专利名称：：发电装置的制作方法
技术领域：
：本发明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。
背景技术：
：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
发明内容发明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，本发明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。本发明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。本发明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发明，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-heatgeneration)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'laseremissionplug)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自然能源等可再生能源产生的激光，从而将氧化镁高温加热气化，之后挥散氧并冷却镁气体，由此可通过还原的方式制造金属微粒。使用自然或可再生能源进行还原和氢化而制备的功能材料可以密封贮藏于防水容器或防水袋中。换言之，通过使用由自然或可再生能源产生的电能，将电能转换成能够贮藏和运输的高密度安全材料。例如，当氢化的功能材料是二氢化镁时，可将其填充到氢生成容器中，并在氢生成容器内注入水或水溶液。结果表明，可以从以下两种途径产生的氢气中获得大量氢气通过^l美水解生成的氢气；通过^f吏两个氢原子相互结合生成氢分子而生成的氢气，其中所述氢原子为固定在镁结晶间并通过镁反应转化成氢氧化镁而释放。当该容器被投放到沐浴水、清洁水、养殖水等中时，由水解生成的大量氢气可以直接溶解到水中，因此，可将其用作赋予功能水还原电位和弱碱性pH值的功能水制造材料。另外，向需氢设备提供生成的氢气，当需氢设备为燃料电池或氢燃料引擎时，氧和氢化合生成水。由于这种生成水不含任何酸或碱，因此可以直接再次循环进入氢生成容器内，并且不需要从外界提供水而可以获得用于水解的原料水。虽然通常已知通过使用酸或碱材料的水溶液或在高压环境下进行14(TC以上的加热，所述水解反应可自发进行，而与常温水的反应虽无法持续，但如果使用天然存在且对人体有益的普通盐卣(氯化镁/MgCl)的水溶液(电解液)，则水解的自发反应可在常温常压下进行。将这种反应用于在容器内形成电池元件时，该反应可通过由局部电池的短路引起的自放电现象进行发电。电池元件的结构如下所示。例如，在负极的活性材料上安置功能材料镁(Mg)或二氢化镁(MgH2)。使用氯化镁(MgCl)水溶液(电解液)和高分子固体电解质作为电解质。在正极的扩散层内安置将金属(Ni、Ti等)、合金、金属化合物粉末、活性炭粉末或石墨、以及催化剂与氟树脂混合所形成的功能材料。因此可以制成具有诸如氧、氬氧化镍的多种活性材料的电池。在这种电池内，即使含有多价离子的多种离子也可以被具有扩大的单位面积并可促进界面反应的扩散层接受。因此，该电池可作为极化电阻降低并能够实现水解的镁电池而行使功能。另外，如果是未密闭的电池，从使电解质具有遮蔽氢气流出功能的必要性考虑，除高分子固体电解质之外还可以将具有毛细管功能的无纺织物和凝胶体(y^体)组合使用并使其包含电解液，因此能够将氬气运送到需氢设备而不使氢生成容器内生成的氢气从正极的开放区域流失到外部，并且也可以防止容器爆炸。