[发明专利]氢气产生体、氢气产生装置、以及发电装置及驱动装置

说明书

技术领域

本发明涉及产生氢气的氢气产生体以及使用该氢气产生体的氢气产生装置。本发明涉及应用氢气的发电装置以及驱动装置。

背景技术

近年来，对有效地利用氢气的各种各样技术进行了开发。例如，燃料电池通过氢和氧的化学反应可以发电。此外，燃料电池除了其发电效率高之外，其排热也可以被利用(专利文献1)。

此外，对通过直接燃烧氢而驱动的氢气引擎也进行了开发。因为氢气引擎作为废气主要排放出水蒸气，所以可以抑制如现有的汽油引擎那样的导致温室效应及环境污染的气体的排放，并且作为对环境负荷小的引擎其实用化受到期待。

作为生成氢气的方法，已知例如利用水的电解的方法及对碳化氢进行改性的方法。

[专利文献1]日本专利申请公开11-281072号公报

但是，在生成氢气的方法中，当利用水的电解生成氢气时，需要多个电能级。

此外，当采用对碳化氢进行改性而生成氢气的方法时，会产生二氧化碳等温室效应气体。并且，因为作为碳化氢使用石油等化石燃料或生质乙醇等，所以难以减轻对环境的负荷。

另一方面，作为供应生成的氢气的方法，已提出了设立加氢站(hydrogen filling station)等，对气瓶等填充高压缩氢气等的方法，但是高压缩氢气的引起爆炸等的危险性高，所以又出现保管时及运输时的安全管理的问题。

发明内容

本发明是鉴于上述技术背景而提出的。从而本发明的一个方式的课题之一是提供能够高效且稳定地供应氢气，安全且对环境负荷小的氢气产生体。此外，本发明的一个方式的课题之一是提供应用该氢气产生体的氢气产生装置。此外，本发明的一个方式的课题之一是提供应用该氢气产生装置的发电装置以及驱动装置。

为了解决上述课题，本发明着眼于由硅和水的氧化还原反应产生氢(H₂)的现象。可以通过使在金属表面上形成有表面积大的硅微小结构物的氢气产生体与水接触，高效地产生氢气。此外，可以利用金属表面和硅微小结构物之间的金属硅化物层贮藏氢气。

就是说，本发明的一个方式是通过接触于水而产生氢气的氢气产生体，包括：具有金属表面的基底以及基底上的针状或穹顶状的硅结构物，硅结构物的高度为0.1μm以上且1000μm以下，直径为30nm以上且10μm以下。

根据上述本发明的一个方式，可以通过硅还原水而产生氢气，所以可以在不消耗大量能量的情况下获得氢气。此外，该反应的副产物只有氧化硅，不形成成为环境负荷的温室效应气体等副产物，所以可以将对环境的负荷降低为极小，。

此外，硅结构物的形状是其表面积极大的微小针状或穹顶状，可以利用该大表面积高效地产生氢气，并且不残留未反应的硅，所以可以提高材料效率。该硅结构物的高度优选为0.1μm以上且1000μm以下，直径优选为30nm以上且10μm以下。该微小硅结构物可以通过对具有金属表面的基底沉积硅而形成。

本发明的一个方式的硅结构物的特征在于形成在基底上。例如，当将粉末状的硅用作氢气产生体时该粉末状的硅在水中凝集或沉淀，因此为了使反应高效地进行需要搅拌以分散该凝集或沉淀于水中的硅，并且为了回收反应之后的副产物需要进行过滤或离心分离。此外例如，当将通过压缩粉末而成为固体化的硅用作氢气产生体时其表面积相对于其体积变小，因此未反应的部分残留下来而降低了氢气的产生效率。因此，通过在基底上形成表面积大的微小硅结构物，不但可以保持氢气的产生效率而且可以使反应之后的回收工作变得容易。

本发明的一个方式是其基底具有导电性或导热性的上述氢气产生体。

根据上述本发明的一个方式，由于可以通过通电或接触于热源来加热基底，因此当氢气产生量减小时通过加热基底可以提高硅结构物和水的反应性，来可以高效且稳定地产生氢气。

此外，本发明的一个方式是在上述基底和硅结构物之间具有由硅化物构成的氢气贮藏层的上述氢气产生体。

根据上述本发明的一个方式，通过利用设置在基底和硅微小结构物之间的硅化物层，可以贮藏硅微小结构物产生的氢气。从而，可以安全地贮藏且运输氢气。被贮藏的氢气可以通过加热基底等而加热该硅化物层来释放。

此外，本发明的一个方式是上述氢气产生体，其中硅化物包含Ti或Ni中的任何一个的上述氢气产生体。

当上述硅化物包含Ti时，可以以高密度形成硅的微小结构物。此外，当上述硅化物包含Ni时，不但可以提高氢气的贮藏量，而且同时可以以低温释放氢气。