JP2007069184A - Hydrogen adsorbing material for adsorbing/desorbing hydrogen at low temperature and low-temperature hydrogen storage vessel - Google Patents
Hydrogen adsorbing material for adsorbing/desorbing hydrogen at low temperature and low-temperature hydrogen storage vessel Download PDFInfo
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Abstract
Description
本発明は、低温水素吸着放出用水素吸着材料及び低温水素貯蔵容器に関し、さらに詳しくは、液体水素の蒸発により生成する低温の水素ガスを相対的に多量に貯蔵することができ、かつ、貯蔵された水素を容易に放出することが可能な低温水素吸着放出用水素吸着材料及びこれを用いた低温水素貯蔵容器に関する。 The present invention relates to a hydrogen adsorbing material for low-temperature hydrogen adsorption / release and a low-temperature hydrogen storage container. More specifically, the present invention can store a relatively large amount of low-temperature hydrogen gas generated by evaporation of liquid hydrogen, and can The present invention relates to a hydrogen-adsorbing material for low-temperature hydrogen adsorption / release capable of easily releasing hydrogen and a low-temperature hydrogen storage container using the same.
近年、二酸化炭素の排出による地球の温暖化等の環境問題や、石油資源の枯渇等のエネルギー問題から、クリーンな代替エネルギーとして水素エネルギーが注目されている。水素は、クリーンであるだけでなく、最も軽い燃料であり、質量当たりのエネルギー密度が大きいという特徴がある。しかしながら、水素は、常温・常圧では気体であり、単位体積当たりのエネルギー貯蔵量が小さいという欠点がある。そのため、水素エネルギーを実用化するためには、水素を安全かつ効率的に貯蔵、輸送する技術の開発が重要となる。 In recent years, hydrogen energy has attracted attention as a clean alternative energy because of environmental problems such as global warming caused by carbon dioxide emissions and energy problems such as the depletion of petroleum resources. Hydrogen is not only clean, but also the lightest fuel and is characterized by a high energy density per mass. However, hydrogen is a gas at normal temperature and normal pressure, and has a drawback that the amount of stored energy per unit volume is small. Therefore, in order to put hydrogen energy into practical use, it is important to develop technology for storing and transporting hydrogen safely and efficiently.
水素を貯蔵する方法としては、
(1) 高圧の水素ガスを耐圧容器に貯蔵する第1の方法、
(2) 液体水素を断熱容器に貯蔵する第2の方法、
(3) ある種の材料に水素を物理的又は化学的に吸着させる第3の方法、
などが知られている。
水素を物理的又は化学的に吸着(貯蔵)できる材料(水素貯蔵材料)としては、
(1) 活性炭、フラーレン、ナノチューブ等の炭素材料、
(2) LaNi5、TiFe等の水素吸蔵合金、
などが知られている。
As a method of storing hydrogen,
(1) A first method for storing high-pressure hydrogen gas in a pressure vessel,
(2) a second method for storing liquid hydrogen in an insulated container;
(3) a third method in which hydrogen is physically or chemically adsorbed to a certain material;
Etc. are known.
As a material (hydrogen storage material) that can physically or chemically adsorb (store) hydrogen,
(1) Carbon materials such as activated carbon, fullerene and nanotubes,
(2) Hydrogen storage alloys such as LaNi 5 and TiFe,
Etc. are known.
また、非特許文献1には、水素雰囲気下においてh−BNを粉砕することにより得られるナノストラクチャーh−BNが開示されている。同文献には、
(1) 80時間粉砕後のh−BNの結晶のサイズは約3nmである点、
(2) このh−BNのOCHA(oxygen-combustion hydrogen analysis)により測定された水素濃度は、2.6mass%に達する点、及び、
(3) このh−BNを1173Kに加熱しても、水素の一部はh−BNにトラップされたままになっている点、
が記載されている。
Non-Patent Document 1 discloses nanostructure h-BN obtained by pulverizing h-BN in a hydrogen atmosphere. In the same document,
(1) The size of h-BN crystals after grinding for 80 hours is about 3 nm,
(2) The hydrogen concentration measured by OCHA (oxygen-combustion hydrogen analysis) of this h-BN reaches 2.6 mass%, and
(3) Even if this h-BN is heated to 1173K, a part of hydrogen remains trapped in h-BN,
Is described.
上述した各種の水素貯蔵方法の内、第1の方法は、極めて簡便な貯蔵方法である。しかしながら、耐圧容器の重量が大きく、かつ、水素ガスの圧縮には限界があるので、単位体積当たり及び単位重量当たりの水素密度は、相対的に小さい。
一方、第3の方法は、液体水素と同等以上の密度で水素を貯蔵でき、かつ、貯蔵のために特殊な容器や多量のエネルギーを必要としないので、輸送可能な水素貯蔵方法として注目されている。しかしながら、炭素材料は、比重が軽いために、単位体積当たりの水素密度が小さいという欠点がある。
また、水素吸蔵合金は、
(1) La、Ni、Ti等の希少金属を含んでいるものが多く、その資源確保が困難であり、コストも高い、
(2) 合金自体の重量が大きいために、単位重量当たりの水素密度が小さい、すなわち、大量の水素を貯蔵するために極めて重い貯蔵材料を必要とする、
(3) 水素吸蔵合金への水素の吸蔵は、水素分子が金属表面に吸着され、水素原子に解離し、内部に拡散し、金属格子間のすきまを埋めていく。金属内の水素濃度が増して、ある程度水素が合金に固溶すると、水素化物という新しい化合物相に相変化を起こす。そのため、多量の水素を速やかに放出させるためには、加熱する必要がある、
等の欠点がある。
さらに、ナノストラクチャーh−BNは、水素が強固に化学吸着しているので、実用的な温度域において化学吸着した水素を放出させるのは極めて困難である。
Of the various hydrogen storage methods described above, the first method is a very simple storage method. However, since the weight of the pressure vessel is large and the compression of hydrogen gas is limited, the hydrogen density per unit volume and unit weight is relatively small.
On the other hand, the third method is notable as a transportable hydrogen storage method because it can store hydrogen at a density equal to or higher than that of liquid hydrogen and does not require special containers or a large amount of energy for storage. Yes. However, since the carbon material has a low specific gravity, there is a drawback that the hydrogen density per unit volume is small.
In addition, hydrogen storage alloy
(1) Many of them contain rare metals such as La, Ni, Ti, etc., it is difficult to secure resources, and the cost is high.
(2) Since the weight of the alloy itself is large, the hydrogen density per unit weight is small, that is, an extremely heavy storage material is required to store a large amount of hydrogen.
