本发明专利技术涉及包含两个系统的发电装置。在一个系统中，通过水解生成氢气并由氢接受器产生电力。在另一个系统中，通过电极和离子的氧化还原化学反应产生电力。该发电装置包含：使用安置有功能材料的氢生成容器的氢释放单元。或者，也可以采用如下方法：在负极和正极安置功能材料，并且在容器内设置包含正极、负极和电解质的电池元件。该发电装置还包含：包含通过如下两种方式生成氢气的液体容器的氢生成单元，即通过将功能材料与水或水溶液（电解液）反应而水解生成氢气，以及通过由水解引起的功能材料性质改变使固定在结晶间的氢原子结合而生成氢气；第一发电单元，其中氢生成容器中的电池元件发电；第二发电单元，其中氢接受器利用氢生成容器生成的氢气发电；以及控制单元，该装置用于根据将第一发电单元产生的电力施加于负荷装置后所产生的电流量来控制氢生成装置生成的氢气量。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及包含两个系统的发电装置，其中一个系统通过水解生成氢气并由需氢设备产生电力，而另一个系统通过涉及电极和许多离子的氧化还原化学反应产生电力。
技术介绍
已经提出发电装置，其中，通过在高温下加热金属材料等对水进行水解以生成氢、或通过使干燥固体氢化物与水蒸气反应以生成氢，向燃料电池等提供氢，并将氢与氧反应以产生电流。已在下列文献中公开这种装置。专利文献l:日本专利公开2004-149394专利文献2:日本专利公开2002-069558专利文献3:国际专利公开WO2003/020635这种通过高温加热金属材料以生成氢的方法存在需要庞大的装置以及会产生热损伤的缺点。通过使含有酸性或碱性材料的干燥固体氪化物与水蒸气反应的氢气生成方法中存在因酸、碱而使固体高分子型燃料电池等设备劣化的问题，并存在即使停止操作时也会在低湿度下生成氢的严重问题。另外，采用高温加热金属材料的氢生成方法还具有下列缺陷。该方法中，在60(TC或600。C以上的环境下完成反应。因此，向水解目的提供的水本身蒸发剧烈，且需要提供大量的水，从而导致氢生成效率低。另一方面，釆用使含有酸性或性碱材料的干燥固体氢化物与水蒸气反应的水蒸气生成方法还有另一个缺点，即氢化物的再生非常麻烦并且还会生成有害物质。另外，在公知技术中，难以控制生成的氢气，并且也未提供用于储存过剩氢气的手段。因此可能造成由于所生成的过剩气体的压力引起爆炸。此外，将公知技术危险且不适于作为用于工业或商业的诸如固体高分子型燃料电池、氢燃料引擎、氢焊接/切割系统和半导体制造装置等需氢设备的氢供给源。当装置(特别是小型移动电话或汽车)被颠倒使用、或当需要随机提供氢时，控制氢生成的问题尤其显著。装置内含有被注入的水或水溶液。由于水或水溶液通常停留在重力作用的一侧，因此难以释放产生的氢气并确保其流路，且难以对氢消耗量的变动进行控制。下列文献揭示了在负极安置有储氢合金，并且利用该合金与正极的镍化合物进行离子氧化还原化学反应而充电/放电的镍(Ni)-氢可充电电池。专利文献4:日本专利公开2002-10556
技术实现思路
专利技术所要解决的课题在这种密闭的Ni-氢可充电电池中，当想要增加输出功率时，则增加储氢合金中储氢量最高的镁(Mg)的含量。但是，增加镁的含量产生以下问题随着镁含量的增加，与电解液的水解反应也成反比地增加，导致耐久性降低和因生成氬气的压力而引起电池爆炸的问题。因此，本专利技术的目的在于提供能够解决现有技术中上述问题的技术，该技术通过使用发电装置作为小型移动电话或汽车等的电源，即使在所述装置被颠倒使用或是需要随机提供氢时，也能发挥正常功能来满足电力的供给。本专利技术的另一个目的在于提供即使增加氢气生成量并提高电池性能也能实现装置的小型化和低成本化的技术。本专利技术的又一个目的在于提供能够通过使用易获得材料将来源于自然或可再生能源的电能转换成物质(功能材料)，并且有助于安全和大量的贮藏和运输的技术，所述材料不会导致资源枯竭且对环境友好。