JP2001254897A - 水素貯蔵装置 - Google Patents
水素貯蔵装置Info
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- JP2001254897A JP2001254897A JP2000114397A JP2000114397A JP2001254897A JP 2001254897 A JP2001254897 A JP 2001254897A JP 2000114397 A JP2000114397 A JP 2000114397A JP 2000114397 A JP2000114397 A JP 2000114397A JP 2001254897 A JP2001254897 A JP 2001254897A
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- hydrogen storage
- heater
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/32—Hydrogen storage
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- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 水素をコンパクトに効率良く多量に貯蔵でき
る具体的な装置を提供する。 【構成】 水素を導入する水素導入管および水素を放出
する水素放出管が設けられたケースの内部に、カーボン
ナノファイバ、カーボンナノチューブ、フラーレンまた
はグラファイトナノファイバなどからなる水素吸収層が
形成された基板を複数配設するとともにヒータを設け、
ヒータの加熱によってケース内の気圧を高めて水素を放
出するように構成する。
る具体的な装置を提供する。 【構成】 水素を導入する水素導入管および水素を放出
する水素放出管が設けられたケースの内部に、カーボン
ナノファイバ、カーボンナノチューブ、フラーレンまた
はグラファイトナノファイバなどからなる水素吸収層が
形成された基板を複数配設するとともにヒータを設け、
ヒータの加熱によってケース内の気圧を高めて水素を放
出するように構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、水素吸収材を用いて水
素を貯蔵する水素貯蔵装置に関する。
素を貯蔵する水素貯蔵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近、排気ガスのないクリーンなエンジ
ンとして水素を燃料とする水素エンジンや電気自動車の
モータ駆動用の電源として燃料電池を自動車に搭載する
研究が進められているが、その実用化に際して燃料とな
る水素をコンパクトに効率良く多量に貯蔵できる水素貯
蔵装置の開発が不可欠なものになっている。
ンとして水素を燃料とする水素エンジンや電気自動車の
モータ駆動用の電源として燃料電池を自動車に搭載する
研究が進められているが、その実用化に際して燃料とな
る水素をコンパクトに効率良く多量に貯蔵できる水素貯
蔵装置の開発が不可欠なものになっている。
【０００３】従来、大きくて重量のある高圧ボンベに代
わって、ランタン・ニッケル系合金などの水素吸蔵合金
を用いた水素貯蔵装置が開発されているが、原料が高価
であるとともに、合金材料の経年変化によって特性が劣
化してしまうものになっている。
わって、ランタン・ニッケル系合金などの水素吸蔵合金
を用いた水素貯蔵装置が開発されているが、原料が高価
であるとともに、合金材料の経年変化によって特性が劣
化してしまうものになっている。
【０００４】また、従来、多孔性を有する炭素系材料で
ある活性炭、フラーレン、カーボンナノチューブを用い
て水素を貯蔵する方法が開発されている（特開平１０−
７２２０１号公報参照）。
ある活性炭、フラーレン、カーボンナノチューブを用い
て水素を貯蔵する方法が開発されている（特開平１０−
７２２０１号公報参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】解決しようとする問題
点は、水素をコンパクトに効率良く貯蔵させるために水
素吸蔵合金を用いるのでは、原料が高価で量産に不向き
で、また、経年変化によって水素の吸蔵性が劣化してし
まうことである。
点は、水素をコンパクトに効率良く貯蔵させるために水
素吸蔵合金を用いるのでは、原料が高価で量産に不向き
で、また、経年変化によって水素の吸蔵性が劣化してし
まうことである。
【０００６】また、多孔性を有する炭素系材料である活
性炭、フラーレン、カーボンナノチューブを用いれば、
原料が手に入りやすくて量産に適し、経年変化がほとん
どなく安定して水素の貯蔵を行わせることができること
