JP2006291993A - 水素貯蔵タンク - Google Patents

Abstract

【課題】水素の貯蔵量が大きく、外観品質に優れた水素貯蔵タンクを構成する。
【解決手段】水素吸着材４８を封止袋５０に分割する。複数個の封止袋５０を、第１ケーシング１２及び第２ケーシング１４において、第１底板１６、第１フランジ２０、第２フランジ２２及び第２底板１８によって区画される第１室２４、第２室２６及び第３室２８に収容し、次いで、仕切板５２で覆われた第２ケーシング１４を第１ケーシング１２に被せる。その後、第１ケーシング１２と第２ケーシング１４の底面同士及び側周壁部同士を接合する。
【選択図】図３

Description

本発明は、水素ガスを吸着可能な水素吸着材を容器内に収容して構成される水素貯蔵タンクに関する。

近年における環境保護への関心の高まりから、Ｈ₂Ｏが排出されるのみで、炭化水素ガスやＮＯｘ、ＳＯｘ等を排出することのない燃料電池が着目されている。

燃料電池を運転するに際しては、水素を含有する燃料ガスを供給する必要がある。このため、水素貯蔵タンクが付設される。この水素貯蔵タンクにおける水素貯蔵量が多いほど、燃料電池の運転時間が長くなる。そこで、容器内に水素吸着材を収容して水素貯蔵タンクを構成することが検討されている（例えば、特許文献１参照）。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。

粉末状の水素吸着材を容器内に充填する場合、該水素吸着材を容器の開口から導入し、その自重によって容器内を降下させる手法が一般的である。この際、必要に応じて容器をプラスチックハンマ等で叩打したり、加振器で振動させたりして容器を揺動することにより、水素吸着材を容器内で均等に分散させるようにしている。水素吸着材が偏在した場合、水素の吸着・放出速度が低下するからである。

同時に、前記の叩打や加振により、堆積された粉末粒子同士間に空隙が生じないようにしている。水素吸着材の目標充填量は、導入された水素吸着材の嵩密度が真密度の４０％〜５０％の間が好適とされており、空隙が生じると、嵩密度が小さくなるからである。

しかしながら、この場合、容器内で浮遊する粉末粒子も少なからず存在するため、目標量の水素吸着材を充填するまでに長時間を要する。これは、容器が著しく長尺な場合に特に顕著となる。従って、水素吸着材の粉末粒子間に空隙が生じ易くなり、水素吸着材を目標量まで充填することが困難となる。この場合、必然的に、水素貯蔵量が少なくなる。

また、容器を叩打する場合、該容器に傷や陥没が形成されることが多く、このために容器の外観品質が低下してしまう。その上、容器に取り付けられたボルト等が弛緩することもある。

さらに、水素吸着材として水素吸蔵合金を選定した場合、水素の吸蔵・放出を行うために熱交換が必要となる。このため、容器に熱媒体流路を設けることがある（例えば、特許文献２参照）。この場合、水素吸蔵合金を容器内で均一に充填することが困難となり、上記したように、水素の吸蔵・放出速度が低下してしまう。

特開２０００−２１０５５９号公報 特開２００４−２８６１７８号公報

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、所定量の水素吸着材を容器内に略均等に収容することが極めて容易であり、また、外観品質が良好であるとともに取付部材が弛緩することを回避可能な水素貯蔵タンクを提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、水素を吸着ないし吸蔵する水素吸着材を容器内に収容した水素貯蔵タンクにおいて、
前記水素吸着材は、水素を透過可能で且つ可撓性を有する素材からなる封止袋に分割して封入され、
複数個の前記封止袋が前記容器内に収容されていることを特徴とする。なお、本発明における水素吸着材とは、水素を可逆的に保持・放出可能な物質を指称する。すなわち、水素吸着材は、水素を物理的に吸着するものであってもよいし、水素を化学的に吸蔵するものであってもよい。

