JP2001289397A - 水素吸蔵合金収納容器 - Google Patents
水素吸蔵合金収納容器Info
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- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 水素エンジンや燃料電池を搭載した車両等の
始動時または加速時等の高負荷時に貯蔵容器から水素を
急速に供給できる水素吸蔵合金収納容器を提供するこ
と。 【解決手段】 水素ガス出入口を備え、前記ガス出入口
から水素を導入して容器内の水素吸蔵収納合金に前記水
素を吸蔵させ、吸蔵させた水素を水素ガス出入口から放
出させる水素吸蔵合金収納容器において、前記容器内に
は、金属多孔質体に水素吸蔵合金粉末と低融点合金粉末
を充填した水素吸蔵合金シートが積層収納されてなるこ
とを特徴とする急速放出可能な水素吸蔵合金収納容器で
ある。
始動時または加速時等の高負荷時に貯蔵容器から水素を
急速に供給できる水素吸蔵合金収納容器を提供するこ
と。 【解決手段】 水素ガス出入口を備え、前記ガス出入口
から水素を導入して容器内の水素吸蔵収納合金に前記水
素を吸蔵させ、吸蔵させた水素を水素ガス出入口から放
出させる水素吸蔵合金収納容器において、前記容器内に
は、金属多孔質体に水素吸蔵合金粉末と低融点合金粉末
を充填した水素吸蔵合金シートが積層収納されてなるこ
とを特徴とする急速放出可能な水素吸蔵合金収納容器で
ある。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、水素吸蔵合金収納
容器に関するもので、詳しくは水素精製用、水素自動車
用あるいは燃料電池用として好適に使用できる水素吸蔵
合金用収納容器に関するものである。
容器に関するもので、詳しくは水素精製用、水素自動車
用あるいは燃料電池用として好適に使用できる水素吸蔵
合金用収納容器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、石油の代替エネルギーとして、水
素を発電用燃料とする燃料電池が注目を浴びている。こ
のような燃料電池は燃料極と、酸化剤極からなり、燃料
極には水素を、酸化剤極には酸素を供給して、電解質層
を介して接触反応させて電気化学反応による電気化学エ
ネルギーを取り出そうとするものである。この種の燃料
電池としては燃料として水素が使用される。この水素は
一般的には天然ガス、ナフサ、液化石油ガス、メタノー
ル等の炭化水素燃料を改質し、水素を主成分とする燃料
ガスに変換することにより得られる。この際必要とされ
る水素吸蔵合金を用いた水素の貯蔵装置や炭酸ガスやメ
タンのような不純物ガスを含む改質ガスから水素を精製
する装置は、従来より多くの提案がなされている。しか
し、水素含有量が５０〜７０％と低く、他の不純物ガス
を多量に含むメタノール改質ガス等のいわゆる混合ガス
から、水素を貯蔵し、貯蔵した水素を燃料電池等の始動
時に急速に放出する容器構造や水素自動車として高負荷
が必要な時に急速に水素貯蔵容器から水素を放出するよ
うな技術は開示されていない。
素を発電用燃料とする燃料電池が注目を浴びている。こ
のような燃料電池は燃料極と、酸化剤極からなり、燃料
極には水素を、酸化剤極には酸素を供給して、電解質層
を介して接触反応させて電気化学反応による電気化学エ
ネルギーを取り出そうとするものである。この種の燃料
電池としては燃料として水素が使用される。この水素は
一般的には天然ガス、ナフサ、液化石油ガス、メタノー
ル等の炭化水素燃料を改質し、水素を主成分とする燃料
ガスに変換することにより得られる。この際必要とされ
る水素吸蔵合金を用いた水素の貯蔵装置や炭酸ガスやメ
タンのような不純物ガスを含む改質ガスから水素を精製
する装置は、従来より多くの提案がなされている。しか
し、水素含有量が５０〜７０％と低く、他の不純物ガス
を多量に含むメタノール改質ガス等のいわゆる混合ガス
から、水素を貯蔵し、貯蔵した水素を燃料電池等の始動
時に急速に放出する容器構造や水素自動車として高負荷
が必要な時に急速に水素貯蔵容器から水素を放出するよ
うな技術は開示されていない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このような状況におい
て、本発明の目的は、特に水素エンジンや燃料電池を搭
載した車両等の始動時または加速時等の高負荷時に貯蔵
容器から水素を急速に供給できる水素吸蔵合金収納容器
