JP2006218348A - Method of activating hydrogen adsorption material - Google Patents

Method of activating hydrogen adsorption material Download PDF

Info

Publication number
JP2006218348A
JP2006218348A JP2005031726A JP2005031726A JP2006218348A JP 2006218348 A JP2006218348 A JP 2006218348A JP 2005031726 A JP2005031726 A JP 2005031726A JP 2005031726 A JP2005031726 A JP 2005031726A JP 2006218348 A JP2006218348 A JP 2006218348A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
hydrogen
container
gas
adsorbent
metal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2005031726A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5010807B2 (en
Inventor
Hajime Goto
肇 後藤
Riyougo Sakamoto
良悟 坂本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Priority to JP2005031726A priority Critical patent/JP5010807B2/en
Publication of JP2006218348A publication Critical patent/JP2006218348A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5010807B2 publication Critical patent/JP5010807B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/32Hydrogen storage

Landscapes

  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of activating a hydrogen adsorption material by which the hydrogen adsorptivity of the hydrogen adsorption material housed in a hydrogen storage tank can be improved. <P>SOLUTION: A metal-organic frame structure (MOF) as the hydrogen adsorption material is housed in a vessel 10. Into the vessel 10, for example, polar molecules of methanol or the like are introduced. Thereby, the polar molecules and polar molecules of steam or the like adsorbed in the MOF mix to each other. Steam or the like separated, in other words, freed from an aggregation state by the interposition of the polar molecules between molecules of steam or the like can be easily discharged from the vessel by subsequent sucking and exhausting through a vacuum pump 18. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、水素ガス貯蔵タンクに収容された水素吸着材の水素ガス吸着能を向上させる水素吸着材の活性化方法に関する。   The present invention relates to a method for activating a hydrogen adsorbent that improves the hydrogen gas adsorption capacity of a hydrogen adsorbent contained in a hydrogen gas storage tank.

近年における環境保護への関心の高まりから、燃料電池を搭載した燃料電池車が着目されている。燃料電池車は燃料電池を走行駆動源とするので、ガソリンや軽油を燃焼させる必要がなく、従って、炭化水素ガスやNOx、SOx等を排出することがないからである。   In recent years, a fuel cell vehicle equipped with a fuel cell has attracted attention due to a growing interest in environmental protection. This is because the fuel cell vehicle uses the fuel cell as a travel drive source, so there is no need to burn gasoline or light oil, and therefore no hydrocarbon gas, NOx, SOx, or the like is discharged.

燃料電池には、水素を含有する燃料ガスと、酸素を含有する酸化剤ガスとを供給する必要がある。酸化剤ガスとしては、例えば、大気を使用することができるが、燃料ガスは、例えば、水素ガス貯蔵タンク等の燃料ガス供給源から供給しなければならない。このため、燃料電池車には、燃料電池の他、燃料ガス供給源が搭載される。   It is necessary to supply a fuel gas containing hydrogen and an oxidant gas containing oxygen to the fuel cell. As the oxidant gas, for example, air can be used. However, the fuel gas must be supplied from a fuel gas supply source such as a hydrogen gas storage tank. For this reason, the fuel cell vehicle is equipped with a fuel gas supply source in addition to the fuel cell.

このように水素ガス貯蔵タンクを燃料ガス供給源とする場合、その内部に水素吸着材が収容されることが検討されている。この場合、水素吸着材が水素を吸着保持するので、水素吸着材が収容されていない場合に比して多くの水素を貯留することができるからである。   Thus, when a hydrogen gas storage tank is used as a fuel gas supply source, it has been studied that a hydrogen adsorbent is accommodated therein. In this case, since the hydrogen adsorbent adsorbs and holds hydrogen, more hydrogen can be stored as compared with the case where the hydrogen adsorbent is not accommodated.

ところで、水素吸着材に水素ガス以外のガス、例えば、水蒸気等が吸着されると、必然的に、該水素吸着材の水素ガス吸着量が低下する。このため、吸着された水素ガス以外の前記ガスを離脱させる処理が必要となる。このような処理方法の1種として、例えば、非特許文献1に記載されているように、カーボンナノチューブに対して350℃で3時間の真空排気を行うことが挙げられる。   By the way, when a gas other than hydrogen gas, for example, water vapor or the like is adsorbed on the hydrogen adsorbing material, the hydrogen gas adsorbing amount of the hydrogen adsorbing material inevitably decreases. For this reason, a process for separating the gas other than the adsorbed hydrogen gas is required. As one type of such a processing method, for example, as described in Non-Patent Document 1, evacuation of carbon nanotubes at 350 ° C. for 3 hours can be mentioned.

また、特許文献1には、ガス吸着材に低級炭化水素、低級アルコール又は不活性ガス等の保護ガスを吸着させ、その後、該ガス吸着材を容器に収容することが提案されている。   Patent Document 1 proposes that a gas adsorbent is adsorbed with a protective gas such as lower hydrocarbon, lower alcohol or inert gas, and then the gas adsorbent is accommodated in a container.

平成13年度NEDO成果報告書「NEDO−WE−NET0011」公開用51101633−0−1、水素利用国際クリーンエネルギーシステム技術(WE−NET)第II期研究開発タスク11、「水素貯蔵材料の開発」p355-3572001 NEDO result report “NEDO-WE-NET0011” for publication 51101633-3-1, Hydrogen Utilization International Clean Energy System Technology (WE-NET) Phase II R & D Task 11, “Development of Hydrogen Storage Materials” p355 -357 特開2002−122296号公報JP 2002-122296 A

非特許文献1記載の方法では、カーボンナノチューブが容器に充填された後に350℃、3時間の真空排気が行われる。この場合、容器が加熱されるので、該容器が熱歪等に起因して劣化することが懸念される。   In the method described in Non-Patent Document 1, vacuum evacuation is performed at 350 ° C. for 3 hours after the carbon nanotube is filled in the container. In this case, since the container is heated, there is a concern that the container is deteriorated due to thermal strain or the like.

また、特許文献1記載の方法では、低級炭化水素、低級アルコール、不活性ガスがいずれも低沸点であるため、ガス吸着材を容器に収容する最中にこれらがガス吸着材から脱離することがある。特に、不活性ガスでは、その沸点が周知のように室温を大きく下回るため、この傾向が顕著となる。   Further, in the method described in Patent Document 1, since all of lower hydrocarbons, lower alcohols, and inert gases have a low boiling point, they are desorbed from the gas adsorbent during the storage of the gas adsorbent in the container. There is. In particular, in the case of an inert gas, this tendency is remarkable because its boiling point is well below room temperature as is well known.

さらに、低級炭化水素及び不活性ガスは非極性分子であり、水蒸気等の極性分子とは吸着サイトが異なる。従って、低級炭化水素及び不活性ガスを用いても、水素ガス吸着能低下の主たる原因である水蒸気が吸着することを回避することが容易ではないという側面がある。   Furthermore, lower hydrocarbons and inert gases are nonpolar molecules, and their adsorption sites are different from polar molecules such as water vapor. Therefore, even if lower hydrocarbons and inert gas are used, there is an aspect that it is not easy to avoid the adsorption of water vapor, which is the main cause of the decrease in hydrogen gas adsorption capacity.

本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、容器が劣化することがなく、しかも、水蒸気等の極性分子を脱離させることが可能な水素吸着材の活性化方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a method for activating a hydrogen adsorbent capable of desorbing polar molecules such as water vapor without deteriorating the container. With the goal.

前記の目的を達成するために、本発明は、容器に水素ガスを充填する前に、前記容器に収容された水素吸着材の表面に吸着された水素ガス以外のガスを除去する水素吸着材の活性化方法であって、
容器に水素吸着材を収容する工程と、
前記水素吸着材に、水よりも低沸点の極性分子を吸着させる工程と、
水素ガス以外の前記ガス及び前記極性分子を前記水素吸着材から脱離する工程と、
を有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides a hydrogen adsorbent for removing gas other than hydrogen gas adsorbed on the surface of the hydrogen adsorbent accommodated in the container before filling the container with hydrogen gas. An activation method comprising:
Storing a hydrogen adsorbent in a container;
Adsorbing polar molecules having a boiling point lower than that of water to the hydrogen adsorbent;
Desorbing the gas other than hydrogen gas and the polar molecule from the hydrogen adsorbent;
It is characterized by having.