水素吸着材を封止袋に封入し、この封止袋を容器内に収容することで、水素吸着材を容器内に分割して配置することが可能となる。これにより、容器内で水素吸着材が偏在することを回避することができ、水素の貯蔵・放出速度が低下することを回避することができる。

また、封止袋が可撓性を有するので、例えば、容器内に熱媒体や冷却媒体を流通するための流通管が配されている場合においても、該流通管に封止袋が干渉することがない。従って、この場合においても、水素吸着材が偏在することを回避することができる。

さらに、この場合、封止袋を容器に充填する際に該容器を叩打する必要も振動させる必要もない。このため、外観品質に優れた水素貯蔵タンクを構成することができるとともに、取付部材が弛緩する懸念を払拭することができる。

しかも、封止袋を容器に収容する作業は、水素吸着材の粉末を容器に充填する作業に比して簡素であり、作業時間も短いという利点がある。

なお、水素吸着材の全量を均等に分割して封止袋に封入し、これを容器内に収容することが好ましい。これにより、水素吸着材が偏在することを一層容易に回避することができるからである。

また、容器内に封止袋を位置決めするためのフランジを設けることが好ましい。これにより、例えば、水素貯蔵タンクを運搬したりした場合等に封止袋が位置ずれを起こして偏在することを回避することができる。

ここで、封止袋の好適な材質としては、ポリウレタン、ポリエステル、ポリプロピレン、アクリル、エポキシ、アセテート、４フッ化エチレン、ナイロン６６、繊維状活性炭、ガラス繊維を挙げることができる。

本発明によれば、水素吸着材を分割して封止袋に封入し、これを容器内に収容するようにしている。このため、容器内で水素吸着材が偏在することを防止することができ、結局、水素の貯蔵・放出速度が低下することを回避することができる。

また、この場合、封止袋を容器内に収容する際に該容器を叩打したり振動させる必要がない。このため、外観品質に優れるとともに取付部材の弛緩の懸念がない水素貯蔵タンクを構成することができる。

以下、本発明に係る水素貯蔵タンク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。

はじめに、第１実施形態に係る水素貯蔵タンクを構成する容器１０の概略２分割斜視説明図を図１に示す。この容器１０は、互いに略同一構成の第１ケーシング１２及び第２ケーシング１４を有する。第１ケーシング１２の各端部には第１底板１６、第２底板１８がそれぞれ接合されており、これら第１底板１６、第２底板１８から所定距離だけ離間して第１フランジ２０、第２フランジ２２が接合されている。このため、第１底板１６と第１フランジ２０との間、第１フランジ２０と第２フランジ２２との間、第２フランジ２２と第２底板１８との間に、第１室２４、第２室２６、第３室２８がそれぞれ設けられた形態となっている。

半円ディスク形状のこれら第１底板１６、第１フランジ２０、第２フランジ２２及び第２底板１８には複数個の通孔３０、３２、３４、３６がそれぞれ設けられており、これら通孔３０、３２、３４、３６には、熱媒体を流通するための熱媒流通管３８が通されている。なお、熱媒流通管３８は、第２底板１８の外部で転回するように屈曲しており、従って、熱媒体は、第１底板１６から第２底板１８までを往路、第２底板１８から第１底板１６までを復路として熱媒流通管３８内を流通する。

また、第２フランジ２２、第１フランジ２０には、水素を第２室２６、第１室２４に到達させるための水素流通孔４０が複数個設けられている。

そして、第２底板１８には、水素を容器１０（第３室２８）内に導入するための水素入出管４２が設けられている。

残余の第２ケーシング１４は、水素入出管４２が設けられていないことを除いては第２ケーシング１４と同様に構成されており、従って、同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。