这样就可以应用到平板电池(板状電池tabularbattery)和纽扣电池等便携式设备的小型化电池领域。同时，当形成密闭型电池时，可以构成电池元件以便在正极混合并含有能够接受氢和镁的各离子的活性材料，例如Ni和Ti等金属、合金、金属化合物粉末以及催化剂等，因此，通过扩大单位面积并能促进界面反应的电池元素接受含有多价离子的多种离子，可作为极化电阻降低以及能够实现水解的电池而可行使功能。另外，例如，通过将容器的电池元件产生的电力施加于负荷装置以改变通过负荷装置的电流量，可以使负极的镁(Mg)的电离增加或减少，从镁(Mg)的表面开始金属结晶转变为氢氧化镁的量可相应地与之成比例。此时，氬原子失去了在Mg金属结晶间的固定位置，且每两个原子相互结合形成氬分子，从而生成氢气。其生成量取决于由通过负荷的电流引起的反应，因此氢气的生成也能通过电流来控制。ii此夕卜，通过叠加容器或电池元件的电池盒(七&cell)以构成电池，即使在燃料电池动力汽车等使用具有高电压并且氢消耗量变化大的需氢设备的领域也可以容易地控制氬生成。另外，利用这种电池结构，可将镁(Mg)粒子或粉末安置于负极以制造容器，从而它可以作为通过首先进行充电而使负极的镁(Mg)氢化的大容量原电池使用。此外，当将容器作为将氧(0)用作活性材料的蓄电池(充电/放电)而构成时，用金属或可塑性高分子涂布镁(Mg)粉末并以固态附着于负极，使用碱性水溶液或非水溶液作为电解液，并且为了接受氢和镁的各离子以及消除极化电阻而在正极的扩散层结合功能材料，从而可以进行充电/放电，所述功能材料通过在氟树脂中混合Ni和Ti等金属、合金、金属化合物粉末以及催化剂等而形成。在这种电池结构的情况下，由于正极使用大气中的氧作为活性材料，故正极一侧可放电的电量不受限制，并且能够使电容激增，此外可以通过提供电和氢这二者进行充电。另外，当除了氧、亚硫酰氯和氢氧化镍之外，还使用金属氧化物或氧化钴锂(LiCo02)、氧化镍锂(LiNi02)和氧化锰锂(LiMii204)等过渡金属氧化物的功能材料作为正极的活性材料，使用电解质和各种材料作为负极功能材料，并在容器中构成电池元件时，可以形成消除由于多种离子(例如氢离子、金属离子和锂离子等)形成的极化电阻的复合电池(複合電池compositebattery)。此外，当容器内部没有设置电池元件时，可在其下部设置反应室。例如，当在内部附着板状块、碎片、粉末或固化的粉末等多种形式的镁(Mg)或二氢化镁(MgH2)的功能材料，在上部设置液体室，并加入水溶液(电解液)构成电池时，利用虹吸现象通过所生成氢气的压力将水溶液(电解液)上推(流出)，而通过在需氢设备内消耗生成的氢气使压力降低并使液体下降(流入)，因此能够自动控制水溶液(电解液)和功能材料间的水解反应。附图简述图l是本发明的一个实施方式的整体示意图；图2是本发明的一个实施方式中安置了小型氢生成容器的装置的整体和局部的截面图3是本发明的一个实施方式中安置了中大型氢生成容器的整体和局部的截面图4是本发明的一个实施方式中未提供电池元件的氢生成容器的整体截面图。实施发明的最佳方式参照所涉及的附图，对本发明进行更详细的说明。实施例1以下将描述减小功能材料粒径的步骤、使功能材料氢化的步骤、形成膜的步骤、以及安置功能材料的步骤。当功能材料是储氢合金时，作为储氢合金的材料通常已知有例如钙(Ca)、镧(La)、镁(Mg)、镍(Ni)、钛(Ti)，和诸如钒(V)的第三元素。将这些材料混合在一起，并将混合物熔解以制造La-Ni类合金和Mg-Ti类合金等铸造储氢合金。使氢包藏(吸蔵occlude)于这些合金中，接着通过初级粉碎(初期粉砕initialpulverization)或机械粉碎制造储氢材料的微粉。