JP2004529307A - 水素液化方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
本発明は、液化すべき水素を1つ以上の冷媒流との熱交換及び/又は断熱膨張によって液化し、その際に水素を少なくとも1つのオルト−パラ転移触媒に通す水素液化方法に関するものである。
【0002】
本発明はまた、液化すべき水素を冷却された同じ水素及び/又は別の冷却材からなる1つ以上の冷媒流との熱交換によって内部で冷却して液化する1つ以上の熱交換器及び/又は液化すべき水素を内部で断熱膨張させる1つ以上の膨張装置を備え、更に1つ以上のオルト−パラ転移触媒及び/又はオルト−パラ転移触媒を内蔵した熱交換領域を備えている水素液化装置にも関する。
【背景技術】
【0003】
水素は水の構成分子として無尽蔵であり、燃焼しても環境に優しく、液体の状態で貯蔵及び輸送が可能であるので、未来エネルギー源として利用が期待されている。
【0004】
水素分子は2個の水素原子から成り、これら原子のそれぞれは1個の陽子と1個の電子によって構成されている。水素分子は2個の原子核のスピンを異にする2種の状態のいずれか、すなわちオルト水素又はパラ水素として存在する。2個の原子の核スピンは、オルト水素では平行に、パラ水素では逆平行に向いている。このように、核スピンの配向が異なることが2種の状態の磁気的、光学的及び熱的性質の異なる理由である。
【0005】
オルト状態とパラ状態の平衡組成は、温度によって常温におけるパラ分率25%から絶対温度20度(20K)におけるパラ分率100%まで変動する。オルト水素からパラ水素への転移は発熱的かつ自動的であり、緩慢に、すなわち数日間かかって進行するが、触媒の助けによって促進することもできる。沸点における転移熱は669 J/gであり、蒸発熱の約1.5倍であるため、水素を液化する際においてさえ、水素の中間貯蔵期間が長くなる場合には通常のオルト水素からパラ水素への転移が起こり、その際には遊離する転移熱の流出が避けられない。
【0006】
パラ分率25%の水素を液化して貯蔵する場合、オルト水素からパラ水素への転移が起こるので、遊離される転移熱によって液化水素の約半分が数日間のうちに元のように気化されてしまう事態が起きる。
【0007】
従って、情況に応じて液化水素を数週間も中間貯蔵しなければならないような顧客は、液化水素の供給業者に対して液化水素製品中のパラ分率を98%以上とするように要求するのが実情である。
【0008】
このため、水素を液化する際には、オルト水素のパラ型への転移をできるだけ連続的に行わせ、それにより高温時にも転移熱を除去できるように努めている。これに代わるべき変法(即ち、非常に低い温度になってからパラ水素への転移を行わせる方法)も考えられるが、この場合は、理論上、液化に要する仕事が著しく大きくなる。
【0009】
二酸化炭素、一酸化炭素、メタン、水などの不純物を除去した水素流を液化するための標準的な方法が非特許文献1によって公知となっている。通常、水素の液化は水素冷却回路によって行われ、この回路では、水素の冷却と液化に必要な冷却能力をコンプレッサによる圧縮に続いてタービン中で膨張させることによって発生させる。この種のプロセス方式は、例えば非特許文献1の図2に見ることができる。
【非特許文献1】
「水素液化装置及びその部品(Anlagen zur Wasserstoffverflussigung und deren Komponenten)」,ドイツ技術者協会報告(VDI-Bericht),1998年,第725号(ドイツ連邦共和国)
【0010】
非特許文献1に記載されている液化方法では、液化すべき水素を複数のオルト−パラ触媒に通して通常のオルト水素からパラ水素への転移を行っており、これらのオルト−パラ転移触媒は各熱交換器(熱交換工程)に後続するように接続されているが、これに代えて個々の触媒物質をそのための各熱交換器内の流路中に直接配置する方式を採用することもできる。
【0011】
しかしながら、今や液化水素の用途の多くにおいては、長期間の液化水素の貯蔵は必要とされず、液化直後に消費(例えば水素を燃料とする自動車や航空機或いは燃料電池を備えた自動車で使用される場合など)されることさえ稀ではない。このような用途のためには、液化すべき水素を完全にパラ水素に転移しておく必要はなく、それはたとえ転移が不完全であっても上述のような液化後の転移は全く起こらないか、起こったとしても悪影響をもたらさないからである。
【0012】
また、これに付随して、水素の液化に際して動力装置の消費エネルギーの節減も可能となる。即ち、通常のオルト水素をパラ水素に緩やかに転移させながら液化する際に必要な液化の理論仕事量は14,228 kJ/kgであり、これに対して通常のオルト水素をパラ水素に転移させずに液化する場合に必要な液化の理論仕事量は12,019 kJ/kgだからである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0013】
本発明の課題は、状況に応じて通常のオルト水素からパラ水素への転移の程度を変えることのできる水素液化方法及び装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0014】
この課題を解決するため、本発明では、この種のプロセスにおいて1つ以上又は全てのオルト−パラ転移触媒を側路可能としたことを特徴とする水素液化方法を提案するものである。