例えば、容器に収容される際に大気に露呈された水素吸着材には、水蒸気等の水素ガス以外のガスが吸着する。水蒸気等は極性分子であり、従って、本発明においては、容器内に水よりも低沸点の極性分子を導入し、水素吸着材に吸着させる。すなわち、凝集した水蒸気(水分)中に前記極性分子を侵入させ、これにより、水蒸気等の極性分子同士を分離して凝集状態を消失するようにしている。このようにして互いに分離した水蒸気等は、吸引排気によって容易に排出することができる。また、この際には、水よりも低沸点の極性分子も容易に排出される。   For example, a gas other than hydrogen gas such as water vapor is adsorbed to a hydrogen adsorbent exposed to the atmosphere when stored in a container. Water vapor or the like is a polar molecule. Therefore, in the present invention, polar molecules having a boiling point lower than that of water are introduced into the container and adsorbed on the hydrogen adsorbent. That is, the polar molecules are allowed to penetrate into the aggregated water vapor (water), whereby the polar molecules such as water vapor are separated from each other and the aggregation state disappears. The water vapor and the like separated from each other in this way can be easily discharged by suction exhaust. At this time, polar molecules having a boiling point lower than that of water are also easily discharged.

このようにして水蒸気等が除去されるため、水素吸着材における水素ガスを吸着可能な部位が増加し、従って、水素ガス吸着能が向上する。換言すれば、水素吸着材が活性化される。   Since water vapor and the like are removed in this manner, the number of sites capable of adsorbing hydrogen gas in the hydrogen adsorbent increases, and thus the hydrogen gas adsorption capacity is improved. In other words, the hydrogen adsorbent is activated.

本発明においては、容器に対して加熱処理を施すことがないので、容器に熱歪が生じることもない。   In the present invention, since the container is not subjected to heat treatment, thermal distortion does not occur in the container.

しかも、例えば、燃料電池車に搭載する前に容器内の水素吸着材を活性化することができるので、燃料電池車に活性化のためのシステムを搭載する必要がない。従って、燃料電池車の重量増加を招くことはなく、機器配置の自由度を低下させることもない。   Moreover, for example, since the hydrogen adsorbent in the container can be activated before being mounted on the fuel cell vehicle, it is not necessary to mount an activation system on the fuel cell vehicle. Therefore, the weight of the fuel cell vehicle is not increased, and the degree of freedom in device arrangement is not reduced.

極性分子は、液体として供給するようにしてもよい。又は、極性分子を不活性ガスに同伴させて容器内に導入するようにしてもよい。この場合、例えば、極性分子の液体を不活性ガスでバブリングすればよい。ここで、本発明における「不活性ガス」は、水素吸着材に吸着されないガスを指称するものとする。   The polar molecule may be supplied as a liquid. Alternatively, polar molecules may be introduced into the container accompanied with an inert gas. In this case, for example, a liquid of polar molecules may be bubbled with an inert gas. Here, “inert gas” in the present invention refers to a gas that is not adsorbed by the hydrogen adsorbent.

また、極性分子を水素吸着材から脱離するには、例えば、吸引排気を行うようにすればよい。又は、吸引排気に代替して、不活性ガスを容器内に流通するようにしてもよい。   In order to desorb polar molecules from the hydrogen adsorbent, for example, suction exhaust may be performed. Alternatively, in place of suction exhaust, an inert gas may be circulated in the container.

なお、極性分子は水よりも低沸点の物質であれば特に限定されるものではないが、沸点が80℃以下であるものが好適である。   The polar molecule is not particularly limited as long as it is a substance having a boiling point lower than that of water, but those having a boiling point of 80 ° C. or less are suitable.

いずれの場合においても、水素吸着材の好適な例としては、金属−有機骨格構造体を挙げることができる。   In any case, a preferred example of the hydrogen adsorbent includes a metal-organic skeleton structure.

本発明によれば、容器内に極性分子を導入することにより、該容器に収容された水素吸着材に吸着された水蒸気等の極性分子を除去するようにしている。このため、水蒸気等が効率よく除去され、その結果、水素吸着材が活性化される。   According to the present invention, polar molecules such as water vapor adsorbed by the hydrogen adsorbent accommodated in the container are removed by introducing the polar molecules into the container. For this reason, water vapor | steam etc. are removed efficiently and, as a result, a hydrogen adsorbent is activated.

本発明においては、容器に対して加熱処理が施されることがないので、容器に熱歪が生じることがない。また、容器を燃料電池車に搭載する等の実使用に供する前に該容器内の水素吸着材を活性化することができるので、活性化システムを付設する必要がない。   In the present invention, since heat treatment is not performed on the container, thermal distortion does not occur in the container. In addition, since the hydrogen adsorbent in the container can be activated before actual use such as mounting the container on a fuel cell vehicle, there is no need to provide an activation system.

しかも、本発明においては、容器内に極性分子を導入し、次いでこの極性分子を排出するという極めて簡便な作業を行うことにより、水素吸着材の水素ガス吸着能を容易に向上させることができる。   Moreover, in the present invention, the hydrogen gas adsorbing ability of the hydrogen adsorbent can be easily improved by performing a very simple operation of introducing polar molecules into the container and then discharging the polar molecules.

以下、本発明に係る水素吸着材の活性化方法につき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。なお、本実施の形態においては、水素吸着材として、錯体の1種である金属−有機骨格構造体を例示して説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the method for activating the hydrogen adsorbent according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the present embodiment, a metal-organic skeleton structure which is a kind of complex will be described as an example of the hydrogen adsorbent.

金属−有機骨格構造体は、金属原子又は金属イオンを有機分子又は有機イオンが囲繞するように配位結合した構造であり、ゲスト分子が存在しない場合であっても安定な多孔性骨格構造を維持する。なお、水素ガスは、この多孔性骨格構造内に吸着される。   The metal-organic framework structure is a structure in which metal atoms or metal ions are coordinated and bound so that the organic molecules or organic ions surround them, and maintains a stable porous framework structure even in the absence of guest molecules. To do. Note that hydrogen gas is adsorbed in the porous skeleton structure.

金属−有機骨格構造体の具体例としては、[M2(4,4’−ビピリジン)3(NO34](ただし、MはCo、Ni、Znのいずれか)、[M2(1,4−ベンゼンジカルボキシレートアニオン)2](ただし、MはCu、Znのいずれか)、[Fe2(トランス−4,4’−アゾピリジン)4(NCS)4]等が挙げられる。 Specific examples of the metal-organic skeleton structure include [M 2 (4,4′-bipyridine) 3 (NO 3 ) 4 ] (where M is any one of Co, Ni, and Zn), [M 2 (1 , 4-benzenedicarboxylate anion) 2 ] (wherein M is either Cu or Zn), [Fe 2 (trans-4,4′-azopyridine) 4 (NCS) 4 ] and the like.

金属−有機骨格構造体の別の具体例としては、米国特許出願公開2003/0004364号明細書に記載されているように、その一般式がM4O(芳香族ジカルボキシレートアニオン)3で表されるものが挙げられる。なお、Mの好適な例としては、Zn、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Al、Ru、Rh、Pd、Ag、Ptが挙げられる。また、芳香族ジカルボキシレートアニオンに代替して芳香族ジカルボキシレートアニオン誘導体で構成されたものであってもよい。 As another specific example of the metal-organic framework, as described in US Patent Application Publication No. 2003/0004364, the general formula is represented by M 4 O (aromatic dicarboxylate anion) 3 . What is done. Suitable examples of M include Zn, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Al, Ru, Rh, Pd, Ag, and Pt. Moreover, it may be composed of an aromatic dicarboxylate anion derivative instead of the aromatic dicarboxylate anion.