これら第１ケーシング１２及び第２ケーシング１４に収容される水素吸着材は、予め、図２Ａに示す袋材４４に封入される。この袋材４４は、水素が透過可能な素材からなり、且つ外力が付加された際に容易に変形する。換言すれば、袋材４４は、水素透過性を有し、且つ可撓性を示す素材からなる。このような素材の好適な例としては、ポリウレタン、ポリエステル、ポリプロピレン、アクリル、エポキシ、アセテート、４フッ化エチレン、ナイロン６６、繊維状活性炭、ガラス繊維を挙げることができる。例えば、これらの織布又は不織布を袋材４４とすればよい。

水素吸着材を袋材４４に封入するに際しては、図２Ａに示すように、先ず、床面に立設した円筒状支持治具４６の内周壁に沿って袋材４４を挿入し、図２Ｂに示すように、袋材４４の開口を介して所定量の水素吸着材４８を充填する。充填の際には、必要に応じ、円筒状支持治具４６の外周壁をプラスチックハンマで叩打するようにしてもよいし、加振器で振動を付与するようにしてもよい。さらに、導入を休止して上方から水素吸着材４８（粉末）を押圧した後、導入を再開するようにしてもよい。以上の操作により、粉末粒子間に空隙が生じることを回避することができる。

ここで、水素吸着材４８としては、錯体、活性炭、カーボンナノチューブ、アモルファスカーボン、グラファイト、ゼオライト又はメソポーラスシリケート等が例示される。この中、錯体の１種である、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の金属−有機骨格構造体が特に好ましい。金属−有機骨格構造体は、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からである。なお、水素ガスは、この多孔性骨格構造内に吸着される。

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（ＮＯ₃）₄］（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。

金属−有機骨格構造体の別の具体例としては、米国特許出願公開第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。

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。

充填が終了した後、溶着、接着、縫合等の公知手法によって、図２Ｃに示すように、袋材４４の開口を封止する。これを円筒状支持治具４６から取り出せば、図２Ｄに示すように、水素吸着材４８を封入した封止袋５０が得られる。

以上の作業を繰り返し、同量の水素吸着材４８が封入された封止袋５０を所定数作製する。

この封止袋５０を、図３に示すように、第１ケーシング１２及び第２ケーシング１４のそれぞれの第１室２４、第２室２６、第３室２８に収容する。この収容の際、封止袋５０が可撓性を有するので、封止袋５０は、第１ケーシング１２ないし第２ケーシング１４の湾曲した内周壁に沿って変形する。また、熱媒流通管３８が封止袋５０に干渉しないように該封止袋５０を変形させることもできる。

その上、充填目標量の水素吸着材４８を均等に分割して封止袋５０とし、これを容器１０に収容するので、封止袋５０の数を設定することにより、容器１０内に均等に封止袋５０を収容することができる。換言すれば、水素吸着材４８を容器１０内に均等に配置することができる。

次に、図３に示すように、例えば、第２ケーシング１４を仕切板５２で覆う。そして、この仕切板５２ごと第２ケーシング１４を１８０°反転させ、第１ケーシング１２に被せる。この際、仕切板５２によって第２ケーシング１４から封止袋５０が脱落することが阻止される。

その後、図４に示すように、矢印方向に沿って仕切板５２を引き抜き、第１ケーシング１２と第２ケーシング１４の当接した両底面同士及び側周壁同士を溶接等で接合すれば、図５に示す水素貯蔵タンク５４が得られるに至る。

このように、第１実施形態によれば、熱媒流通管３８が内部に設けられた容器１０に水素吸着材４８を均等に配置することができる。このため、水素吸着材４８が容器１０内で偏在して水素の吸着・放出速度が低下することが回避される。

しかも、この場合、封止袋５０を容器１０に収容する際に該容器１０に衝撃や振動を付与する必要もない。従って、容器１０に傷や陥没が発生して該容器１０の外観品質が低下することがなく、容器１０にボルト等を取り付けた場合であっても該ボルトが弛緩することもない。

すなわち、第１実施形態によれば、水素貯蔵量が多く、且つ水素の貯蔵・放出速度に優れ、しかも、外観品質が良好で取付部材の弛緩の懸念もない水素貯蔵タンク５４を構成することができる。

