[发明专利]氢制造装置、使用其的燃料电池发电装置、电动汽车、潜水艇及氢供给系统

说明书

技术领域

本发明涉及用于将含有有机物的燃料在低温下分解来制造含氢气体的氢制造装置、使用该氢制造装置的燃料电池发电装置、电动汽车、潜水艇及氢供给系统。

背景技术

作为将含有有机物的燃料在低温下分解来制造含氢气体的技术，已知有通过电化学反应来生成氢的方法及装置，而且，已知有利用这样的电化学方法所生成的氢的燃料电池(参照专利文献1～4)。

专利文献1：日本特许第3328993号公报。

专利文献2：日本特许第3360349号公报

专利文献3：美国专利第6299744号说明书，美国专利第6368492号说明书，美国专利第6432284号说明书，美国专利第6533919号说明书，美国专利公开2003/0226763号公报

专利文献4：日本特开2001-297779号公报

在专利文献1中，记载了如下发明(权利要求1)：“一种氢生成方法，其特征为，在阳离子交换膜相向的的两个面上设置一对电极，使至少含有甲醇和水的燃料接触设置在一个面上的含有催化剂的电极，通过对所述一对电极施加电压而从所述电极导出电子，在所述电极上进行由所述甲醇和水产生氢离子的反应，在设置于所述阳离子交换膜相向的一对面的另一个面上的电极上，通过供给电子将产生的所述氢离子转变为氢分子。”另外，还公开了如下内容(段落[0033]～[0038])：向燃料用电极供给作为燃料的甲醇的同时供给水或水蒸气，接通外部电路，施加电压以从燃料用电极导出电子，由此在燃料用电极上，进行CH₃OH+2H₂O→CO₂+6e^-+6H⁺的反应，使由此产生的氢离子通过阳离子交换膜，在相向电极侧通过6H⁺+6e^-→3H₂而选择性生成氢，进而，在专利文献2中，记载了利用由这种方法产生的氢的燃料电池的发明(段落[0052]～[0056])。

根据专利文献1和2所记载的发明，可以在低温度下生成氢(专利文献1的段落[0042]、专利文献2的段落[0080])，但为了生成氢，必需施加电压，另外，氢的生成是在燃料用电极(燃料极)的相向电极侧，因为没有向相向电极供给氧化剂，所以与本发明的氢制造装置明显不同。

专利文献3中记载的发明也与上述专利文献1和2所记载的发明同样，其是在作为燃料极的阳极112生成的质子透过隔膜110，在作为反电极的阴极114生成氢，但是，其以燃料极为阳极、以反电极为阴极而由直流电源120施加电压，将甲醇等有机燃料供给于阳极(燃料极)112来电解，并且氢的生成是在燃料极的反电极侧，没有反向电极供给氧化剂，因而，与本发明的氢制造装置明显不同。

在专利文献4中记载了在燃料电池系统中设置生成氢的氢生成极(权利要求1)，但是记载的内容是，“向多孔电极(燃料极)1供给含有醇和水的液体燃料，向相反侧的气体扩散电极(氧化剂极)2供给空气，在多孔电极1的端子和气体扩散电极2的端子之间维持负荷时，由作为具有通常的燃料电池的功能的MEA2的正极的气体扩散电极2通过负荷在多孔电极1上施加正电位，这样可以形成电连接。其结果是醇与水反应生成二氧化碳和氢离子，生成的氢离子经由电解质层5在中央的气体扩散电极6上生成氢气。在气体扩散电极6上，在与另一电解质层7的界面上发生电极反应，再度形成氢离子并在电解质层7中移动，到达气体扩散电极2。在气体扩散电极2上与空气中的氧反应而生成水。”(段落0007)，因此专利文献4是利用由燃料电池产生的电能在氢生成极(气体扩散电极6)上生成氢，再将其供给燃料电池，另外，氢的生成是在燃料极的反电极侧，这点与上述专利文献1～3相同。

另外，已经知道有夹着质子传导膜(离子传导体)而形成阳极(电极A)和阴极(电极B)的具有隔膜的反应装置，通过施加或者不施加电压，或导出电能的同时使醇(甲醇)氧化的方法的发明(参照专利文献5和6)，但都是关于使用电化学电池将醇氧化的工艺(生成物是碳酸二酯、福尔马林、甲酸甲酯、二甲氧基甲烷等)，并不是由醇产生作为还原物的氢的工艺。

专利文献5：日本特开平6-73582号公报(权利要求1～3，段落[0050])

专利文献6：日本特开平6-73583号公报(权利要求1、8，段落[0006]，[0019])