芳香族ジカルボキシレートアニオン又はその誘導体の好適な例としては、1,4−ベンゼンジカルボキシレートアニオン、2−ブロモ−1,4−ベンゼンジカルボキシレートアニオン、2−アミノ−1,4−ベンゼンジカルボキシレートアニオン、2,5−プロピル−1,4−ベンゼンジカルボキシレートアニオン、2,5−ペンチル−1,4−ベンゼンジカルボキシレートアニオン、シクロブテン−1,4−ベンゼンジカルボキシレートアニオン、1,4−ナフタレンジカルボキシレートアニオン、2,6−ナフタレンジカルボキシレートアニオン、4,4’−ビフェニルジカルボキシレートアニオン、4,5,9,10−テトラヒドロピレン−2,7−ジカルボキシレートアニオン、ピレン−2,7−ジカルボキシレートアニオン、4,4”−テルフェニルジカルボキシレートアニオン等が挙げられる。各々の構造式は、下記の通りである。   Preferable examples of the aromatic dicarboxylate anion or a derivative thereof include 1,4-benzenedicarboxylate anion, 2-bromo-1,4-benzenedicarboxylate anion, 2-amino-1,4-benzenedi Carboxylate anion, 2,5-propyl-1,4-benzenedicarboxylate anion, 2,5-pentyl-1,4-benzenedicarboxylate anion, cyclobutene-1,4-benzenedicarboxylate anion, 1, 4-naphthalenedicarboxylate anion, 2,6-naphthalenedicarboxylate anion, 4,4′-biphenyldicarboxylate anion, 4,5,9,10-tetrahydropyrene-2,7-dicarboxylate anion, pyrene -2,7-dicarboxylate anion, 4, "-. Terphenyl dicarboxylate anion, etc. Each structural formula is as follows.

Figure 2006218348
Figure 2006218348

Figure 2006218348
Figure 2006218348

Figure 2006218348
Figure 2006218348

Figure 2006218348
Figure 2006218348

Figure 2006218348
Figure 2006218348

Figure 2006218348
Figure 2006218348

Figure 2006218348
Figure 2006218348

Figure 2006218348
Figure 2006218348

Figure 2006218348
Figure 2006218348

Figure 2006218348
Figure 2006218348

Figure 2006218348
Figure 2006218348

Figure 2006218348
Figure 2006218348

以下、第1実施形態に係る活性化方法につき説明する。   Hereinafter, the activation method according to the first embodiment will be described.

先ず、図1に示す容器10に、水素吸着材としての金属−有機骨格構造体MOFを収容する。この場合、容器10は、ステンレス鋼の1種であるSUS304からなり、耐圧圧力20MPa、容積100cm3である。また、容器10の上端面には円筒状突出部12が設けられ、この円筒状突出部12には、フィルタ14が保持されている。なお、金属−有機骨格構造体MOFは、未使用のものであってもよいし、水素ガスの吸着・放出が繰り返されて水素ガス吸着能が低下したものであってもよい。 First, the metal-organic framework structure MOF as a hydrogen adsorbent is accommodated in the container 10 shown in FIG. In this case, the container 10 is made of SUS304, which is a kind of stainless steel, and has a pressure resistance of 20 MPa and a volume of 100 cm 3 . A cylindrical protrusion 12 is provided on the upper end surface of the container 10, and a filter 14 is held on the cylindrical protrusion 12. The metal-organic skeleton structure MOF may be unused, or may be one in which hydrogen gas adsorption ability is reduced by repeated adsorption and release of hydrogen gas.

次に、円筒状突出部12を介して、分子が極性を示す液体を容器10内に導入する。   Next, a liquid having polar molecules is introduced into the container 10 through the cylindrical protrusion 12.

ここで、この液体としては、水よりも低沸点、好ましくは沸点(1気圧下)が80℃以下であるものが選定される。このような極性分子の具体例としては、下記の表1に示す物質が挙げられる。なお、水よりも高沸点であると、金属−有機骨格構造体MOFから脱離させることが困難となる。   Here, the liquid is selected to have a boiling point lower than that of water, preferably a boiling point (under 1 atm) of 80 ° C. or less. Specific examples of such polar molecules include the substances shown in Table 1 below. When the boiling point is higher than that of water, it is difficult to desorb from the metal-organic skeleton structure MOF.

Figure 2006218348
Figure 2006218348

極性分子は、金属−有機骨格構造体MOFの全表面を該極性分子で被覆するために必要な量で容器10内に導入される。この量は、金属−有機骨格構造体MOFに極性分子が吸着する際の吸着等温線から求められる。すなわち、図2に示すように、吸着等温線には直線領域が出現する。この直線領域の開始部分は、エメット及びブラウナーによってB点と指称されており、このB点は、金属−有機骨格構造体MOFの全表面に極性分子の単一層が形成されたことを表す。従って、B点でのY軸座標を読み取れば、極性分子の吸着量、換言すれば、極性分子の導入量が求められる。   The polar molecules are introduced into the container 10 in an amount necessary to coat the entire surface of the metal-organic framework structure MOF with the polar molecules. This amount is determined from an adsorption isotherm when polar molecules are adsorbed on the metal-organic framework structure MOF. That is, as shown in FIG. 2, a linear region appears on the adsorption isotherm. The starting portion of this straight line region is designated as point B by Emmet and Browner, and this point B indicates that a single layer of polar molecules has been formed on the entire surface of the metal-organic framework structure MOF. Therefore, if the Y-axis coordinate at point B is read, the amount of polar molecules adsorbed, in other words, the amount of polar molecules introduced can be determined.

そして、図3に示すように、円筒状突出部12に対して配管16を接続する。この配管16には、容器10から真空ポンプ18に至るまで、バルブ20、コネクタ22、バルブ24が介装されており、コネクタ22の近傍には、圧力計26が配置されている。   Then, as shown in FIG. 3, a pipe 16 is connected to the cylindrical protrusion 12. A valve 20, a connector 22, and a valve 24 are interposed in the pipe 16 from the container 10 to the vacuum pump 18, and a pressure gauge 26 is disposed in the vicinity of the connector 22.

バルブ20が開放される一方、バルブ24が閉止されることにより、容器10内に極性分子が密閉される。時間の経過とともに極性分子(液体)が気化し、このために圧力計26の指示が上昇する。さらに時間が経過すると、気化した極性分子が金属−有機骨格構造体MOFに吸着され、圧力計26の指示が下降する。   While the valve 20 is opened, the valve 24 is closed, so that polar molecules are sealed in the container 10. Polar molecules (liquid) evaporate over time, and the pressure gauge 26 indication increases accordingly. When the time further elapses, the vaporized polar molecule is adsorbed on the metal-organic framework structure MOF, and the indication of the pressure gauge 26 is lowered.

この際、極性分子は、金属−有機骨格構造体MOFに予め吸着された水蒸気が極性分子であるため、水蒸気と容易に混じり合う。最終的に、水蒸気(水分子)同士の間に極性分子が介在する状態となり、このために水分子同士が分離して存在するようになる。   At this time, since the water vapor previously adsorbed on the metal-organic framework structure MOF is a polar molecule, the polar molecule is easily mixed with the water vapor. Eventually, polar molecules are interposed between water vapor (water molecules), and for this reason, water molecules are separated from each other.