この水素貯蔵タンク５４を使用するに際しては、例えば、水素入出管４２を上方に向けて長手方向が鉛直方向に沿って延在するように立設してもよい。この際、封止袋５０が第１フランジ２０、第２フランジ２２、第１底板１６に堰止されるので、充填された封止袋５０が位置ずれを起こすこと、換言すれば、水素吸着材４８が偏在することが回避される。勿論、水素貯蔵タンク５４を運搬する場合においても同様である。

水素貯蔵タンク５４に水素を貯蔵する際には、水素入出管４２を介して水素が第３室２８に導入される。水素の一部は、第３室２８に収容された水素吸着材４８に吸着ないし吸蔵され、残部は水素流通孔４０を介して第２室２６に到達する。第２室２６においても同様に、水素の一部が第２室２６に収容された水素吸着材４８に吸着ないし吸蔵され、残部が水素流通孔４０を介して第１室２４に到達して、第１室２４に収容された水素吸着材４８に吸着ないし吸蔵される。

水素の脱離に熱を要する水素吸着材４８を封入した場合、水素を放出するに際して、熱媒流通管３８に熱湯や加熱油が流通される。この熱が水素吸着材４８に伝達され、これにより該水素吸着材４８が昇温して水素が脱離する。脱離した水素は水素入出管４２から導出され、例えば、燃料電池に供給される。

次に、熱媒流通管３８を具備しない第２実施形態に係る水素貯蔵タンクにつき説明する。

図６は、第２実施形態に係る水素貯蔵タンクを構成する第１半円筒体６０、第２半円筒体６２の概略全体斜視説明図である。これら第１半円筒体６０及び第２半円筒体６２には、互いに所定の間隔で離間した半円状の第１底板６４、第１フランジ６６、第２フランジ６８及び第２底板７０が接合されており、これらによって第１室７２、第２室７４、第３室７６が形成される。なお、第２実施形態においては、第１底板６４、第１フランジ６６、第２フランジ６８及び第２底板７０の各々に水素流通孔７８が設けられている。

水素貯蔵タンクを設ける場合、上記した通り、図２Ａ〜図２Ｄに示すようにして所定数の封止袋５０を作製して、第１半円筒体６０及び第２半円筒体６２の第１室７２、第２室７４、第３室７６に収容する。その後、図３に準拠して第２半円筒体６２を仕切板５２で覆い、この仕切板５２ごと第半円筒体を１８０°反転させ、第１半円筒体６０に被せる。さらに、図４に準拠して仕切板５２を引き抜き、図７に示すように、第１半円筒体６０と第２半円筒体６２の当接した両底面同士、側周壁同士をスポット溶接等で接合して第１容器８０とする。

この第１容器８０を図８に示す有底円筒形状の第２容器８２に収容した後、該第２容器８２の開口に水素入出管８４を設けた蓋部材８６を接合すれば、水素貯蔵タンク８８が得られるに至る。

この第２実施形態においても、第１容器８０、ひいては第２容器８２内に水素吸着材４８を均等に配置することができる。このため、水素吸着材４８が第１容器８０内で偏在して水素の貯蔵・放出速度が低下することが回避される。

また、水素貯蔵タンク８８を構成するまでに第１容器８０及び第２容器８２に衝撃や振動を付与する必要がないので、傷や陥没がなく、取付部品の弛緩もない水素貯蔵タンク８８が得られる。

このように、第２実施形態においても、水素貯蔵量が多く、且つ水素の貯蔵・放出速度に優れるとともに、外観品質が良好で取付部材の弛緩の懸念もない水素貯蔵タンク８８を構成することができる。

なお、第１実施形態においては、第１ケーシング１２及び第２ケーシング１４に熱媒流通管３８を付設するようにしているが、熱媒流通管３８を設けることなく第１ケーシング１２及び第２ケーシング１４を構成し、それ以外は第１実施形態に準拠して水素貯蔵タンクを設けるようにしてもよい。