を提供することである。本発明の他の目的は、水素が貯
蔵された水素吸蔵合金収納容器から急速に水素を放出可
能な上記以外に利用される水素吸蔵合金収納容器を提供
することである。
て、本発明の目的は、特に水素エンジンや燃料電池を搭
載した車両等の始動時または加速時等の高負荷時に貯蔵
容器から水素を急速に供給できる水素吸蔵合金収納容器
を提供することである。本発明の他の目的は、水素が貯
蔵された水素吸蔵合金収納容器から急速に水素を放出可
能な上記以外に利用される水素吸蔵合金収納容器を提供
することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の目
的を達成すべく鋭意検討の結果、本発明を達成するに至
った。すなわち本発明は、水素ガス出入口を備え、前記
ガス出入口から水素を導入して容器内の水素吸蔵収納合
金に前記水素を吸蔵させ、吸蔵させた水素を水素ガス出
入口から放出させる水素吸蔵合金収納容器において、前
記容器内には、金属多孔質体に水素吸蔵合金粉末と低融
点合金粉末を充填した水素吸蔵合金シートが積層収納さ
れてなることを特徴とする急速放出可能な水素吸蔵合金
収納容器を提供するものである。
的を達成すべく鋭意検討の結果、本発明を達成するに至
った。すなわち本発明は、水素ガス出入口を備え、前記
ガス出入口から水素を導入して容器内の水素吸蔵収納合
金に前記水素を吸蔵させ、吸蔵させた水素を水素ガス出
入口から放出させる水素吸蔵合金収納容器において、前
記容器内には、金属多孔質体に水素吸蔵合金粉末と低融
点合金粉末を充填した水素吸蔵合金シートが積層収納さ
れてなることを特徴とする急速放出可能な水素吸蔵合金
収納容器を提供するものである。
【０００５】ここで、上記水素吸蔵合金シートは、充填
後加熱されて積層収納されてなることをが好ましく、上
記低融点合金粉末は、加熱されて上記水素吸蔵合金粉末
と合金化しない性質の粉末であることが好ましい。上記
水素吸蔵合金シートは、巻回されて上記容器に収納され
ることが好ましく、さらに円筒状タンクに収納されて上
記収納容器を構成することが好ましい。また、上記水素
吸蔵合金シートは、平板状のシートを複数枚積層して上
記容器に収納されていてもよい。上記の構成を有する本
発明の水素吸蔵合金収納容器は、燃料改質装置の運転中
に精製する改質ガスに含まれる水素を選択的に吸蔵し、
吸蔵した水素を燃料電池に供給するための水素供給容器
として用いられることができる。
後加熱されて積層収納されてなることをが好ましく、上
記低融点合金粉末は、加熱されて上記水素吸蔵合金粉末
と合金化しない性質の粉末であることが好ましい。上記
水素吸蔵合金シートは、巻回されて上記容器に収納され
ることが好ましく、さらに円筒状タンクに収納されて上
記収納容器を構成することが好ましい。また、上記水素
吸蔵合金シートは、平板状のシートを複数枚積層して上
記容器に収納されていてもよい。上記の構成を有する本
発明の水素吸蔵合金収納容器は、燃料改質装置の運転中
に精製する改質ガスに含まれる水素を選択的に吸蔵し、
吸蔵した水素を燃料電池に供給するための水素供給容器
として用いられることができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明の水素吸蔵合金収納容器
は、収納される水素吸蔵合金シートに充填された水素吸
蔵合金粉末に、好ましくは加熱されて水素吸蔵合金粉末
と合金化しない低融点の合金粉末を混合充填してなると
ころにあり、このような低融点金属粉末の存在によっ
て、本発明の目的である燃料電池や水素エンジン等の始
動時または加速時等の高負荷時に水素吸蔵合金容器から
水素を急速に供給できる水素吸蔵合金収納容器を提供で
きる。 本発明において低融点合金粉末は、ウッドメタ
ル、ロウ材合金のような４００℃以下で融解する低融点
合金が好ましいが、Ｃｕを母材とする低融点金属粉末
は、融点以下の温度においても水素吸蔵合金内に拡散し
て合金化し、水素吸蔵合金の吸蔵特性を変化をさせるの
で好ましくない。従って、本発明で利用可能な低融点合
金粉末は水素吸蔵合金に拡散しない元素、例えばＳｎ系
などの合金粉末であることが好ましい。
は、収納される水素吸蔵合金シートに充填された水素吸
蔵合金粉末に、好ましくは加熱されて水素吸蔵合金粉末
と合金化しない低融点の合金粉末を混合充填してなると
ころにあり、このような低融点金属粉末の存在によっ
て、本発明の目的である燃料電池や水素エンジン等の始
動時または加速時等の高負荷時に水素吸蔵合金容器から