がわかっているが、それを用いて水素をコンパクトに効
率良く多量に貯蔵させるための具体的な装置が確立され
ていないことである。
性炭、フラーレン、カーボンナノチューブを用いれば、
原料が手に入りやすくて量産に適し、経年変化がほとん
どなく安定して水素の貯蔵を行わせることができること
がわかっているが、それを用いて水素をコンパクトに効
率良く多量に貯蔵させるための具体的な装置が確立され
ていないことである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、水素をコンパ
クトに効率良く多量に貯蔵できるようにする具体的な装
置を容易に提供するべく、水素を導入する水素導入管お
よび水素を放出する水素放出管が設けられたケースの内
部に、水素吸収層が形成された基板を多重に配設すると
ともにヒータを設け、ヒータの加熱によってケース内の
気圧を高めて水素を放出するようにしている。
クトに効率良く多量に貯蔵できるようにする具体的な装
置を容易に提供するべく、水素を導入する水素導入管お
よび水素を放出する水素放出管が設けられたケースの内
部に、水素吸収層が形成された基板を多重に配設すると
ともにヒータを設け、ヒータの加熱によってケース内の
気圧を高めて水素を放出するようにしている。
【０００８】
【実施例】本発明による水素貯蔵装置にあっては、図１
に示すように、水素を導入する水素導入管２および水素
を放出する水素放出管３が設けられたケース１の内部
に、基板４を多重に配列して設けて、その各基板４の両
面にそれぞれ水素吸収層５を形成するようにしている。
に示すように、水素を導入する水素導入管２および水素
を放出する水素放出管３が設けられたケース１の内部
に、基板４を多重に配列して設けて、その各基板４の両
面にそれぞれ水素吸収層５を形成するようにしている。
【０００９】ここでは、ケース１内に基板４を垂直方向
に重ねて配設するようにしているが、基板４を水平方向
に並べて配設するようにしてもよいことはいうまでもな
い。
に重ねて配設するようにしているが、基板４を水平方向
に並べて配設するようにしてもよいことはいうまでもな
い。
【００１０】図２は、両面にそれぞれ水素吸収層５が形
成された１つの基板４を示している。
成された１つの基板４を示している。
【００１１】その基板４の一面の両側には、相互に所定
の間隔をもって重ねて配設するためのスペーサ６が突出
形成されている。そして、その各スペーサ６には複数の
ネジ座７が設けられているとともに、対応する基板４上
の箇所にはネジ穴８が設けられており、基板４を相互に
ネジ締めによって取り付けることができるようになって
いる。なお、ネジ締めによることなく、基板４相互をス
ペーサ６部分で溶接によって取り付けるようにしてもよ
いことはいうまでもない。
の間隔をもって重ねて配設するためのスペーサ６が突出
形成されている。そして、その各スペーサ６には複数の
ネジ座７が設けられているとともに、対応する基板４上
の箇所にはネジ穴８が設けられており、基板４を相互に
ネジ締めによって取り付けることができるようになって
いる。なお、ネジ締めによることなく、基板４相互をス
ペーサ６部分で溶接によって取り付けるようにしてもよ
いことはいうまでもない。
【００１２】本発明では、このような基板４の取付け構
造をとることによって、ケース１の内部に設置される基
板４の数、ひいては水素吸収層５の数を必要に応じて適
宜増減させて、水素の貯蔵量を容易に調整できるように
している。
造をとることによって、ケース１の内部に設置される基
板４の数、ひいては水素吸収層５の数を必要に応じて適
宜増減させて、水素の貯蔵量を容易に調整できるように
している。
【００１３】また、ケース１の内部を加熱することによ
ってケース内の気圧を高めて水素吸収層５から水素を放
出させることができるように、基板４はそれ自体が導電
性のあるヒータ材料によって形成されており、ケース１
の外部にそのヒータ電極の端子９が引き出されている。
ってケース内の気圧を高めて水素吸収層５から水素を放
出させることができるように、基板４はそれ自体が導電
性のあるヒータ材料によって形成されており、ケース１
の外部にそのヒータ電極の端子９が引き出されている。
【００１４】なお、特に製造の容易性を考えなければ、
基板４自体をヒータ材料によって形成する代わりに、基
板４にヒータ線を内蔵させるようにしてもよい。また、
加熱効率や設置スペースの問題を犠牲にすれば、ケース
１の内部にヒータを別途設けるようにしてもよいことは
いうまでもない。
基板４自体をヒータ材料によって形成する代わりに、基
板４にヒータ線を内蔵させるようにしてもよい。また、
加熱効率や設置スペースの問題を犠牲にすれば、ケース
１の内部にヒータを別途設けるようにしてもよいことは
いうまでもない。
【００１５】水素吸収層５としては、例えば、カーボン
ナノファイバ、カーボンナノチューブ、フラーレンまた
はグラファイトナノファイバなどが広く用いられる。
ナノファイバ、カーボンナノチューブ、フラーレンまた
はグラファイトナノファイバなどが広く用いられる。
【００１６】カーボンナノファイバは、直径約１００ｎ
ｍ程度の極細の炭素繊維であり、耐久性が高く、水素の
吸収率は水素吸蔵合金と同等以上である。また、炭素原
子が円筒状につながったカーボナノチューブ（直径数ｎ
ｍ）に比べて製造しやすく、水素の吸着効率も高い。こ
のカーボンナノファイバの水素吸収量は、３３０℃、水
素３０気圧で水素吸蔵合金と同レベルの重量比約１．５
％である。水素の吸収効率は温度が高くなるほど増加傾
向を示し、水素の吸収、放出の繰り返えによる機能の低
下もみられない。
ｍ程度の極細の炭素繊維であり、耐久性が高く、水素の
吸収率は水素吸蔵合金と同等以上である。また、炭素原
子が円筒状につながったカーボナノチューブ（直径数ｎ
ｍ）に比べて製造しやすく、水素の吸着効率も高い。こ
のカーボンナノファイバの水素吸収量は、３３０℃、水
素３０気圧で水素吸蔵合金と同レベルの重量比約１．５
％である。水素の吸収効率は温度が高くなるほど増加傾
向を示し、水素の吸収、放出の繰り返えによる機能の低
下もみられない。
【００１７】例えば、５５０℃に加熱したステンレス製
の基板４上で、一酸化炭素と水素の混合ガスを反応させ
てカーボンナノファイバによる水素吸収層５を形成す
る。その際、一酸化炭素を２０％程度にすると、水素の
吸収効率が良い中空の繊維構造が得られる。
の基板４上で、一酸化炭素と水素の混合ガスを反応させ
てカーボンナノファイバによる水素吸収層５を形成す
る。その際、一酸化炭素を２０％程度にすると、水素の
吸収効率が良い中空の繊維構造が得られる。
【００１８】また、ニッケル、コバルト、鉄、ステンレ
ス等の金属触媒を蒸着などによってコーティングした基
板４を加熱し（耐熱性を追求するなら基板４にセラミッ
クが用いられる）、炭素系のガスを吹き付けて水素吸収
層５を形成する方法（ＣＶＤ法）もある。
ス等の金属触媒を蒸着などによってコーティングした基
板４を加熱し（耐熱性を追求するなら基板４にセラミッ
クが用いられる）、炭素系のガスを吹き付けて水素吸収
層５を形成する方法（ＣＶＤ法）もある。
【００１９】カーボンナノチューブは炭素原子が筒状に
並んだ構造で、強度がカーホンナノファイバの約４０倍
で、水素吸蔵合金の約５倍の水素吸蔵量を保有してい
る。
並んだ構造で、強度がカーホンナノファイバの約４０倍
で、水素吸蔵合金の約５倍の水素吸蔵量を保有してい
る。
【００２０】例えば、フッ素系炭化水素を電気還元して
フッ素を脱離し、炭素の中間体（カルビン類）を合成
後、その中間体に電子線を照射して基板４上にカーボン
ナノチューブによる水素吸収層５を形成する。この方法
によれば、高純度でカーボンナノチューブを作成するこ
とができる。
フッ素を脱離し、炭素の中間体（カルビン類）を合成
後、その中間体に電子線を照射して基板４上にカーボン
ナノチューブによる水素吸収層５を形成する。この方法
によれば、高純度でカーボンナノチューブを作成するこ
とができる。
【００２１】また、ＳｉＣの単結晶基板を１５００〜１
８００℃で昇華分解して高配向のカーボンナノチューブ
による水素吸収層５を低コストで形成させることができ
る。
８００℃で昇華分解して高配向のカーボンナノチューブ
による水素吸収層５を低コストで形成させることができ
る。
【００２２】さらに、碁盤の目状にニッケル、コバル
ト、鉄、ステンレス等の金属触媒を蒸着などによってコ
ーティングした基板４に、炭素系のガスを吹き付けて水
素吸収層５を形成する方法（ＣＶＤ法）もある。この方
法によれば、作成されるカーボンナノチューブの制御を
容易に行わせることができ、また大量生産が容易に可能
となる。
ト、鉄、ステンレス等の金属触媒を蒸着などによってコ
ーティングした基板４に、炭素系のガスを吹き付けて水
素吸収層５を形成する方法（ＣＶＤ法）もある。この方
法によれば、作成されるカーボンナノチューブの制御を
容易に行わせることができ、また大量生産が容易に可能
となる。
【００２３】アーク放電法などで合成されるフラーレン
は、水素吸蔵特性を保有している。
は、水素吸蔵特性を保有している。
【００２４】また、グラファイトナノファイバは金属の
微粒子を触媒にして、エチレンなどを熱分解することで
作成され、低コストで容易に大量生成が可能である。
微粒子を触媒にして、エチレンなどを熱分解することで
作成され、低コストで容易に大量生成が可能である。
【００２５】このようにして作成されるグラファイトナ
ノファイバの水素吸蔵量は、室温、１１０気圧の条件下
で、炭素１ｇ当り約２ｇの水素を吸蔵する。それは、１
ｇ当りどれくらいの量の水素を吸蔵できるかをあらわす
重量％で示すと、６０重量％程度（水素吸蔵合金が２重
量％程度）となり、多量の水素を吸蔵できるようにな
る。
ノファイバの水素吸蔵量は、室温、１１０気圧の条件下
で、炭素１ｇ当り約２ｇの水素を吸蔵する。それは、１
ｇ当りどれくらいの量の水素を吸蔵できるかをあらわす
重量％で示すと、６０重量％程度（水素吸蔵合金が２重
量％程度）となり、多量の水素を吸蔵できるようにな
る。
【００２６】図３は、本発明による水素貯蔵装置の具体
的な使用例を示している。
的な使用例を示している。
【００２７】この場合は、水素貯蔵装置本体１０から引
き出されている水素導入管２に開閉制御弁１１を、同じ
く水素放出管３に開閉制御弁１２をそれぞれ設けてい
る。また、水素貯蔵装置本体１０から引き出されている
ヒータ電極の端子９に制御スイッチ１３を介してヒータ
電源１４を設けている。そして、コントローラ１５の制
御下で、各開閉制御弁１１，１２および制御スイッチ１
３の駆動を行わせることができるようにしている。
き出されている水素導入管２に開閉制御弁１１を、同じ
く水素放出管３に開閉制御弁１２をそれぞれ設けてい
る。また、水素貯蔵装置本体１０から引き出されている
ヒータ電極の端子９に制御スイッチ１３を介してヒータ
電源１４を設けている。そして、コントローラ１５の制
御下で、各開閉制御弁１１，１２および制御スイッチ１
３の駆動を行わせることができるようにしている。
【００２８】このように構成されたものにあっては、水
素の貯蔵時に開閉制御弁１１を開放して（このとき開閉
制御弁１２は閉成している）、水素貯蔵装置本体１に高
圧水素を導入し、開閉制御弁１１を閉じて水素を貯蔵す
る。水素の放出時には、制御スイッチ１３を投入して水
素貯蔵装置本体１０にヒータ電源１４を供給して、水素
貯蔵装置本体１の内部を加熱して気圧を所定に高めたう
えで、開閉制御弁１２を開けて水素を放出する。
素の貯蔵時に開閉制御弁１１を開放して（このとき開閉
制御弁１２は閉成している）、水素貯蔵装置本体１に高
圧水素を導入し、開閉制御弁１１を閉じて水素を貯蔵す
る。水素の放出時には、制御スイッチ１３を投入して水
素貯蔵装置本体１０にヒータ電源１４を供給して、水素
貯蔵装置本体１の内部を加熱して気圧を所定に高めたう
えで、開閉制御弁１２を開けて水素を放出する。
【００２９】その際、コントローラ１５は、制御スイッ
チ１３の投入後に、所定時間の経過をまって開閉制御弁
１２を開放する。または、より精度の良い制御を行わせ
るために、水素貯蔵装置本体１の内部に気圧センサ（特
に図示せず）を設けて、その気圧センサによって検出さ
れた水素貯蔵装置本体１内の気圧が所定に達したときに
開閉制御弁１２を開放するようにする。
チ１３の投入後に、所定時間の経過をまって開閉制御弁
１２を開放する。または、より精度の良い制御を行わせ
るために、水素貯蔵装置本体１の内部に気圧センサ（特
に図示せず）を設けて、その気圧センサによって検出さ
れた水素貯蔵装置本体１内の気圧が所定に達したときに
開閉制御弁１２を開放するようにする。
【００３０】水素の放出中は、コントローラ１５の制御
下で、ヒータ電源１４の投入を断続的に行わせる。ま
た、気圧センサを設ける場合には、気圧センサによって
検出される水素貯蔵装置本体１内の気圧が所定に維持さ
れるようにヒータの加熱制御を行わせる。
下で、ヒータ電源１４の投入を断続的に行わせる。ま
た、気圧センサを設ける場合には、気圧センサによって
検出される水素貯蔵装置本体１内の気圧が所定に維持さ
れるようにヒータの加熱制御を行わせる。
【００３１】水素の放出量を制御する必要がある場合に
は、コントローラ１５によって開閉制御弁１２の開度調
整を行わせることになる。
は、コントローラ１５によって開閉制御弁１２の開度調
整を行わせることになる。
【００３２】また、水素の放出量を制御する必要がな
く、単に水素貯蔵装置本体１から水素を放出させるだけ
でよい場合には、開開制御弁１２の代わりに圧力が設定
値に達すると自動的に弁を開放する圧力開閉弁を設けて
もよい。
く、単に水素貯蔵装置本体１から水素を放出させるだけ
でよい場合には、開開制御弁１２の代わりに圧力が設定
値に達すると自動的に弁を開放する圧力開閉弁を設けて
もよい。
【００３３】
【発明の効果】以上、本発明による水素貯蔵装置にあっ
ては、水素を導入する水素導入管および水素を放出する
水素放出管が設けられたケースの内部に、カーボンナノ
ファイバ、カーボンナノチューブ、フラーレンまたはグ
ラファイトナノファイバなどからなる水素吸収層が形成
された基板を複数配設するとともにヒータを設け、ヒー
タの加熱によってケース内の気圧を高めて水素を放出す
るようにしたもので、水素をコンパクトに効率良く多量
に貯蔵できるという利点を有している。
ては、水素を導入する水素導入管および水素を放出する
水素放出管が設けられたケースの内部に、カーボンナノ
ファイバ、カーボンナノチューブ、フラーレンまたはグ
ラファイトナノファイバなどからなる水素吸収層が形成
された基板を複数配設するとともにヒータを設け、ヒー
タの加熱によってケース内の気圧を高めて水素を放出す
るようにしたもので、水素をコンパクトに効率良く多量
に貯蔵できるという利点を有している。
【図１】本発明による水素貯蔵装置の一構成例を示す正
断面図である。
断面図である。
【図２】同構成例における両面にそれぞれ水素吸収層が
形成された１つの基板を示す斜視図である。
形成された１つの基板を示す斜視図である。
【図３】本発明による水素貯蔵装置の具体的な使用例を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
１ ケース ２ 水素導入管 ３ 水素放出管 ４ 基板 ５ 水素吸収眉 ６ スペーサ １０ 水素貯蔵装置本体 １１ 開閉制御弁 １２ 開閉制御弁 １３ 制御スイッチ １４ ヒータ電源 １５ コントローラ
Claims (7)
- 【請求項１】 水素を導入する水素導入管および水素を
放出する水素放出管が設けられたケースの内部に、水素
吸収層が形成された基板を多重に配設するとともにヒー
タを設け、ヒータの加熱によってケース内の気圧を高め
て水素を放出するようにした水素貯蔵装置。 - 【請求項２】 水素吸収層が、カーボンナノファイバ、
カーボンナノチューブ、フラーレンまたはグラファイト
ナノファイバであることを特徴とする請求項１の記載に
よる水素貯蔵装置。 - 【請求項３】 各基板の両面にそれぞれ水素吸収層を設
けたことを特徴とする請求項１の記載による水素貯蔵装
置。 - 【請求項４】 基板をヒータ材料によって形成するか、
または基板にヒータを内蔵させるようにしたことを特徴
とする請求項１の記載による水素貯蔵装置。 - 【請求項５】 水素放出管に圧力開閉弁を設けて、ケー
ス内の気圧が所定に達したときにその圧力開閉弁が自動
的に開放して水素を放出するようにしたことを特徴とす
る請求項１の記載による水素貯蔵装置。 - 【請求項６】 水素放出管に開閉制御弁を設けるととも
に、ケースの内部に気圧センサを設けて、コントローラ
の制御下で、その気圧センサによって検出されたケース
内の気圧が所定に達したときに開閉制御弁を開放して水
素を放出するようにしたことを特徴とする請求項１の記
載による水素貯蔵装置。 - 【請求項７】 コントローラの制御下で、気圧センサに
よって検出されるケース内の気圧が所定になるようにヒ
ータの加熱制御を行わせるようにしたことを特徴とする
請求項４または請求項５の記載による水素貯蔵装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000114397A JP2001254897A (ja) | 2000-03-10 | 2000-03-10 | 水素貯蔵装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000114397A JP2001254897A (ja) | 2000-03-10 | 2000-03-10 | 水素貯蔵装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001254897A true JP2001254897A (ja) | 2001-09-21 |
Family
ID=18626209
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000114397A Pending JP2001254897A (ja) | 2000-03-10 | 2000-03-10 | 水素貯蔵装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001254897A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| KR100727237B1 (ko) * | 2002-03-05 | 2007-06-11 | 에스케이 주식회사 | 탄소나노튜브를 포함하는 열전지 및 이의 이용방법 |
| JP2007265651A (ja) * | 2006-03-27 | 2007-10-11 | Casio Comput Co Ltd | 燃料電池型発電装置 |
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| JP2010144926A (ja) * | 2008-12-22 | 2010-07-01 | Korea Electronics Telecommun | ガス貯蔵構造体およびこれを含むガス貯蔵装置 |
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