(3) In the storage of hydrogen into the hydrogen storage alloy, hydrogen molecules are adsorbed on the metal surface, dissociate into hydrogen atoms, diffuse into the interior, and fill the gaps between the metal lattices. When the hydrogen concentration in the metal increases and hydrogen is dissolved in the alloy to some extent, a phase change occurs in a new compound phase called hydride. Therefore, in order to quickly release a large amount of hydrogen, it is necessary to heat.
There are disadvantages such as.
Furthermore, in the nanostructure h-BN, since hydrogen is strongly chemisorbed, it is extremely difficult to release the chemisorbed hydrogen in a practical temperature range.
これに対し、第2の方法は、
(1) 水素の液化に多量のエネルギーを消費する、
(2) 液体水素の貯蔵のために特殊な断熱容器を必要とする、
等の欠点はあるが、液化によって水素の体積を大幅に縮小することができる。そのため、第2の方法は、現時点において、最も現実的な水素貯蔵方法である。
しかしながら、液体水素を断熱容器に貯蔵した場合であっても、外部より侵入する熱のために液体水素が蒸発しやすいという問題がある。また、このような液体水素の蒸発ロスを低減するための具体的手段が提案された例は、従来にはない。
In contrast, the second method is
(1) A large amount of energy is consumed to liquefy hydrogen.
(2) A special insulated container is required for storage of liquid hydrogen.
However, the volume of hydrogen can be greatly reduced by liquefaction. Therefore, the second method is the most realistic hydrogen storage method at present.
However, even when liquid hydrogen is stored in a heat insulating container, there is a problem that liquid hydrogen tends to evaporate due to heat entering from the outside. Further, there has never been an example in which specific means for reducing such an evaporation loss of liquid hydrogen has been proposed.
本発明が解決しようとする課題は、液体水素の蒸発により生成する低温の水素ガスを相対的に多量に貯蔵することができ、かつ、貯蔵された水素を容易に放出することが可能な低温水素吸着放出用水素吸着材料及びこれを用いた低温水素貯蔵容器を提供することにある。
また、本発明が解決しようとする他の課題は、液体水素の蒸発ロスを低減することが可能な低温水素貯蔵容器を提供することにある。
The problem to be solved by the present invention is a low-temperature hydrogen that can store a relatively large amount of low-temperature hydrogen gas generated by evaporation of liquid hydrogen and can easily release the stored hydrogen. An object of the present invention is to provide a hydrogen adsorption material for adsorption / release and a low-temperature hydrogen storage container using the same.
Another object of the present invention is to provide a low-temperature hydrogen storage container that can reduce the evaporation loss of liquid hydrogen.
上記課題を解決するために本発明に係る低温水素吸着放出用水素吸着材料は、h−BNを水素雰囲気下で機械的粉砕処理することにより得られるh−BNHを含むものからなる。
また、本発明に係る低温水素貯蔵容器は、本発明に係る低温水素吸着放出用水素吸着材料がその内壁に固定されているものからなる。
In order to solve the above problems, the hydrogen adsorption material for low-temperature hydrogen adsorption / release according to the present invention comprises h-BNH obtained by mechanically pulverizing h-BN in a hydrogen atmosphere.
Moreover, the low-temperature hydrogen storage container according to the present invention is composed of the hydrogen adsorption material for low-temperature hydrogen adsorption / release according to the present invention fixed to the inner wall thereof.
h−BNHの低温(例えば、−196℃前後)における水素吸着放出量は、h−BNの2倍以上となる。そのため、これを液体水素を貯蔵するための断熱容器の内壁材に使用すれば、液体水素の蒸発により生成した低温の水素ガスをh−BNHに一時的に貯蔵することができる。しかも、h−BNHは、熱伝導率が小さいので、これを断熱容器の内壁に使用することによって、液体水素の蒸発ロスをさらに低減することができる。また、液体水素が貯蔵された断熱容器に、h−BNHをその内壁に固定した容器(ボイルオフ水素貯蔵容器)を接続すると、蒸発した水素ガスを一時的に貯蔵することができる。そのため、液体水素の蒸発ロスをさらに低減することができる。 The amount of adsorbed and released hydrogen at a low temperature (for example, around −196 ° C.) of h-BNH is at least twice that of h-BN. Therefore, if this is used for the inner wall material of the heat insulating container for storing liquid hydrogen, low-temperature hydrogen gas generated by evaporation of liquid hydrogen can be temporarily stored in h-BNH. Moreover, since h-BNH has a low thermal conductivity, the evaporation loss of liquid hydrogen can be further reduced by using it for the inner wall of the heat insulating container. Further, when a container (boil-off hydrogen storage container) in which h-BNH is fixed to the inner wall is connected to the heat insulating container in which liquid hydrogen is stored, the evaporated hydrogen gas can be temporarily stored. Therefore, the evaporation loss of liquid hydrogen can be further reduced.
以下、本発明の一実施の形態について詳細に説明する。
本発明に係る低温水素吸着放出用水素吸着材料は、h−BNHを含む。
ここで、「h−BNH」とは、h−BN(六方晶窒化ホウ素)を水素雰囲気下で機械的粉砕処理することにより得られるものをいう。h−BNHは、h−BNに水素が化学吸着したものと考えられている。h−BNHに化学吸着している水素は、相対的に安定であり、実用的な温度域でこれを放出させるのは困難である。しかしながら、h−BNHは、低温において相対的に多量の水素を物理的に吸着する性質を持つ。物理吸着した水素は、吸着温度より高い温度にすることよって容易に放出させることができる。また、可逆的な水素の吸着放出も極めて容易である。
h−BNHへの水素の物理吸着量は、h−BNHの比表面積に依存する。一般に、h−BNHの比表面積が高くなるほど、水素の物理吸着量は多くなる。相対的に多量の水素を吸着させるためには、h−BNHの比表面積は、300m2/g以上が好ましく、さらに好ましくは、500m2/g以上である。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail.
The hydrogen adsorption material for low temperature hydrogen adsorption / release according to the present invention contains h-BNH.
Here, “h-BNH” refers to a material obtained by mechanically pulverizing h-BN (hexagonal boron nitride) in a hydrogen atmosphere. h-BNH is considered that hydrogen is chemisorbed on h-BN. Hydrogen chemisorbed on h-BNH is relatively stable, and it is difficult to release it in a practical temperature range. However, h-BNH has a property of physically adsorbing a relatively large amount of hydrogen at a low temperature. The physically adsorbed hydrogen can be easily released by setting the temperature higher than the adsorption temperature. Also, reversible hydrogen adsorption / release is extremely easy.
The amount of physical adsorption of hydrogen on h-BNH depends on the specific surface area of h-BNH. In general, the higher the specific surface area of h-BNH, the greater the amount of physical adsorption of hydrogen. In order to adsorb a relatively large amount of hydrogen, the specific surface area of h-BNH is preferably 300 m 2 / g or more, and more preferably 500 m 2 / g or more.