その後、真空ポンプ18を付勢し、バルブ24を開放すれば、容器10内が真空ポンプ18の作用下に吸引排気される。この際、極性分子及び水蒸気が吸引排気され、従って、金属−有機骨格構造体MOFの吸着サイトが増加する。すなわち、金属−有機骨格構造体MOFの水素ガス吸着能を向上させること、換言すれば、金属−有機骨格構造体MOFを活性化することができる。   Thereafter, if the vacuum pump 18 is energized and the valve 24 is opened, the inside of the container 10 is sucked and exhausted under the action of the vacuum pump 18. At this time, polar molecules and water vapor are sucked and exhausted, so that the number of adsorption sites of the metal-organic framework structure MOF increases. That is, it is possible to improve the hydrogen gas adsorption ability of the metal-organic framework structure MOF, in other words, to activate the metal-organic framework structure MOF.

このように、第1実施形態によれば、水蒸気の凝集状態を消失させるようにしている。これにより、水蒸気を金属−有機骨格構造体MOFから効率よく除去することができ、結局、短時間で活性化を行うことができる。   As described above, according to the first embodiment, the aggregated state of water vapor is eliminated. Thereby, water vapor can be efficiently removed from the metal-organic framework structure MOF, and activation can be performed in a short time.

また、第1実施形態においては、容器10を加熱することなく活性化を行うことができる。従って、容器10に熱歪が生じることもない。   In the first embodiment, activation can be performed without heating the container 10. Therefore, thermal distortion does not occur in the container 10.

なお、活性化処理の終了は、真空到達度で判断する。すなわち、圧力計26が所定の圧力、例えば、10-3Torrを指示した時点でバルブ20、24を閉止するとともに真空ポンプ18を停止すればよい。 The end of the activation process is determined by the degree of vacuum. That is, the valves 20 and 24 may be closed and the vacuum pump 18 may be stopped when the pressure gauge 26 indicates a predetermined pressure, for example, 10 −3 Torr.

活性化処理が終了した後は、コネクタ22の下流側から配管16を切り離す。その後、容器10を水素ガス供給システムに接続して水素ガスの充填を行えばよい。   After the activation process is completed, the pipe 16 is disconnected from the downstream side of the connector 22. Thereafter, the container 10 may be connected to a hydrogen gas supply system and charged with hydrogen gas.

次に、第2実施形態につき説明する。   Next, a second embodiment will be described.

図4は、水素吸着材としての金属−有機骨格構造体MOFが収容された容器30内を吸引排気するための真空ポンプ32が連結された状態を模式的に示す吸引排気システム34の概略構成図である。   FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a suction / exhaust system 34 schematically showing a state in which a vacuum pump 32 for sucking and exhausting the inside of a container 30 in which a metal-organic framework structure MOF as a hydrogen adsorbent is accommodated is connected. It is.

この場合、容器30の下端面及び上端面には、第1円筒状突出部36及び第2円筒状突出部38がそれぞれ設けられており、これら第1円筒状突出部36及び第2円筒状突出部38の各々には、バルブ40、42及びコネクタ44、46が接続されている。また、第1円筒状突出部36又は第2円筒状突出部38に至るそれぞれの開口には、フィルタ48、50が保持されている。   In this case, a first cylindrical protruding portion 36 and a second cylindrical protruding portion 38 are respectively provided on the lower end surface and the upper end surface of the container 30, and the first cylindrical protruding portion 36 and the second cylindrical protruding portion are provided. Valves 40 and 42 and connectors 44 and 46 are connected to each portion 38. Filters 48 and 50 are held in the respective openings reaching the first cylindrical protrusion 36 or the second cylindrical protrusion 38.

コネクタ44を介して連結された排気ライン52には、前記真空ポンプ32が接続されており、一方、コネクタ46には、配管53を介して圧力計54が連結されている。   The vacuum pump 32 is connected to an exhaust line 52 connected via a connector 44, while a pressure gauge 54 is connected to the connector 46 via a pipe 53.

金属−有機骨格構造体MOFを容器30内に収容した後、真空ポンプ32を付勢するとともに、バルブ40、42を開放する。これにより、容器30内が吸引排気される。この吸引排気により、後述する不活性ガスによる容器10内の置換が短時間で終了し、極性分子の吸着処理も短時間で終了する。   After housing the metal-organic framework MOF in the container 30, the vacuum pump 32 is energized and the valves 40 and 42 are opened. Thereby, the inside of the container 30 is sucked and exhausted. By this suction exhaust, replacement in the container 10 with the inert gas described later is completed in a short time, and the polar molecule adsorption process is also completed in a short time.

圧力計54が10-1Torrを指示した時点で、バルブ40、42を閉止する。そして、コネクタ44、46の下流側から、排気ライン52、配管53を切り離す。 When the pressure gauge 54 indicates 10 −1 Torr, the valves 40 and 42 are closed. Then, the exhaust line 52 and the pipe 53 are disconnected from the downstream side of the connectors 44 and 46.

その後、図5に示すように、活性化処理システム60を構築する。この活性化処理システム60は、コネクタ44に連結された供給ライン62と、コネクタ46に連結された排気ライン64とを有する。   Thereafter, as shown in FIG. 5, an activation processing system 60 is constructed. The activation processing system 60 has a supply line 62 connected to the connector 44 and an exhaust line 64 connected to the connector 46.

供給ライン62には、不活性ガスボンベ66からコネクタ44に至るまでの間に、精製器68、バルブ70、バブリング装置72、バルブ74が配設されている。また、バルブ70の上流側とバルブ74の下流側にわたって橋架された分岐ライン76が設けられ、この分岐ライン76には、バルブ78、加熱器80、バルブ82が介装されている。なお、バブリング装置72には、上記表1に示されるような液体(極性分子)が貯留されている。   In the supply line 62, a purifier 68, a valve 70, a bubbling device 72, and a valve 74 are disposed between the inert gas cylinder 66 and the connector 44. Further, a branch line 76 that is bridged between the upstream side of the valve 70 and the downstream side of the valve 74 is provided, and a valve 78, a heater 80, and a valve 82 are interposed in the branch line 76. The bubbling device 72 stores liquids (polar molecules) as shown in Table 1 above.

一方、排気ライン64には熱伝導度検出器84が配設され、この熱伝導度検出器84には、バルブ74の下流側から分岐されたサンプリング管86が連結されている。   On the other hand, a thermal conductivity detector 84 is disposed in the exhaust line 64, and a sampling pipe 86 branched from the downstream side of the valve 74 is connected to the thermal conductivity detector 84.

バルブ78、82を閉止する一方、バルブ40、42、70、74を開放して不活性ガスボンベ66から不活性ガスを容器30内に導入する。   While the valves 78 and 82 are closed, the valves 40, 42, 70 and 74 are opened, and the inert gas is introduced into the container 30 from the inert gas cylinder 66.

ここで、第2実施形態における不活性ガスとは、水素吸着材である金属−有機骨格構造体MOFに吸着されることのないガスを指称する。そのようなガスの好適な例としては、N2、Ar、Ne、He、Xe、Kr等が挙げられる。 Here, the inert gas in the second embodiment refers to a gas that is not adsorbed by the metal-organic skeleton structure MOF that is a hydrogen adsorbent. Preferable examples of such a gas include N 2 , Ar, Ne, He, Xe, Kr and the like.

不活性ガスは、先ず精製器68に導入される。この精製器68内には、例えば、モレキュラーシーブが充填されたカラムが収容されており、該カラムを通過した不活性ガスからは、H2O、CO2、CO、O2が除去される。 The inert gas is first introduced into the purifier 68. For example, a column filled with molecular sieve is accommodated in the purifier 68, and H 2 O, CO 2 , CO, and O 2 are removed from the inert gas that has passed through the column.

精製された不活性ガスは、バブリング装置72に到達し、前記液体(極性分子)をバブリングする。これにより、バブリング装置72から導出された不活性ガスは、極性分子を同伴した状態で下流側に流通する。   The purified inert gas reaches the bubbling device 72 and bubbles the liquid (polar molecule). Thereby, the inert gas derived | led-out from the bubbling apparatus 72 distribute | circulates downstream in the state which accompanied the polar molecule.