【0015】
また本発明では、1つ以上のオルト−パラ転移触媒及び/又はオルト−パラ転移触媒を内蔵した熱交換領域を側路するためのバイパス手段が設けられていることを特徴とする水素液化装置を提案するものである。
【0016】
本発明によれば、公知の方式とは対照的に、もはや液化される水素のパラ分率を最大限に高めておく必要は無いとの前提のもとに、製品液化水素の用途に応じて最適なパラ分率の値が選ばれる。本発明において、これは、プロセス系内に装填されているオルト−パラ転移触媒を側路可能としたことによって達成される。この場合、オルト−パラ転移触媒は液化プロセス系内の熱交換器の外部又は熱交換器内部に配置されるので、それに応じて冷却液化される水素を触媒に流すための外部配管及び/又は熱交換器内流路を設ける必要があることは述べるまでもない。
【0017】
系内のオルト−パラ転移触媒の全てを側路させることは必ずしも絶対に必要なわけではない。液化すべき水素流を適切な流量調節手段によってオルト−パラ転移触媒へ通じる配管又は熱交換器内流路と該触媒を側路するバイパス配管又は熱交換器内バイパス流路とに或る流量比で分配してもよい。
【0018】
本発明によれば、液化水素の用途に応じたパラ分率でのオルト−パラ転移を行うことができるという利点が得られるが、追加の外部配管及び/又はそれらに相当する熱交換器内流路の増設のために若干の設備費の増加は必要である。
【0019】
本発明による水素液化方法は、得られた液化水素に該液化水素とは異なるパラ分率の液体水素流を供給して混合する操作を更に含むことができる。
【0020】
それにより、例えばオルト−パラ転移触媒を通過しない液化プロセスで得られた液体水素流をパラ分率が非常に高い液化水素と調合し、以て所望のパラ分率に調整した製品とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0021】
本発明による水素液化方法及び装置を実施するための最良の形態並びに幾つかの従属請求項の主題である更なる変形形態を図1〜4に示す各実施形態に基づいて詳細に説明すれば以下の通りである。
【0022】
図1〜4は、それぞれ1つのオルト−パラ転移触媒K(図1〜3)又は2つのオルト−パラ転移触媒K(図4)を組み合わせた単一の熱交換器Wにおける系統図である。図1に示す実施形態ではオルト−パラ転移触媒Kは熱交換器Wの外部に配置されているが、図2〜4に示す実施形態では触媒は熱交換器自体の内部に配置されている。
【0023】
図1に示す実施形態では、液化すべき水素流は配管1を経て熱交換器Wに導入され、熱交換器内では配管6を経由して通流する適切な冷却材からなる冷媒流により冷却されて液化される。この実施形態では、液化すべき水素流の全部もしくは一部を配管2を介してオルト−パラ触媒Kに導入することができる。この配管2の触媒Kの手前には流量調節弁aが介装されている。オルト−パラ触媒Kからは配管4を介して水素流が引き出されて再び熱交換器Wに導入され、熱交換器Wからは配管5を介して液化水素が取り出される。
【0024】
液化すべき水素流の少なくとも一部又は全部をオルト−パラ転移触媒に通したくない場合には、前述と同様の流量調節弁bを備えたバイパス配管3により転移触媒Kを側路し、この転移触媒を迂回するバイパス配管3を介して配管1からの水素流の一部もしくは全部を再び熱交換器内に導くことができる。かくして、2つの流量調節弁a及びbを用い、液化すべき水素流を触媒Kとバイパス配管3とに所望の流量比で分配することができる。
【0025】
図2に示す実施形態は、図1に示した実施形態とはオルト−パラ転移触媒Kが熱交換器W自体の内部に配置されている点が異なっている。その他の点ではプロセスの実行を含めて配管及び弁の接続も図1の場合と実質的に同等である。
【0026】
図3は図2に示した実施形態の更なる発展的変形形態を示し、この場合、図2に示した配管系に加えて2つの側方流出管路(配管7及び8)が設けられており、それらを通じてオルト−パラ転移触媒Kに導入された水素流を抜き取り、これを、液化すべき水素流のうちのバイパス配管3に導入された分流に混合できるようになっている。図3では2つ側方流出管路が設けられているが、側方流出管路は1つだけでもよく、或いは2つより多くの側方流出管路を設けてもよい。
【0027】
このような本発明の発展的変形形態による液化プロセスを採用することにより、液化すべき水素流のパラ水素含有率の調節は更に大きな可変性をもって達成可能となる。但し、その代償として装置にかかる費用は高くなる。
【0028】
図4に示す実施形態は、図3に示した実施形態の考えを更に展開した例である。この実施形態では、例えばパラ分率の高い水素が貯蔵されている貯蔵タンクから水素流を導いて配管9を介して2つのオルト−パラ転移触媒Kの一方に導入することにより冷却能力の回収を実現している。こうすれば、該触媒中で配管9から導入された水素のパラ−オルト逆転移が起こり、それによって冷却能力を回収することができる。これは、触媒内でのパラ水素からオルト水素への逆転移が吸熱的に進むからである。逆転移後の水素流は配管10を介して膨張弁gに導かれ、この膨張弁内で膨張してから熱交換器Wを通り、配管11を介して配管5内の液化水素に混合される。
【0029】