本発明に係る低温水素吸着放出用水素吸着材料は、h−BNHのみからなるものでも良く、あるいは、他の成分を含む複合体でも良い。他の成分としては、具体的には、
(1) h−BNHと類似の性質を有する他の水素吸着材料、
(2) バインダー、
などがある。
The hydrogen adsorption material for low temperature hydrogen adsorption / release according to the present invention may be composed of only h-BNH, or may be a complex containing other components. Specifically, as other ingredients,
(1) Other hydrogen adsorption materials having properties similar to h-BNH,
(2) binder,
and so on.
h−BNHと類似の性質を有する他の水素吸着材料としては、例えば、グラファイト、活性炭、フラーレン、カーボンナノチューブなどのカーボンがある。カーボンは、低温において相対的に多量の水素を物理的に吸着する性質があり、その種類によっては、h−BNHよりも多量の水素を吸着できるものもある。しかしながら、カーボンは、熱伝導率が大きいので、低温の水素を吸着し続けるためには、これを特殊な断熱容器に収め、外部から侵入する熱を遮断する必要がある。
これに対し、h−BNHは、熱伝導率が小さいので、断熱容器の構造を簡略化することができる。また、これとカーボンとを組み合わせると、断熱性が高く、かつ、多量の水素を吸着放出することが可能な水素吸着材料となる。特に、活性炭は、低温における水素吸着量が多いので、h−BNHと組み合わせて用いる材料として好適である。
Examples of other hydrogen adsorbing materials having properties similar to h-BNH include carbon such as graphite, activated carbon, fullerene, and carbon nanotube. Carbon has a property of physically adsorbing a relatively large amount of hydrogen at a low temperature, and depending on the type, carbon can adsorb a larger amount of hydrogen than h-BNH. However, since carbon has a high thermal conductivity, in order to keep adsorbing low-temperature hydrogen, it is necessary to store it in a special heat insulating container and block heat entering from the outside.
On the other hand, since h-BNH has a low thermal conductivity, the structure of the heat insulating container can be simplified. Further, when this is combined with carbon, a hydrogen adsorbing material having high heat insulating properties and capable of adsorbing and releasing a large amount of hydrogen is obtained. In particular, activated carbon is suitable as a material to be used in combination with h-BNH because it has a large amount of hydrogen adsorption at low temperatures.
h−BNHと、カーボンなどのh−BNHと類似の性質を有する他の水素吸着材料とを複合化させる方法としては、具体的には、
(1)h−BNH粉末と他の水素吸着材料の粉末とを混合する方法、
(2)h−BNH粉末と他の水素吸着材料の粉末との混合物を、ペレット状、タイル状等の所定の形状に成形する方法、
(3)h−BNHの成形体と、他の水素吸着材料の成形体とをランダムに配置し、あるいは、規則的に配置する方法、
(4)これらの方法の組み合わせ、
などがある。
この場合、h−BNHと他の水素吸着材料との比率は、目的に応じて任意に選択することができる。例えば、他の水素吸着材料としてh−BNHよりも水素吸着量が多いカーボン(例えば、活性炭)用いる場合、カーボンの比率が高くなるほど、水素吸着量は多くなる。しかしながら、カーボンは、一般にh−BNHよりも熱伝導率が高いので、その比率が高くなるほど、断熱性は低下する。適度な断熱性と、相対的に高い水素吸着特性を得るためには、h−BNH:カーボンの比率(重量比)は、1:1〜4が好ましい。
As a method for combining h-BNH with other hydrogen-adsorbing materials having properties similar to h-BNH such as carbon, specifically,
(1) A method of mixing h-BNH powder and powder of other hydrogen adsorption material,
(2) A method of forming a mixture of h-BNH powder and powder of other hydrogen adsorption material into a predetermined shape such as a pellet shape or a tile shape,
(3) A method of arranging h-BNH compacts and other hydrogen-adsorbing material compacts randomly or regularly.
(4) a combination of these methods,
and so on.
In this case, the ratio between h-BNH and the other hydrogen-adsorbing material can be arbitrarily selected according to the purpose. For example, when carbon (for example, activated carbon) having a larger amount of hydrogen adsorption than h-BNH is used as another hydrogen adsorption material, the amount of hydrogen adsorption increases as the carbon ratio increases. However, since carbon generally has a higher thermal conductivity than h-BNH, the higher the ratio, the lower the heat insulation. In order to obtain moderate heat insulation and relatively high hydrogen adsorption characteristics, the h-BNH: carbon ratio (weight ratio) is preferably 1: 1 to 4.
バインダーとしては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリプロピレン系樹脂、エポキシ樹脂などがある。上述したように、h−BNHやカーボンは、粉末のまま使用しても良いが、粉末を成形して使用すると、水素貯蔵容器の内壁への固定が容易となる。また、水素吸着放出時の粉末の飛散が少ないので、バルブ近傍に設置するフィルタの構造を簡略化でき、あるいは、不要化することができるという利点がある。
しかしながら、これらの材料は、一般に成形性が悪く、粉末のみを成形するだけでは実用上十分な強度を有する成形体が得られない場合がある。そのような場合には、h−BNH粉末又はこれにカーボン等の粉末を加えた混合物にバインダーを加えるのが好ましい。
この場合、バインダーの添加量は、特に限定されるものではなく、目的とする強度が得られるように、粉末の組成、バインダーの種類等に応じて、最適な添加量を選択する。通常は、粉末に対して、1wt%〜2wt%程度のバインダーを加える。
Examples of the binder include fluorine resins such as polytetrafluoroethylene, acrylic resins, urethane resins, polyester resins, polypropylene resins, and epoxy resins. As described above, h-BNH or carbon may be used as a powder, but when the powder is molded and used, it can be easily fixed to the inner wall of the hydrogen storage container. Further, since there is little scattering of the powder at the time of hydrogen adsorption / release, there is an advantage that the structure of the filter installed in the vicinity of the valve can be simplified or eliminated.
However, these materials generally have poor moldability, and there are cases where a molded body having a practically sufficient strength cannot be obtained by molding only powder. In such a case, it is preferable to add a binder to the h-BNH powder or a mixture obtained by adding a powder such as carbon thereto.
In this case, the addition amount of the binder is not particularly limited, and an optimum addition amount is selected according to the composition of the powder, the kind of the binder, and the like so that the desired strength can be obtained. Usually, a binder of about 1 wt% to 2 wt% is added to the powder.