另一个制造功能材料的微粉的方法如下所述。在耐压容器中放入作为功能材料的金属或合金的粒子、或Mg粒子。向耐压容器中导入高压氢，通过将功能材料高温加热灼烧功能材料的一端，利用氢化反应产生的自动放热而进行燃烧合成，进而制造Mg-Ni-Fe类合金、Ti-Cr-V类合金、Mg-Ca-Ni类合金等的纳米尺寸微粉，或者含有Al和Mg等金属的金属氢化物结晶的纳米尺寸微粉。在另一种方法中，通过用激光照射高温加热材料以使材料气化并冷却经气化的材料，从而制造非平衡(无定形)的微粉。功能材料也可以由氢吸附材料和储氬合金形成，例如，例如通过将石墨结构或无定形结构的碳材料粉末与一种或多种储氢合金、碳化物或氧化物粉末混合，并使用惰性气体等进行机械粉碎，从而制造功能材料的纳米尺寸微粉。通常公知的催化剂材料也可以采用同样的方法制造。当上述制造的功能材料微粉的平均粒径为20nm时，比表面积约为45m2/g。由于粒径为0.5//m的粉末的比表面积约为1m2/g，在纳米尺寸的微粉中，每单位质量的表面积显著增加。因此在纳米尺寸的微粉中，除了氢的包藏功能、氢和甲烷的吸附功能之外，除臭和分解等催化剂功能也得到提高，并且在水解等中每单位重量的反应时间也-故缩短。功能材料的材料包括碘等卣素或其化合物；硫和硒等氧族元素，或其合金或化合物；砷、锑、铋等氮族元素，或其合金或化合物；碳、硅、锡等碳族元素，或其合金或化合物；锂、钠、钾等碱金属元素，或其合金或化合物；铍、镁、钙等碱土金属元素，或其合金或化合物；锌、镉、锌汞齐、镉汞齐或汞元素，或其合金或化合物；硼、铝、镓等硼族元素，或其合金或化合物；过渡元素，例如元素周期表第四周期的钛、铬、锰、铁、镍等过渡元素，元素周期表第五周期的锆、钌、把等过渡元素、元素周期表第六周期的镧、钽、铂等过渡元素，元素周期表第七周期的钍等过渡元素，以及这些过渡元素的合金或化合物。根据需要选择这些金属中的一种或多种作为功能材料使用。上述制造的纳米尺寸微粉形式的功能材料要经过涂膜步骤。使用分散在水中的乳液型水溶性高分子树脂作为成膜材料。所述树脂包括低温热塑性脂族聚酯(例如Unitika，Ltd.制造的Terramac)或聚烯烃(例如Unitika,Ltd.制造的Arrowbase)以及四氟乙烯。用水稀释成膜材料并与功能材料微粉捏和。然后在11(TC-150。C下将成膜材料加热并干燥，引起玻璃化转变，并由此形成厚度为l-5/zm的薄膜。在成膜步骤中与水的反应对功能材料造成损害时，也可以采用下列方法。当树脂为可塑性有机溶剂可溶性高分子剂时，可将树脂溶解在有机溶剂中。将溶液与功能材料粉末捏和，并将捏合产物干燥后粉碎制成粒子。另一方面，当树脂为水溶性高分子剂时，将该高分子剂的溶液干燥，然后将干燥的高分子剂粉碎。将粉末与功能材料微粉混合，所述粉末的量为在功能材料粒子的周围结晶化之后能够形成厚度为l-5/zm的薄膜所需要的量。然后在11(TC-150。C下加热处理混合物，例如用电热才齐涂辊(電熱圧着口一，一electrothermalpressurebondingroller)S1起成膜材料的玻璃化转变，并通过结晶化形成薄膜。将上述制造的功能材料与粘合剂捏和形成糊料。将糊料涂布到目的装置内或该装置内的管的内侧或外側、涂布到波紋板的槽内、或者涂布到电极上。然后将涂料干燥并加热以使涂料固化并粘附。根据需要，可以在固化的表面涂布用溶剂稀释的水溶性或有机溶剂可溶性可塑性高分子树脂，以进行成膜。此处可使用的粘合剂包含常用的高分子树脂，例如聚四氟乙烯类(PTFEs)、聚氯三氟乙烯类(PCTFEs)、和聚偏氟乙烯类(PVDFs)等氟树脂类、丁苯橡胶类和羧基纤维素。