水素を急速に供給できる水素吸蔵合金収納容器を提供で
きる。 本発明において低融点合金粉末は、ウッドメタ
ル、ロウ材合金のような４００℃以下で融解する低融点
合金が好ましいが、Ｃｕを母材とする低融点金属粉末
は、融点以下の温度においても水素吸蔵合金内に拡散し
て合金化し、水素吸蔵合金の吸蔵特性を変化をさせるの
で好ましくない。従って、本発明で利用可能な低融点合
金粉末は水素吸蔵合金に拡散しない元素、例えばＳｎ系
などの合金粉末であることが好ましい。
【０００７】このような水素吸蔵合金と低融点合金が混
合充填された水素吸蔵合金シートは、シート成形後，非
酸化性雰囲気下で加熱することが好ましい。その理由
は、加熱によって低融点合金が溶解又は軟化し、水素吸
蔵合金粉末の粒子間の隙間を生める高熱伝導性を有する
ネットワークを構成するからである。また、微粉化防止
にもなる。上記の加熱温度は、水素吸蔵合金の吸蔵・放
出特性が変化しない温度で４００℃以下が好ましく、加
熱は、水素吸蔵合金を充填又は塗布後、シート成形後ま
たは容器収納後のいずれかの工程で行えばよい。容器収
納後に加熱した場合には、収納した容器の内壁との熱伝
導性も向上する。
合充填された水素吸蔵合金シートは、シート成形後，非
酸化性雰囲気下で加熱することが好ましい。その理由
は、加熱によって低融点合金が溶解又は軟化し、水素吸
蔵合金粉末の粒子間の隙間を生める高熱伝導性を有する
ネットワークを構成するからである。また、微粉化防止
にもなる。上記の加熱温度は、水素吸蔵合金の吸蔵・放
出特性が変化しない温度で４００℃以下が好ましく、加
熱は、水素吸蔵合金を充填又は塗布後、シート成形後ま
たは容器収納後のいずれかの工程で行えばよい。容器収
納後に加熱した場合には、収納した容器の内壁との熱伝
導性も向上する。
【０００８】以下、図面により、本発明をさらに詳細に
説明する。図１は、本発明の水素吸蔵合金収納容器の一
例を示す組立説明図であり、積層収納された水素吸蔵合
金シートが巻回して収納されている。本発明の水素吸蔵
合金容器に収納される水素吸蔵合金シート２は、水素吸
蔵合金粉末と、ウッドメタル粉末に結着剤（バインダ
ー）を加えて混合してペースト状にし、金属多孔質体シ
ート１に塗布した後、加圧成形して得られる。ここで、
金属多孔質体とは、連続気孔構造を有する金属発泡体、
或いは金属の細線からなる織布，不織布，金属製パンチ
プレート等などの総称をいう。かかる金属多孔質体を構
成する金属としては、鉄，アルミニウム，ニッケル，コ
バルト，亜鉛等の熱伝導効率が高い金属又は合金が挙げ
られる。
説明する。図１は、本発明の水素吸蔵合金収納容器の一
例を示す組立説明図であり、積層収納された水素吸蔵合
金シートが巻回して収納されている。本発明の水素吸蔵
合金容器に収納される水素吸蔵合金シート２は、水素吸
蔵合金粉末と、ウッドメタル粉末に結着剤（バインダ
ー）を加えて混合してペースト状にし、金属多孔質体シ
ート１に塗布した後、加圧成形して得られる。ここで、
金属多孔質体とは、連続気孔構造を有する金属発泡体、
或いは金属の細線からなる織布，不織布，金属製パンチ
プレート等などの総称をいう。かかる金属多孔質体を構
成する金属としては、鉄，アルミニウム，ニッケル，コ
バルト，亜鉛等の熱伝導効率が高い金属又は合金が挙げ
られる。
【０００９】また結着剤としては、例えばポリテトラフ
ルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などが挙げられる。この結
着剤は、主として水素吸蔵合金粉末を固定するために用
いるのであるが、水素吸蔵合金粉末表面の被毒を抑制す
る効果をも有する。なお、本発明の水素吸蔵合金収納容
器に用いられる水素吸蔵合金としては通常用いられるも
のであればよく、例えばＬａＮｉ合金，ミッシュメタル
系合金，Ｔｉ−Ｚｒ−Ｍｎ−Ｃｒ−Ｃｕ合金などが挙げ
られる。本発明の水素吸蔵合金は、平均粒径が５〜４０
ミクロンのものが好ましく、特に熱伝導性改善、微粉化
防止のためには１０〜２０ミクロンの粒子を用いること
が好ましい。
ルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などが挙げられる。この結
着剤は、主として水素吸蔵合金粉末を固定するために用
いるのであるが、水素吸蔵合金粉末表面の被毒を抑制す
る効果をも有する。なお、本発明の水素吸蔵合金収納容
器に用いられる水素吸蔵合金としては通常用いられるも
のであればよく、例えばＬａＮｉ合金，ミッシュメタル
系合金，Ｔｉ−Ｚｒ−Ｍｎ−Ｃｒ−Ｃｕ合金などが挙げ
られる。本発明の水素吸蔵合金は、平均粒径が５〜４０
ミクロンのものが好ましく、特に熱伝導性改善、微粉化
防止のためには１０〜２０ミクロンの粒子を用いること
が好ましい。
【００１０】本発明における前記水素吸蔵合金シート１
は、図１（ｃ）に示すように水素吸蔵合金シート２ａ
に、さらに金属多孔体シート２ｂが重ね合わされて巻き
回されて水素吸蔵合金シート２が形成される。この金属
多孔体シート２ｂは、必ずしも必要なものではないが、
巻き回された該シート１の熱伝導率を向上させる目的で
水素吸蔵合金シート１の間に重ねられて設けられている
ものである。渦巻状に巻回されて円筒状に形成された水
素吸蔵合金シート２は、図１（ｅ）に示すように円筒状
タンク４に収納され、該円筒状タンク４の両面に各々水
素含有ガスの導入口３と放出口３’とが設けられてい
る。
は、図１（ｃ）に示すように水素吸蔵合金シート２ａ
に、さらに金属多孔体シート２ｂが重ね合わされて巻き
回されて水素吸蔵合金シート２が形成される。この金属
多孔体シート２ｂは、必ずしも必要なものではないが、
巻き回された該シート１の熱伝導率を向上させる目的で
水素吸蔵合金シート１の間に重ねられて設けられている
ものである。渦巻状に巻回されて円筒状に形成された水
素吸蔵合金シート２は、図１（ｅ）に示すように円筒状
タンク４に収納され、該円筒状タンク４の両面に各々水
素含有ガスの導入口３と放出口３’とが設けられてい
る。
【００１１】図２は、水素吸蔵シート１を巻回して収納
され円筒状タンク４が複数収納された、本発明の水素吸
蔵合金収納容器を示す説明図である。本発明に係る水素
吸蔵合金容器６は、方形の容器６の上下面に各々ガス導
入管７と放出管７’とを有し、ガス流量調整用ヘッダー
８、８’が配設されている。そして、容器６には、上述
した水素吸蔵合金シート１を渦巻状に巻回した状態で収
納されている円筒状タンク４が並設され、該円筒状タン
ク４は容器６の上下面で各々ヘッダー８、８’とパイプ
５，５’を介して連結している。そして、円筒状タンク
４を加熱又は冷却して水素吸蔵合金シート１に水素を吸
蔵・放出するために容器６の側面外側には、熱媒用管
９，９’が取り付けられている。
され円筒状タンク４が複数収納された、本発明の水素吸
蔵合金収納容器を示す説明図である。本発明に係る水素
吸蔵合金容器６は、方形の容器６の上下面に各々ガス導
入管７と放出管７’とを有し、ガス流量調整用ヘッダー
８、８’が配設されている。そして、容器６には、上述
した水素吸蔵合金シート１を渦巻状に巻回した状態で収
納されている円筒状タンク４が並設され、該円筒状タン
ク４は容器６の上下面で各々ヘッダー８、８’とパイプ
５，５’を介して連結している。そして、円筒状タンク
４を加熱又は冷却して水素吸蔵合金シート１に水素を吸
蔵・放出するために容器６の側面外側には、熱媒用管
９，９’が取り付けられている。
【００１２】図３は、本発明の水素吸蔵合金収納容器の
形態の他の例を示す説明図であり、円柱形からなる容器
内に、水素吸蔵合金シート１を渦巻状に巻回した状態で
収納されている円筒状タンクが配設されており、その作
用は図２に示す場合と同様である。ここで、上記の水素
吸蔵合金収納容器蔵容器は、その複数個を、直列あるい
は並列に配置してもよい。
形態の他の例を示す説明図であり、円柱形からなる容器
内に、水素吸蔵合金シート１を渦巻状に巻回した状態で
収納されている円筒状タンクが配設されており、その作
用は図２に示す場合と同様である。ここで、上記の水素
吸蔵合金収納容器蔵容器は、その複数個を、直列あるい
は並列に配置してもよい。
【００１３】図４は、本発明の水素吸蔵合金収納容器に
用いる水素吸蔵合金シートを平板で容器に積層形成した
例を示す説明図である。平板状水素吸蔵合金シート１０
の構成は、巻回したものでなく平板状に成形されたシー
トであり、それ以外については、前記図１（ａ）に示す
合金シート１と同様のシートである。このシート１０
は、複数枚が並列して積層されて箱型密閉容器６に収納
され、水素吸蔵合金シート１０の積層体には、容器１２
の側面とを貫通して、水素吸蔵合金シート１０を加熱又
は冷却するための熱媒管１１が配設されている。また、
角形の水素吸蔵合金容器１０には、両側面又は上下面の
外側の任意の位置に水素含有ガスの導入口１３と放出口
１３’が設けられている。ることができる。この水素吸
蔵合金収納容器は、その複数個を、直列あるいは並列に