次に、本発明に係る低温水素吸着放出用水素吸着材料の製造方法について説明する。h−BNHは、上述したように、h−BNを水素雰囲気下において機械的粉砕処理することにより得られる。
一般に、粉砕時の水素圧力が低い場合、水素が不足するために、十分な量のh−BNHが得られない。効率よくh−BNHを製造するためには、水素圧力は、0.5MPa以上が好ましく、さらに好ましくは、1MPa以上である。
一方、必要以上の加圧は、実益がない。従って、粉砕時の水素圧力は、3MPa以下が好ましく、さらに好ましくは、2MPa以下である。
Next, the manufacturing method of the hydrogen adsorption material for low temperature hydrogen adsorption / release according to the present invention will be described. As described above, h-BNH is obtained by mechanically pulverizing h-BN in a hydrogen atmosphere.
Generally, when the hydrogen pressure at the time of pulverization is low, a sufficient amount of h-BNH cannot be obtained due to a lack of hydrogen. In order to efficiently produce h-BNH, the hydrogen pressure is preferably 0.5 MPa or more, and more preferably 1 MPa or more.
On the other hand, more pressure than necessary has no real benefit. Therefore, the hydrogen pressure during pulverization is preferably 3 MPa or less, and more preferably 2 MPa or less.
「機械的粉砕処理」とは、回転、振動、衝撃等によって、出発原料に機械的エネルギーを加え、粉砕しながら均一に混合する処理(いわゆる、「メカニカルグラインディング(MG)処理」)をいう。処理に用いる粉砕機の種類は、特に限定されるものではなく、遊星ボールミル、回転ミル、振動ミル等の各種の粉砕機を用いることができる。
一般に、粉砕時のエネルギー(あるいは、加速度)が大きくなるほど、相対的に短時間で微粉砕することができる。また、h−BNを水素雰囲気下で機械的粉砕処理すると、一般に、粉砕時間が長くなるほど及び/又は粉砕時のエネルギが大きくなるほど、比表面積の大きなh−BNHが得られる。
一方、過剰な粉砕処理を行うと、粉砕されたh−BNHが粉砕中に再凝集し、比表面積がかえって低下する場合がある。従って、処理条件は、使用する粉砕機の種類、粉砕機に投入する粉末量等に応じて最適な条件を選択するのが好ましい。例えば、遊星ボールミルを用いてMG処理する場合、2〜5G程度の加速度で、数時間〜100時間程度粉砕処理するのが好ましい。
The “mechanical pulverization process” refers to a process (so-called “mechanical grinding (MG) process”) in which mechanical energy is applied to a starting material by rotation, vibration, impact, or the like, and the mixture is uniformly mixed while being pulverized. The kind of pulverizer used for the treatment is not particularly limited, and various pulverizers such as a planetary ball mill, a rotary mill, and a vibration mill can be used.
In general, as the energy (or acceleration) during pulverization increases, the pulverization can be performed in a relatively short time. In addition, when h-BN is mechanically pulverized in a hydrogen atmosphere, h-BNH having a large specific surface area is generally obtained as the pulverization time is increased and / or the energy during pulverization is increased.
On the other hand, if an excessive pulverization treatment is performed, the pulverized h-BNH may re-aggregate during the pulverization, and the specific surface area may decrease. Therefore, it is preferable to select the optimum processing conditions according to the type of pulverizer to be used, the amount of powder charged into the pulverizer, and the like. For example, when performing MG processing using a planetary ball mill, it is preferable to perform pulverization processing for several hours to 100 hours at an acceleration of about 2 to 5 G.
このようにして得られたh−BNHは、粉末のまま使用することもできるが、これを成形体として使用する場合、これを適当な圧力で成形する。成形方法は特に限定されるものではなく、金型成形、CIP成形等各種の方法を用いることができる。また、成形時の圧力は、h−BNHの細孔がつぶれない程度の圧力とするのが好ましい。また、成形する際には、必要に応じて、h−BNHに所定量のカーボン等の他の水素吸着材料やバインダーを添加しても良い。 The h-BNH thus obtained can be used as a powder, but when it is used as a molded body, it is molded at an appropriate pressure. The molding method is not particularly limited, and various methods such as mold molding and CIP molding can be used. Moreover, it is preferable that the pressure at the time of molding is a pressure that does not crush the pores of h-BNH. Moreover, when shaping | molding, you may add other hydrogen adsorption materials and binders, such as a predetermined amount of carbon, to h-BNH as needed.
次に、本発明に係る低温水素吸着放出用水素吸着材料の使用方法について説明する。
液体水素の沸点は、−252.6℃であり、液体水素から蒸発した直後の水素ガスは、この程度の温度を有している。蒸発した水素は、貯蔵容器の上部に溜まり、容器上部の内壁から侵入する熱によって加熱され、温度が次第に上昇する。また、貯蔵容器から取り出された水素ガスは、配管を通って水素ガス消費源(例えば、燃料電池など)に供給されるが、その際に配管を通って侵入する熱によっても加熱され、温度が次第に上昇する。
Next, a method of using the hydrogen adsorption material for low temperature hydrogen adsorption / release according to the present invention will be described.
The boiling point of liquid hydrogen is −252.6 ° C., and the hydrogen gas immediately after evaporation from the liquid hydrogen has a temperature of this level. The evaporated hydrogen accumulates in the upper part of the storage container and is heated by the heat entering from the inner wall of the upper part of the container, and the temperature gradually rises. Also, the hydrogen gas taken out from the storage container is supplied to a hydrogen gas consumption source (for example, a fuel cell) through a pipe, but is also heated by the heat entering through the pipe at that time, and the temperature is increased. Increasing gradually.
本発明に係る水素吸着材料は、このような液体水素を蒸発させることにより得られる水素ガスのように、相対的に低温の水素ガスを吸着放出するための水素吸着材料として用いられる。h−BNHの水素吸着量は、一般に、水素ガスの温度が低くなるほど多くなる。本発明に係る水素吸着材料を用いて効率よく水素の吸着放出を行うためには、吸着時の水素ガス(又は、水素吸着材料)の温度は、−100℃以下が好ましく、さらに好ましくは、−150℃以下、さらに好ましくは、−190℃以下である。
また、吸着した水素を放出する場合には、水素吸着材料を吸着温度より高い温度に加熱するだけでよい。水素は、主としてh−BNHに物理吸着しているだけであるので、温度を上昇させることによって、吸着した水素を容易に放出させることができる。
The hydrogen adsorbing material according to the present invention is used as a hydrogen adsorbing material for adsorbing and releasing relatively low temperature hydrogen gas, such as hydrogen gas obtained by evaporating liquid hydrogen. In general, the hydrogen adsorption amount of h-BNH increases as the temperature of the hydrogen gas decreases. In order to efficiently adsorb and release hydrogen using the hydrogen adsorbing material according to the present invention, the temperature of the hydrogen gas (or hydrogen adsorbing material) at the time of adsorption is preferably −100 ° C. or less, more preferably − It is 150 degrees C or less, More preferably, it is -190 degrees C or less.