对于功能材料的贮藏装置，可采用如下方法，其中加热例如镁或二氢化镁的粉末、或者该粉末与脂族聚酯类树脂等的干燥粉末的混合物，引起玻璃化转变后粉碎成具有任意所需粒径的粒子，与惰性气体一起填充并密封贮藏于防水容器或防水袋内。实施例2对使用镁(Mg)或二氢化镁(MgH2)作为功能材料的水解和发电实验进行说明。尝试用自然存在的溶质的水溶液进行最快的自发水解反应实验。在实验中，使用两种试样。试样1:1g粒径为200//m以上的镁(Mg)。试样2:1g粒径为50//m以下的二氢化镁(MgH。。使用三种水溶液作为实验中的水溶液。水溶液l:水(1120)。水溶液2:8%种檬酸((:611807)水溶液。水溶液3:5%盐囟(六水合氯化镁MgCl2.6H20)水溶液。取室温(20。C)下的三种水溶液各5cc，注入试管内各试样中，开始实验。当自发反应率低时，一边逐渐加热水溶液一边进行观察和测量。对于试样1,在水溶液1:水(H20)中，未发生反应，加热至90。C时观察到粒子表面有少量气泡。另一方面，在水溶液2:8%柠檬酸((:611807)水溶液中，反应剧烈，造成温度升高，并在2分钟以内结束反应。在水溶液3:5。/o盐卣(六水合氯化镁MgCl2.6H20)水溶液中，反应进行緩慢，伴随着加热反应加速，在90。C下观察到气泡的浮动。对于试样2，在水溶液l:水(H20)中，观察到气泡，当加热至90。C时，观察到气泡的浮动。在水溶液2:8%柠檬酸((:611807)水溶液中，反应剧烈，造成温度升高，并在1.5分钟以内结束反应。在水溶液3:50/o盐卣(六水合氯化镁MgCl2.6H20)水溶液中，反应进行快速，伴随着时间的增加通过自动加热温度上升。当加热至90。C时，观察到气泡的显著浮动。各水溶液的氢气最终收集量相同试样1:800cc(镁重量比为8%(重量))，试样2:1400cc(镁重量比14%(重量))。然后，采用将空气(氧)用作正极的活性材料、将二氢化镁(MgH2)用作负极的电池元件，尝试进行发电实验。将市售的镁电池分解，并移去安置在负极的镁。用有机溶剂混合二氢化镁粉末和水溶性可塑性高分子剂。接合具有电极尺寸的壳，并在压缩的同时进行加热以将所得混合物作为固体粘结在电极箔上。使用作为商品部件的单个电池盒(単七少singlecell)装配隔膜、正极集电极和其他部件，使用5。/。盐卤(六水合氯化镁MgCl2.6H20)水溶液作为电解液。通过将活性炭粉末或石墨、催化剂等与氟树脂混合并涂布到铜箔上然后烧成(焼成firing),从而形成网状的商品的正极集电16极。实验的反应式以及电动电压(起電圧electromotivevoltage)的测定值如下所示正极反应式2Mg—2Mg2++4e_;负极反应式02+2H20+4e画—40H画；总反应式2Mg+02+2H20—2Mg(OH)2丄；初始电动电压为2.7V。已知通过在负极使用镁可获得能与锂电池相媲美的电池。空气和镁的理论电动势为2.7V,但同时由于由水解反应(反应式MgH2+2H20—Mg2++20H_+2H2T)产生的复数离子所得到的极化电阻，使电动势逐渐降低。在本实验中，由于原电池将氯化物的水溶液用作电解液，因而水解反应受促进。但是当使用其他功能材料并且该电池被用作可充电电池时，优选使用包含氢氧化钾(KOH)和有机溶剂的碱性电解液作为电氢气生成量的测量值约为650cc/g(镁重量比为6%(重量))。电量和镁的减少量成比例关系。表1中显示镁的减少量相对于电量的图表，和电流相对于负极面积的图表。使用法拉第法则根据得到的测量结果计算出图表中的数值。<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>根据法拉第法则，理论电量Q(单位C或As)可通过Q-Fmn/M计算。