不活性ガスは、供給ライン62とサンプリング管86とに分かれ、供給ライン62を流通した分は容器30内に導入される、その後、第1実施形態と同様に、不活性ガスに同伴された極性分子と、金属−有機骨格構造体MOFに予め吸着された水蒸気とが混じり合い、その結果、上記と同様に水蒸気の凝集状態が消失する。   The inert gas is divided into a supply line 62 and a sampling pipe 86, and the portion that flows through the supply line 62 is introduced into the container 30, and then the polarity accompanied by the inert gas as in the first embodiment. Molecules and water vapor previously adsorbed on the metal-organic framework structure MOF are mixed together, and as a result, the water vapor aggregation state disappears in the same manner as described above.

サンプリング管86に導入された不活性ガスの熱伝導度は、熱伝導度検出器84の作用下に、容器30内を流通して排気ライン64に到達した排出ガスとの熱伝導度と比較される。この熱伝導度の差を調べることにより、容器30内に導入されるガスと容器30から排出されたガスの成分の相違が分かる。この相違の積分値が金属−有機骨格構造体MOF(水素吸着材)に吸着された極性分子の総量を意味するので、前記積分値をモニタリングすることにより、図2におけるB点に相当する量の極性分子が金属−有機骨格構造体MOFに吸着されたと判断することができる。   The thermal conductivity of the inert gas introduced into the sampling pipe 86 is compared with the thermal conductivity with the exhaust gas that has passed through the container 30 and reached the exhaust line 64 under the action of the thermal conductivity detector 84. The By examining the difference in thermal conductivity, the difference between the components of the gas introduced into the container 30 and the gas discharged from the container 30 can be understood. Since the integrated value of this difference means the total amount of polar molecules adsorbed on the metal-organic framework structure MOF (hydrogen adsorbent), by monitoring the integrated value, an amount corresponding to the point B in FIG. It can be determined that the polar molecule is adsorbed on the metal-organic framework MOF.

次に、金属−有機骨格構造体MOFから極性分子を脱離する。この場合、予めバルブ70、74を閉止するとともに、バルブ78、82を開放する。これにより、不活性ガスボンベ66から供給された不活性ガスは、加熱器80によって100〜130℃程度に加温された後、容器30内に導入される。金属−有機骨格構造体MOFに吸着されたガスは、導入された不活性ガスによって吸収され、これにより金属−有機骨格構造体MOFから離脱する。また、不活性ガスが加温されているので、金属−有機骨格構造体MOFに吸着されたガスは、不活性ガスから熱エネルギが伝達されることによっても活性化する。従って、ガスを一層効率よく金属−有機骨格構造体MOFから離脱させることができる。   Next, polar molecules are desorbed from the metal-organic framework structure MOF. In this case, the valves 70 and 74 are closed in advance and the valves 78 and 82 are opened. Thereby, the inert gas supplied from the inert gas cylinder 66 is heated to about 100 to 130 ° C. by the heater 80 and then introduced into the container 30. The gas adsorbed on the metal-organic framework structure MOF is absorbed by the introduced inert gas, and thereby desorbs from the metal-organic framework structure MOF. Further, since the inert gas is heated, the gas adsorbed on the metal-organic skeleton structure MOF is also activated by the transfer of thermal energy from the inert gas. Therefore, the gas can be separated from the metal-organic framework structure MOF more efficiently.

この流通の間、熱伝導度検出器84によって、容器30に導入される不活性ガスと、金属−有機骨格構造体MOFから離脱したガスを同伴して容器30から排出される排出ガスとの熱伝導度の差が検出される。そして、熱伝導度の差が同等となった場合に、容器30内に導入されるガスと該容器30から排出されたガスの成分に差がなくなったと判断し、金属−有機骨格構造体MOFからのガスの離脱、すなわち、金属−有機骨格構造体MOFの活性化が終了したと判断する。   During this flow, the heat of the inert gas introduced into the container 30 by the thermal conductivity detector 84 and the exhaust gas discharged from the container 30 accompanied by the gas released from the metal-organic framework structure MOF. A difference in conductivity is detected. When the difference in thermal conductivity becomes equal, it is determined that there is no difference between the components of the gas introduced into the container 30 and the gas discharged from the container 30, and the metal-organic framework structure MOF It is determined that the release of the gas, that is, the activation of the metal-organic framework MOF has been completed.

このようにして不活性ガスを容器30内に流通することにより、金属−有機骨格構造体MOF(水素吸着材)に吸着した極性分子を効率よく除去することができる。   By circulating the inert gas in the container 30 in this manner, polar molecules adsorbed on the metal-organic framework structure MOF (hydrogen adsorbent) can be efficiently removed.

金属−有機骨格構造体MOFの活性化が終了したら、バルブ40、42を閉止し、コネクタ44、46の下流側から供給ライン62及び排気ライン64を切り離す。その後、容器30を水素ガス供給システムに接続して水素ガスの充填を行えばよい。   When the activation of the metal-organic framework MOF is completed, the valves 40 and 42 are closed, and the supply line 62 and the exhaust line 64 are disconnected from the downstream side of the connectors 44 and 46. Thereafter, the container 30 may be connected to a hydrogen gas supply system and filled with hydrogen gas.

第2実施形態では、不活性ガスそのものを加温するので、加温された不活性ガスが容器30内に導入される。従って、容器30内に収容された金属−有機骨格構造体MOFに対して加温された不活性ガスが均等に接触するので、金属−有機骨格構造体MOFに極性分子が除去されない部位が発生することが回避される。また、容器30に熱歪が生じることもない。   In the second embodiment, since the inert gas itself is heated, the heated inert gas is introduced into the container 30. Accordingly, since the heated inert gas uniformly contacts the metal-organic framework structure MOF accommodated in the container 30, a portion where polar molecules are not removed is generated in the metal-organic framework structure MOF. It is avoided. Further, thermal distortion does not occur in the container 30.

そして、第2実施形態には、水蒸気分子間への極性分子の侵入(水分子の凝集状態の消失)や、水蒸気及び極性分子の脱離が第1実施形態に比して短時間で終了する、換言すれば、活性化処理が効率よく遂行されるという利点がある。   In the second embodiment, the invasion of polar molecules between water vapor molecules (disappearance of the aggregation state of water molecules) and the desorption of water vapor and polar molecules are completed in a shorter time than in the first embodiment. In other words, there is an advantage that the activation process is efficiently performed.

しかも、以上の第1実施形態及び第2実施形態によれば、容器10、30を燃料電池車に搭載する前に該容器10、30内の金属−有機骨格構造体MOFを活性化することができるので、燃料電池車に活性化のための活性化システムを付設する必要もない。このため、燃料電池車の重量増加を招くこともなく、機器配置の自由度を低下させることもない。   Moreover, according to the first and second embodiments described above, the metal-organic framework structure MOF in the containers 10 and 30 can be activated before the containers 10 and 30 are mounted on the fuel cell vehicle. Therefore, it is not necessary to attach an activation system for activation to the fuel cell vehicle. For this reason, the weight of the fuel cell vehicle is not increased, and the degree of freedom in device arrangement is not reduced.

なお、上記した実施の形態では、水素吸着材として金属−有機骨格構造体MOFを例示して説明したが、水素吸着材が特にこれに限定されるものではないことはいうまでもない。   In the above-described embodiment, the metal-organic skeleton structure MOF has been described as an example of the hydrogen adsorbent, but it goes without saying that the hydrogen adsorbent is not particularly limited to this.

また、第2実施形態において、不活性ガスを容器30内に導入する前に加熱する必要は特になく、従って、供給ライン62に加熱器80を介装する必要は特にない。   In the second embodiment, it is not particularly necessary to heat the inert gas before introducing the inert gas into the container 30. Therefore, it is not particularly necessary to provide the heater 80 in the supply line 62.