In addition, when releasing the adsorbed hydrogen, it is only necessary to heat the hydrogen adsorbing material to a temperature higher than the adsorption temperature. Since hydrogen is only physically adsorbed mainly to h-BNH, the adsorbed hydrogen can be easily released by raising the temperature.
次に、本発明に係る低温水素吸着放出用水素吸着材料の作用について説明する。
h−BNは、グラファイトに類似の結晶構造を有しており、B原子とN原子からなるシートがc軸方向に積層した鱗片状の結晶構造を持つ。各シートは、図1(a)に示すように、B原子とN原子が交互に並んだ6員環が周期的に配列した構造を持つ。このようなh−BNを水素雰囲気下で機械的粉砕処理すると、図1(b)に示すように、シート面内のB−N結合が切れてナノサイズのBNになる。また、これと同時に、結合が切れてフリーとなったB及び/又はNの結合手には水素が化学吸着し、新たにB−H及び/又はN−H結合が生成すると考えられている。h−BNHとは、このような化学吸着した水素を含むナノサイズのh−BNをいう。
Next, the operation of the hydrogen adsorption material for low temperature hydrogen adsorption / release according to the present invention will be described.
h-BN has a crystal structure similar to graphite, and has a scaly crystal structure in which sheets of B atoms and N atoms are stacked in the c-axis direction. As shown in FIG. 1A, each sheet has a structure in which six-membered rings in which B atoms and N atoms are alternately arranged are periodically arranged. When such h-BN is mechanically pulverized in a hydrogen atmosphere, as shown in FIG. 1B, the BN bond in the sheet surface is broken to form nano-sized BN. At the same time, it is considered that hydrogen is chemisorbed on the bonds of B and / or N that have become free after the bond is broken, and new B—H and / or N—H bonds are formed. h-BNH refers to nano-sized h-BN containing such chemisorbed hydrogen.
h−BNHに化学吸着している水素は、相対的に安定であり、これを放出させるためには、相対的に高温(600℃以上)に加熱する必要がある。従って、実用的な温度域において化学吸着した水素を放出させるのは困難である。
しかしながら、h−BNHを相対的に低温の水素と接触させると、相対的に多量の水素を吸着する。これは、h−BNHは、図1(c)に示すように、ナノ結晶子であるためにエッジ部分が多く、このエッジ部分に水素が物理的に吸着されると考えられる。また、h−BNHは、h−BNに比べて低温での水素の吸着量が2倍以上となる。その理由の詳細は不明であるが、おそらく、化学吸着している水素との相互作用によると考えられる。
Hydrogen chemisorbed on h-BNH is relatively stable, and in order to release it, it is necessary to heat it to a relatively high temperature (600 ° C. or higher). Accordingly, it is difficult to release the chemisorbed hydrogen in a practical temperature range.
However, when h-BNH is brought into contact with relatively low temperature hydrogen, a relatively large amount of hydrogen is adsorbed. This is because h-BNH is a nanocrystallite, as shown in FIG. 1C, and has many edge portions, and hydrogen is considered to be physically adsorbed on this edge portion. In addition, h-BNH has a hydrogen adsorption amount at a low temperature that is twice or more that of h-BN. Details of the reason are unknown, but it is probably due to interaction with chemisorbed hydrogen.
次に、本発明に係る低温水素貯蔵容器を用いた液体水素貯蔵システムについて説明する。図2に、液体水素貯蔵システムの一例を示す。図2において、液体水素貯蔵システム10は、第1の低温水素貯蔵容器(以下、これを「液体水素貯蔵容器」という)20と、第2の低温水素貯蔵容器(以下、これを「ボイルオフ水素貯蔵容器」という)40とを備えている。
Next, a liquid hydrogen storage system using the low-temperature hydrogen storage container according to the present invention will be described. FIG. 2 shows an example of a liquid hydrogen storage system. In FIG. 2, the liquid
液体水素貯蔵容器20は、液体水素12を貯蔵するための容器であり、容器22と、その内壁に固定された本発明に係る水素吸着材料からなる成形体(以下、単に「成形体」という)24とを備えている。
容器22は、内壁と外壁の間に遮断材が充填された断熱構造を備えている。
成形体24は、h−BNHのみからなるものであっても良く、あるいは、h−BNHと他の水素吸着材料(例えば、カーボン)の複合体でも良い。一般に、成形体24中のh−BNHの含有量が多くなるほど、高い断熱性が得られる。成形体24の厚さは、特に限定されるものではなく、液体水素貯蔵容器20に要求される特性に応じて、任意に選択することができる。一般に、成形体24の厚さが厚くなるほど、蒸発した水素ガスの吸着量が多くなり、かつ、液体水素貯蔵容器20の断熱性も高くなる。
成形体24は、水素吸着材料としての機能に加えて、断熱材としての機能も備えているので、容器22の内壁の全面に固定するのが好ましいが、容器22の一部(例えば、容器22の内壁の上面や側面など)に固定しても良い。また、成形体24の固定方法は、特に限定されるものではなく、接着剤、ボルト止め等、種々の方法を用いることができる。
The liquid
The
The molded
Since the molded
容器22内には、液体水素12を加熱するためのヒータ26と、液体水素12の残量を計測するための液面計28が設けられている。
容器22の上部には、液体水素12を充填するための充填配管30が接続されている。充填配管30の先端には、液体水素12を容器22内に充填するための充填口30aが設けられている。また、容器22の近傍には、充填配管30を開閉するための開閉弁30bが設けられている。
A
A filling
さらに、容器22には、気化した水素ガスを水素消費源(例えば、燃料電池スタック)に送るための供給配管32が接続されている。供給配管32には、逆流弁(気体/液体)32aと、熱交換器32bと、自動遮断弁32cが設けられている。