また、封止袋５０は、織布・不織布に特に限定されるものではなく、水素透過性を有するものであればフィルムであってもよい。

１．２ｇの２，６−ナフタレンジカルボン酸と、１１ｇのＺｎ（ＮＯ₃）₂・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。その後、該密閉容器を密閉状態に保ちながら、９５℃で２０時間加熱した。得られた反応生成物をろ過によって溶媒と分離し、ろ過残留物をＤＥＦで洗浄して、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。

得られた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。これをクロロフォルムと分離した後、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。

この作業を繰り返し行い、１２０ｇ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。粒径は、１０〜１３０μｍであった。

内径１１ｍｍ、高さ１００ｍｍの円筒状支持治具４６の穴部に、孔径が０．３〜３μｍで且つ互いに連通した多数の気孔を有する厚み３０〜３５μｍのルストレＦＧＸ（平松産業社性のポリウレタンシートの商品名）を袋材４４として内周壁に沿って挿入した。このシート（袋材４４）内に５．２ｇのＺｎ₄Ｏ（２，６−ナフタレンジカルボキシレートアニオン）₃を入れ、上方を閉じて溶着することによって、図１０に示す封止袋５０とした。この作業を繰り返し、外径約１１ｍｍ、長さ約１００ｍｍの略俵形状の封止袋５０を１０個作製した。

その一方で、外径１２．７ｍｍ、内径１１ｍｍ、長さ１０００ｍｍのステンレスチューブを長手方向に沿って２分割し、図９に示すように、１００ｍｍごとに半円環形状のフランジ９０を溶接して第１ケーシング９２、第２ケーシング９４とした。

次いで、図１０に示すように、この中の第１ケーシング９２に、各端部がフランジ９０に当接するようにして封止袋５０を収容し、図１１に示すように、第２ケーシング９４を被せた。さらに、側周壁同士を溶接した後、両端部に蓋部材９６、９８を溶接して水素貯蔵タンク１００を構成した。一方の蓋部材９８には、水素入出管１０２を設けた。

第１ケーシング９２に封止袋５０の収容を開始してから水素貯蔵タンク１００を構成するまでに要した時間は、僅か８分であった。

次に、この水素貯蔵タンク１００に、図１２に示すように、バルブ１０４を介して水素ガス貯蔵量測定システム１１０を接続した。

この水素ガス貯蔵量測定システム１１０には、水素貯蔵タンク１００に水素ガスを供給するための供給ライン１１２と、水素貯蔵タンク１００から水素ガスを放出するための排出ライン１１４とがコネクタ１１６から分岐して設けられる。

供給ライン１１２は、水素ガスボンベ１１８から水素貯蔵タンク１００にわたって橋架される。供給ライン１１２には、水素ガスボンベ１１８側から、レギュレータ１２０、マニュアルバルブ１２２が介装される。

一方、排出ライン１１４には真空ポンプ１２４が介装され、この真空ポンプ１２４に至るまで、水素貯蔵タンク１００側からマニュアルバルブ１２６、レギュレータ１２８、ニードルバルブ１３０、マスフローメータ１３２、自動バルブ１３４が配置される。なお、図１２中、参照符号１３６、１３８は、ともに圧力計を示す。

供給ライン１１２と排出ライン１１４中のガスを除去するべく、真空ポンプ１２４を付勢した後、バルブ１０４、マニュアルバルブ１２２、１２６をともに開放し、さらに自動バルブ１３４を開放して、圧力が１０^-3Ｔｏｒｒとなるまで真空引きを継続する。その後、マニュアルバルブ１２２、１２６及び自動バルブ１３４を閉止する。