其中，F为法拉第常数；m为活性材料的质量；M为活性材料的式量；n为参加反应的电子数，并且电量与活性材料的质量成比例。实施例3参照图1、2和3对本发明的实施方式进行说明。图1中，将正极6、隔膜4和安置有功能材料2的负极3层压构成电池元件并设置在氢生成容器1内。通过电线将来自电极的导线与负荷装置10连接以传导电流，同时通过氢导管12将容器1与需氢设备30连接并连通，从而构成本发明的整个装置101。图2显示电源装置的实施方式102，在使用时通常带有该装置。该实施方式102中，将氢生成容器1组装到便携电话40内。图3显示叠加氢生成容器1的中大型装置的实施方式103。当氢生成容器l是开放的原电池或将氧用作活性材料的可充电电池时，如下形成网状的正极6:将Ni和MgTi等金属或合金、金属氧化物粉末、活性炭粉末、或者石墨与氟树脂的混合物作为扩散层5的功能材料，再将该混合物涂布到铜箔内侧并将涂层烧成，并将导线连接到电极箔上。另一方面，当氢生成容器l是将氧用作活性材料的密闭可充电电池时，，如下形成正极6:将Ni和MgTi等金属或合金、金属氧化物粉末混合分散到前体溶液(前駆体溶液precursorsolution)中作为扩散层5的功能材料，再将分散物涂布到铜箔内侧并将涂层烧成，并且将导线连接到电极箔上。将固体高分子电解质薄膜、玻璃纤维或无纺织物与丙烯酸树脂或用放射线照射作为纳豆丝成分的聚谷氨酸而合成的纳豆(经发酵的大豆)树脂等凝胶材料混合，从而形成隔膜4。从提高发电功能并能虹吸水或水溶液(电解液)21以补充足够的水的观点出发，隔膜4从电池元件部分延伸到液体容器20内。当氢生成容器1具有密闭结构时，在隔膜4内不是特别需要使用凝胶材料。但是当液体容器无法如图2的隔膜4那样设置，或当容器的正极一侧开放时，采用经电解液浸渍的无纺织物等以及凝胶材料。将功能材料2粘附在负极3的内侧，并在负极3的外侧和容器之间设置弹簧25，使得电池元件与负极3紧密连接以促进反应和提高电导率。将导线连接到电极箔上。当氢生成容器1具有水解功能或原电池功能时，安置在负极3内侧的功能材料2为镁(Mg)的板状块、碎片的固化产物，或者为二氢化镁(MgH2)的粗粒子的固化产物。另一方面，当氢生成容器l具有可充电电池的功能时，通过将用可塑性高分子或金属涂布的镁(Mg)粉末粒子与粘合剂混合在一起，并使混合物成型，从而形成功能材料2。功能材料2与设置有导线的电极箔连接。对电池元件的材料和形式没有特别限制，可以使用公知的材料和形式。当使用可塑性高分子剂对功能材料的粉末进行涂膜或粘合时，可以自修复涂膜破损并防止粉末飞散。因此，能提高耐久性。同样，在例如碱性纽扣电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池和铅蓄电池中采用这种技术有助于提高耐久性和其他性能。在液体容器20内，使用水或盐卤(六水合氯化镁MgCl2'6H20)水溶液作为水溶液(电解液)21。但是，根据电池元件的功能材料，依照电池的结构和目的，选择氢氧化钾(KOH)、氢氧化钠(NaOH)和非水溶液等常规电解液，并注入液体容器20内。虽然在图中未表示出连接单元，但在氢生成容器l的外侧，设置了由负荷装置10和控制装置的配线管套(配線乂少7卜wiringsocket)、需氢设备30的氢气管套(水素乂少'7卜pipesocket)、以及用于将水或水溶液(电解液)从液体容器20输送到隔膜4的密封送液口所结合形成的连接单元。因此，以可拆卸的形式构成氢生成容器1。需氢设备30为使用氢气的装置，例如，电池中的燃料电池、氢引擎中的氢燃料引擎和氢喷气式引擎、焊接/切割中的氢燃烧器、氢气站中的氢泵。通过氢管的连接和连通使氢生成容器与目的需氬设备互相结合，并且氢气被提供到需氢设备30内而不在氬生成容器1中停留。另外，电池元件组成的单个电池盒、或氢生成容器l叠加构成装置时，可以更容易地将该装置应用于需要高电压且氢消耗量随机的燃料电池汽车等应用领域。在中大型装置中，用鼓风泵将空气22送入容器中，以促进正极的反应并增加外部压力，从而可以防止氬从容器内部泄漏。以下对具有上述结构的氢生成容器1的一系列操作进行描述。在原电池中，当负荷装置10的开关打开时，电子离开氢生成容器1内的活性材料，作为电流通过导线经由负荷装置10到达正极6。同时，负极3的活性材料被氧化、电离、溶出到电解液中，并且所得的离子经由隔膜4到达正极6。在正极6的扩散层5中，氢氧化镍等活性材料与已到达的电子反应。与该反应同时，当负极3为氢化的功能材料时，功能材料从表面一侧开始被氧化和电离，从而造成功能材料的性质改变和消耗，并且使固定在结晶之间的氢原子失去固定位置。结果造成两个氢原子相互结合形成氢分子，从而生成氢气。溶解在电解液中的部分氢气被电离并经由隔膜4到达正极6。在正极6的扩散层5内，作为活性材料的空气22中的氧(O)或其他活性材料与已到达正极6的电子反应。剩余的氢气经由氢导管12提供给需氢设备30而被消耗。另外，在负荷装置10中，当负荷电阻减少时，电流量增加，且氢气的生成量也增加。当开关关闭时，氢气的生成也降^J'J最少。如果是由Ni、MgTi等金属或合金以及金属氧化物粉末形成正极6的功能材料的密闭型可充电电池，则放电过程如下所示。当负荷装置10的的开关打开时，例如，被包藏的氢原子从氢生成容器1中的负极3的功能材料中流出到电解液中，并被电离，通过隔膜4到达正极6的扩散层5。同时，电子作为电流经由负荷装置10到达正极6，从而氢离子与氧化物中的氧(O)、氢氧化镍、以及已到达正极6的电子20反应。另一方面，充电时，通过氢渗透膜(水素透過膜hydrogenpermeablemembmne)使氢气溶解在电解液中并包藏在负极的活性材料内。在另一个方法中，将外部电压连接到两个电极上，使电极通电以进行水解以生成氢，之后氢被包藏于负极3的活性材料内。由于极化电阻降低，故具有这种电池元件的氬生成容器的结构便于使用。除了上述优点之外，氢生成容器的结构还具有可以使用外部电源进行起动或控制的优点，此外也可以利用各种电解质和电离反应来进行材料的生成和还原。实施例4参照图4对实施方式104进行说明。氢生成容器1在容器1下部包含反应室29。将板状块、碎片、粉末、或固化的粉末等各种形式的功能材料2或氢化的功能材料2安置于反应室29。在容器1的上部设置液体室28,并将水溶液(电解液)21放入液体室28内。在氢生成容器1内，在设置于液体室28和反应室29之间的隔层中的连通导管上设置单向阀37。在反应室29的底部和液体室28的上部之间的连通导管上设置单向阀38。在反应室29的上部设置与需氢设备30连接并连通的氢导管12。并联连接多个相同的氢生成容器1。当功能材料2为镁(Mg)或二氢化镁(MgH2)时，在水溶液(电解液)21中使用氯化镁(MgCl)不会生成任何有害物质。因此，也可以选择使用常用的水溶液(电解液)。氢化的功能材料从水解和氢化物这二者生成大量氢气。因此，即使考虑到因扩散到大气中而减少的水量，在需氢设备内生成、凝结成露并收集的水量也足以确保水解所需要的水量。所以，使生成的水再次进入液体容器的循环可以消除从外界补充水的需要。当采用这种方式构成氢生成容器时，进行以下一系列操作。利用虹吸现象通过所生成氢气的压力将水溶液(电解液)21上推(流出)以停止反应。当需氬设备30消耗生成的氬气时，压力降低从而使得水溶液(电解液)21下降(流入)以引发水溶液(电解液)21和功能材料2的水解反应。因此，不用任何电子控制装置就能实现自动控制。对本发明进行了说明，但是本发明不仅限于上述实施方式，并且可以在本发明构思的范围内进行改良或改变。产业上的可利用性根据上述说明，本发明可以实现提高功能、减轻重量、节省成本等。并且，使用对人体无害、天然存在、并且取之不尽的材料，可以实现贮藏和运输安全的自然能源。本发明可提供资源不会枯竭、有助于防止全球变暖、并且能够实现完全零排放循环的下一代能源。权利要求1.一种发电装置，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合物等形成的功能材料以形成扩散层。7.权利要求1-6中任一项的氢生成容器，其中，所述电解液包含下列(l)-(5)的任意一种或多种材料(1)水，(2)有机溶剂，(3)盐卤(MgCl)，(4)氯化物，以及(5)酸或碱的水溶液或有机溶液。8.权利要求1-7中任一项的氢生成容器，其特征在于，包含由将固体高分子电解质等、具有毛细管功能的纤维与胶体组合而构成的隔膜。9.权利要求1-8中任一项的氢生成容器，其中，所述容器为由负极构成的镁电池，所述负极安置有板状块、碎片或粒子的固化形式的镁(Mg)，或安置有二氢化镁(MgH2)粉末的固化形式形成的活性材料。10.权利要求1-9中任一项的氢生成容器，其中，用鼓风泵将空气送入正纟及一侧。11.权利要求1-10中任一项的氬生成容器，其中，使用外部电力或氢气进4亍充电。12.权利要求l-ll中任一项的氢生成容器，其中，所述氢生成容器包含用于水或作为电解液的水溶液的可拆卸液体容器。13.权利要求1-12中任一项的氢生成容器，其中，所述氢生成容器或电池元件的电池盒可单独使用或以叠加形式使用。14.权利要求1-13中任一项的氢生成容器，其中，外部电源起动或控制所述电池元件中的电极，或者在电极内引发物质的生成或还原。15.权利要求1的发电装置，其中，所述需氢设备为使用氢气的装置，例如电池中的燃料电池、氢引擎中的氢燃料引擎和氢喷气式引擎、焊接/切割中的氢燃烧器、氢气站中的氢泵，并且通过氢导管的连接和连通使氢生成容器与目的需氢设备互相结合。16.权利要求1和15中任一项的发电装置，其中，所述氢生成容器生成的氢气被提供给所述需氢设备，并与氧化合以生成随后通过循环进入液体容器而重复使用水。17.权利要求1、15和16中任一项的发电装置，其中，将所述电池元件中的第一发电装置产生的电力施加于所述负荷装置，并且根据电流量来控制氢气的生成量，所述氢气如下生成通过电离引起负极的功能材料的性质改变，使固定在功能材料的结晶间的氢原子转化成氢分子。18.权利要求l、15-17中任一项的发电装置，其特征在于，组成具有位置差异的液体室和反应室，以利用虹吸现象控制反应室中的水或作为电解液的水溶液与功能材料的水解反应，所述虹吸现象由生成的氢气和所述需氢设备消耗的氢气的压力变化而产生。19.一种用于氢化权利要求1-18中任一项的功能材料的方法，其中，向耐压容器中导入高压氢，并通过激光照射等灼烧功能材料的一端，以利用氢化反应的自动放热使氢化反应自动进行，从而得到氢化的功能材料的粉末。20.—种用于还原权利要求1-19中任一项的功能材料的方法，其特征在于，包含如下步骤以还原功能材料在耐压容器中放入合金或金属化合物材料，向所述耐压容器中导入氢或惰性气体等，通过激光照射等高温加热所述材料，然后将气化的材料冷却。全文摘要本发明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。文档编号H01M10/44GK101600647SQ20078003671公开日2009年12月9日申请日期2007年6月5日优先权日2006年7月31日发明者辻信义申请人:新技源有限公司