配置してもよい。ここで、並列する合金シート１０は、
一定間隔で積層しても、重ね合わせて積層することもで
きる。また、シート１０の間に金属多孔体シートを介装
させることもできる。
用いる水素吸蔵合金シートを平板で容器に積層形成した
例を示す説明図である。平板状水素吸蔵合金シート１０
の構成は、巻回したものでなく平板状に成形されたシー
トであり、それ以外については、前記図１（ａ）に示す
合金シート１と同様のシートである。このシート１０
は、複数枚が並列して積層されて箱型密閉容器６に収納
され、水素吸蔵合金シート１０の積層体には、容器１２
の側面とを貫通して、水素吸蔵合金シート１０を加熱又
は冷却するための熱媒管１１が配設されている。また、
角形の水素吸蔵合金容器１０には、両側面又は上下面の
外側の任意の位置に水素含有ガスの導入口１３と放出口
１３’が設けられている。ることができる。この水素吸
蔵合金収納容器は、その複数個を、直列あるいは並列に
配置してもよい。ここで、並列する合金シート１０は、
一定間隔で積層しても、重ね合わせて積層することもで
きる。また、シート１０の間に金属多孔体シートを介装
させることもできる。
【００１４】次に、燃料電池運転プロセスを図５により
説明する。 ・通常運転プロセス（改質運転状態） この状態は、燃料改質器１８から発生する通常の水素含
有改質ガスを、まず吸蔵タンク２０を経由させることな
く燃料電池１９の燃料として直接使用する他、吸蔵タン
ク２０には前記改質ガス中に含まれる水素のみを選択的
に吸蔵させる。そして、運転停止の前などにこの吸蔵タ
ンク２０に吸蔵した水素を、燃料電池１９ではなく放出
タンク２１に供給してそこに貯蔵するプロセスである。
即ち、放出タンク２１に吸蔵する場合、図６に示すよう
に、燃料改質器１８から吸蔵タンク２０に向かうライン
のバルブＶ１および吸蔵タンク２０から燃料電池１９へ
と向かうラインのバルブＶ２，Ｖ４を開とし、水素含有
改質ガスを導入すると同時に、２５℃の冷水を供給する
ことにより、吸蔵タンク２０の内部の水素吸蔵合金に水
素を吸蔵する。そして、主として、燃料電池１９の停止
の前に、前記バルブＶ１，Ｖ４を閉じると共に吸蔵タン
ク２０と放出タンク２１との間に介挿してあるバルブＶ
２，Ｖ３を開として、吸蔵タンク２０に６０℃の温水を
供給して充填した水素吸蔵合金に貯蔵してある高純度の
水素ガスを、発生させ、これを放出タンク２１に移送す
る。このとき、放出タンク２１内には水素ガス吸蔵のた
めに冷水（２０℃程度）を供給してこれを冷却する。本
発明の水素吸蔵合金容器は、このような吸蔵タンクとし
て使用できるが、放出タンクに使用することが最も好ま
しい。
説明する。 ・通常運転プロセス（改質運転状態） この状態は、燃料改質器１８から発生する通常の水素含
有改質ガスを、まず吸蔵タンク２０を経由させることな
く燃料電池１９の燃料として直接使用する他、吸蔵タン
ク２０には前記改質ガス中に含まれる水素のみを選択的
に吸蔵させる。そして、運転停止の前などにこの吸蔵タ
ンク２０に吸蔵した水素を、燃料電池１９ではなく放出
タンク２１に供給してそこに貯蔵するプロセスである。
即ち、放出タンク２１に吸蔵する場合、図６に示すよう
に、燃料改質器１８から吸蔵タンク２０に向かうライン
のバルブＶ１および吸蔵タンク２０から燃料電池１９へ
と向かうラインのバルブＶ２，Ｖ４を開とし、水素含有
改質ガスを導入すると同時に、２５℃の冷水を供給する
ことにより、吸蔵タンク２０の内部の水素吸蔵合金に水
素を吸蔵する。そして、主として、燃料電池１９の停止
の前に、前記バルブＶ１，Ｖ４を閉じると共に吸蔵タン
ク２０と放出タンク２１との間に介挿してあるバルブＶ
２，Ｖ３を開として、吸蔵タンク２０に６０℃の温水を
供給して充填した水素吸蔵合金に貯蔵してある高純度の
水素ガスを、発生させ、これを放出タンク２１に移送す
る。このとき、放出タンク２１内には水素ガス吸蔵のた
めに冷水（２０℃程度）を供給してこれを冷却する。本
発明の水素吸蔵合金容器は、このような吸蔵タンクとし
て使用できるが、放出タンクに使用することが最も好ま
しい。
【００１５】・始動運転プロセス（改質運転停止状態） この状態は、燃料改質器１８の停止時において、燃料電
池を起動させる時のプロセスである。このときは改質ガ
スが得られないので、上述した放出タンク２１に貯蔵し
た高純度の水素ガスを高速度で放出させることで対処す
る。そのために、燃料改質器１８から貯蔵タンク２０の
出口までのバルブＶ１，Ｖ２を閉じ、放出タンク２１か