次に、レギュレータ１２０を１５ＭＰａに設定し、マニュアルバルブ１２２を開放して、水素貯蔵タンク１００に１５ＭＰａの水素ガスを導入する。

その後、マニュアルバルブ１２２を閉止して真空ポンプ１２４を付勢し、自動バルブ１３４を開放する。さらに、マニュアルバルブ１２６を開放すれば、水素貯蔵タンク１００内の水素ガスが真空ポンプ１２４の作用下に放出される。

放出された水素ガスは、レギュレータ１２８とニードルバルブ１３０によって圧力が０．１ＭＰａまで低下してマスフローメータ１３２に至る。このマスフローメータ１３２を通過した水素ガスの積算流量を求める。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１２６、自動バルブ１３４を閉止して真空ポンプ１２４を停止する。

以上のようにして求められた放出水素ガス量は、２０℃において１３０５０ｍｌであった。

比較のため、外径１２．７ｍｍ、内径１１ｍｍ、長さ１０００ｍｍの有底ステンレスチューブに対し、開口端から漏斗を介して粉末状のＺｎ₄Ｏ（２，６−ナフタレンジカルボキシレートアニオン）₃を導入した。この際、粉末粒子間に空隙が生じるのを回避するべく、有底ステンレスチューブをプラスチックハンマで叩打して衝撃を付与した。この場合、充填し得たＺｎ₄Ｏ（２，６−ナフタレンジカルボキシレートアニオン）₃は４８ｇと低減し、しかも、充填終了までに２１分もの長時間を要した。

その後、この有底ステンレスチューブの開口端を、水素入出管が設けられた蓋部材で閉塞し、水素貯蔵タンクとした。そして、上記と同様に水素ガス貯蔵量測定システム１１０を接続して放出水素ガス量を求めたところ、２０℃において１２８０４ｍｌであった。

この結果から、水素吸着材を封止袋５０に封入して分割することで、容器に充填することが著しく容易であるとともに、水素貯蔵量が大きい水素貯蔵タンクを構成することができることが明らかである。

ＬａとＮｉを、原子％で１：５となり且つ全体で３５０ｇとなる重量でそれぞれ秤量し、両者を坩堝内に収容した。次いで、坩堝内のＬａ及びＮｉを高周波溶解して鋳造し、水素吸蔵合金であるＬａＮｉ₅のインゴットを得た。このインゴットを１５０℃で４８時間保持することによって熱処理を施し、１００メッシュ以下に粉砕して粉末状のＬａＮｉ₅を得た。

そして、粉末ＬａＮｉ₅を３３ｇずつに分割したことを除いては実施例１に準拠して、ＬａＮｉ₅が封入された封止袋５０を収容して水素貯蔵タンク１００を構成した。この場合においても、封止袋５０の収容を開始してから溶接が終了するまでの時間は８分であった。

この水素貯蔵タンク１００に対し、図１２に示す水素ガス貯蔵量測定システム１１０を接続した。充填圧力を５ＭＰａとして実施例１と同様に放出水素ガス量を求めたところ、２０℃において４７５２０ｍｌであった。

その後、水素ガスの充填圧力が５ＭＰａとなるまでの充填、水素ガスの残留圧力が１気圧となるまでの放出を５００回繰り返し、再度、水素ガス貯蔵量測定システム１１０で放出水素ガス量を求めたところ、２０℃において４５６１９ｍｌであった。

比較のため、外径１２．７ｍｍ、内径１１ｍｍ、長さ１０００ｍｍの有底ステンレスチューブの穴部に、開口端から漏斗を介して粉末状のＬａＮｉ₅を導入した。この際においても、有底ステンレスチューブをプラスチックハンマで叩打して衝撃を付与した。この場合、充填し得たＬａＮｉ₅は３１３ｇと低減し、しかも、充填終了までに要した時間は４０分と、実施例２の５倍であった。