逆流弁(気体/液体)32aは、供給配管32に供給された水素ガスのみを水素消費源に送り、供給配管32内で凝縮した液体水素を容器22に戻すためのものである。
また、熱交換器32bは、供給配管32内に供給された水素ガスの一部を熱交換配管内に送り、供給配管32内の水素ガスと熱交換配管内の水素ガスとの間で熱交換を行い、供給配管32内の水素ガスの内圧を高めるためのものである。
さらに、自動遮断弁32cは、水素消費源に適宜必要な水素量を供給するための自動制御弁であり、水素圧力(流量)が水素消費源に必要な圧力(流量)以上になると、自動的に供給配管32を遮断するようになっている。
Further, a
The backflow valve (gas / liquid) 32 a is for sending only hydrogen gas supplied to the
The
Furthermore, the automatic shut-off
ボイルオフ水素貯蔵容器40は、液体水素貯蔵容器20内で発生した余剰の水素ガスを一時的に貯蔵するためのものであり、容器42と、その内壁に固定された本発明に係る水素吸着材料からなる成形体(以下、単に「成形体」という)44と、容器42内部に充填された第2の水素吸着材料(以下、単に「充填材」という)46とを備えている。
容器42は、内壁と外壁の間に遮断材が充填された断熱構造を備えている。
成形体44は、h−BNHのみからなるものであっても良く、あるいは、h−BNHと他の水素吸着材料(例えば、カーボン)との複合体でも良い。一般に、成形体44中のh−BNHの含有量が多くなるほど、高い断熱性が得られる。成形体44の厚さは、特に限定されるものではなく、ボイルオフ水素貯蔵容器40に要求される特性に応じて、任意に選択することができる。一般に、成形体44の厚さが厚くなるほど、蒸発した水素ガスの吸着量が多くなり、かつ、ボイルオフ水素貯蔵容器40の断熱性も高くなる。
成形体44は、水素吸着材料としての機能に加えて、断熱材としての機能も備えているので、容器42の内壁の全面に固定するのが好ましいが、容器42の一部(例えば、容器42の内壁の上面や側面など)に固定しても良い。また、成形体44の固定方法は、特に限定されるものではなく、接着剤、ボルト止め等、種々の方法を用いることができる。
The boil-off
The
The compact 44 may be composed of only h-BNH, or may be a composite of h-BNH and another hydrogen adsorbing material (for example, carbon). In general, the higher the h-BNH content in the molded
Since the molded
充填材46には、h−BNH、カーボンなどの低温の水素ガスを吸着可能な材料を用いる。充填材46には、断熱性はあまり要求されないので、水素吸着量の大きいカーボンを用いるのが好ましい。充填材46は、粉末であっても良く、あるいは、適当な大きさ及び形状を有する成形体であっても良い。充填材46として成形体を用いると、水素の吸着放出時に粉末の飛散を抑制でき、水素の充填口及び/又は排出口に設けられるフィルタの構造を簡略化し、あるいは、フィルタそのものを省略できるという利点がある。
The
ボイルオフ水素貯蔵容器40と液体水素貯蔵容器20とは、供給配管32から分岐した接続配管48により接続されている。接続配管48には、これを開閉するためのボイルオフ弁48aが設けられている。また、接続配管48と供給配管32の分岐点−ボイルオフ弁48a間には、安全弁50が設けられている。さらに、容器42には、ボイルオフ水素貯蔵容器40から放出される水素ガスを水素消費源(例えば、燃料電池)に供給するための供給配管52が設けられている。供給配管52には、これを開閉するための遮断弁52aが設けられている。
The boil-off
次に、図2に示す液体水素貯蔵システム10の使用方法について説明する。まず、自動遮断弁32c、ボイルオフ弁48a、安全弁50、遮断弁52aを閉じた状態で、開閉弁30bを開け、充填口30aから容器22内に液体水素12を充填する。充填終了後、開閉弁30bを閉じる。この状態で放置すると、容器22外から流入する熱によって液体水素12が蒸発し、容器22内に水素ガスが充満する。その一部は、成形体24に吸着される。
水素ガスを使用することなく、さらに放置を続けると、成形体24による水素の吸着が飽和し、容器22の内圧が上昇する。容器22の内圧がある一定の値以上になったところで、ボイルオフ弁48aを開く。ボイルオフ弁48aを開くと、容器22内の水素ガスがボイルオフ水素貯蔵容器40内に流入し、水素ガスが成形体44及び充填材46に吸着される。成形体44及び充填材46による水素の吸着が飽和すると、容器42の内圧が上昇するので、容器42の内圧がある一定以上になった時には、安全弁50を開け、余分な水素ガスの一部を排出する。
Next, a method for using the liquid
If it is left to stand without using hydrogen gas, the adsorption of hydrogen by the molded
水素ガスを使用する際には、まず、自動遮断弁32c、ボイルオフ弁48a、安全弁50を閉じた状態で、ヒータ26により液体水素12を加熱し、容器22の内圧を上げる。次いで、自動遮断弁32cを開けると、水素ガスは、供給配管32を介して水素消費源に供給される。この場合、供給される水素ガスには、主として液体水素12の蒸発によって生じた水素ガスであるが、成形体24から放出された水素ガスも含まれる。
水素ガス供給時には、逆流弁(気体/液体)32aにより水素ガスから液体水素が分離され、水素消費源には、水素ガスのみが送られる。また、適宜熱交換器32bにより供給配管32内の水素ガスの内圧を上昇させる。そして、水素消費源に供給される水素圧力(流量)が必要以上になると、自動遮断弁32cを閉じ、水素ガスの供給を停止させる。
また、ボイルオフ水素貯蔵容器40に貯蔵された水素を使用する際には、遮断弁52aを開けるだけでよい。遮断弁52aを開けると、成形体44及び充填材46から放出された水素ガスが、供給配管52を介して水素消費源に供給される。
When hydrogen gas is used, first, the
When supplying hydrogen gas, liquid hydrogen is separated from the hydrogen gas by the backflow valve (gas / liquid) 32a, and only hydrogen gas is sent to the hydrogen consumption source. Further, the internal pressure of the hydrogen gas in the
Moreover, when using the hydrogen stored in the boil-off
従来の液体水素貯蔵容器は、単に、断熱容器内に液体水素を貯蔵する構造になっているだけである。そのため、断熱容器の外壁を通って侵入する熱によって液体水素が次第に蒸発し、水素の蒸発ロスが大きいという問題がある。
これに対し、本発明に係る液体水素貯蔵システム10は、液体水素貯蔵容器20の内壁に本発明に係る低温水素吸着放出用水素吸着材料が固定されているので、断熱容器の外壁を通って侵入する熱量を低減することができる。また、蒸発した水素ガスの一部は、低温水素吸着放出用水素吸着材料に吸着される。そのため、従来の容器に比べて、水素の蒸発ロスを低減することができる。
さらに、本発明に係る液体水素貯蔵システム10は、液体水素貯蔵容器20にボイルオフ水素貯蔵容器40が接続されているので、蒸発した水素ガスを多量に貯蔵することができる。そのため、液体水素貯蔵容器20のみの場合に比べて、水素の蒸発ロスをさらに低減することができる。
Conventional liquid hydrogen storage containers are simply structured to store liquid hydrogen in an insulated container. Therefore, there is a problem that liquid hydrogen gradually evaporates due to heat entering through the outer wall of the heat insulating container, and hydrogen evaporation loss is large.
On the other hand, in the liquid
Furthermore, since the boil-off
(実施例1)
h−BN5gを、40個のクロム鋼製のボール(外径9.5mm)とともにクロム鋼製の容器(容積300ml)に入れ、遊星ボールミルP−5(FRITSCH社製)によりMG処理した。MG処理は、水素ガス雰囲気(1MPa)、室温、粉砕エネルギーを5G(モーター回転速度1300rpm)として、0〜100時間行った。
(比較例1)
MG処理時の雰囲気をアルゴン雰囲気(0.1MPa)とした以外は実施例1と同一条件下で、h−BNのMG処理を行った。
Example 1
h-BN (5 g) was placed in a chrome steel container (volume: 300 ml) together with 40 chrome steel balls (outer diameter 9.5 mm) and subjected to MG treatment with a planetary ball mill P-5 (manufactured by FRITSCH). The MG treatment was performed for 0 to 100 hours under a hydrogen gas atmosphere (1 MPa), room temperature, and grinding energy of 5 G (motor rotation speed 1300 rpm).
(Comparative Example 1)
MG treatment of h-BN was performed under the same conditions as in Example 1 except that the atmosphere during MG treatment was an argon atmosphere (0.1 MPa).
図3、水素MG処理後のh−BNH(MG処理時間:24時間)、及び、MG処理前のh−BNの赤外吸収スペクトルを示す。図3より、水素MG処理することにより、B−H結合(2520cm−1)及びN−H結合(3440cm−1)に基づく伸縮振動の吸収が見らること、すなわち、水素MG処理により、B−H結合及びN−H結合が新たに生成することがわかる。
また、図4に、水素MG処理後(MG処理時間:24時間)のh−BNHのX線回折パターンを示す。図4より、MG処理により微結晶になっていることがわかる。
さらに、図5(a)及び図5(b)に、それぞれ、水素MG処理前のh−BN及び水素MG処理後(MG処理時間:24時間)のh−BNHのTEM写真を示す。図5より、数μmのh−BN結晶が、水素MG処理により六角形面方向(c面に垂直方向)に割れて、数十nmの微結晶になっていることがわかる。
FIG. 3 shows infrared absorption spectra of h-BNH (MG treatment time: 24 hours) after hydrogen MG treatment and h-BN before MG treatment. FIG. 3 shows that absorption of stretching vibration based on the B—H bond (2520 cm −1 ) and the N—H bond (3440 cm −1 ) is observed by the hydrogen MG treatment, that is, by hydrogen MG treatment, It can be seen that -H bond and N-H bond are newly generated.
FIG. 4 shows an X-ray diffraction pattern of h-BNH after hydrogen MG treatment (MG treatment time: 24 hours). From FIG. 4, it can be seen that microcrystals are formed by the MG treatment.
Further, FIGS. 5A and 5B show TEM photographs of h-BN before hydrogen MG treatment and h-BNH after hydrogen MG treatment (MG treatment time: 24 hours), respectively. From FIG. 5, it can be seen that the several μm h-BN crystal is cracked in the hexagonal plane direction (perpendicular to the c-plane) by hydrogen MG treatment to form a microcrystal of several tens of nm.
次に、水素MG処理したh−BNH、及び、アルゴン雰囲気下でMG処理したh−BNの水素の物理吸着量を測定した。水素吸着条件は、温度:−196℃、水素ガス圧力:2MPaとした。図6に、MG処理時間と水素吸着量との関係を示す。また、表1に、h−BNHのMG処理時間と比表面積の関係を示す。
h−BNHの比表面積は、MG処理時間が24時間の時に最大(320m2/g)となった。MG処理時間がさらに長くなると、h−BNHの比表面積は、逆に低下した。これは、過剰のMG処理により、h−BNHの再凝集が生じたためと考えられる。h−BNの比表面積もほぼ同様の傾向を示し、24時間のMG処理で比表面積は、最大(約300m2/g)となった。
また、h−BNHの水素の物理吸着量は、MG処理時間が24時間の時に最大(約1.3wt%)となった。h−BNHの水素の物理吸着量は、比表面積と相関があり、比表面積が大きくなるほど、物理吸着量は増加した。これは、水素MG処理によりh−BNHが六角形面方向に割れて多くのエッジが表れ(図5(b)参照)、この部位に水素が物理吸着されるためと考えられる。
さらに、h−BNHの水素の物理吸着量は、ほぼ同等の比表面積を有するh−BNの2倍以上であった。これは、h−BNHに化学吸着している水素との相互作用によると考えられる。
Next, the hydrogen physical adsorption amount of h-BNH treated with hydrogen MG and h-BN treated with MG in an argon atmosphere was measured. The hydrogen adsorption conditions were temperature: −196 ° C. and hydrogen gas pressure: 2 MPa. FIG. 6 shows the relationship between the MG processing time and the hydrogen adsorption amount. Table 1 shows the relationship between the h-BNH MG treatment time and the specific surface area.
The specific surface area of h-BNH reached a maximum (320 m 2 / g) when the MG treatment time was 24 hours. When the MG treatment time was further increased, the specific surface area of h-BNH was decreased. This is thought to be due to the reaggregation of h-BNH caused by excessive MG treatment. The specific surface area of h-BN showed almost the same tendency, and the specific surface area reached the maximum (about 300 m 2 / g) after 24 hours of MG treatment.
Further, the physical adsorption amount of hydrogen in h-BNH reached the maximum (about 1.3 wt%) when the MG treatment time was 24 hours. The hydrogen physical adsorption amount of h-BNH has a correlation with the specific surface area, and the physical adsorption amount increased as the specific surface area increased. This is presumably because h-BNH is broken in the hexagonal plane direction by hydrogen MG treatment and many edges appear (see FIG. 5B), and hydrogen is physically adsorbed at this site.
Furthermore, the amount of hydrogen physically adsorbed by h-BNH was more than twice that of h-BN having a substantially equivalent specific surface area. This is considered to be due to the interaction with hydrogen chemisorbed on h-BNH.
水素MG処理(MG処理時間:24時間)したh−BNHは、水素を約2wt%化学吸着しているので、−196℃下では、合計約3wt%の水素吸着量がある。また、MG処理の最適化を行えば、h−BNHを10nm程度のナノ結晶にできるので、比表面積としては、およそ500m2/gまでは十分可能である。比表面積が500m2/gの場合、水素の物理吸着量は、約1.5wt%となる。 Since h-BNH treated with hydrogen MG (MG treatment time: 24 hours) chemically adsorbs about 2 wt% of hydrogen, there is a total amount of hydrogen adsorbed of about 3 wt% at −196 ° C. Further, if the MG treatment is optimized, h-BNH can be made into nanocrystals of about 10 nm, so that the specific surface area can be sufficiently up to about 500 m 2 / g. When the specific surface area is 500 m 2 / g, the physical adsorption amount of hydrogen is about 1.5 wt%.