ら燃料電池１９に向かうバルブＶ３，Ｖ４を開として、
該タンク内に６０℃程度の温水を供給して、吸蔵室内に
充填した水素吸蔵合金から水素を発生させ、この水素を
燃料電池１９に供給する。そして、燃料電池システムが
起動し、前記燃料改質器１８の運転が再開された後は、
先の定常運転プロセスに戻ることになる。本発明の水素
吸蔵合金容器はこの放出タンクとして好適に使用され
る。すなわち、燃料電池の始動時には、急速に水素を放
出タンクから放出させる必要があり、また、追い越しな
どを行う際の高負荷時には、不足の水素を前記水素吸蔵
合金容器から一時的に放出して、改質器からの水素を補
うようにすることができる。
池を起動させる時のプロセスである。このときは改質ガ
スが得られないので、上述した放出タンク２１に貯蔵し
た高純度の水素ガスを高速度で放出させることで対処す
る。そのために、燃料改質器１８から貯蔵タンク２０の
出口までのバルブＶ１，Ｖ２を閉じ、放出タンク２１か
ら燃料電池１９に向かうバルブＶ３，Ｖ４を開として、
該タンク内に６０℃程度の温水を供給して、吸蔵室内に
充填した水素吸蔵合金から水素を発生させ、この水素を
燃料電池１９に供給する。そして、燃料電池システムが
起動し、前記燃料改質器１８の運転が再開された後は、
先の定常運転プロセスに戻ることになる。本発明の水素
吸蔵合金容器はこの放出タンクとして好適に使用され
る。すなわち、燃料電池の始動時には、急速に水素を放
出タンクから放出させる必要があり、また、追い越しな
どを行う際の高負荷時には、不足の水素を前記水素吸蔵
合金容器から一時的に放出して、改質器からの水素を補
うようにすることができる。
【００１６】
【実施例】次に、本発明の水素吸蔵合金収納容器を用い
て、熱伝導性と水素吸収量の評価を行なった。 実施例１ Ｍｍ−Ｎｉ−Ｃｏ−Ｍｎ−Ａｌ合金（平均粒径１４ミク
ロン）５００ｇにウッドメタル粉末２５ｇ，ＰＴＦＥ粉
末７．５ｇ，及び水３００ｇを混練りして、パンチプレ
ートに塗布し、乾燥し、加圧成形した水素吸蔵合金シー
トを金属多孔体と重ね合わせて巻き回して円筒状容器に
収納した。この状態で、水素吸蔵合金シートを非酸化性
雰囲気にて、３００℃に加熱して得た円筒状タンクに、
水素を吸蔵させて活性化処理を行い、７０℃−０．１Ｍ
ｐａまで水素を放出した。その後で、当該円筒状容器を
２５℃恒温槽に浸し、水素／アルゴンガス（体積１：
１）を水素分圧０．３Ｍｐａ、流量８.0ｌ／ｍｉｎでガ
ス入り口から２０分間導入して水素吸蔵をした後に、恒
温槽の温度を７０℃に昇温し、水素を大気中に放出し
た。この間、水素吸蔵の際の円筒状容器の中心部及び外
壁部における温度変化を測定した結果、図７の如くであ
った。また、７０℃での水素放出体積量は６９.8Ｎlで
あった。
て、熱伝導性と水素吸収量の評価を行なった。 実施例１ Ｍｍ−Ｎｉ−Ｃｏ−Ｍｎ−Ａｌ合金（平均粒径１４ミク
ロン）５００ｇにウッドメタル粉末２５ｇ，ＰＴＦＥ粉
末７．５ｇ，及び水３００ｇを混練りして、パンチプレ
ートに塗布し、乾燥し、加圧成形した水素吸蔵合金シー
トを金属多孔体と重ね合わせて巻き回して円筒状容器に
収納した。この状態で、水素吸蔵合金シートを非酸化性
雰囲気にて、３００℃に加熱して得た円筒状タンクに、
水素を吸蔵させて活性化処理を行い、７０℃−０．１Ｍ
ｐａまで水素を放出した。その後で、当該円筒状容器を
２５℃恒温槽に浸し、水素／アルゴンガス（体積１：
１）を水素分圧０．３Ｍｐａ、流量８.0ｌ／ｍｉｎでガ
ス入り口から２０分間導入して水素吸蔵をした後に、恒
温槽の温度を７０℃に昇温し、水素を大気中に放出し
た。この間、水素吸蔵の際の円筒状容器の中心部及び外
壁部における温度変化を測定した結果、図７の如くであ
った。また、７０℃での水素放出体積量は６９.8Ｎlで
あった。
【００１７】比較例１ 実施例１において、ウッドメタルを混合しない以外は、
実施例１と同様の工程で円筒状の水素吸蔵合金収納容器
容器を製作した。また、実施例１と同様にして水素吸蔵
時の温度変化を測定した結果、図７の如くであった。ま
た、７０℃での水素放出体積量は３９.9Ｎlであった。
実施例１と同様の工程で円筒状の水素吸蔵合金収納容器
容器を製作した。また、実施例１と同様にして水素吸蔵
時の温度変化を測定した結果、図７の如くであった。ま
た、７０℃での水素放出体積量は３９.9Ｎlであった。
【００１８】図７に示すように、ウッドメタルを混合し
た本発明における水素吸蔵合金シートが積層された容器
は、温度が容器中心部と容器外壁部でほぼ同時に短時間
で上昇しており、容器内の水素吸蔵合金全体が急速に水
素を吸蔵していることが分かる。さらに、容器中心部と
容器外壁部とでは、ほぼ同時に温度が下降し、短時間で
熱媒体温度付近にまで戻っていることから、容器内の熱
伝導性が向上して、シートに充填された水素吸蔵合金が
容易に冷却されたことが分かる。このように、本発明の
水素吸蔵合金収納容器においては、水素放出時において
水素吸蔵合金を加熱する場合にも、熱伝導性を向上させ
たことによって短時間で容器内全体を加熱できるため、
水素の急速放出が可能となった。また、７０℃での水素
放出体積量は、実施例１では比較例１に比べ、著しく増
大したものであった。
た本発明における水素吸蔵合金シートが積層された容器
は、温度が容器中心部と容器外壁部でほぼ同時に短時間
で上昇しており、容器内の水素吸蔵合金全体が急速に水
素を吸蔵していることが分かる。さらに、容器中心部と
容器外壁部とでは、ほぼ同時に温度が下降し、短時間で
熱媒体温度付近にまで戻っていることから、容器内の熱
伝導性が向上して、シートに充填された水素吸蔵合金が
容易に冷却されたことが分かる。このように、本発明の
水素吸蔵合金収納容器においては、水素放出時において
水素吸蔵合金を加熱する場合にも、熱伝導性を向上させ
たことによって短時間で容器内全体を加熱できるため、
水素の急速放出が可能となった。また、７０℃での水素
放出体積量は、実施例１では比較例１に比べ、著しく増
大したものであった。
【００１９】
【発明の効果】以上のように、本発明の水素吸蔵合金収
納容器においては、水素吸蔵合金粉末と低融点合金粉末
とを併用することにより、収納容器内の熱伝導性が大幅
に向上するために、特に水素エンジンや燃料電池を搭載
した車両等の始動時または加速時等の高負荷時に貯蔵容
器から水素を急速に供給できる水素吸蔵合金収納容器を
提供することが可能である。
納容器においては、水素吸蔵合金粉末と低融点合金粉末
とを併用することにより、収納容器内の熱伝導性が大幅
に向上するために、特に水素エンジンや燃料電池を搭載
した車両等の始動時または加速時等の高負荷時に貯蔵容
器から水素を急速に供給できる水素吸蔵合金収納容器を
提供することが可能である。
【図１】本発明における水素吸蔵合金を巻回積層して収
納する状態を説明するための図である。
納する状態を説明するための図である。
【図２】本発明の水素吸蔵合金収納容器の一例を示す側
面透視図である。
面透視図である。
【図３】本発明の水素吸蔵合金収納容器の他の一例を示
す側面透視図図である。
す側面透視図図である。
【図４】本発明における平板状の水素吸蔵合金シートの
積層状態を説明するための図である。
積層状態を説明するための図である。
【図５】燃料電池システムのフローを示す説明図であ
る。
る。
【図６】燃料電池システムに本発明容器を用いたときの
動作を説明するための図である。
動作を説明するための図である。
【図７】実施例における水素吸蔵時の熱伝対温度変化を
示す図である。
示す図である。
１，２ｂ： 金属多孔体シート ２，２ａ： 水素吸蔵合金シート ３，３’： ガス入り口，出口 ４： 円筒状タンク ５，５’： パイプ ６： 方形密閉容器 ７，７’： ガス導入管，放出管 ８，８’： ヘッダー ９，９’： 熱媒入り口，出口 １０： 平板状の水素吸蔵合金シート １１： 熱媒用管 １２： 角形密閉容器 １３： ガス導入管，放出管 １８： 燃料改質器 １９： 燃料電池 ２０： 水素吸蔵タンク ２１： 水素放出タンク
フロントページの続き (72)発明者 高橋昌志 茨城県つくば市東光台５丁目９番地６ 日 本重化学工業株式会社筑波研究所内 (72)発明者 菅原竜也 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 縫谷芳雄 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 Ｆターム(参考） 3E072 AA00 4G040 AA33 AA43 5H027 AA02 BA14 BA16 KK44 MM08
Claims (7)
- 【請求項１】 水素ガス出入口を備え、前記ガス出入口
から水素を導入して容器内の水素吸蔵合金に前記水素を
吸蔵させ、吸蔵させた水素を水素ガス出入口から放出さ
せる水素吸蔵合金容器において、前記容器内には、金属
多孔質体に水素吸蔵合金粉末と低融点合金粉末を充填し
た水素吸蔵合金シートが積層収納されてなることを特徴
とする急速放出可能な水素吸蔵合金収納容器。 - 【請求項２】 上記水素吸蔵合金シートは、充填後加熱
されて積層収納されてなることを特徴とする請求項１に
記載の水素吸蔵合金収納容器。 - 【請求項３】 上記低融点合金粉末は、加熱されて上記
水素吸蔵合金粉末と合金化しない性質の粉末であること
を特徴とする請求項１又は２に記載の水素吸蔵合金収納
容器。 - 【請求項４】 上記水素吸蔵合金シートは、巻回されて
上記容器に収納されていることを特徴とする請求項１〜
３のいずれか一項に記載の水素吸蔵合金収納容器。 - 【請求項５】 上記巻回して収納された水素吸蔵合金シ
ートは、円筒状タンクに収納されて上記収納容器を構成
することを特徴とする請求項４に記載の水素吸蔵合金収
納容器。 - 【請求項６】 上記水素吸蔵合金シートは、平板状のシ
ートを複数枚積層して上記容器を構成することを特徴と
する請求項１〜３のいずれか一項に記載の水素吸蔵合金
収納容器。 - 【請求項７】 上記水素吸蔵合金収納容器は、燃料改質
装置の運転中に精製する改質ガスに含まれる水素を選択
的に吸蔵し、かつ吸蔵した水素を燃料電池に供給するた
めの水素供給容器として用いられることを特徴とする請
求項１〜６のいずれか一項に記載の水素吸蔵合金収納容
器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000108186A JP2001289397A (ja) | 2000-04-10 | 2000-04-10 | 水素吸蔵合金収納容器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000108186A JP2001289397A (ja) | 2000-04-10 | 2000-04-10 | 水素吸蔵合金収納容器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001289397A true JP2001289397A (ja) | 2001-10-19 |
Family
ID=18621078
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000108186A Pending JP2001289397A (ja) | 2000-04-10 | 2000-04-10 | 水素吸蔵合金収納容器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001289397A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004059765A2 (en) * | 2002-12-26 | 2004-07-15 | Nissan Motor Co., Ltd. | Gas permeable substrate and solid oxide fuel cell using the same |
| JP2006307959A (ja) * | 2005-04-28 | 2006-11-09 | Jfe Steel Kk | ハイブリッド型水素貯蔵容器 |
| JP2010084783A (ja) * | 2008-09-29 | 2010-04-15 | Sanyo Electric Co Ltd | 水素貯蔵容器 |
| JP2011147848A (ja) * | 2010-01-19 | 2011-08-04 | Toyota Motor Corp | 水素貯蔵材料およびその製造方法 |
| JP2014520745A (ja) * | 2011-07-04 | 2014-08-25 | オプシチェストボ エス オグラニチェンノイ オトヴェストヴェンノストユ “プロミシュレンニエ ヴォドロドニエ テクンロジー イ インジェネリング” | 水素化物熱収着式分離器兼水素圧縮器の横置き型束状管モジュール |
| JP2016211646A (ja) * | 2015-05-07 | 2016-12-15 | 株式会社日本製鋼所 | 水素昇圧貯蔵システムおよび水素昇圧貯蔵システムの昇圧方法 |
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-
2000
- 2000-04-10 JP JP2000108186A patent/JP2001289397A/ja active Pending
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