and generate power. Since the hydrolysis reaction is an exothermic reaction, the temperature of the reaction vessel 4 reaches about 70 to 75 ° C. without being heated by the heating coil 11. The heating coil 11 of Modification 2 is provided mainly to prevent the reaction vessel 4 from freezing. If there is no possibility of freezing, it is possible to reduce the cost by reducing the components of the power generation device by eliminating the heating coil 11.

変形例２に係る発電装置にあっては、水素化マグネシウム粒子に超音波を与えることによって、触媒を利用すること無く、水素化マグネシウム粒子と水との反応を活性化させて水素を発生させ、効果的に発電することができる。   In the power generation device according to the modified example 2, by applying ultrasonic waves to the magnesium hydride particles, without using a catalyst, the reaction between the magnesium hydride particles and water is activated to generate hydrogen, It can generate electricity effectively.

また、水素化マグネシウム粒子を音波で共振させることによって、触媒を利用すること無く、水素化マグネシウム粒子と水との反応を更に活性化させて水素を発生させ、効果的に発電することができる。   In addition, by resonating the magnesium hydride particles with sound waves, the reaction between the magnesium hydride particles and water can be further activated without using a catalyst to generate hydrogen, thereby effectively generating power.

なお、変形例２においては、水素貯蔵容器５内の圧力にて、超音波発生部２１１の動作を制御する場合を説明したが、反応容器４内の温度を検出し、該温度に基づいて超音波発生部２１１の動作を制御するように構成しても良い。例えば、反応容器４内の温度が７５℃未満である場合、超音波発生部２１１を駆動して超音波を印加し、反応容器４内の温度が７５℃以上である場合、超音波発生部２１１を停止するように構成すれば良い。   In the second modification, the case where the operation of the ultrasonic generator 211 is controlled by the pressure in the hydrogen storage container 5 has been described. However, the temperature in the reaction container 4 is detected, and the operation is performed based on the temperature. You may comprise so that operation | movement of the sound wave generation part 211 may be controlled. For example, when the temperature in the reaction container 4 is less than 75 ° C., the ultrasonic generator 211 is driven to apply ultrasonic waves, and when the temperature in the reaction container 4 is 75 ° C. or higher, the ultrasonic generator 211 May be configured to stop.

（変形例３）
図１５は、変形例３における発電装置を模式的に示すブロック図である。変形例３に係る発電装置は、クエン酸の投入量を最小限に抑えつつ、円滑な発電を実現するものである。 (Modification 3)
FIG. 15 is a block diagram schematically illustrating a power generation device according to the third modification. The power generation apparatus according to Modification 3 realizes smooth power generation while minimizing the input amount of citric acid.

変形例３に係る発電装置は、更にクエン酸投入部３０３を第１給水管３１に備える。クエン酸投入部３０３は、濃度が約２０％以上のクエン酸水溶液を蓄えたクエン酸貯留部と、第１給水管３１に設けられた投入口及び前記クエン酸貯留部とを接続する接続管と、クエン酸水溶液の投入を制御するための電磁弁とを備えており、制御部１４の制御に従って、クエン酸水溶液を第１給水管３１を通じて、反応容器４へ供給するように構成されている。なお、クエン酸貯留部に蓄えられているクエン酸の濃度２０％以上は、一例であり、水素化マグネシウムの加水分解を活性化させることができるのであれば、２０％未満であっても良い。
また、発電装置は、反応容器４内の温度を検出する温度検出部３０４ａを備える。 The power generator according to Modification 3 further includes a citric acid charging unit 303 in the first water supply pipe 31. The citric acid charging unit 303 includes a citric acid storage unit that stores an aqueous citric acid solution having a concentration of about 20% or more, and a connection pipe that connects the input port provided in the first water supply pipe 31 and the citric acid storage unit. And an electromagnetic valve for controlling the addition of the citric acid aqueous solution, and configured to supply the citric acid aqueous solution to the reaction vessel 4 through the first water supply pipe 31 in accordance with the control of the control unit 14. The concentration of citric acid stored in the citric acid reservoir is 20% or more, and may be less than 20% as long as the hydrolysis of magnesium hydride can be activated.
In addition, the power generation device includes a temperature detection unit 304 a that detects the temperature in the reaction container 4.