(実施例2)
水素MG処理(MG処理時間:24時間)後のh−BNHと、スーパー活性炭(MSC30、関西熱化学(株)製)又はグラファイト(比表面積:10m2/g以下、Aldrich社製、カタログNo.496596−113.4G)とを、重量比で1:1に混合した。得られた混合物について、温度:−196℃、水素ガス圧力:2MPaの条件下で、水素の物理吸着量を測定した。
(比較例2)
スーパー活性炭(MSC30、関西熱化学(株)製)、ホウ素粉末(比表面積:10m2/g以下、高純度化学(株)製、カタログNo.BBE01PB)、及び、炭化ホウ素粉末(比表面積:10m2/g以下、高純度化学株製、カタログNo.BBI03PB)について、実施例2と同一条件下で水素の物理吸着量を測定した。
(Example 2)
H-BNH after hydrogen MG treatment (MG treatment time: 24 hours), super activated carbon (MSC30, manufactured by Kansai Thermal Chemical Co., Ltd.) or graphite (specific surface area: 10 m 2 / g or less, manufactured by Aldrich, catalog No. 496596-113.4G) was mixed 1: 1 by weight. About the obtained mixture, the physical adsorption amount of hydrogen was measured on the conditions of temperature: -196 degreeC and hydrogen gas pressure: 2MPa.
(Comparative Example 2)
Super activated carbon (MSC30, manufactured by Kansai Thermal Chemical Co., Ltd.), boron powder (specific surface area: 10 m 2 / g or less, manufactured by High Purity Chemical Co., catalog No. BBE01PB), and boron carbide powder (specific surface area: 10 m 2 / g or less, high-purity chemical stock, catalog No. BBI03PB), the physical adsorption amount of hydrogen was measured under the same conditions as in Example 2.
表2に、各種材料の水素の物理吸着量を示す。なお、表2には、実施例1で得られたh−BNH(MG処理時間:24時間)の水素の物理吸着量も併せて示した。
表2より、
(1) スーパー活性炭は、水素吸着量は多いが、断熱性に劣る、
(2) B及びB4Cは、適度な断熱性を有するが、水素吸着量は少ない、
(3) h−BNHは、スーパー活性炭に比べて水素吸着量は若干低下するが、断熱性が高い、
(4) h−BNHとスーパー活性炭又はグラファイトとの混合物は、相対的に水素吸着量が多く、かつ、適度な断熱性を有する、
ことがわかる。
Table 2 shows the amount of physical adsorption of hydrogen of various materials. Table 2 also shows the hydrogen physical adsorption amount of h-BNH (MG treatment time: 24 hours) obtained in Example 1.
From Table 2,
(1) Super activated carbon has a large amount of hydrogen adsorption, but poor heat insulation.
(2) B and B 4 C have moderate heat insulation properties, but the hydrogen adsorption amount is small.
(3) h-BNH has a slightly lower hydrogen adsorption amount than super activated carbon, but has high heat insulation properties.
(4) A mixture of h-BNH and super activated carbon or graphite has a relatively large amount of hydrogen adsorption, and has an appropriate heat insulating property.
I understand that.
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改変が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
本発明に係る低温水素吸着放出用水素吸着材料は、液体水素の蒸発により生成する低温の水素ガスを貯蔵するための水素貯蔵材料として使用することができる。
また、本発明に係る低温水素貯蔵容器は、燃料電池等の水素消費源に供給される液体水素、又は、液体水素の蒸発により生ずる低温の水素ガスを貯蔵するための水素貯蔵手段として用いることができる。
The hydrogen adsorption material for low temperature hydrogen adsorption / release according to the present invention can be used as a hydrogen storage material for storing low temperature hydrogen gas generated by evaporation of liquid hydrogen.
The low-temperature hydrogen storage container according to the present invention may be used as hydrogen storage means for storing liquid hydrogen supplied to a hydrogen consumption source such as a fuel cell or low-temperature hydrogen gas generated by evaporation of liquid hydrogen. it can.
10 液体水素貯蔵システム
20 低温水素貯蔵容器(液体水素貯蔵容器)
22 容器
24 低温水素吸着放出用水素吸着材料(成形体)
40 低温水素貯蔵容器(ボイルオフ水素貯蔵容器)
42 容器
44 低温水素吸着放出用水素吸着材料(成形体)
46 充填材(カーボン)
10 Liquid
22
40 Low temperature hydrogen storage container (boil-off hydrogen storage container)
42
46 Filler (Carbon)
Claims (7)
The low-temperature hydrogen storage container according to claim 6, wherein the second hydrogen adsorption material is carbon.
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009226239A (en) * | 2008-03-19 | 2009-10-08 | Japan Steel Works Ltd:The | Method of surface-modifying hydrogen storage material |
WO2010029795A1 (en) | 2008-09-10 | 2010-03-18 | シャープ株式会社 | Display device and method for driving the same |
JP2011523693A (en) * | 2008-05-16 | 2011-08-18 | ローレンス リヴァーモア ナショナル セキュリティ,エルエルシー | Cryogenic high pressure container for compact storage in hydrogen powered vehicles |
JP2020118228A (en) * | 2019-01-24 | 2020-08-06 | トヨタ自動車株式会社 | Hydrogen storage system |
KR20200103404A (en) * | 2019-02-25 | 2020-09-02 | 부산대학교 산학협력단 | System for storing liquefied hydrogen and collecting boil-off hydrogen |
WO2023225343A3 (en) * | 2022-05-20 | 2023-12-14 | Numat Technologies, Inc. | Liquefied gas system with boil-off capture |
-
2005
- 2005-09-09 JP JP2005262252A patent/JP2007069184A/en active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009226239A (en) * | 2008-03-19 | 2009-10-08 | Japan Steel Works Ltd:The | Method of surface-modifying hydrogen storage material |
JP2011523693A (en) * | 2008-05-16 | 2011-08-18 | ローレンス リヴァーモア ナショナル セキュリティ,エルエルシー | Cryogenic high pressure container for compact storage in hydrogen powered vehicles |
WO2010029795A1 (en) | 2008-09-10 | 2010-03-18 | シャープ株式会社 | Display device and method for driving the same |
JP2020118228A (en) * | 2019-01-24 | 2020-08-06 | トヨタ自動車株式会社 | Hydrogen storage system |
KR20200103404A (en) * | 2019-02-25 | 2020-09-02 | 부산대학교 산학협력단 | System for storing liquefied hydrogen and collecting boil-off hydrogen |
KR102173701B1 (en) * | 2019-02-25 | 2020-11-03 | 부산대학교 산학협력단 | System for storing liquefied hydrogen and collecting boil-off hydrogen |
WO2023225343A3 (en) * | 2022-05-20 | 2023-12-14 | Numat Technologies, Inc. | Liquefied gas system with boil-off capture |
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