その後、この有底ステンレスチューブの開口端を、水素入出管が設けられた蓋部材で閉塞し、水素貯蔵タンクとした。この水素貯蔵タンクに水素ガス貯蔵量測定システム１１０を接続して２０℃での放出水素ガス量を求めたところ、４７０７２ｍｌと実施例２に比して低下した。すなわち、実施例２、比較例２を対比しても、水素吸着材を封止袋５０に封入して分割することで、容器に充填することが著しく容易であるとともに、水素貯蔵量が大きい水素貯蔵タンクを構成することができることが諒解される。

さらに、実施例２と同一条件の充填・放出を５００回繰り返し、再度、水素ガス貯蔵量測定システム１１０で２０℃における放出水素ガス量を求めたところ、４１４６６ｍｌと、実施例２に比して低下率が大きくなった。この理由は、比較例２では水素の充填状態が不均一であり、このため、水素の吸蔵・放出に伴ってＬａＮｉ₅が膨張・収縮を起こした際に、これに起因して圧縮されて水素の吸蔵・放出に寄与しなくなるＬａＮｉ₅の量が多いためであると推察される。

第１実施形態に係る水素貯蔵タンクを構成する容器の概略２分割斜視説明図である。 図２Ａ〜図２Ｄは、封止袋の作製が終了するまでを示す縦断面概略説明図である。 図１の容器に図２の封止袋を収容し、第２ケーシングに仕切板を被せた状態を示す概略斜視説明図である。 第１ケーシングに第２ケーシングを被せ、仕切板を引き抜いている状態を示す概略斜視説明図である。 第１ケーシングと第２ケーシングとを接合して構成した水素貯蔵タンクの概略斜視説明図である。 第２実施形態に係る水素貯蔵タンクを構成する第１半円筒体、第２半円筒体の概略全体斜視説明図である。 第１半円筒体と第２半円筒体を接合して構成した第１容器の概略斜視説明図である。 第１容器を第２容器に収容し、且つ該第２容器の開口端部を蓋部材で閉塞して水素貯蔵タンクを設ける状態を示す概略斜視説明図である。 また別の実施形態に係る水素貯蔵タンクを構成する第１ケーシング、第２ケーシングの概略全体斜視説明図である。 図９の第１ケーシングに封止袋を収容した状態を示す長手方向に沿う縦断面図である。 図１０の第１ケーシングに第２ケーシング及び蓋部材を接合して構成した水素貯蔵タンクの長手方向に沿う縦断面図である。 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貯蔵量測定システムを示すシステム概略構成図である。

符号の説明

１０、８０、８２…容器 １２、１４、９２、９４…ケーシング
１６、１８、６４、７０…底板 ２０、２２、６６、６８、９０…フランジ
２４、２６、２８、７２、７４、７６…室
３８…熱媒流通管 ４０、７８…水素流通孔
４４…袋材 ４８…水素吸着材
５０…封止袋 ５４、８８、１００…水素貯蔵タンク
６０、６２…半円筒体 １１０…水素ガス貯蔵量測定システム
１１８…水素ガスボンベ １２４…真空ポンプ
１３２…マスフローメータ

Claims (4)

1. 水素を吸着ないし吸蔵する水素吸着材を容器内に収容した水素貯蔵タンクにおいて、
   前記水素吸着材は、水素を透過可能で且つ可撓性を有する素材からなる封止袋に分割して封入され、
   複数個の前記封止袋が前記容器内に収容されていることを特徴とする水素貯蔵タンク。
2. 請求項１記載のタンクにおいて、前記水素吸着材の全量が均等に分割されて前記封止袋に封入されていることを特徴とする水素貯蔵タンク。
3. 請求項１又は２記載のタンクにおいて、前記容器内に前記封止袋を位置決めするためのフランジを設けたことを特徴とする水素貯蔵タンク。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のタンクにおいて、前記封止袋は、ポリウレタン、ポリエステル、ポリプロピレン、アクリル、エポキシ、アセテート、４フッ化エチレン、ナイロン６６、繊維状活性炭、ガラス繊維のいずれかからなることを特徴とする水素貯蔵タンク。

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