尚、図4に示す実施形態では、図3について説明した2つの側方流出管路(配管7及び8)の他に、更に2つの側方流出管路(配管12及び13)が設けられている。これらの追加の側方流出管路には、それぞれ流量調節弁e又はfが介装されており、それによって液化すべき水素のパラ水素含有率の調節能力が更に高められている。
【0030】
図4に示した実施形態においても、エネルギー収支の改善という利点が装置にかかる費用の相応の増大という代償を払って得られることは述べるまでもない。
【図面の簡単な説明】
【0031】
【図1】本発明の一実施形態に従って1つのオルト−パラ転移触媒を組み合わせた水素液化用熱交換器における系統図である。
【図2】図1に示した実施形態の変形形態による系統図である。
【図3】図2に示した実施形態の更なる発展的変形形態による系統図である。
【図4】図3に示した実施形態の更なる展開による実施形態の系統図である。
Claims (6)
- 液化すべき水素を1つ以上の冷媒流との熱交換及び/又は断熱膨張によって液化し、その際に水素を少なくとも1つのオルト−パラ転移触媒に通す水素液化方法において、少なくとも1つもしくは全てのオルト−パラ転移触媒(K)を側路可能としたことを特徴とする水素液化方法。
- 得られた液化水素に、この液化水素とはパラ分率の異なる液体水素流を混合することを特徴とする請求項1に記載の水素液化方法。
- 液化プロセス中に、1つ以上のオルト−パラ転移触媒(K)に通す水素流(2,4)と該オルト−パラ転移触媒(K)に通さない水素流(3)との間で切換(7,8)を行うことを特徴とする請求項1又は2に記載の水素液化方法。
- 液化すべき水素を高いパラ分率の水素流(9)との熱交換で冷却して液化すると共に、この高いパラ分率の水素流をパラ水素からオルト水素へ逆転移させることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の水素液化方法。
- 高いパラ分率の水素流をパラ水素からオルト水素へ逆転移した後の水素流(10,11)を液化水素(5)に混合することを特徴とする請求項4に記載の水素液化方法。
- 液化すべき水素を冷却された同じ水素及び/又は別の冷却材からなる1つ以上の冷媒流との熱交換によって内部で冷却して液化する1つ以上の熱交換器及び/又は液化すべき水素を内部で断熱膨張させる1つ以上の膨張装置を備え、更に1つ以上のオルト−パラ転移触媒及び/又はオルト−パラ転移触媒を内蔵した熱交換領域を備えている水素液化装置において、前記1つ以上のオルト−パラ転移触媒(K)及び/又は前記オルト−パラ転移触媒(K)を内蔵した熱交換領域(W)を側路するためのバイパス手段が設けられていることを特徴とする水素液化装置。
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007099592A (ja) * | 2005-10-07 | 2007-04-19 | Iwatani Industrial Gases Corp | オルソ・パラ水素発生方法及びその装置並びに校正用オルソ・パラ標準水素発生装置 |
KR101585825B1 (ko) * | 2015-02-03 | 2016-01-22 | 한국과학기술연구원 | 이중관 히트파이프를 이용한 수소 액화 장치 |
KR102518141B1 (ko) * | 2021-10-27 | 2023-04-05 | 한국전기연구원 | 오소-파라 상전이 촉매 리프레시장치가 구비된 수소액화장치 및 촉매에 흡착된 불순물을 제거하는 리프레시 방법 |
Families Citing this family (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10309134A1 (de) * | 2003-02-28 | 2004-09-16 | Frank Russmann | Verfahren zur Verflüssigung von Gasen |
DE10352128A1 (de) * | 2003-11-04 | 2005-06-09 | Dylla, Anett, Dipl.-Ing. | Multifunktionales Energienetz und Vorrichtungen hierfür |
DE102004016506B4 (de) * | 2004-04-03 | 2013-08-22 | Mahle Filtersysteme Gmbh | Wärmetauscher für einen Wärmetausch zwischen zwei Flüssigkeiten, insbesondere Ölkühler in einem Kraftfahrzeug |
DE102004035319A1 (de) * | 2004-07-21 | 2006-02-16 | Bayerische Motoren Werke Ag | Kryotankanlage, insbesondere für ein Kraftfahrzeug |
DE102005050061A1 (de) * | 2005-10-19 | 2007-04-26 | Bayerische Motoren Werke Ag | Kraftfahrzeug-Kryotankanlage für kryogenen Wasserstoff |