さらに、不活性ガスを精製するためにはモレキュラーシーブが充填されたカラム以外を用いてもよく、例えば、不活性ガスからH2Oを除去する場合、シリカゲルや五酸化二燐(P25)を使用するようにしてもよい。 Further, in order to purify the inert gas, a column other than a column packed with molecular sieves may be used. For example, when H 2 O is removed from the inert gas, silica gel or diphosphorus pentoxide (P 2 O 5) is used. ) May be used.

さらにまた、金属−有機骨格構造体MOFから水蒸気を除去する場合を例示して説明したが、除去対象は水蒸気に限定されるものではなく、極性分子であればよい。   Furthermore, although the case where water vapor was removed from the metal-organic framework structure MOF has been described as an example, the removal target is not limited to water vapor, and any polar molecule may be used.

1.2gの2,6−ナフタレンジカルボン酸と、11gのZn(NO32・4H2Oとを、密閉容器中で1000mlのジエチルフォルムアミド(DEF)に溶解した。 1.2 g 2,6-naphthalenedicarboxylic acid and 11 g Zn (NO 3 ) 2 .4H 2 O were dissolved in 1000 ml diethylformamide (DEF) in a closed vessel.

この溶液を密閉容器に貯留し、且つ密閉容器を密閉状態に保ったまま、95℃で20時間加熱して、多孔性骨格構造にDEF分子が物理吸着したZn4O(2,6−ナフタレンジカルボキシレートアニオン)3・(DEF)6を得た。この反応生成物をろ過して溶媒のDEFと分離した後、ろ過残留物であるZn4O(2,6−ナフタレンジカルボキシレートアニオン)3・(DEF)6をクロロフォルムに室温で24時間浸漬し、多孔性骨格構造に物理吸着したDEF分子をCHCl3分子に置換した。これをろ過等で溶媒と分離した後、さらに、真空引き装置内に静置して真空引きを行い、多孔性骨格構造からCHCl3分子を脱離させてZn4O(2,6−ナフタレンジカルボキシレートアニオン)3とした。 This solution was stored in a sealed container and heated at 95 ° C. for 20 hours while keeping the sealed container sealed, and Zn 4 O (2,6-naphthalene) in which DEF molecules were physically adsorbed on the porous skeleton structure. Carboxylate anion) 3 · (DEF) 6 was obtained. The reaction product was filtered to separate it from the solvent DEF, and the filter residue Zn 4 O (2,6-naphthalenedicarboxylate anion) 3. (DEF) 6 was immersed in chloroform at room temperature for 24 hours. The DEF molecules physically adsorbed on the porous skeleton structure were replaced with CHCl 3 molecules. This was separated from the solvent by filtration or the like, and then left standing in a vacuum evacuator and evacuated to desorb CHCl 3 molecules from the porous skeleton structure, and Zn 4 O (2,6-naphthalene). Carboxylate anion) 3 .

この操作を繰り返し行い、210gの粉末状Zn4O(2,6−ナフタレンジカルボキシレートアニオン)3を得た。 This operation was repeated to obtain 210 g of powdery Zn 4 O (2,6-naphthalenedicarboxylate anion) 3 .

次に、Zn4O(2,6−ナフタレンジカルボキシレートアニオン)3へのメタノール吸着等温線を測定したところ、図2におけるB点でのメタノール吸着量は1gのZn4O(2,6−ナフタレンジカルボキシレートアニオン)3に対して0.28gであることが分かった。 Next, when the methanol adsorption isotherm on Zn 4 O (2,6-naphthalenedicarboxylate anion) 3 was measured, the methanol adsorption amount at point B in FIG. 2 was 1 g of Zn 4 O (2,6- It was found to be 0.28 g based on naphthalene dicarboxylate anion) 3 .

温度20℃の大気圧下で、50gのZn4O(2,6−ナフタレンジカルボキシレートアニオン)3を容器10内に収容し、さらに、水分含有量が0.005重量%以下の脱水メタノール14gを容器10内に注入した。この脱水メタノールの量は、50gのZn4O(2,6−ナフタレンジカルボキシレートアニオン)3に対するB点でのメタノール吸着量に相当する。 Under atmospheric pressure at a temperature of 20 ° C., 50 g of Zn 4 O (2,6-naphthalenedicarboxylate anion) 3 is accommodated in the container 10, and 14 g of dehydrated methanol having a water content of 0.005 wt% or less. Was injected into the container 10. The amount of this dehydrated methanol corresponds to the amount of methanol adsorbed at point B with respect to 50 g of Zn 4 O (2,6-naphthalenedicarboxylate anion) 3 .

次に、容器10を図6に示す水素ガス吸着量測定システム90に取り付けた。   Next, the container 10 was attached to the hydrogen gas adsorption amount measuring system 90 shown in FIG.

ここで、この水素ガス吸着量測定システム90においては、容器10に水素ガスを供給するための供給ライン92と、容器10から水素ガスを放出するための排出ライン94とがコネクタ22から分岐して設けられる。   Here, in this hydrogen gas adsorption amount measurement system 90, a supply line 92 for supplying hydrogen gas to the container 10 and a discharge line 94 for releasing hydrogen gas from the container 10 are branched from the connector 22. Provided.

供給ライン92は、水素ガスボンベ96から容器10にわたって橋架される。供給ライン92には、水素ガスボンベ96側から、レギュレータ98、マニュアルバルブ100が介装される。   The supply line 92 is bridged from the hydrogen gas cylinder 96 to the container 10. A regulator 98 and a manual valve 100 are interposed in the supply line 92 from the hydrogen gas cylinder 96 side.

一方、排出ライン94には真空ポンプ102が介装され、この真空ポンプ102に至るまで、容器10側からマニュアルバルブ104、レギュレータ106、ニードルバルブ108、マスフローメータ110、自動バルブ112が配置される。なお、図6中、参照符号114、116は、ともに圧力計を示す。   On the other hand, a vacuum pump 102 is interposed in the discharge line 94, and until reaching the vacuum pump 102, a manual valve 104, a regulator 106, a needle valve 108, a mass flow meter 110, and an automatic valve 112 are arranged from the container 10 side. In FIG. 6, reference numerals 114 and 116 both indicate pressure gauges.

容器10は、水素ガス吸着量測定システム90のマニュアルバルブ100、104がともに閉止された状態で取り付けた。その後、バルブ20を開放したところ、圧力計116で指示される容器10内の圧力は、時間の経過とともに大気圧から上昇し、その後に減少して、30分後に大気圧となった。すなわち、メタノールの全量がZn4O(2,6−ナフタレンジカルボキシレートアニオン)3に吸着された。 The container 10 was attached with the manual valves 100 and 104 of the hydrogen gas adsorption amount measurement system 90 both closed. Thereafter, when the valve 20 was opened, the pressure in the container 10 indicated by the pressure gauge 116 increased from the atmospheric pressure over time, decreased thereafter, and became atmospheric pressure after 30 minutes. That is, the total amount of methanol was adsorbed on Zn 4 O (2,6-naphthalenedicarboxylate anion) 3 .

次に、供給ライン92と排出ライン94中のガスを除去するとともに、Zn4O(2,6−ナフタレンジカルボキシレートアニオン)3に吸着したメタノール、及び水素ガス以外のガスを離脱させて排出するべく、真空ポンプ102を付勢し、マニュアルバルブ100、104をともに開放し、さらに自動バルブ112を開放して、圧力が10-3Torrとなるまで真空引きを継続した。その後、マニュアルバルブ100、104及び自動バルブ112を閉止して真空ポンプ102を停止した。 Next, the gas in the supply line 92 and the discharge line 94 is removed, and gases other than methanol and hydrogen gas adsorbed on Zn 4 O (2,6-naphthalenedicarboxylate anion) 3 are separated and discharged. Therefore, the vacuum pump 102 was energized, the manual valves 100 and 104 were both opened, and the automatic valve 112 was further opened, and the evacuation was continued until the pressure reached 10 −3 Torr. Thereafter, the manual valves 100 and 104 and the automatic valve 112 were closed, and the vacuum pump 102 was stopped.