図１６は、変形例３の発電に係る制御部１４の処理手順を示すフローチャートである。給電要求を取得した場合、制御部１４は、第２水素供給弁６２ａ及び第２給水弁３２ａ、３２ａを開放し、その後、定期的に以下の処理を実行する。制御部１４は、温度検出部３０４ａにて反応容器４の温度を検出する（ステップＳ３０１）。そして、制御部１４は、反応容器４の温度が７５℃未満であるか否かを判定する（ステップＳ３０２）。なお、７５℃は一例であり、必要な発電量に応じて適宜選択すれば良い。   FIG. 16 is a flowchart illustrating a processing procedure of the control unit 14 related to power generation according to the third modification. When acquiring the power supply request, the control unit 14 opens the second hydrogen supply valve 62a and the second water supply valves 32a and 32a, and thereafter periodically executes the following processing. The control unit 14 detects the temperature of the reaction vessel 4 using the temperature detection unit 304a (step S301). And the control part 14 determines whether the temperature of the reaction container 4 is less than 75 degreeC (step S302). In addition, 75 degreeC is an example and should just select suitably according to required electric power generation amount.

反応容器４の温度が７５℃未満であると判定した場合（ステップＳ３０２：ＹＥＳ）、制御部１４は、クエン酸投入部３０３にてクエン酸溶液を反応容器４へ投入し（ステップＳ３０３）、処理を終える。なお、クエン酸の投入量は、反応容器４中のクエン酸濃度が約１０％になるようにすると良い。   When it determines with the temperature of the reaction container 4 being less than 75 degreeC (step S302: YES), the control part 14 throws a citric acid solution into the reaction container 4 in the citric acid charging part 303 (step S303), and processing Finish. The amount of citric acid is preferably adjusted so that the citric acid concentration in the reaction vessel 4 is about 10%.

反応容器４の温度が７５℃以上であると判定した場合（ステップＳ３０２：ＮＯ）、制御部１４は、クエン酸投入部３０３によるクエン酸溶液の投入を停止させ（ステップＳ３０４）、処理を終える。   When it determines with the temperature of the reaction container 4 being 75 degreeC or more (step S302: NO), the control part 14 stops injection | throwing-in of the citric acid solution by the citric acid input part 303 (step S304), and complete | finishes a process.

図１７は、温度と加水分解率との関係を示すグラフである。横軸は、温度であり、縦軸は、平均粒径６１．２μｍの水素化マグネシウムの加水分解率を示している。加水分解率は、図１２に示した加水分解実験装置を用いた上述の方法で測定できる。図１７に示すように、水素化マグネシウムの反応速度は約７５℃以上で速まることが分かる。   FIG. 17 is a graph showing the relationship between temperature and hydrolysis rate. The horizontal axis represents temperature, and the vertical axis represents the hydrolysis rate of magnesium hydride having an average particle diameter of 61.2 μm. The hydrolysis rate can be measured by the above-described method using the hydrolysis experimental apparatus shown in FIG. As shown in FIG. 17, it can be seen that the reaction rate of magnesium hydride increases at about 75 ° C. or more.

図１８は、クエン酸が加水分解に与える効果を示すグラフである。横軸は加水分解反応開始時から経過した時間を示し、縦軸は加水分解率を示している。加水分解率は、図１２に示した加水分解実験装置を用いた上述と同様の方法で測定できる。つまり、図１２で投入していた蒸留水の代わりに、濃度１０％のクエン酸を２ｍｌ、又は４ｍｌ投入することによって、加水分解率を測定した。水素化マグネシウムの平均粒径は６１．２μｍ、反応温度は２０℃である。なお、化学量論的には、水素化マグネシウムを１００％加水分解するためには、濃度１０％のクエン酸溶液が約４．８ｍｌ必要である。   FIG. 18 is a graph showing the effect of citric acid on hydrolysis. The horizontal axis represents the time elapsed from the start of the hydrolysis reaction, and the vertical axis represents the hydrolysis rate. The hydrolysis rate can be measured by the same method as described above using the hydrolysis experimental apparatus shown in FIG. That is, the hydrolysis rate was measured by adding 2 ml or 4 ml of citric acid having a concentration of 10% instead of the distilled water charged in FIG. Magnesium hydride has an average particle size of 61.2 μm and a reaction temperature of 20 ° C. Stoichiometrically, about 4.8 ml of a 10% strength citric acid solution is required to hydrolyze magnesium hydride to 100%.

クエン酸濃度と、加水分解率との間には因果関係が無いと推定されており、図１８から分かるように、クエン酸溶液の投入量を変化させることによって、反応量を調整することはできる。   It is presumed that there is no causal relationship between the citric acid concentration and the hydrolysis rate, and as can be seen from FIG. 18, the reaction amount can be adjusted by changing the input amount of the citric acid solution. .

変形例３に係る発電装置にあっては、反応容器４内温度が７５℃未満である場合、クエン酸溶液を投入し、７５℃以上になれば、クエン酸溶液の投入を中止するように構成されているため、クエン酸の投入量を最小限に抑えつつ、円滑な水素の発生及び発電を行うことができる。   In the power generation device according to Modification 3, the citric acid solution is charged when the temperature in the reaction vessel 4 is less than 75 ° C., and the charging of the citric acid solution is stopped when the temperature exceeds 75 ° C. Therefore, it is possible to generate hydrogen smoothly and generate power while minimizing the input amount of citric acid.

また、クエン酸は、水素化されていないマグネシウムＭｇとも反応するため、より効果的に水素を発生させることができる。なお、化学反応式は、
３Ｍｇ＋２Ｃ6 Ｈ12Ｏ7 →（Ｃ6 Ｈ12Ｏ7 ）2 Ｍｇ3 ＋３Ｈ2
で表される。 Moreover, since citric acid also reacts with magnesium Mg which is not hydrogenated, it can generate hydrogen more effectively. The chemical reaction formula is
3Mg + 2C 6 H 12 O 7 → (C 6 H 12 O 7 ) 2 Mg 3 + 3H 2
It is represented by

なお、本実施の形態にあっては、貯水容器と燃料電池との間を環流管で接続しているが、燃料電池で生成した水を環流させる環流路は管部材に限定されない。例えば、燃料電池の下方に貯水容器を配し、燃料電池で生成した水が直接、貯水容器に環流するように構成しても良い。
同様に、貯水容器から反応容器に水を供給する給水路も、第１及び第２給水管のような管部材に限定されない。例えば、貯水容器及び反応容器を隣接配置し、貯水容器と反応容器とが連通する孔状の給水路を形成するように構成しても良い。 In the present embodiment, the water storage container and the fuel cell are connected by a recirculation pipe, but the recirculation flow path for recirculating water generated by the fuel cell is not limited to the pipe member. For example, a water storage container may be provided below the fuel cell so that water generated by the fuel cell is directly circulated to the water storage container.
Similarly, the water supply path for supplying water from the water storage container to the reaction container is not limited to a pipe member such as the first and second water supply pipes. For example, the water storage container and the reaction container may be disposed adjacent to each other so as to form a hole-like water supply channel in which the water storage container and the reaction container communicate with each other.

また、本実施の形態にあっては、２系統の第１及び第２給水管、並びに第１及び第２水素供給管を備えているが、途中で分岐した２系統の給水管及び水素供給管を備えるように構成しても良い。また、水及び水素の通断及び流量を制御することができる弁を備え、１本の給水管及び水素供給管で発電装置を構成しても良い。   Further, in the present embodiment, two systems of first and second water supply pipes and first and second hydrogen supply pipes are provided, but two systems of water supply pipes and hydrogen supply pipes branched in the middle You may comprise so that it may be provided. Moreover, the valve which can control the interruption | blocking and flow volume of water and hydrogen may be provided, and a power generator may be comprised by one water supply pipe | tube and a hydrogen supply pipe | tube.

更に、水素の品質を更に向上させるべく、循環経路の途中に不純物を除去するフィルタを介装しても良い。   Further, in order to further improve the quality of hydrogen, a filter for removing impurities may be provided in the middle of the circulation path.

更にまた、燃料電池として、固体高分子燃料電池を例示したが、アルカリ形、リン酸形等の他の燃料電池を備えるように構成しても良い。   Furthermore, although the solid polymer fuel cell is illustrated as the fuel cell, other fuel cells such as an alkaline type and a phosphoric acid type may be provided.

更にまた、本実施の形態に係る発電装置は、定置式及び移動式に限定されず、また自動車のような移動体に発電装置を搭載しても良く、その用途は限定されない。   Furthermore, the power generation device according to the present embodiment is not limited to a stationary type and a mobile type, and the power generation device may be mounted on a moving body such as an automobile, and its application is not limited.

更にまた、本実施の形態に係る発電装置は、水素貯蔵容器、保温コイル、加熱コイル、二次電池等を備えているが、これらは必須の構成部材ではなく、適宜省略しても良い。例えば、凍結の虞がない場合、保温コイルを備える必要はない。また、１回の給電に必要な水素を水素貯蔵容器の水素で賄うことができる場合、加熱コイルは不要であり、加熱に要する電力を削減することができる。同様に、１回の給電に必要な電力を二次電池で賄うことができる場合、加熱コイル、水素貯蔵容器は不要である。更にまた、加熱コイルの加熱速度、燃料電池の電力開始速度が十分に高い場合、水素貯蔵容器は不要である。
また、燃料電池側の水回収器で水を十分に回収できるようであれば、水素貯蔵容器内の水回収部と、該水回収部及び環流管を接続する環流管とを備えないように構成しても良い。 Furthermore, although the power generation device according to the present embodiment includes a hydrogen storage container, a heat insulation coil, a heating coil, a secondary battery, and the like, these are not essential components and may be omitted as appropriate. For example, when there is no risk of freezing, it is not necessary to provide a heat retaining coil. In addition, when the hydrogen necessary for one power supply can be covered by the hydrogen in the hydrogen storage container, the heating coil is unnecessary, and the power required for heating can be reduced. Similarly, when the secondary battery can supply the power necessary for one power supply, the heating coil and the hydrogen storage container are unnecessary. Furthermore, when the heating rate of the heating coil and the power start rate of the fuel cell are sufficiently high, the hydrogen storage container is not necessary.
Further, if the water recovery device on the fuel cell side can sufficiently recover water, it is configured not to include a water recovery part in the hydrogen storage container and a return pipe connecting the water recovery part and the return pipe. You may do it.

更にまた、水素吸蔵合金として水素化マグネシウムを説明したが、常温で加水分解し、高純度の水素を発生させることができれば水素化マグネシウムに代えて、Ｍｇ、ＡＬ、ＮａＡｌＨ4 、Ｚｎ、Ｃａのような他の水素吸蔵合金を用いても良い。 Furthermore, although magnesium hydride has been described as a hydrogen storage alloy, it can be replaced with magnesium hydride, such as Mg, AL, NaAlH 4 , Zn, and Ca, if it can be hydrolyzed at room temperature to generate high-purity hydrogen. Other hydrogen storage alloys may be used.

更にまた、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
（付記１）
水素化マグネシウムの加水分解によって発生した水素を燃料電池に供給し、発電する発電装置であって、
前記水素化マグネシウムの加水分解に必要な水を貯える貯水容器と、
該貯水容器に貯えられた水及び前記水素化マグネシウム単体を反応させて水素を発生させるための反応容器と、
該反応容器で発生した水素を前記燃料電池に供給する水素供給管と、
前記燃料電池で生成した水を回収して前記貯水容器に環流させる環流路と
を備えることを特徴とする発電装置。
（付記２）
前記水素化マグネシウムの加水分解によって発生した水素を貯蔵する水素貯蔵容器を備え、
該水素貯蔵容器に貯蔵された水素を前記燃料電池に供給するようにしてある
ことを特徴とする付記１に記載の発電装置。
（付記３）
前記貯水容器に貯えられた水及び前記反応容器を水の凝固点よりも高温に保つ保温手段と、
前記水素化マグネシウムを加熱する加熱手段と、
前記水素貯蔵容器内の圧力を検出する検出手段と
を備え、
前記加熱手段は、
前記検出手段が検出した圧力に応じて加熱する温度を昇降させるようにしてある
ことを特徴とする付記２に記載の発電装置。
（付記４）
水素化マグネシウムの加水分解によって発生した水素を燃料電池に供給し、発電する発電方法であって、
前記燃料電池で生成した水を回収し、
回収した水と、水素化マグネシウム単体とを反応させて水素を発生させ、
発生させた水素を前記燃料電池に供給する
ことを特徴とする発電方法。
（付記５）
マグネシウムを含み、平均粒径が４５μｍ以上の原料粒子及び水素を反応させることによって、水素化マグネシウム粗粒子を生成し、
生成した水素化マグネシウム粗粒子を、平均粒径が４５μｍ未満の水素化マグネシウム粒子に機械的に粉砕する
ことを特徴とする水素化マグネシウム粒子の製造方法。
付記３にあっては、保温手段は、貯水容器内の水及び反応容器を水の凝固点より高温に保温しているため、周囲温度に拘わらず水素化マグネシウムの加水分解に必要な液体の水を常備することができ、反応容器に瞬時に供給することができる。また、加熱手段は、水素化マグネシウムを加熱することができるため、必要に応じて水素化マグネシウムの加水分解を促進させることができ、室温で加水分解反応させる場合に比べて、急速に水素を発生させることができる。従って、水素を速やかに燃料電池に供給し、発電を開始することができる。
また、出力電力が大きく、水素貯蔵容器内の圧力が降下した場合、水素化マグネシウムの加熱温度を上昇させて水素発生量を増加させ、出力電力が小さく、水素貯蔵容器内の圧力が上昇した場合、水素化マグネシウムの加熱温度を降下させて水素発生量を低下させることができる。従って、水素発生量を調整して必要な電力を出力することができる。
付記３の発明によれば、周囲温度に拘わらず発電に必要な液体の水を常備することができ、必要な電力に応じた水素化マグネシウムの急速加熱によって加水分解を促進させ、即時に発電を開始することができる。
付記５にあっては、マグネシウムを含み、平均粒径が４５μｍ以上の原料粒子及び水素ガスを反応させることによって、水素化マグネシウム粗粒子を生成する。原料粒子の主成分はマグネシウムであるが、マグネシウムは反応性が非常に高い。このため、水素化マグネシウムの平均粒径が４５μｍを下回ると、安全に取り扱うことが困難になる。また、マグネシウムは延性、展性が高いため、平均粒径４５μｍ未満に粉砕すること自体が困難である。そこで、まずは、平均粒径４５μｍ以上の原料粒子を用いて水素化マグネシウム粗粒子を生成するのである。
次いで、生成した水素化マグネシウム粗粒子を、平均粒径が４５μｍ未満の水素化マグネシウム粒子に機械的に粉砕する。水素化マグネシウムは、マグネシウムに比べて反応性が低いため、平均粒径が４５μｍ未満であっても安全に取り扱うことができる。また、延性及び展性もマグネシウムに比べて低く、もろいため、水素化マグネシウム粗粒子を機械的に粉砕し、平均粒径４５μｍ未満の水素化マグネシウム粒子を得ることが可能になる。
付記５の発明によれば、平均粒径４５μｍ未満の水素化マグネシウム粒子を安全に製造することができる。 Furthermore, it should be thought that embodiment disclosed this time is an illustration and restrictive at no points. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the meanings described above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
(Appendix 1)
A power generation device that supplies hydrogen generated by hydrolysis of magnesium hydride to a fuel cell to generate electricity,
A water storage container for storing water necessary for hydrolysis of the magnesium hydride;
A reaction vessel for generating hydrogen by reacting the water stored in the water storage vessel and the magnesium hydride alone;
A hydrogen supply pipe for supplying hydrogen generated in the reaction vessel to the fuel cell;
An annular flow path for recovering water generated in the fuel cell and circulating it to the water storage container;
A power generation device comprising:
(Appendix 2)
A hydrogen storage container for storing hydrogen generated by hydrolysis of the magnesium hydride,
Hydrogen stored in the hydrogen storage container is supplied to the fuel cell.
The power generation device according to appendix 1, wherein:
(Appendix 3)
Heat retaining means for maintaining the water stored in the water storage container and the reaction container at a temperature higher than the freezing point of water;
Heating means for heating the magnesium hydride;
Detection means for detecting the pressure in the hydrogen storage container;
With
The heating means includes
The heating temperature is raised or lowered according to the pressure detected by the detection means.
The power generation device according to Supplementary Note 2, wherein
(Appendix 4)
A power generation method for generating power by supplying hydrogen generated by hydrolysis of magnesium hydride to a fuel cell,
Recovering water produced in the fuel cell;
Recovered water and magnesium hydride alone react to generate hydrogen,
Supply the generated hydrogen to the fuel cell
A power generation method characterized by the above.
(Appendix 5)
Magnesium hydride coarse particles are produced by reacting raw material particles containing magnesium and having an average particle size of 45 μm or more and hydrogen,
The produced magnesium hydride coarse particles are mechanically pulverized into magnesium hydride particles having an average particle size of less than 45 μm.
The manufacturing method of the magnesium hydride particle | grain characterized by the above-mentioned.
In Appendix 3, since the heat retaining means keeps the water in the water storage container and the reaction container at a temperature higher than the freezing point of the water, the liquid water necessary for the hydrolysis of magnesium hydride is supplied regardless of the ambient temperature. It can be always available and can be supplied to the reaction vessel instantaneously. In addition, the heating means can heat magnesium hydride, so that the hydrolysis of magnesium hydride can be promoted as needed, and hydrogen is generated more rapidly than when hydrolysis is performed at room temperature. Can be made. Therefore, it is possible to quickly supply hydrogen to the fuel cell and start power generation.
Also, when the output power is large and the pressure in the hydrogen storage container drops, the heating temperature of magnesium hydride is increased to increase the amount of hydrogen generated, and the output power is small and the pressure in the hydrogen storage container increases The amount of hydrogen generation can be reduced by lowering the heating temperature of magnesium hydride. Therefore, it is possible to output the necessary power by adjusting the hydrogen generation amount.
According to the invention of Supplementary Note 3, liquid water necessary for power generation can be prepared regardless of the ambient temperature, hydrolysis is accelerated by rapid heating of magnesium hydride according to the required power, and power generation can be performed immediately. Can start.
In Appendix 5, magnesium hydride coarse particles are produced by reacting raw material particles containing magnesium and having an average particle size of 45 μm or more and hydrogen gas. The main component of the raw material particles is magnesium, but magnesium is very reactive. For this reason, when the average particle diameter of magnesium hydride is less than 45 μm, it becomes difficult to handle it safely. Moreover, since magnesium has high ductility and malleability, it is difficult to grind itself to an average particle size of less than 45 μm. Accordingly, first, magnesium hydride coarse particles are generated using raw material particles having an average particle size of 45 μm or more.
Next, the produced magnesium hydride coarse particles are mechanically pulverized into magnesium hydride particles having an average particle size of less than 45 μm. Magnesium hydride is less reactive than magnesium, so it can be handled safely even if the average particle size is less than 45 μm. In addition, since ductility and malleability are low and brittle, magnesium hydride coarse particles can be mechanically pulverized to obtain magnesium hydride particles having an average particle size of less than 45 μm.
According to the invention of appendix 5, magnesium hydride particles having an average particle size of less than 45 μm can be produced safely.

本発明の実施の形態に係る発電装置を模式的に示すブロック図である。It is a block diagram showing typically the power generator concerning an embodiment of the invention. 単セルの一例を示す模式的分解斜視図である。It is a typical exploded perspective view showing an example of a single cell. 空気極に対向する面を正面側にしたセパレータの模式的正面図である。It is a typical front view of the separator which made the surface which opposes an air electrode the front side. 待機状態の動作を概念的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows notionally the operation | movement of a standby state. 発電に係る制御部の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence of the control part which concerns on electric power generation. 発電開始状態の動作を概念的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows notionally the operation | movement of a power generation start state. 平均粒径４５μｍ未満の水素化マグネシウム粒子を製造する水素化マグネシウム粒子製造装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the magnesium hydride particle manufacturing apparatus which manufactures a magnesium hydride particle | grain with an average particle diameter of less than 45 micrometers. 平均粒径４５μｍ未満の水素化マグネシウム粒子の製造方法を示す工程図である。It is process drawing which shows the manufacturing method of a magnesium hydride particle | grain with an average particle diameter of less than 45 micrometers. 水素化マグネシウムの粉砕処理条件及び粉砕結果を示す図表である。It is a graph which shows the grinding | pulverization process conditions and grinding | pulverization result of magnesium hydride. 変形例２における発電装置を模式的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows typically the electric power generating apparatus in the modification 2. 変形例２の発電に係る制御部の処理手順を示すフローチャートである。10 is a flowchart illustrating a processing procedure of a control unit related to power generation according to Modification 2; 加水分解実験装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a hydrolysis experiment apparatus. 加水分解の実験結果を示す図表である。It is a graph which shows the experimental result of a hydrolysis. 水素化マグネシウム粒子の平均粒径と、加水分解率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the average particle diameter of magnesium hydride particle | grains, and a hydrolysis rate. 変形例３における発電装置を模式的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows typically the electric power generating apparatus in the modification 3. 変形例３の発電に係る制御部の処理手順を示すフローチャートである。10 is a flowchart illustrating a processing procedure of a control unit related to power generation according to Modification 3; 温度と加水分解率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between temperature and a hydrolysis rate. クエン酸が加水分解に与える効果を示すグラフである。It is a graph which shows the effect which a citric acid has on hydrolysis.

符号の説明Explanation of symbols

１ 収容体
２ 貯水容器
４ 反応容器
５ 水素貯蔵容器
５ａ 圧検出部（検出手段）
７ 燃料電池
１０ 保温コイル（保温手段）
１１ 加熱コイル（加熱手段）
１２ 二次電池
１３ａ 正極出力部（出力部）
１３ｂ 負極出力部（出力部）
１４ 制御部
１８ 水素検出部
１９ 警報部
３１ 第１給水管
３２ 第２給水管
３１ａ、３１ａ 第１給水弁
３２ａ、３２ａ 第２給水弁
６１ 第１水素供給管
６２ 第２水素供給管
６１ａ 第１水素供給弁
６２ａ 第２水素供給弁
８１ 水回収部
８２ 水回収器
９１ 環流管（第２の環流路）
９２ 環流管（環流路）
２１１ 超音波発生部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Container 2 Water storage container 4 Reaction container 5 Hydrogen storage container 5a Pressure detection part (detection means)
7 Fuel cell 10 Thermal insulation coil (thermal insulation means)
11 Heating coil (heating means)
12 Secondary battery 13a Positive electrode output part (output part)
13b Negative electrode output part (output part)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 14 Control part 18 Hydrogen detection part 19 Alarm part 31 1st water supply pipe 32 2nd water supply pipe 31a, 31a 1st water supply valve 32a, 32a 2nd water supply valve 61 1st hydrogen supply pipe 62 2nd hydrogen supply pipe 61a 1st hydrogen Supply valve 62a Second hydrogen supply valve 81 Water recovery unit 82 Water recovery device 91 Circulation tube (second circulation channel)
92 Circulation tube (circulation channel)
211 Ultrasonic generator

Claims (9)

水素化マグネシウムの加水分解によって発生した水素を燃料電池に供給し、発電する発電装置であって、
前記水素化マグネシウムの加水分解に必要な水を貯える貯水容器と、
前記水素化マグネシウムを収容しており、前記貯水容器に貯えられた水及び前記水素化マグネシウムを反応させて水素を発生させるための反応容器と、
前記貯水容器に貯えられた水を前記反応容器に供給する給水路と、
前記貯水容器に貯えられた水及び前記反応容器を水の凝固点よりも高温に保つ保温手段と、
前記水素化マグネシウムを加熱する加熱手段と、
前記燃料電池の電力で充電され、前記保温手段及び前記加熱手段に給電する二次電池と、
該二次電池及び前記加熱手段の間に設けられた加熱スイッチと、
前記燃料電池及び前記二次電池夫々の電力を出力する出力部と、
前記水素化マグネシウムの加水分解によって発生した気相の水素を貯蔵する水素貯蔵容器と、
該水素貯蔵容器に貯蔵された水素を前記燃料電池に供給する水素供給管と、
前記燃料電池で生成した水を回収して前記貯水容器に環流させる環流路と、
待機状態で前記水素貯蔵容器内の圧力が第１圧力未満である場合、前記給水路を開放し、待機状態で前記第１圧力以上である場合、前記給水路を閉鎖し、給電要求があった場合、前記給水路を開放する給水弁と、
前記水素供給管に設けられており、待機状態で前記水素貯蔵容器内の圧力が第１圧力よりも高い第２圧力以上である場合、前記水素供給管を開放し、待機状態で前記第２圧力未満である場合、閉鎖し、給電要求があった場合、前記水素供給管を開放する水素供給弁と
を備え、
前記加熱スイッチは、待機状態で開状態、給電要求があった場合、閉状態になり、前記二次電池は、給電要求後、前記燃料電池から電力が出力され始めるまでの間に電力を出力するようにしてあることを特徴とする発電装置。 A power generation device that supplies hydrogen generated by hydrolysis of magnesium hydride to a fuel cell to generate electricity,
A water storage container for storing water necessary for hydrolysis of the magnesium hydride;
Containing the magnesium hydride, and a reaction vessel for generating hydrogen by reacting the water stored in the water storage vessel and the magnesium hydride;
A water supply channel for supplying water stored in the water storage container to the reaction container;
Heat retaining means for maintaining the water stored in the water storage container and the reaction container at a temperature higher than the freezing point of water;
Heating means for heating the magnesium hydride;
A secondary battery that is charged with electric power of the fuel cell and supplies power to the heat retaining means and the heating means;
A heating switch provided between the secondary battery and the heating means;
An output unit for outputting electric power of each of the fuel cell and the secondary battery;
A hydrogen storage container for storing gaseous hydrogen generated by hydrolysis of the magnesium hydride;
A hydrogen supply pipe for supplying hydrogen stored in the hydrogen storage container to the fuel cell;
An annular flow path for recovering the water produced in the fuel cell and circulating it to the water storage container;
When the pressure in the hydrogen storage container is lower than the first pressure in the standby state, the water supply channel is opened. When the pressure is higher than the first pressure in the standby state, the water supply channel is closed and there is a power supply request. A water supply valve for opening the water supply channel ;
Is provided in the hydrogen supply pipe, when the pressure of the hydrogen storage container in a standby state is higher second pressure higher than the first pressure, opening the hydrogen supply pipe, said second pressure in a standby state And a hydrogen supply valve that closes and opens the hydrogen supply pipe when power supply is requested ,
The heating switch is in an open state in a standby state, and when a power supply request is made, the heating switch is in a closed state, and the secondary battery outputs power after the power supply request is made until power starts to be output from the fuel cell. A power generator characterized by being configured as described above . 水素化マグネシウムの加水分解によって発生した水素を燃料電池に供給し、発電する発電装置であって、A power generation device that supplies hydrogen generated by hydrolysis of magnesium hydride to a fuel cell to generate electricity,
前記水素化マグネシウムの加水分解に必要な水を貯える貯水容器と、A water storage container for storing water necessary for hydrolysis of the magnesium hydride;
前記水素化マグネシウムを収容しており、前記貯水容器に貯えられた水及び前記水素化マグネシウムを反応させて水素を発生させるための反応容器と、Containing the magnesium hydride, and a reaction vessel for generating hydrogen by reacting the water stored in the water storage vessel and the magnesium hydride;
前記貯水容器に貯えられた水を前記反応容器に供給する第１及び第２給水管と、First and second water supply pipes for supplying water stored in the water storage container to the reaction container;
前記貯水容器に貯えられた水及び前記反応容器を水の凝固点よりも高温に保つ保温手段と、Heat retaining means for maintaining the water stored in the water storage container and the reaction container at a temperature higher than the freezing point of water;
前記水素化マグネシウムを加熱する加熱手段と、Heating means for heating the magnesium hydride;
前記燃料電池の電力で充電され、前記保温手段及び前記加熱手段に給電する二次電池と、A secondary battery that is charged with electric power of the fuel cell and supplies power to the heat retaining means and the heating means;
該二次電池及び前記加熱手段の間に設けられた加熱スイッチと、A heating switch provided between the secondary battery and the heating means;
前記燃料電池及び前記二次電池夫々の電力を出力する出力部と、An output unit for outputting electric power of each of the fuel cell and the secondary battery;
前記水素化マグネシウムの加水分解によって発生した気相の水素を貯蔵する水素貯蔵容器と、A hydrogen storage container for storing gaseous hydrogen generated by hydrolysis of the magnesium hydride;
該水素貯蔵容器に貯蔵された水素を前記燃料電池に供給する第１及び第２水素供給管と、First and second hydrogen supply pipes for supplying hydrogen stored in the hydrogen storage container to the fuel cell;
前記燃料電池で生成した水を回収して前記貯水容器に環流させる環流路と、An annular flow path for recovering the water produced in the fuel cell and circulating it to the water storage container;
前記第１給水管に設けられており、前記水素貯蔵容器内の圧力が第１圧力未満である場合、前記第１給水管を開放し、前記第１圧力以上である場合、前記第１給水管を閉鎖する第１給水弁と、The first water supply pipe is provided in the first water supply pipe, and when the pressure in the hydrogen storage container is less than the first pressure, the first water supply pipe is opened, and when the pressure is equal to or higher than the first pressure, the first water supply pipe A first water supply valve for closing
前記第２給水管に設けられており、給電要求があった場合、前記第２給水管を開放し、給電を終えた場合、前記第２給水管を閉鎖する第２給水弁と、A second water supply valve that is provided in the second water supply pipe, opens the second water supply pipe when there is a power supply request, and closes the second water supply pipe when power supply is completed;
前記第１水素供給管に設けられており、前記水素貯蔵容器内の圧力が第１圧力よりも高い第２圧力以上である場合、前記第１水素供給管を開放し、前記第２圧力未満である場合、閉鎖する第１水素供給弁と、Provided in the first hydrogen supply pipe, and when the pressure in the hydrogen storage container is equal to or higher than a second pressure higher than the first pressure, the first hydrogen supply pipe is opened and less than the second pressure. A first hydrogen supply valve that closes;
前記第２水素供給管に設けられており、給電要求があった場合、前記第２水素供給管を開放し、給電を終えた場合、閉鎖する第２水素供給弁とA second hydrogen supply valve that is provided in the second hydrogen supply pipe, opens the second hydrogen supply pipe when there is a power supply request, and closes when power supply is completed;
を備え、With
前記加熱スイッチは、待機状態で開状態、給電要求があった場合、閉状態になり、前記二次電池は、給電要求後、前記燃料電池から電力が出力され始めるまでの間に電力を出力するようにしてあることを特徴とする発電装置。The heating switch is in an open state in a standby state, and when a power supply request is made, the heating switch is in a closed state, and the secondary battery outputs power after the power supply request is made until power starts to be output from the fuel cell. A power generator characterized by being configured as described above. 前記水素貯蔵容器内で凝結した水を前記貯水容器に環流させる第２の環流路を備える
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発電装置。 The power generator according to claim 1 or 2 , further comprising a second annular flow path for circulating water condensed in the hydrogen storage container to the water storage container. 前記燃料電池、前記貯水容器及び前記反応容器を収容する断熱性の収容体を備える
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載の発電装置。 The power generator according to any one of claims 1 to 3, further comprising a heat insulating container that houses the fuel cell, the water storage container, and the reaction container. 前記水素化マグネシウムは、平均粒径が４５μｍ未満の粒状である
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載の発電装置。 The power generation apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the magnesium hydride is in a granular form having an average particle size of less than 45 µm. 前記水素化マグネシウムは、
平均粒径が４５μｍ以上の水素化マグネシウム粗粒子を機械的に粉砕してなる
ことを特徴とする請求項５に記載の発電装置。 The magnesium hydride is
The power generator according to claim 5, wherein the magnesium hydride coarse particles having an average particle diameter of 45 µm or more are mechanically pulverized. 前記反応容器中の前記水素化マグネシウムに音波を与える音波発生部を備える
ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一つに記載の発電装置。 The power generation device according to any one of claims 1 to 6, further comprising a sound wave generation unit that applies sound waves to the magnesium hydride in the reaction vessel. 前記音波の周波数は、前記水素化マグネシウムの共振周波数である
ことを特徴とする請求項７に記載の発電装置。 The power generation device according to claim 7, wherein the frequency of the sound wave is a resonance frequency of the magnesium hydride. 前記音波の周波数は、２８ｋＨｚ又は１００ｋＨｚであり、
前記水素化マグネシウムの平均粒径は、１．８７μｍである
ことを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の発電装置。 The frequency of the sound wave is 28 kHz or 100 kHz,
The power generator according to claim 7 or 8, wherein an average particle diameter of the magnesium hydride is 1.87 µm.
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