US8042357B2 (en) * | 2009-04-23 | 2011-10-25 | Praxair Technology, Inc. | Hydrogen liquefaction method and liquefier |
DE102011013577B4 (de) | 2011-03-10 | 2013-02-28 | Karlsruher Institut für Technologie | Vorrichtung zur Speicherung von Wasserstoff und von magnetischer Energie sowie ein Verfahren zu ihrem Betrieb |
US10479678B2 (en) * | 2014-05-15 | 2019-11-19 | Lawrence Livermore National Security, Llc | Ortho-H2 refueling for extended cryogenic pressure vessel dormancy |
DE102014108369B4 (de) * | 2014-06-13 | 2019-01-24 | Technische Universität Dresden | Verfahren und vorrichtung zur einstellung von konzentrationsverhältnissen von ortho- zu parawasserstoff |
DE102014018427A1 (de) * | 2014-12-11 | 2016-06-16 | Linde Aktiengesellschaft | Verfahren zum Verflüssigen und Speichern von Wasserstoff |
DE102015118081B4 (de) | 2015-10-23 | 2018-06-21 | Forschungszentrum Jülich GmbH | Verfahren und Vorrichtung zur Stabilisierung einer Gemischzusammensetzung von Ortho- und Para-Wasserstoff in einem Flüssigwasserstoffreservoir |
US11391511B1 (en) | 2021-01-10 | 2022-07-19 | JTurbo Engineering & Technology, LLC | Methods and systems for hydrogen liquefaction |
DE102021128437B3 (de) | 2021-11-02 | 2023-03-30 | Arianegroup Gmbh | Raumfahrzeugtank mit Wärmetauscher, Raumfahrzeug und Verfahren zum Kühlen eines Tankinhalts |
FR3137441A1 (fr) * | 2022-06-29 | 2024-01-05 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Installation et procédé de liquéfaction d’hydrogène |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS4953192A (ja) * | 1972-09-25 | 1974-05-23 | ||
JPH04217777A (ja) * | 1990-12-17 | 1992-08-07 | Kobe Steel Ltd | ガス導入装置 |
JPH08159654A (ja) * | 1994-12-02 | 1996-06-21 | Nippon Sanso Kk | 液体水素の製造方法及び装置 |
WO2000000670A1 (en) * | 1998-06-26 | 2000-01-06 | Xogen Power Inc. | Apparatus for producing orthohydrogen and/or parahydrogen |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2289555A (en) | 1940-04-05 | 1942-07-14 | Bernard Arbuse | Sound recording and reproducing machine |
US2943917A (en) * | 1956-12-20 | 1960-07-05 | Daniel H Weitzel | Process for the conversion of hydrogen |
BE573733A (ja) * | 1957-12-11 | 1900-01-01 | ||
US2937076A (en) * | 1957-12-13 | 1960-05-17 | Beech Aircraft Corp | Process for the production of para liquid hydrogen |
US3098732A (en) * | 1959-10-19 | 1963-07-23 | Air Reduction | Liquefaction and purification of low temperature gases |
US3389555A (en) * | 1962-01-22 | 1968-06-25 | Marquardt Corp | Hydrogen conversion and restorage work cycle |
US3380809A (en) * | 1963-10-16 | 1968-04-30 | Air Prod & Chem | Process for liquefaction and conversion of hydrogen |
US3375076A (en) * | 1963-10-16 | 1968-03-26 | Air Prod & Chem | Liquefaction and conversion process |
US3992167A (en) * | 1975-04-02 | 1976-11-16 | Union Carbide Corporation | Low temperature refrigeration process for helium or hydrogen mixtures using mixed refrigerant |
US4273743A (en) * | 1978-11-02 | 1981-06-16 | Texaco Inc. | Combination chemical plant and Brayton-cycle power plant |
US5000483A (en) * | 1983-03-14 | 1991-03-19 | Dr. Alois Stankiewicz Gmbh | Interior noise reduction in motor vehicles |
DE3409404A1 (de) * | 1983-11-30 | 1985-09-26 | Dr. Alois Stankiewicz GmbH, 3101 Adelheidsdorf | Radlaufteil |
DE3539146A1 (de) * | 1985-11-05 | 1987-05-14 | Ford Werke Ag | Radhausauskleidung fuer kraftfahrzeuge |
US4765813A (en) | 1987-01-07 | 1988-08-23 | Air Products And Chemicals, Inc. | Hydrogen liquefaction using a dense fluid expander and neon as a precoolant refrigerant |
-
2001
- 2001-02-13 DE DE10106483A patent/DE10106483A1/de not_active Withdrawn
-
2002
- 2002-02-08 WO PCT/EP2002/001347 patent/WO2002065037A1/de active Application Filing
- 2002-02-08 EP EP02711854A patent/EP1360447A1/de not_active Withdrawn
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS4953192A (ja) * | 1972-09-25 | 1974-05-23 | ||
JPH04217777A (ja) * | 1990-12-17 | 1992-08-07 | Kobe Steel Ltd | ガス導入装置 |
JPH08159654A (ja) * | 1994-12-02 | 1996-06-21 | Nippon Sanso Kk | 液体水素の製造方法及び装置 |
WO2000000670A1 (en) * | 1998-06-26 | 2000-01-06 | Xogen Power Inc. | Apparatus for producing orthohydrogen and/or parahydrogen |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007099592A (ja) * | 2005-10-07 | 2007-04-19 | Iwatani Industrial Gases Corp | オルソ・パラ水素発生方法及びその装置並びに校正用オルソ・パラ標準水素発生装置 |
KR101585825B1 (ko) * | 2015-02-03 | 2016-01-22 | 한국과학기술연구원 | 이중관 히트파이프를 이용한 수소 액화 장치 |
KR102518141B1 (ko) * | 2021-10-27 | 2023-04-05 | 한국전기연구원 | 오소-파라 상전이 촉매 리프레시장치가 구비된 수소액화장치 및 촉매에 흡착된 불순물을 제거하는 리프레시 방법 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP1360447A1 (de) | 2003-11-12 |
US7040119B2 (en) | 2006-05-09 |
US20040112083A1 (en) | 2004-06-17 |
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