次に、レギュレータ98を10MPaに設定し、マニュアルバルブ100を開放して、容器10に10MPaの水素ガスを導入した。   Next, the regulator 98 was set to 10 MPa, the manual valve 100 was opened, and 10 MPa hydrogen gas was introduced into the container 10.

その後、マニュアルバルブ100を閉止して真空ポンプ102を付勢し、自動バルブ112を開放した。さらに、マニュアルバルブ104を開放し、容器10内の水素ガスを真空ポンプ102の作用下に放出した。   Thereafter, the manual valve 100 was closed, the vacuum pump 102 was energized, and the automatic valve 112 was opened. Further, the manual valve 104 was opened, and the hydrogen gas in the container 10 was released under the action of the vacuum pump 102.

放出された水素ガスは、レギュレータ106とニードルバルブ108によって圧力が0.1MPaまで低下してマスフローメータ110に到達する。このマスフローメータ110を通過した水素ガスの積算流量を求め、積算流量の増加が認められなくなった時点で水素ガスがすべて放出されたものと判断し、マニュアルバルブ104、自動バルブ112を閉止して真空ポンプ102を停止した。   The released hydrogen gas is reduced in pressure to 0.1 MPa by the regulator 106 and the needle valve 108 and reaches the mass flow meter 110. The integrated flow rate of the hydrogen gas that has passed through the mass flow meter 110 is obtained, and when the increase in the integrated flow rate is no longer recognized, it is determined that all the hydrogen gas has been released, and the manual valve 104 and the automatic valve 112 are closed to make a vacuum. The pump 102 was stopped.

以上のようにして求められた放出水素ガスのモル数は、0.70molであった。   The number of moles of released hydrogen gas determined as described above was 0.70 mol.

比較のため、容器10内へのメタノールの導入、及びメタノールの除去処理を行わなかったことを除いては上記と同様にしてZn4O(2,6−ナフタレンジカルボキシレートアニオン)3の放出水素ガス量を測定したところ、放出水素ガスのモル数は0.66molであった。この結果から、金属−有機骨格構造体MOFを容器内に収容した後に該容器内にメタノール(極性分子)を導入することにより、水素ガス吸着能に優れた水素吸着材となることが明らかである。 For comparison, hydrogen released from Zn 4 O (2,6-naphthalenedicarboxylate anion) 3 in the same manner as described above except that methanol was not introduced into the vessel 10 and methanol was not removed. When the amount of gas was measured, the number of moles of released hydrogen gas was 0.66 mol. From this result, it is clear that by introducing methanol (polar molecule) into the container after the metal-organic framework structure MOF is accommodated in the container, a hydrogen adsorbing material having excellent hydrogen gas adsorption ability is obtained. .

50gのZn4O(2,6−ナフタレンジカルボキシレートアニオン)3を容器10に収容した後、図6に示す水素ガス吸着量測定システム90を構築した。実施例1に準拠してメタノールの導入及びメタノールの除去処理による活性化を行った後、上記の水素ガスの吸着・放出操作を500回繰り返した。 After 50 g of Zn 4 O (2,6-naphthalenedicarboxylate anion) 3 was accommodated in the container 10, a hydrogen gas adsorption amount measurement system 90 shown in FIG. 6 was constructed. After activation by introduction of methanol and removal treatment of methanol according to Example 1, the above-described hydrogen gas adsorption / release operation was repeated 500 times.

その後、容器10を水素ガス吸着量測定システム90から切り離し、メタノールを再度導入した後、上記のメタノール除去処理を行った。そして、容器10を図6に示す水素ガス吸着量測定システム90に再度組み込み、水素ガスの吸着・放出操作を行ったところ、放出水素ガスのモル数は0.70molであった。   Thereafter, the container 10 was disconnected from the hydrogen gas adsorption amount measurement system 90, methanol was introduced again, and then the above methanol removal treatment was performed. Then, when the container 10 was incorporated again in the hydrogen gas adsorption amount measurement system 90 shown in FIG. 6 and the hydrogen gas adsorption / release operation was performed, the number of moles of the released hydrogen gas was 0.70 mol.

比較のため、Zn4O(2,6−ナフタレンジカルボキシレートアニオン)3のメタノールによる活性化を行うことなく水素ガスの吸着・放出操作を500回繰り返し、上記の再活性化を行うことなく水素ガスの吸着・放出操作を行った。この際の放出水素ガスのモル数は、0.61molであった。すなわち、水素ガスの吸着・放出操作を繰り返すことにより、放出水素ガスのモル数が低下することが確認された。 For comparison, the hydrogen gas adsorption / release operation was repeated 500 times without activating Zn 4 O (2,6-naphthalenedicarboxylate anion) 3 with methanol, and hydrogen without reactivation as described above. Gas adsorption / release operation was performed. At this time, the number of moles of released hydrogen gas was 0.61 mol. That is, it was confirmed that the number of moles of released hydrogen gas decreased by repeating the adsorption / release operation of hydrogen gas.

また、この結果から、水素ガスの吸着・放出を繰り返し営んだZn4O(2,6−ナフタレンジカルボキシレートアニオン)3であっても、メタノールを導入することによって再活性化することができることが明らかである。 In addition, from this result, even Zn 4 O (2,6-naphthalenedicarboxylate anion) 3 that has repeatedly performed adsorption and release of hydrogen gas can be reactivated by introducing methanol. it is obvious.

第1実施形態に係る活性化方法を実施するための容器の概略全体長手方向断面図である。It is a schematic whole longitudinal cross-sectional view of the container for enforcing the activation method which concerns on 1st Embodiment. 極性分子の導入量を設定するための吸着等温線を示すグラフである。It is a graph which shows the adsorption isotherm for setting the introduction amount of a polar molecule. 容器内に導入された極性分子を吸引排気するための吸引排気システムの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the suction exhaust system for sucking and exhausting the polar molecule introduced into the container. 活性化処理を行う前に容器内を吸引排気するための吸引排気システムの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the suction exhaust system for suction-exhausting the inside of a container before performing an activation process. 水素吸着材を活性化するための活性化システムの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the activation system for activating a hydrogen adsorbent. 水素吸着材の水素ガス放出量を測定するための水素ガス吸着量測定システムを示すシステム概略構成図である。It is a system schematic block diagram which shows the hydrogen gas adsorption amount measuring system for measuring the hydrogen gas discharge | release amount of a hydrogen adsorbent.

符号の説明Explanation of symbols

10、30…容器 18、32、102…真空ポンプ
34…吸引排気システム 68…精製器
72…バブリング装置 80…加熱器
84…熱伝導度検出器 90…水素ガス吸着量測定システム
92…供給ライン 94…排出ライン
96…水素ガスボンベ 110…マスフローメータ
MOF…金属−有機骨格構造体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 30 ... Container 18, 32, 102 ... Vacuum pump 34 ... Suction exhaust system 68 ... Purifier 72 ... Bubbling device 80 ... Heater 84 ... Thermal conductivity detector 90 ... Hydrogen gas adsorption amount measuring system 92 ... Supply line 94 ... Discharge line 96 ... Hydrogen gas cylinder 110 ... Mass flow meter MOF ... Metal-organic framework

Claims (6)