解决课题的方法根据本专利技术，提供了一种发电装置，其包含氢生成容器形式的氢释放单元，该氢生成容器包含安置在容器内的功能材料、或包含安置在负极和正极的功能材料以及设置在容器内由电解质形成的电池元件；包含液体容器的氢生成单元，该液体容器通过如下两种方式生成氢气，即通过将功能材料与水或水溶液(电解液)反应的水解生成氲气，以及通过由水解引起的功能材料性质改变使固定在结晶间的氢原子结合生成氢气；使氢生成容器中的电池元件发电的第一发电单元；利用氢生成容器中生成的氢气使需氢设备发电的第二发电单元；以及控制装置，该装置用于将第一发电单元产生的电力施加于负荷装置从而根据由负荷装置的负荷所调节的电流量来控制氢生成装置生成的氢气量。将功能材料粉碎为微粉时，功能材料的每单位质量的表面积增加，所述樣M分的粒径为自然地减小粒径可得到的最终粒径至lnm。这显著促进了每单位质量的界面反应，并产生未知的功能性。最佳粒径在3/zm以下至lnm的范围内。为了利用这种微粉，需要解决各种问题。这些问题的实例包括微粉的简易安置、飞散和中毒的防止、热和电的传导性、以及涂布材料的特定物质的渗透性。通过在制备的功能材料的微粉表面形成可塑性高分子树脂等的薄膜，可以解决各种问题。例如，当功能材料为储氢合金时，可以避免储氢合金的表面直接接触大气中主要的氧，以及避免直接接触二氧化碳气体、氮、水分等。因此，例如，可以防止中毒和界面反应。或者，将功能材料的粉末粒子相互结合以形成可提高热和电的传导性的固态物或粗粒子。此外，当使用水溶性高分子树脂作为涂布材料进行涂膜时，即使由于功能材料的收缩和膨胀造成薄膜破裂，薄膜也可以通过由自动放热(自己発熱self-heat generation)产生的低温热而自修复从而防止微粉的脱落并维持紧密接触固定，所述水溶性高分子树脂是在70。C以下分子流态化的低温热塑性高分子树脂，例如脂族聚酯类树脂。此外，采用常规的电镀法、真空沉积法的涂膜存在制造成本高的问题。另一方面，水溶性或有机溶剂可溶性高分子树脂可通过使用水或有机溶剂而易于实现薄膜形成步骤。在较低温度范围内操作的装置中，可以使用例如乳液型材料，所述材料例如将采用化学合成方法由乳酸聚合得到的水溶性有机高分子树脂分散在水中而形成，所述树脂例如为脂族聚酯类树脂或聚烯烃类树脂等。此外，也可以使用其他常规有机高分子树脂。具体而言，将功能材料安置在装置中并且随着运行时间的推移薄膜表面产生裂紋时，高分子树脂的低温热塑性可以自行修复薄膜的裂紋，例如通过运行时的放热。这些功能可具有以下应用。当功能材料为储氢合金时，可以将各种涂膜的粒状功能材料和粘合剂混合并固化，并且可通过将固化物装填在装置内的管的内侧或外侧来安置固化物。在此情况下，优选采用如下方法，即，将涂膜的粒状功能材料预先活化并随后与粘合剂混合，再用有机溶剂糊化并将糊料固化，然后将其安置在装置内的管的内侧或外侧。或者，可以将糊料作为固体粘附于波紋板的槽内。在此情况下，需要后活化。因此，大型装置不必为坚固抗压的容器。本申请在下列装置中也可以获得相同的效果以纯化氢为目的的、具有管状或板状形状的、用于重整气体和低纯度氢气的氢纯化装置；以热泵为目的的热交换装置；或以增加氢的压力为目的的氢压缩装置。另外，将具有用作涂布材料的可塑性高分子树脂的功能材料安置在镍氢电池或锂金属电池等的电池电极箔上时，可以防止由于包藏和释放氢或锂而引起的收缩膨胀使活性材料的粒径减小而造成的活性材料的脱落。通过连接包含正极、负极和分离膜的发电元件并在其上覆盖绝缘膜以进行一体化，可以增强发电元件的功能。因此，也可以实现电池寿命的延长。就功能材料的氢化过程而言，在已导入高压氢的压力容器中放置金属或合金等功能材料的粗粒子，然后在温度控制装置中选择并设置电热丝、电热塞、激光发射塞(^一卄一放射7。，夕'laser emission plug)等，并且将功能材料的一端高温加热以进行灼烧，可实现利用氢化反应的自动放热进行合成。因此，能够以低成本容易地获得含有纳米级金属结晶的氬化物微粉。在激光照射中，可以通过高温加热诸如金属化合物的材料进行气化然后冷却的方法还原金属。例如，当处理对象是作为功能材料使用后的氧化镁时，可以采用如下方法从激光发射塞施加由本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种发电装置，其包含： 氢生成容器形式的氢释放单元，所述容器包含安置在容器内的功能材料、或包含安置在负极和正极的功能材料以及设置在容器内由电解质形成的电池元件； 包含液体容器的氢生成单元，所述单元通过如下两种方式生成氢气，即通过 功能材料与水或作为电解液的水溶液反应水解生成氢气，以及通过由水解引起的功能材料性质改变使固定在结晶间的氢原子结合生成氢气； 使所述氢生成容器中的电池元件发电的第一发电单元； 利用所述氢生成容器中生成的氢气使需氢设备发电的第二发电 单元；以及 控制单元，该单元用于将所述第一发电单元产生的电力施加于负荷装置，以根据由所述负荷装置的负荷所调节的电流量来控制所述氢生成装置生成的氢气量。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2006-7-31 209157/2006;JP 2007-4-27 142528/20071.一种发电装置，其包含氢生成容器形式的氢释放单元，所述容器包含安置在容器内的功能材料、或包含安置在负极和正极的功能材料以及设置在容器内由电解质形成的电池元件；包含液体容器的氢生成单元，所述单元通过如下两种方式生成氢气，即通过功能材料与水或作为电解液的水溶液反应水解生成氢气，以及通过由水解引起的功能材料性质改变使固定在结晶间的氢原子结合生成氢气；使所述氢生成容器中的电池元件发电的第一发电单元；利用所述氢生成容器中生成的氢气使需氢设备发电的第二发电单元；以及控制单元，该单元用于将所述第一发电单元产生的电力施加于负荷装置，以根据由所述负荷装置的负荷所调节的电流量来控制所述氢生成装置生成的氢气量。2. 权利要求l的氢生成容器，其中，所述功能材料为下列(l)-(4)的任意一种或多种材料的块、碎片或粉末(1) 诸如硅(Si)的碳族元素、碳族元素的合金、或含有碳族元素的 氬化物的化合物；(2) 诸如锂(Li)的碱金属元素、i咸金属元素的合金、或含有石咸金属 元素的氢化物的化合物；(3) 诸如镁(Mg)和钙(Ca)的碱土金属元素、碱土金属元素的合金、 或含有碱土金属元素的氢化物的化合物；(4) 诸如铝(A1)和硼(B)的硼族元素、硼族元素的合金、或含有硼 族元素的氢化物的化合物。3. 权利要求1或2的功能材料，其中，所述功能材料为粉末、 经可塑性高分子膜或金属膜包覆并经固化的粉末、或者从表面或经固 化的表面用可塑性高分子涂布后将涂料转化为薄膜，并用于以下任意应用(1) 用于成型制品、涂布材料、或浸渍剂等的催化剂；(2) 混合入药物、食品等或用于容器等的材料，该材料将氢溶解 于液体；(3) 贮藏于防水且密封的容器、袋等的能量贮存材料；(4) 用于检测部件等的气体检测材料；(5) 在装置等中用于特定物质的纯化或贮藏(吸附/包藏)、或用于 热泵或氢增压的材料；(6) 用于包括电池的化学装置的电极或扩散层的材料。4. 权利要求1-3中任一项的氢生成容器，其中，所述氢生成容器 为包含由正极、电解质和负极在容器内构成的电池元件的复合电池， 所述正极除氧之外还使用亚^5危酰氯、氢氧化镍、金属氧化物、过渡金属氧化物等任意一种或多种的活性材料。5. 权利要求1-4中任一项的氢生成容器，其中，所述氢生成容器 为开放容器，所述容器中，在正极一侧如下形成网状扩散层例如将 功能材料涂布到铜箔上并随后将涂层烧成，所述功能材料由金属、合 金、金属化合物等粉末、和活性炭粉末或石墨与氟树脂的混合物形成。6. 权利要求l-5中任一项的氢生成容器，其中，所述氢生成容器 为密闭容器，所述容器中，在正极一侧安置由金属、合金、金属化合 物等粉末的混...
【专利技术属性】
技术研发人员：辻信义，
申请(专利权)人：新技源有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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