容器に水素ガスを充填する前に、前記容器に収容された水素吸着材の表面に吸着された水素ガス以外のガスを除去する水素吸着材の活性化方法であって、
容器に水素吸着材を収容する工程と、
前記水素吸着材に、水よりも低沸点の極性分子を吸着させる工程と、
水素ガス以外の前記ガス及び前記極性分子を前記水素吸着材から脱離する工程と、
を有することを特徴とする水素吸着材の活性化方法。
A method of activating a hydrogen adsorbent that removes gas other than hydrogen gas adsorbed on the surface of the hydrogen adsorbent contained in the container before filling the container with hydrogen gas,
Storing a hydrogen adsorbent in a container;
Adsorbing polar molecules having a boiling point lower than that of water to the hydrogen adsorbent;
Desorbing the gas other than hydrogen gas and the polar molecule from the hydrogen adsorbent;
A method for activating a hydrogen adsorbent characterized by comprising:
請求項1記載の活性化方法において、前記極性分子を液体として供給することを特徴とする水素吸着材の活性化方法。   The activation method according to claim 1, wherein the polar molecule is supplied as a liquid. 請求項1記載の活性化方法において、前記極性分子を不活性ガスに同伴させて前記容器内に導入することを特徴とする水素吸着材の活性化方法。   2. The activation method according to claim 1, wherein the polar molecule is introduced into the container together with an inert gas. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の活性化方法において、吸引排気を行うことによって水素ガス以外の前記ガス及び前記極性分子を前記水素吸着材から脱離することを特徴とする水素吸着材の活性化方法。   The activation method according to claim 1, wherein the gas other than hydrogen gas and the polar molecule are desorbed from the hydrogen adsorbent by performing suction and exhaust. Material activation method. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の活性化方法において、不活性ガスを容器内に流通することによって水素ガス以外の前記ガス及び前記極性分子を前記水素吸着材から脱離することを特徴とする水素吸着材の活性化方法。   The activation method according to any one of claims 1 to 3, wherein the gas other than hydrogen gas and the polar molecule are desorbed from the hydrogen adsorbent by flowing an inert gas into the container. A method for activating a hydrogen adsorbent characterized. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の活性化方法において、前記極性分子として、沸点が80℃以下であるものを使用することを特徴とする水素吸着材の活性化方法。   6. The activation method according to claim 1, wherein the polar molecule has a boiling point of 80 [deg.] C. or less.
JP2005031726A 2005-02-08 2005-02-08 Activation method of hydrogen adsorbent Expired - Fee Related JP5010807B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005031726A JP5010807B2 (en) 2005-02-08 2005-02-08 Activation method of hydrogen adsorbent

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005031726A JP5010807B2 (en) 2005-02-08 2005-02-08 Activation method of hydrogen adsorbent

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006218348A true JP2006218348A (en) 2006-08-24
JP5010807B2 JP5010807B2 (en) 2012-08-29

Family

ID=36981009

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005031726A Expired - Fee Related JP5010807B2 (en) 2005-02-08 2005-02-08 Activation method of hydrogen adsorbent

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5010807B2 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009535586A (en) * 2006-05-04 2009-10-01 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア Gas pressure vessel with filter or gas pressure vessel containing storage agent
JP2010142804A (en) * 2008-12-19 2010-07-01 Gkss Forschungszentrum Geesthacht Gmbh Method for activating or regenerating hydrogen absorption material
WO2014056164A1 (en) * 2012-10-10 2014-04-17 南京工业大学 Regeneration method for cu-btc material
CN109847451A (en) * 2017-11-30 2019-06-07 江苏宇之源新能源科技有限公司 A kind of novel filtering net material
CN109991201A (en) * 2019-04-11 2019-07-09 大连理工大学 A method of the gold nanoclusters being located in the surface ZIF-8 are used to improve the specific selectivity of its fluorescence intensity and detection
WO2021187286A1 (en) * 2020-03-16 2021-09-23 三浦工業株式会社 Boiler

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62216901A (en) * 1986-01-17 1987-09-24 シラキユ−ズ.ユニバ−シテイ Cryogenic storage method and device for hydrogen by carbon for assisting metal
JP2002122296A (en) * 2000-08-08 2002-04-26 Denso Corp Method of pre-treatment of gas adsorbing material to be filled in gas storage container and device used in the same
JP2003286001A (en) * 2002-03-28 2003-10-07 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Method of activating hydrogen absorbing body, method of housing hydrogen absorbing body in hydrogen storage apparatus and hydrogen storage apparatus

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62216901A (en) * 1986-01-17 1987-09-24 シラキユ−ズ.ユニバ−シテイ Cryogenic storage method and device for hydrogen by carbon for assisting metal
JP2002122296A (en) * 2000-08-08 2002-04-26 Denso Corp Method of pre-treatment of gas adsorbing material to be filled in gas storage container and device used in the same
JP2003286001A (en) * 2002-03-28 2003-10-07 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Method of activating hydrogen absorbing body, method of housing hydrogen absorbing body in hydrogen storage apparatus and hydrogen storage apparatus

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009535586A (en) * 2006-05-04 2009-10-01 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア Gas pressure vessel with filter or gas pressure vessel containing storage agent
KR101501997B1 (en) * 2006-05-04 2015-03-12 바스프 에스이 Gas pressure container for gas-powered motor vehicles
JP2010142804A (en) * 2008-12-19 2010-07-01 Gkss Forschungszentrum Geesthacht Gmbh Method for activating or regenerating hydrogen absorption material
WO2014056164A1 (en) * 2012-10-10 2014-04-17 南京工业大学 Regeneration method for cu-btc material
US9533283B2 (en) 2012-10-10 2017-01-03 Nanjing Tech University Regeneration method for Cu-BTC material
CN109847451A (en) * 2017-11-30 2019-06-07 江苏宇之源新能源科技有限公司 A kind of novel filtering net material
CN109991201A (en) * 2019-04-11 2019-07-09 大连理工大学 A method of the gold nanoclusters being located in the surface ZIF-8 are used to improve the specific selectivity of its fluorescence intensity and detection
WO2021187286A1 (en) * 2020-03-16 2021-09-23 三浦工業株式会社 Boiler
US11326772B2 (en) 2020-03-16 2022-05-10 Miura Co., Ltd. Boiler with a heat generation body that stores hydrogen

Also Published As

Publication number Publication date
JP5010807B2 (en) 2012-08-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wu et al. Microwave synthesis and characterization of MOF-74 (M= Ni, Mg) for gas separation
JP5010807B2 (en) Activation method of hydrogen adsorbent
Xiang et al. CNT@ Cu3 (BTC) 2 and metal–organic frameworks for separation of CO2/CH4 mixture
JP4745299B2 (en) Adsorption / desorption material of ammonia using a combination of specific metal halides, separation method and storage method
JP2005525218A (en) Method for taking up, storing or releasing gas with a new skeletal material
US7951749B2 (en) Enhancing hydrogen spillover and storage
TW200536786A (en) Ingredient and process for producing copper (I) chloride, adsorbent and adsorbing method for reductive gas each with the use of copper (I) chloride, and recovering method of carbon monoxide gas
WO2010012660A1 (en) Process for producing alcohol
WO2007046881A2 (en) Chemical bridges for enhancing hydrogen storage by spillover and methods for forming the same
EP3553024A2 (en) Desulfurizer, hydrogen generation device, and fuel cell system
US20120210872A1 (en) Removal of krypton and xenon impurities from argon by mof adsorbent
JP4824322B2 (en) Activation method of hydrogen adsorbent
CN104549185B (en) A kind of metallic organic framework adsorbing material surface modifying method
JP2006242350A (en) Boil-off gas treating method and treating device
JP6142785B2 (en) Method and apparatus for desulfurization of sulfur compounds in fuel
JP6042922B2 (en) Porous carbon, production method thereof, and ammonia adsorbent
TW201347842A (en) Device and method for removing dissolved oxygen from alcohol, alcohol supply device, and cleaning liquid supply device
JP5113321B2 (en) Process for producing coated complex aggregate
JP4603900B2 (en) Method for producing hydrogen gas storage tank
JP2009008265A5 (en)
JP2006291993A (en) Hydrogen storage tank
JP2006219138A (en) Powder filling method
JP2001294415A (en) Method of removing residue in liquefied gas and regenerating method of activated carbon
CN117123199B (en) Acetic acid modified metal-organic framework adsorption material and preparation method and application thereof
JP2006341188A (en) Volatile organic compound adsorbent and hydrogen occlusion material

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20071128

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100427

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20101116

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20111129

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120125

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120529

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120604

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150608

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees