JP2007309457A - Hydrogen storage tank - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To maintain hydrogen storage/release performance for a long period of time while suppressing alloy deterioration accompanied by the heat of hydrogen when stored and released. <P>SOLUTION: A single high pressure tank 11 stores at least two types of hydrogen storage alloys different in plateau pressure. The storage/release of hydrogen is dispersed under two or more plateau pressure to greatly change a hydrogen storage/release amount near the plateau pressure, thus preventing an abrupt change of a heat releasing value and a heat absorbing value to prevent the deterioration of the storage alloys. At least two types of storage alloys different in plateau pressure have the same element composition ands different composition ratios, or different element compositions. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、水素吸蔵合金を用いた水素貯蔵タンクに関し、詳しくは、耐久性に優れた水素貯蔵タンクに関する。   The present invention relates to a hydrogen storage tank using a hydrogen storage alloy, and more particularly to a hydrogen storage tank excellent in durability.

従来より、例えば水素ガスを貯蔵する場合、水素ガスを圧縮してボンベに充填したり、水素吸蔵が可能な水素吸蔵合金や水素吸着材料に吸蔵することが広く行なわれている。   Conventionally, for example, when storing hydrogen gas, it has been widely practiced to compress the hydrogen gas and fill it into a cylinder, or store it in a hydrogen storage alloy or a hydrogen adsorbing material capable of storing hydrogen.

ところが、ボンベでは容積が大きい割りには壁厚が大きいために内容量が小さい。また、水素吸蔵合金等では、水素貯蔵密度が必ずしも大きくなく、例えば車両に搭載する等の場合には、必要とされる貯蔵密度を満すことができない。そのため、水素吸蔵合金の充填密度を高めて多量の水素を吸蔵できる技術に関する検討が種々なされている。   However, the cylinder has a small wall capacity because the wall thickness is large for a large volume. In addition, hydrogen storage alloys or the like do not necessarily have a high hydrogen storage density. For example, when they are mounted on a vehicle, the required storage density cannot be satisfied. For this reason, various studies have been made on techniques for increasing the packing density of hydrogen storage alloys and storing a large amount of hydrogen.

一方、水素吸蔵合金(MH)は、水素の吸放出に際して発熱を伴なうことが知られている。したがって、水素を一時的に貯蔵し、必要に応じて水素を放出する使用形態において、多量の水素量を確保するために、水素の吸放出を一度に多量に行なおうとすると、MHは急激な温度変化を随時伴なうことになる。   On the other hand, hydrogen storage alloys (MH) are known to generate heat when hydrogen is absorbed and released. Therefore, in a usage mode in which hydrogen is temporarily stored and released as needed, in order to secure a large amount of hydrogen, if MH is attempted to absorb and release a large amount of hydrogen at a time, MH will increase rapidly. It will be accompanied by temperature changes from time to time.

水素吸蔵合金を用いて吸蔵された水素を燃料電池等の水素使用装置に使用する技術の一つとして、低温用のMHタンク(サブタンク)と高温用のMHタンク(メインタンク)とを設けた水素ガス供給装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。   Hydrogen with a low-temperature MH tank (sub-tank) and a high-temperature MH tank (main tank) as one of the technologies for using hydrogen occluded using hydrogen-occlusion alloys in hydrogen-using devices such as fuel cells. A gas supply device has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

この装置では、低温用側にプラトー圧の高いMHを用い、高温用側にプラトー圧の低いMHを用いており、水素吸蔵合金は一般にプラトー圧(水素解離平衡圧)が低いと水素を放出しにくいことから、例えば水素使用時などの比較的平衡圧が低くなるときには、低平衡圧下でも水素放出を行ない得るサブタンクから水素供給させて、タンクの加熱を行なうことなく水素供給できるとされている。例えば冷寒始動時など、比較的少量の水素で足りる場合にはサブタンクを優先して水素量が賄われる。つまり、多量の水素の吸放出はサブタンクに比べ容量の大きいメインタンクが担い、したがって、メインタンクでの水素の吸放出に伴なう熱量変化は大きい。   In this device, MH with high plateau pressure is used on the low temperature side and MH with low plateau pressure is used on the high temperature side, and hydrogen storage alloys generally release hydrogen when the plateau pressure (hydrogen dissociation equilibrium pressure) is low. For example, when the equilibrium pressure is relatively low, for example, when hydrogen is used, hydrogen is supplied from a sub-tank that can release hydrogen even under a low equilibrium pressure, and hydrogen can be supplied without heating the tank. For example, when a relatively small amount of hydrogen is sufficient, such as during cold start, the sub tank is given priority to cover the amount of hydrogen. In other words, a large amount of hydrogen is absorbed and released by the main tank having a larger capacity than that of the sub-tank. Therefore, the amount of heat change associated with the absorption and release of hydrogen in the main tank is large.

一方、水素の貯蔵及び供給を行なう装置の体格が大きすぎると、例えば車両に搭載する等の場合の体積効率が悪いことから、単一のタンク構成とすることが装置全体の体積効率、すなわち設置スペースの点で有利である。
特開2000−12062号公報
On the other hand, if the size of the device for storing and supplying hydrogen is too large, the volume efficiency in the case of mounting on a vehicle, for example, is poor. It is advantageous in terms of space.
JP 2000-12062 A

水素吸蔵合金は、タンク内充填密度を高める等によって、水素を多量に貯蔵し、外部供給することが可能になり、これは量的な課題を解消する観点では有効な手段となるものの、上記のように水素の吸蔵、放出を単一合金を用いたMHで行なおうとすると、プラトー圧での水素の吸蔵/放出量が多く、それに伴なう発熱、すなわち熱量変化が大きいために、水素吸蔵合金の結晶構造が崩壊して起きる劣化の程度が著しく、水素の貯蔵/放出量を維持できない課題がある。すなわち、熱による影響で長期間の貯蔵性能の低下に拍車が掛かっていた。   The hydrogen storage alloy can store a large amount of hydrogen by increasing the filling density in the tank and supply it externally. This is an effective means from the viewpoint of solving the quantitative problem. Thus, if hydrogen is stored and released by MH using a single alloy, the amount of hydrogen stored / released at the plateau pressure is large, and the heat generation, that is, the change in calorific value is large. The degree of deterioration caused by the collapse of the crystal structure of the alloy is significant, and there is a problem that the storage / release amount of hydrogen cannot be maintained. In other words, the deterioration of long-term storage performance was spurred by the influence of heat.

また、MHの熱を熱交換器によって制御しようとしても、急激な熱量変化に熱交換効率が追いつかず、合金の劣化回避としては不充分である。熱交換効率を高めるために冷却水管を増やすと、MHの容積が小さくなって水素貯蔵量を確保できなくなる。   Further, even if the heat of the MH is controlled by a heat exchanger, the heat exchange efficiency cannot catch up with a rapid change in heat quantity, which is insufficient for avoiding deterioration of the alloy. If the number of cooling water pipes is increased in order to increase the heat exchange efficiency, the volume of MH becomes small and the hydrogen storage amount cannot be secured.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、急激な発熱(熱量変化)に伴なう劣化を抑え、長期にわたり水素の貯蔵/放出性能を維持し得る水素貯蔵タンクを提供することを目的とし、該目的を達成することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a hydrogen storage tank capable of suppressing deterioration due to rapid heat generation (caloric change) and maintaining hydrogen storage / release performance over a long period of time. And to achieve the purpose.

本発明は、体積効率を低下させないように単一のタンクで構成しつつ、水素の吸放出に伴なうタンク内の急激な温度変化を抑えるには、同一タンク内に収容するMHのプラトー圧を複数変えた構成が有効であるとの知見を得、かかる知見に基づいて達成されたものである。   In order to suppress a rapid temperature change in the tank accompanying the absorption and release of hydrogen while constituting a single tank so as not to reduce the volumetric efficiency, the present invention suppresses the plateau pressure of MH accommodated in the same tank. The present inventors have obtained knowledge that a configuration in which a plurality of values are changed is effective, and have been achieved based on such knowledge.

上記目的を達成するために、本発明の水素貯蔵タンクは、プラトー圧の異なる水素吸蔵合金の少なくとも二種と、少なくとも二種の水素吸蔵合金を収容するタンクとを設けて構成したものである。   In order to achieve the above object, the hydrogen storage tank of the present invention is configured by providing at least two hydrogen storage alloys having different plateau pressures and a tank containing at least two hydrogen storage alloys.

本発明の水素貯蔵タンクにおいては、単一のタンク内に収容される水素吸蔵合金を単一の組成よりなる水素吸蔵合金(以下、単に「MH」と略記することがある。)を用い、一定のプラトー圧下で一度に水素の吸放出を行なうのではなく、プラトー圧の異なる複数種の水素吸蔵合金を同一タンク内に収容して、水素の吸放出を2以上のプラトー圧下で分散して行なえるようにすることで、プラトー圧近辺で水素の吸放出量が大きく変化して発熱量及び吸熱量が急激に変化するのを防止して、MHの熱による劣化を効果的に防止することができる。   In the hydrogen storage tank of the present invention, the hydrogen storage alloy contained in a single tank is a hydrogen storage alloy having a single composition (hereinafter, sometimes simply referred to as “MH”), and is constant. Rather than performing hydrogen absorption / release at a time under different plateau pressures, multiple types of hydrogen storage alloys with different plateau pressures can be accommodated in the same tank, and hydrogen absorption / release can be distributed under two or more plateau pressures. By doing so, it is possible to prevent the MH heat from deteriorating effectively by preventing the hydrogen absorption and release amount from changing greatly around the plateau pressure and preventing the heat generation amount and the heat absorption amount from changing suddenly. it can.

換言すると、図2に示すように、二種のMHを用いた構成の場合、図5に示す従来構成に比べ、広い圧力域で水素を吸放出するため、(例えば水素ガスステーションで)水素を充填(貯蔵)する際に時間当たりの温度の発生量を抑えることができる。図2は、PCT法によるPCT曲線であり、図5も同様である。なお、PCT法は、JIS H 7201(水素吸蔵合金の圧力−等温線(PCT線)の測定法)に準ずる方法である。
したがって、水素を吸放出する際に発生する熱を効率よく熱交換器で熱交換除去することが可能であり、MHの短期劣化を効果的に抑制することができる。これにより、水素貯蔵タンクの耐久性能、すなわち水素の貯蔵/放出効率(吸放出性)を長期にわたり維持することができる。
In other words, as shown in FIG. 2, in the configuration using two types of MH, hydrogen is absorbed and released in a wider pressure range than in the conventional configuration shown in FIG. When filling (storage), the generation amount of temperature per hour can be suppressed. FIG. 2 shows a PCT curve by the PCT method, and FIG. 5 is the same. The PCT method is a method according to JIS H 7201 (measurement method of hydrogen storage alloy pressure-isothermal line (PCT line)).
Therefore, the heat generated when hydrogen is absorbed and released can be efficiently removed by the heat exchanger, and the short-term deterioration of MH can be effectively suppressed. Thereby, the durability performance of the hydrogen storage tank, that is, the hydrogen storage / release efficiency (absorption / release properties) can be maintained over a long period of time.

本発明の水素貯蔵タンクは、プラトー圧の異なる水素吸蔵合金(MH)として、元素組成が同一で合金元素の組成比が異なるMHを二種以上用い、プラトー圧が異なるように構成することができる。   The hydrogen storage tank of the present invention can be configured to use two or more kinds of MH having the same elemental composition and different alloying element composition ratios as the hydrogen storage alloys (MH) having different plateau pressures, and having different plateau pressures. .

組成比が異なることによりMHのプラトー圧を変えることができるので、特定の圧力下で多量の水素吸蔵を行なっても急激な発熱を回避でき、MHの劣化を防止できる。   Since the plateau pressure of MH can be changed by different composition ratios, rapid heat generation can be avoided even when a large amount of hydrogen is stored under a specific pressure, and deterioration of MH can be prevented.

また、プラトー圧の異なる水素吸蔵合金(MH)として、元素組成が異なるMHを二種以上用い、プラトー圧が異なるように構成することができる。この場合にも、急激な発熱を回避して、MHの劣化を防止できる。   Further, as the hydrogen storage alloys (MH) having different plateau pressures, two or more kinds of MH having different elemental compositions can be used so as to have different plateau pressures. Also in this case, rapid heat generation can be avoided and deterioration of MH can be prevented.

また更に、プラトー圧の異なる水素吸蔵合金(MH)として、元素組成が同一で格子定数が異なるMHを二種以上用い、プラトー圧が異なるように構成してもよい。この場合も同様に、急激な発熱を回避して、MHの劣化を防止できる。   Furthermore, two or more MHs having the same elemental composition and different lattice constants may be used as the hydrogen storage alloys (MH) having different plateau pressures so that the plateau pressures are different. In this case as well, rapid heat generation can be avoided and deterioration of MH can be prevented.

プラトー圧の異なる水素吸蔵合金間におけるプラトー圧の差としては、0.5MPa以上とすることが効果的である。プラトー圧の差を前記範囲内とすることで、水素充填(貯蔵)の際に発生する時間当たりの発熱量を抑えるのに効果的であり、MHの劣化防止に有効である。   The difference in plateau pressure between hydrogen storage alloys having different plateau pressures is effectively 0.5 MPa or more. By setting the difference in plateau pressure within the above range, it is effective to suppress the amount of heat generated per hour during hydrogen filling (storage), and is effective in preventing the deterioration of MH.

プラトー圧の異なる水素吸蔵合金の各プラトー圧における水素吸蔵時の発熱量は略同等である構成が望ましい。水素の吸放出に伴なう発熱及び吸熱が略同等に行なわれ、急激な発熱量の増大を抑えるの有効である。   It is desirable that the heat generation amount at the time of hydrogen occlusion at each plateau pressure of the hydrogen occlusion alloys having different plateau pressures is substantially equal. Heat generation and heat absorption associated with the absorption and release of hydrogen are performed substantially equally, and it is effective to suppress a sudden increase in heat generation.

本発明によれば、急激な発熱(熱量変化)に伴なう劣化を抑え、長期にわたり水素の貯蔵/放出性能を維持し得る水素貯蔵タンクを提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the hydrogen storage tank which suppresses the deterioration accompanying rapid heat_generation | fever (calorie | heat amount change) and can maintain the hydrogen storage / release performance over a long term can be provided.

以下、図面を参照して、本発明の水素貯蔵タンクの実施形態について詳細に説明する。
(第1実施形態)
本発明の水素貯蔵タンクの第1実施形態を図1〜図3及び図5を参照して説明する。本実施形態の水素貯蔵タンクは、耐圧性の単一タンク内に元素組成の異なる二種の水素吸蔵合金を収容して、二つの異なるプラトー圧を有するようにしたものである。
Hereinafter, embodiments of the hydrogen storage tank of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
1st Embodiment of the hydrogen storage tank of this invention is described with reference to FIGS. 1-3 and FIG. The hydrogen storage tank of this embodiment is configured to accommodate two different plateau pressures by accommodating two kinds of hydrogen storage alloys having different elemental compositions in a pressure-resistant single tank.

本実施形態では、タンク内に充填する水素吸蔵材料として、Ti25Cr5025およびTi36Cr32Mn32の二種類の水素吸蔵合金(MH)を用いた場合を中心に説明する。但し、本発明においては下記実施形態に制限されるものではない。 In the present embodiment, a case where two types of hydrogen storage alloys (MH) of Ti 25 Cr 50 V 25 and Ti 36 Cr 32 Mn 32 are used as the hydrogen storage material filled in the tank will be mainly described. However, the present invention is not limited to the following embodiment.

図3に示すように、本実施形態は、断面円形の高圧タンク11と、高圧タンク11の内部に収容されたTi25Cr5025合金12及びTi36Cr32Mn32合金13と、冷却水を挿通してMH及びタンク内雰囲気と熱交換を行なって冷却するための熱交換管14とを備えている。 As shown in FIG. 3, this embodiment includes a high-pressure tank 11 having a circular cross section, a Ti 25 Cr 50 V 25 alloy 12 and a Ti 36 Cr 32 Mn 32 alloy 13 housed in the high-pressure tank 11, and cooling water. And a heat exchange pipe 14 for performing heat exchange with the MH and the atmosphere in the tank for cooling.

高圧タンク11は、図1に示すように、ステンレスを用いて壁厚10mm、直径40mmの断面円形の筒型に成形し、筒の長さ方向の両端が閉塞された中空体であり、35MPaの耐圧性能を有している。壁厚や断面形状、サイズなどは、目的等に応じて、上記以外の任意の厚み、矩形、楕円形などの任意の形状、サイズを選択することができる。   As shown in FIG. 1, the high-pressure tank 11 is a hollow body that is formed into a cylindrical shape with a wall thickness of 10 mm and a diameter of 40 mm using stainless steel and is closed at both ends in the longitudinal direction of the cylinder. Has pressure resistance. As the wall thickness, cross-sectional shape, size, and the like, any thickness, rectangle, ellipse, and other shapes other than those described above can be selected according to the purpose and the like.

高圧タンク11の長手方向の一端には、水素を供給排出するための給排管15が取り付けられており、外部からタンク内に水素を供給して貯蔵し、必要に応じて貯蔵された水素を外部に放出できるようになっている。   A supply / exhaust pipe 15 for supplying and discharging hydrogen is attached to one end of the high-pressure tank 11 in the longitudinal direction. Hydrogen is supplied into the tank from the outside for storage, and the stored hydrogen is stored as necessary. It can be released to the outside.

タンク内部には、水素吸蔵合金(MH)が収容されており、外部から水素を供給してタンク内圧が高められると水素を吸蔵して貯蔵することができ、必要に応じてタンク内圧を低くしたときには、MHに吸蔵されている水素が解離し、貯蔵された水素を外部に放出し、燃料電池等の水素使用装置に供給することができる。   A hydrogen storage alloy (MH) is housed inside the tank. When hydrogen is supplied from the outside and the internal pressure of the tank is increased, hydrogen can be stored and stored, and the internal pressure of the tank is lowered as necessary. Sometimes, the hydrogen stored in MH dissociates, and the stored hydrogen can be released to the outside and supplied to a hydrogen-using device such as a fuel cell.

本実施形態では、水素吸蔵合金として、プラトー圧が0.5MPaのTi25Cr5025合金12と、プラトー圧が8MPaのTi36Cr32Mn32合金13とが高圧タンク内に収容されている。 In the present embodiment, a Ti 25 Cr 50 V 25 alloy 12 having a plateau pressure of 0.5 MPa and a Ti 36 Cr 32 Mn 32 alloy 13 having a plateau pressure of 8 MPa are accommodated in a high-pressure tank as hydrogen storage alloys. .

プラトー圧は、PCT測定装置〔(株)鈴木商館製〕を用いて測定することができる。   The plateau pressure can be measured using a PCT measuring device [manufactured by Suzuki Shokan Co., Ltd.].

組成の異なるMHでは、プラトー圧(水素解離平衡圧)が異なっている。これにより、従来は図5に示すように狭い圧力域内で水素の吸放出を一度に行なっていたのに対し、本実施形態では図2に示すように、従来より広い圧力域、ここでは2つの圧力域で水素の吸放出を行なうようにして、水素の吸蔵/放出量が大きくなるプラトー圧域を複数形成するようにするので、水素を吸蔵する際の時間当たりの急激な発熱を抑えることができる。このとき、熱交換器による熱の除去も効率よく行なえる。その結果、熱によるMHの結晶構造の崩壊を抑制して合金劣化が抑えられ、MHの吸蔵/排出性能を長く維持することができる。   In MH having different compositions, the plateau pressure (hydrogen dissociation equilibrium pressure) is different. Thus, in the prior art, hydrogen was absorbed and released at a time within a narrow pressure range as shown in FIG. 5, whereas in this embodiment, as shown in FIG. By absorbing and releasing hydrogen in the pressure range, and forming multiple plateau pressure regions where the amount of hydrogen storage / release increases, it is possible to suppress rapid heat generation per hour when storing hydrogen. it can. At this time, heat can be efficiently removed by the heat exchanger. As a result, it is possible to suppress the degradation of the alloy by suppressing the collapse of the crystal structure of MH due to heat, and to maintain the MH occlusion / discharge performance for a long time.

水素吸蔵合金(MH)は、プラトー圧を複数有するように、プラトー圧の異なる公知のMHから適宜選択して組合わせて用いることができる。例えば元素組成の異なるn種類のMHの平衡圧(プラトー圧)はn個であり、熱が発生する圧力域を広域化することができる。   The hydrogen storage alloy (MH) can be appropriately selected from known MHs having different plateau pressures so as to have a plurality of plateau pressures. For example, n types of MH having different elemental compositions have n equilibrium pressures (plateau pressures), and the pressure range where heat is generated can be widened.

MHは、2元系合金、3元系合金などを挙げることができ、上記のTiCrV系合金、TiCrMn系合金以外に、LaNi系合金、MmNi系合金(Mm:ミッシュメタル)、TiCrMoV系合金などを好適に使用できる。   Examples of MH include binary alloys and ternary alloys. In addition to the above TiCrV alloys and TiCrMn alloys, LaNi alloys, MmNi alloys (Mm: Misch metal), TiCrMoV alloys, etc. It can be used suitably.

MHの具体例としては、LaNi、Ti25Cr5025、Ti25Cr4425Fe、Ti25Cr5020Mo、Ti25Cr5015Mo10、Ti25Cr5010Mo15、Ti25Cr5020Ni、Ti11Cr1271MoNi、Ti36Cr32Mn32、Ti30Cr35Mn35などが挙げられる。 Specific examples of the MH, LaNi 5, Ti 25 Cr 50 V 25, Ti 25 Cr 44 V 25 Fe 6, Ti 25 Cr 50 V 20 Mo 5, Ti 25 Cr 50 V 15 Mo 10, Ti 25 Cr 50 V 10 Mo 15, Ti 25 Cr 50 V 20 Ni 5, Ti 11 Cr 12 V 71 Mo 5 Ni 1, Ti 36 Cr 32 Mn 32, Ti 30 Cr 35 , etc. Mn 35 and the like.

また、MHをプラトー圧が異なるように組み合わせる場合、異なるプラトー圧が二種である場合以外に、三種、四種もしくはそれ以上の異なるプラトー圧を有するように構成されていてもよい。   Moreover, when combining MH so that plateau pressure may differ, it may be comprised so that it may have three, four types, or more different plateau pressures other than the case where there are two different plateau pressures.

組成の異なるMHの好ましい組み合わせ態様としては、具体的には、Ti25Cr4425FeとTi25Cr5020Niとの組合せ、Ti25Cr5025とTi36Cr32Mn32との組合せ、あるいはLaNiとTi25Cr5020NiとTi25Cr5020Moとの組合せ等を挙げることができる。 Specifically, preferred combinations of MH having different compositions include a combination of Ti 25 Cr 44 V 25 Fe 6 and Ti 25 Cr 50 V 20 Ni 5 , Ti 25 Cr 50 V 25 and Ti 36 Cr 32 Mn 32. the combination of a combination or LaNi 5 and Ti 25 Cr 50 V 20 Ni 5 and Ti 25 Cr 50 V 20 Mo 5 , and the like.

上記のうち、プラトー圧の差が0.5MPa以上となる組合せが好ましく、より好ましくは、プラトー圧の差が4MPa以上である。プラトー圧の差が前記範囲内であると、水素の給放出に伴なう発熱量の変化を低く保つのに有効であり、MHの劣化防止に効果的である。   Among the above, the combination in which the difference in plateau pressure is 0.5 MPa or more is preferable, and the difference in plateau pressure is more preferably 4 MPa or more. If the difference in plateau pressure is within the above range, it is effective to keep the change in the calorific value accompanying the supply and release of hydrogen low, and is effective in preventing the deterioration of MH.

また、プラトー圧に差を設けるときには、各プラトー圧における水素吸蔵時の発熱量が略同等となる構成が望ましい。ここで略同等とは、熱量の差が100J/Kgの範囲内である場合をいう。水素の吸放出に伴なう発熱と吸熱とによって、急激な発熱量の増大を抑えることができる。   Further, when providing a difference in the plateau pressure, it is desirable that the amount of heat generated during hydrogen storage at each plateau pressure is substantially equal. Here, “substantially equivalent” refers to the case where the difference in heat quantity is within the range of 100 J / Kg. A sudden increase in the amount of heat generation can be suppressed by the heat generation and heat absorption accompanying the absorption and release of hydrogen.

水素吸蔵合金(MH)の形態は、粉状、粒状、ペレット状などのいずれの形状、サイズであってもよい。
水素吸蔵合金は、例えば、所望の組成、組成比となるように金属粉をアーク溶解して粗合金とし、これをボールミル等の粉砕機を用いて粉砕処理する等して(好ましくは更にアニールして)得たものを使用することができ、得られた粉状物等のMHをタンク内に(好ましくは高密度に)充填する等して本発明の水素貯蔵タンクを作製することができる。
The form of the hydrogen storage alloy (MH) may be any shape and size such as powder, granule, and pellet.
The hydrogen storage alloy is obtained by, for example, arc melting metal powder so as to obtain a desired composition and composition ratio to obtain a crude alloy, which is then pulverized using a pulverizer such as a ball mill (preferably further annealed). The hydrogen storage tank of the present invention can be prepared by filling the tank with MH such as powder obtained (preferably with high density).

高圧タンク11には、給排管15が取り付けられた一端とは逆側の他端からタンク壁を通過させてタンク内部に熱交換管14が配設されており、タンク内に収容されたMH及びタンク内雰囲気との間で熱交換を行なって冷却できるようになっている。本実施形態のように、異なるプラトー圧を有する構成では、冷却水による熱交換をより効率よく行なうことができる。   The high-pressure tank 11 is provided with a heat exchange pipe 14 inside the tank through the tank wall from the other end opposite to one end where the supply / discharge pipe 15 is attached, and the MH accommodated in the tank. And it can cool by exchanging heat with the atmosphere in the tank. In the configuration having different plateau pressures as in this embodiment, heat exchange with cooling water can be performed more efficiently.

図3では、MHが収容されている様子を概念的に示したが、水素の貯蔵量の観点からは、できるだけ水素吸蔵に寄与しない空間ができないように、粉状、粒状あるいはペレット状等のMHが高密度に充填された形態が望ましい。   FIG. 3 conceptually shows how MH is accommodated, but from the viewpoint of the amount of hydrogen stored, MH in the form of powder, granules, pellets, etc. so as not to create a space that does not contribute to hydrogen storage as much as possible. Is preferably packed in high density.

また、上記では、異なるプラトー圧を有することで冷却効率が高まる観点から、給排管15のみを配置して熱交換する場合を示したが、これに限られず、場合に応じて複数の給排管等の熱交換器を設けるようにしてもよい。   Further, in the above, from the viewpoint of increasing the cooling efficiency by having different plateau pressures, the case where only the supply / discharge pipe 15 is arranged and heat exchange is shown, but the present invention is not limited to this, and a plurality of supply / exhaust depending on the case A heat exchanger such as a tube may be provided.

(第2実施形態)
本発明の水素貯蔵タンクの第2実施形態を説明する。本実施形態は、第1実施形態において、元素組成が同一で格子定数が異なる二種の水素吸蔵合金を収容して二つの異なるプラトー圧を有するようにしたものである。
なお、第1実施形態と同様の構成要素には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。
(Second Embodiment)
A second embodiment of the hydrogen storage tank of the present invention will be described. In this embodiment, in the first embodiment, two kinds of hydrogen storage alloys having the same elemental composition and different lattice constants are accommodated so as to have two different plateau pressures.
In addition, the same referential mark is attached | subjected to the component similar to 1st Embodiment, and the detailed description is abbreviate | omitted.

本実施形態では、第1実施形態と同様に図3に示すように、水素吸蔵合金として、プラトー圧が1.3MPaの第1のTi25Cr5025合金16と、プラトー圧が0.5MPaのTi25Cr5025合金17とが高圧タンク内に収容されている。 In the present embodiment, as shown in FIG. 3, as in the first embodiment, as the hydrogen storage alloy, the first Ti 25 Cr 50 V 25 alloy 16 having a plateau pressure of 1.3 MPa and the plateau pressure of 0.5 MPa are used. Ti 25 Cr 50 V 25 alloy 17 is accommodated in a high-pressure tank.

第1のTi25Cr5025合金16は、Ti粉、Cr粉、及びV粉を用いてアーク溶解して合金とし、アーク溶解後、例えば室温(25℃)下で1〜10時間かけて25〜30℃まで放冷し、粉砕することにより粉状物として得ることができる。このように得られたTi25Cr5025合金16の格子定数は0.302nmである。 The first Ti 25 Cr 50 V 25 alloy 16 is arc-melted into an alloy using Ti powder, Cr powder, and V powder. After arc melting, for example, at room temperature (25 ° C.), it takes 1 to 10 hours. It can cool to 25-30 degreeC, and can obtain as a powdery material by grind | pulverizing. The lattice constant of the Ti 25 Cr 50 V 25 alloy 16 obtained in this way is 0.302 nm.

また、第2のTi25Cr5025合金17は、Ti粉、Cr粉、及びV粉を用いてアーク溶解して合金とし、アーク溶解後、例えば銅ロールで500〜800℃/分にて急冷し、粉砕することにより粉状物として得ることができる。このように得られたTi25Cr5025合金16の格子定数は0.306nmである。 The second Ti 25 Cr 50 V 25 alloy 17 is arc-melted using Ti powder, Cr powder, and V powder to form an alloy, and after arc melting, for example, at 500 to 800 ° C./min with a copper roll. It can be obtained as a powder by quenching and grinding. The lattice constant of the Ti 25 Cr 50 V 25 alloy 16 obtained in this way is 0.306 nm.

組成が同じでも格子定数が異なるMHでは、プラトー圧(水素解離平衡圧)が異なる。格子定数の異なるn種類のMHの平衡圧(プラトー圧)はn個であり、熱が発生する圧力域を広域化することができる。したがって、図2に示すように、従来より広い圧力域、ここでは2つの圧力域で水素の吸放出を行なうようにし、水素の吸蔵/放出量が大きくなるプラトー圧域を複数形成するようにするので、水素を吸蔵する際の時間当たりの急激な発熱を抑えることができる。このとき、熱交換器による熱の除去を効率よく行なうことができる。その結果、熱によるMHの結晶構造の崩壊を抑制して合金劣化が抑えられ、MHの吸蔵/排出性能を長く維持することが可能である。   The plateau pressure (hydrogen dissociation equilibrium pressure) differs between MHs having the same composition but different lattice constants. There are n equilibrium pressures (plateau pressures) of n types of MHs having different lattice constants, and the pressure range in which heat is generated can be broadened. Therefore, as shown in FIG. 2, hydrogen is absorbed and released in a wider pressure range, here two pressure ranges, and a plurality of plateau pressure ranges in which the hydrogen storage / release amount is increased are formed. Therefore, rapid heat generation per hour when storing hydrogen can be suppressed. At this time, heat can be efficiently removed by the heat exchanger. As a result, the degradation of the alloy can be suppressed by suppressing the collapse of the crystal structure of MH due to heat, and the MH occlusion / discharge performance can be maintained for a long time.

また、元素組成が同一で格子定数が異なる組合せにおいても、プラトー圧の差が0.5MPa以上となる組合せが好ましく、より好ましくは4MPa以上である。   Further, even in a combination having the same elemental composition and different lattice constants, a combination in which the difference in plateau pressure is 0.5 MPa or more is preferable, and more preferably 4 MPa or more.

上記では、アーク溶解後の冷却速度を変えることにより格子定数(すなわちプラトー圧)を変えるようにしたが、組成が同一で格子定数が異なるMHは、上記以外に、同一組成の金属を用いて例えばメカニカルミリング等の方法によっても調製が可能である。   In the above, the lattice constant (that is, the plateau pressure) is changed by changing the cooling rate after arc melting, but MH having the same composition and different lattice constant can be obtained by using a metal having the same composition in addition to the above. It can also be prepared by a method such as mechanical milling.

本実施形態では、Ti25Cr5025合金を用いた場合を説明したが、水素吸蔵合金(MH)には、第1実施形態で挙げたものと同様のMHを選択することができ、異なるプラトー圧を有する所望の構成とすることができる。 In the present embodiment, the case where the Ti 25 Cr 50 V 25 alloy is used has been described, but the same MH as that described in the first embodiment can be selected as the hydrogen storage alloy (MH), which is different. A desired configuration having a plateau pressure can be obtained.

(第3実施形態)
本発明の水素貯蔵タンクの第3実施形態を説明する。本実施形態は、第1実施形態において、元素組成が同一で組成比が異なる二種の水素吸蔵合金を収容して二つの異なるプラトー圧を有するようにしたものである。
なお、第1実施形態と同様の構成要素には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。
(Third embodiment)
A third embodiment of the hydrogen storage tank of the present invention will be described. In this embodiment, in the first embodiment, two kinds of hydrogen storage alloys having the same elemental composition and different composition ratios are accommodated to have two different plateau pressures.
In addition, the same referential mark is attached | subjected to the component similar to 1st Embodiment, and the detailed description is abbreviate | omitted.

本実施形態では、第1実施形態と同様に図3に示すように、水素吸蔵合金として、プラトー圧が1.5MPaの第1のTi30Cr35Mn35合金18と、プラトー圧が8MPaのTi36Cr32Mn32合金19とが高圧タンク内に収容されている。 In the present embodiment, as shown in FIG. 3, as in the first embodiment, as the hydrogen storage alloy, the first Ti 30 Cr 35 Mn 35 alloy 18 having a plateau pressure of 1.5 MPa and the Ti plate having a plateau pressure of 8 MPa are used. 36 Cr 32 Mn 32 alloy 19 is housed in a high-pressure tank.

組成が同じでも組成比が異なるMHでは、プラトー圧(水素解離平衡圧)が異なる。組成比の異なるn種類のMHの平衡圧(プラトー圧)はn個であり、熱が発生する圧力域を広域化することができる。したがって、図2に示すように、従来より広い圧力域、ここでは2つの圧力域で水素の吸放出を行なうようにし、水素の吸蔵/放出量が大きくなるプラトー圧域を複数形成するようにするので、水素を吸蔵する際の時間当たりの急激な発熱を抑えることができる。このとき、熱交換器による熱の除去を効率よく行なうことができる。その結果、熱によるMHの結晶構造の崩壊を抑制して合金劣化が抑えられ、MHの吸蔵/排出性能を長く維持することが可能である。   The plateau pressure (hydrogen dissociation equilibrium pressure) differs between MHs having the same composition but different composition ratios. There are n equilibrium pressures (plateau pressures) of n types of MH having different composition ratios, and the pressure range in which heat is generated can be broadened. Therefore, as shown in FIG. 2, hydrogen is absorbed and released in a wider pressure range, here two pressure ranges, and a plurality of plateau pressure ranges in which the hydrogen storage / release amount is increased are formed. Therefore, rapid heat generation per hour when storing hydrogen can be suppressed. At this time, heat can be efficiently removed by the heat exchanger. As a result, the degradation of the alloy can be suppressed by suppressing the collapse of the crystal structure of MH due to heat, and the MH occlusion / discharge performance can be maintained for a long time.

本実施形態の水素貯蔵タンクも、第1実施形態と同様に作製することができる。具体的には、例えば、チタン(Ti)粉、クロム(Cr)粉、及びマンガン(Mn)粉を用いてアーク溶解法による常法によりアーク溶解して粗合金を作製し、アーク溶解後、銅ロール等を用いて急冷し、これをボールミル等で粉砕した後、真空中にて(例えば900℃で3時間)アニール処理を行なって、組成が同一で組成比の異なるTiCrMn合金粉を得、これをタンク内に(好ましくは高密度に)充填する等して作製できる。   The hydrogen storage tank of this embodiment can also be produced similarly to the first embodiment. Specifically, for example, a titanium (Ti) powder, a chromium (Cr) powder, and a manganese (Mn) powder are arc-melted by a conventional method using an arc melting method to produce a crude alloy. After quenching with a roll or the like and pulverizing with a ball mill or the like, annealing is performed in vacuum (for example, at 900 ° C. for 3 hours) to obtain TiCrMn alloy powders having the same composition but different composition ratios. Can be prepared by filling the tank in a tank (preferably at a high density).

本実施形態では、Ti30Cr35Mn35及びTi36Cr32Mn32を組み合わせた場合を説明したが、これらとこれら以外の他の組成比のTiCrMn系合金や、TiCrMn系合金の他の組成比の組合せとして構成してもよいし、第1実施形態で挙げたTiCrMn系合金以外の他のMHを選択して組成比の異なる組合せにして構成することも可能であり、異なるプラトー圧を有する所望の構成とすることができる。 In the present embodiment, the case where Ti 30 Cr 35 Mn 35 and Ti 36 Cr 32 Mn 32 are combined has been described, but these and other composition ratios of TiCrMn alloys and other composition ratios of TiCrMn alloys are also described. It is also possible to configure a combination of different composition ratios by selecting MH other than the TiCrMn-based alloy mentioned in the first embodiment, and to have a desired plateau pressure. It can be set as this structure.

元素組成が同一で組成比が異なるMHの好ましい組み合わせ態様としては、上記以外に、Ti25Cr5020MoとTi25Cr5015Mo10との組合せ、Ti25Cr5020MoとTi25Cr5010Mo15との組合せ等を挙げることができる。 As a preferable combination mode of MH having the same elemental composition but different composition ratio, in addition to the above, a combination of Ti 25 Cr 50 V 20 Mo 5 and Ti 25 Cr 50 V 15 Mo 10 , Ti 25 Cr 50 V 20 Mo 5 And a combination of Ti 25 Cr 50 V 10 Mo 15 and the like.

また、元素組成が同一で組成比が異なる組合せにおいても、プラトー圧の差が0.5MPa以上となる組合せが好ましく、より好ましくは4MPa以上である。   Further, even in a combination having the same elemental composition but different composition ratios, a combination in which the difference in plateau pressure is 0.5 MPa or more is preferable, and more preferably 4 MPa or more.

以下、実施例によって本発明をより具体的に説明する。但し、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.

(実施例1)
−試料の作製−
チタン(Ti)粉〔粒径100μm〕4.72gと、クロム(Cr)粉〔粒径100〕10.25gと、バナジウム(V)粉〔粒径100μm〕5.02gとを用い、アーク溶解法による常法により、アーク溶解して粗合金を作製し、アーク溶解後、銅ロールを用いて700℃/分にて急冷し、これをボールミルを用いて粉砕した。その後真空中、900℃で3時間アニール処理を行ない、TiCrV合金粉を得た。
Example 1
-Sample preparation-
Arc melting method using 4.72 g of titanium (Ti) powder [particle size 100 μm], 10.25 g of chromium (Cr) powder [particle size 100] and 5.02 g of vanadium (V) powder [particle size 100 μm] A crude alloy was prepared by arc melting by a conventional method, and after arc melting, it was rapidly cooled at 700 ° C./min using a copper roll and pulverized using a ball mill. Thereafter, annealing treatment was performed in vacuum at 900 ° C. for 3 hours to obtain TiCrV alloy powder.

得られたTiCrV合金について、ICP発光分析により組成及び組成比がTi25Cr5025であることを確認した。また、Ti25Cr5025のプラトー圧は、PCT測定装置((株)鈴木商館製)を用いたPCT測定して求めた結果、0.5MPaであった。 The obtained TiCrV alloy composition and the composition ratio was calculated as follows: Ti 25 Cr 50 V 25 by ICP emission spectrometry. The plateau pressure of Ti 25 Cr 50 V 25 was 0.5 MPa as a result of PCT measurement using a PCT measurement device (manufactured by Suzuki Shokan Co., Ltd.).

次に、チタン(Ti)粉〔粒径100μm〕6.70gと、クロム(Cr)粉〔粒径100μm〕6.47gと、マンガン(Mn)粉〔粒径100μm〕6.83gとを用い、上記と同様の操作を行なって、TiCrMn合金粉を得た。   Next, 6.70 g of titanium (Ti) powder [particle size 100 μm], 6.47 g of chromium (Cr) powder [particle size 100 μm], and 6.83 g of manganese (Mn) powder [particle size 100 μm] were used, The same operation as described above was performed to obtain TiCrMn alloy powder.

前記同様に、得られたTiCrMn合金の組成及び組成比は、Ti36Cr32Mn32であり、また、前記同様にして求めたTi36Cr32Mn32のプラトー圧は8MPaであった。 Similarly to the above, the composition and composition ratio of the obtained TiCrMn alloy were Ti 36 Cr 32 Mn 32 , and the plateau pressure of Ti 36 Cr 32 Mn 32 obtained in the same manner was 8 MPa.

−水素貯蔵タンクの作製−
図4に示すように、断面円形で内容量60ml(熱交換管を除く)の筒型のステンレス合金SUS310製の高圧タンク(耐圧35MPa)21を用意した。この高圧タンク21の一端は、開口構造となっており、この開口部にAlフィルタ(アルミニウム製、孔サイズ:0.5μm)22が取り付けられている。Alフィルタ22が取付けられた一端は、Alフィルタおよび配管を介してニードルバルブ23と連通されており、バルブの開閉により、タンクを密閉すると共に、Alフィルタ22を介したタンク内部への水素の供給および、貯蔵されている水素の放出(排出)が行なえるようになっている。
-Production of hydrogen storage tank-
As shown in FIG. 4, a cylindrical high pressure tank (pressure resistance 35 MPa) 21 made of a stainless steel SUS310 having a circular cross section and an internal volume of 60 ml (excluding a heat exchange tube) was prepared. One end of the high-pressure tank 21 has an opening structure, and an Al filter (made of aluminum, hole size: 0.5 μm) 22 is attached to the opening. One end to which the Al filter 22 is attached communicates with the needle valve 23 through an Al filter and piping. The tank is sealed by opening and closing the valve, and hydrogen is supplied into the tank through the Al filter 22. In addition, the stored hydrogen can be released (discharged).

ニードルバルブ23には、外部の水素供給装置と連通する不図示の水素供給管が接続されており、ニードルバルブ23を開きAlフィルタを通して水素供給管から水素を高圧に供給したときにはタンク内に水素を貯蔵(吸蔵)でき、必要に応じてニードルバルブ23を開き減圧したときには貯蔵されている水素を放出できるようになっている。   The needle valve 23 is connected to a hydrogen supply pipe (not shown) that communicates with an external hydrogen supply device. When the needle valve 23 is opened and hydrogen is supplied to the high pressure from the hydrogen supply pipe through the Al filter, hydrogen is supplied into the tank. It can be stored (occluded), and the stored hydrogen can be released when the needle valve 23 is opened and decompressed as necessary.

高圧タンク21の他端には、熱交換管(外径φ2mm、内径φ1.5mm、表面積0.2m、水循環量100ml/min、冷却水温度20℃[一定])24が取付けられており、タンク外から冷却水をタンク内部に流してタンク内を挿通し再び他端からタンク外に排出する循環系が構築されている。これにより、タンク内部のMH(Ti25Cr5025およびTi36Cr32Mn32)並びにタンク内雰囲気は冷却水と熱交換を行なって冷却されるようになっている。 At the other end of the high-pressure tank 21, a heat exchange tube (outer diameter φ2 mm, inner diameter φ1.5 mm, surface area 0.2 m 2 , water circulation rate 100 ml / min, cooling water temperature 20 ° C. [constant]) 24 is attached. A circulation system is constructed in which cooling water flows from the outside of the tank into the tank, is inserted into the tank, and is discharged from the other end to the outside of the tank again. As a result, the MH (Ti 25 Cr 50 V 25 and Ti 36 Cr 32 Mn 32 ) inside the tank and the atmosphere in the tank are cooled by heat exchange with the cooling water.

上記のように構成された高圧タンク21内に、上記より得たTi25Cr5025合金粉5gと、Ti36Cr32Mn32合金粉5gとを、V型混粉器を用いて予め混粉し、混扮した粉末をタンクへ高密度に充填後、密閉して水素貯蔵タンクを作製した。 In the high-pressure tank 21 configured as described above, 5 g of Ti 25 Cr 50 V 25 alloy powder obtained above and 5 g of Ti 36 Cr 32 Mn 32 alloy powder are mixed in advance using a V-type powder mixer. The powdered and kneaded powder was filled into the tank with high density and then sealed to prepare a hydrogen storage tank.

−測定−
次に、ニードルバルブ23を開き、Alフィルタを通して35MPaの水素ガスをタンク内に供給した。その後、ニードルバルブ23を閉じて5分間そのまま保持した。5分経過後、ニードルバルブを再び開き、Alフィルタを通して大気圧まで水素ガスを放出した。この操作を100回(サイクル)繰り返して行ない、JIS H 7201(水素吸蔵合金の圧力−等温線(PCT線)の測定法)に準じたPCT法により、水素放出量を測定した。測定結果を下記表1に示す。
-Measurement-
Next, the needle valve 23 was opened, and 35 MPa hydrogen gas was supplied into the tank through the Al filter. Thereafter, the needle valve 23 was closed and held for 5 minutes. After 5 minutes, the needle valve was opened again, and hydrogen gas was released through the Al filter to atmospheric pressure. This operation was repeated 100 times (cycles), and the hydrogen release amount was measured by the PCT method according to JIS H 7201 (measurement method of hydrogen storage alloy pressure-isothermal curve (PCT line)). The measurement results are shown in Table 1 below.

(実施例2)
実施例1において、Ti25Cr5025合金粉およびTi36Cr32Mn32合金粉を、以下に示す方法により作製した、組成同一で格子定数の異なるTi25Cr5025合金粉1およびTi25Cr5025合金粉2に代えたこと以外、実施例1と同様にして、水素貯蔵タンクを作製すると共に、水素放出量の測定を行なった。測定結果は下記表1に示す。
(Example 2)
In Example 1, Ti 25 Cr 50 V 25 alloy powder and Ti 36 Cr 32 Mn 32 alloy powder was produced by the following method, different lattice constants composition identical Ti 25 Cr 50 V 25 alloy powder 1 and Ti A hydrogen storage tank was prepared and the amount of hydrogen released was measured in the same manner as in Example 1 except that the 25 Cr 50 V 25 alloy powder 2 was used. The measurement results are shown in Table 1 below.

−試料の作製−
チタン(Ti)粉〔粒径100μm〕61.3gと、クロム(Cr)粉〔粒径100μm〕133.3gと、バナジウム(V)粉〔粒径100μm〕65.3gとを用い、アーク溶解法による常法により、アーク溶解して粗合金を作製し、アーク溶解後室温(25℃)下9時間かけて25℃まで放冷し、これをボールミルを用いて粉砕した。その後真空中、900℃で3時間アニール処理を行ない、TiCrV合金粉1を得た。
-Sample preparation-
Arc melting method using 61.3 g of titanium (Ti) powder [particle size 100 μm], 133.3 g of chromium (Cr) powder [particle size 100 μm], and 65.3 g of vanadium (V) powder [particle size 100 μm] A crude alloy was prepared by arc melting by the usual method according to 1. After the arc melting, it was allowed to cool to 25 ° C. over 9 hours at room temperature (25 ° C.), and this was pulverized using a ball mill. Thereafter, annealing treatment was performed in vacuum at 900 ° C. for 3 hours to obtain TiCrV alloy powder 1.

TiCrV合金粉1は、実施例1と同様の方法により、組成がTi25Cr5025であることを確認した。また、TiCrV合金粉1の格子定数は、XRD測定した結果3.01Åであり、実施例1と同様の方法により求めたプラトー圧は1.0MPaであった。 The TiCrV alloy powder 1 was confirmed to have a composition of Ti 25 Cr 50 V 25 by the same method as in Example 1. Further, the lattice constant of the TiCrV alloy powder 1 was 3.01 mm as a result of XRD measurement, and the plateau pressure obtained by the same method as in Example 1 was 1.0 MPa.

次に、TiCrV合金粉1と同じTi粉、Cr粉およびV粉を同量用いて同様に粗合金を作製した後、アーク溶解後の放冷による冷却を、銅ロールで600℃/分にて急冷する方法に変更したこと以外、TiCrV合金粉1と同様にして、TiCrV合金粉2を得た。   Next, the same amount of Ti powder, Cr powder and V powder as TiCrV alloy powder 1 was used to produce a crude alloy in the same manner, and then cooling by cooling after arc melting was performed at 600 ° C./min with a copper roll. A TiCrV alloy powder 2 was obtained in the same manner as the TiCrV alloy powder 1 except that the method was changed to a rapid cooling method.

TiCrV合金粉2は、実施例1と同様の方法により、組成がTi25Cr5025であることを確認した。また、TiCrV合金粉2の格子定数は、前記同様の方法を行なった結果3.03Åであり、実施例1と同様の方法により求めたプラトー圧は0.1MPaであった。 The composition of TiCrV alloy powder 2 was confirmed to be Ti 25 Cr 50 V 25 by the same method as in Example 1. The lattice constant of TiCrV alloy powder 2 was 3.03 mm as a result of performing the same method as described above, and the plateau pressure obtained by the same method as in Example 1 was 0.1 MPa.

(実施例3)
実施例1において、Ti25Cr5025合金粉およびTi36Cr32Mn32合金粉を、以下に示す方法により作製したTi25Cr2550合金粉およびTi30Cr35Mn35合金粉に代えたこと以外、実施例1と同様にして、水素貯蔵タンクを作製すると共に、水素放出量の測定を行なった。測定結果は下記表1に示す。
(Example 3)
In Example 1, Ti 25 Cr 50 V 25 alloy powder and Ti 36 Cr 32 Mn 32 alloy powder were replaced with Ti 25 Cr 25 V 50 alloy powder and Ti 30 Cr 35 Mn 35 alloy powder prepared by the following method. Except that, a hydrogen storage tank was prepared and the hydrogen release amount was measured in the same manner as in Example 1. The measurement results are shown in Table 1 below.

−試料の作製−
チタン粉〔粒径100μm〕4.75gと、クロム粉〔粒径100μm〕5.15gと、バナジウム粉〔粒径100μm〕10.10gとを用い、アーク溶解法による常法により、アーク溶解して粗合金を作製し、アーク溶解後銅ロールで600℃/分にて急冷し、これをボールミルを用いて粉砕した。その後真空中、900℃で3時間アニール処理を行ない、TiCrV合金粉を得た。
-Sample preparation-
Titanium powder [particle size 100 μm] 4.75 g, chromium powder [particle size 100 μm] 5.15 g and vanadium powder [particle size 100 μm] 10.10 g were arc-melted by a conventional method using arc melting method. A crude alloy was prepared, and after arc melting, it was rapidly cooled with a copper roll at 600 ° C./min, and pulverized using a ball mill. Thereafter, annealing treatment was performed in vacuum at 900 ° C. for 3 hours to obtain TiCrV alloy powder.

次に、チタン粉〔粒径100μm〕5.55gと、クロム粉〔粒径100μm〕7.03gと、マンガン粉〔粒径100μm〕7.42gとを用い、アーク溶解法による常法により、アーク溶解して粗合金を作製し、アーク溶解後銅ロールで600℃/分にて急冷し、これをボールミルを用いて粉砕した。その後真空中、900℃で3時間アニール処理を行ない、TiCrMn合金粉を得た。   Next, 5.55 g of titanium powder [particle size 100 μm], 7.03 g of chromium powder [particle size 100 μm], and 7.42 g of manganese powder [particle size 100 μm] are used, and arc arc melting is performed in a conventional manner. A crude alloy was prepared by melting, rapidly melted at 600 ° C./min with a copper roll after arc melting, and pulverized using a ball mill. Thereafter, an annealing treatment was performed in vacuum at 900 ° C. for 3 hours to obtain TiCrMn alloy powder.

上記より得たTiCrV合金粉、TiCrMn合金粉はそれぞれ、実施例1と同様の方法により、組成および組成比がTi25Cr2550、Ti30Cr35Mn35であることを確認した。また、実施例1と同様の方法により求めたプラトー圧はそれぞれ0.1MPa、10MPaであった。 The TiCrV alloy powder and TiCrMn alloy powder obtained from the above were confirmed to be Ti 25 Cr 25 V 50 and Ti 30 Cr 35 Mn 35 by the same method as in Example 1, respectively. Moreover, the plateau pressure calculated | required by the method similar to Example 1 was 0.1 MPa and 10 MPa, respectively.

(比較例1)
実施例1において、Ti25Cr5025合金粉5gおよびTi36Cr32Mn32合金粉5gをTi25Cr5025合金粉10gに代えたこと以外、実施例1と同様にして、水素貯蔵タンクを作製すると共に、水素放出量の測定を行なった。測定結果は下記表1に示す。
(Comparative Example 1)
In Example 1, except that instead of Ti 25 Cr 50 V 25 alloy powder 5g and Ti 36 Cr 32 Mn 32 alloy powder 5g into Ti 25 Cr 50 V 25 alloy powder 10 g, in the same manner as in Example 1, the hydrogen storage While producing the tank, the hydrogen release amount was measured. The measurement results are shown in Table 1 below.

Figure 2007309457
Figure 2007309457

前記表1に示すように、異なるプラトー圧を有する実施例では、プラトー圧が単一の比較例に比べ、水素の吸放出を繰り返し行なったときの発熱(熱量変化)が大幅に抑えられ、水素の吸放出を100サイクル繰り返した後の水素放出量の低下幅も小さかった。つまり、水素の吸放出を繰り返して多量の水素吸蔵を行なうことに伴なうMHの熱劣化が抑制され、水素の吸蔵/放出効率の大幅な低下を防止することができた。   As shown in Table 1, in the examples having different plateau pressures, heat generation (change in calorific value) when hydrogen is repeatedly absorbed and released is significantly suppressed as compared with the comparative example in which the plateau pressure is single. The amount of decrease in the hydrogen release amount after repeating the absorption and release of 100 cycles was also small. In other words, thermal deterioration of MH accompanying a large amount of hydrogen occlusion by repeating hydrogen absorption and desorption was suppressed, and a significant reduction in hydrogen occlusion / release efficiency could be prevented.

第1実施形態に係る水素貯蔵タンクを示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the hydrogen storage tank which concerns on 1st Embodiment. プラトー圧の異なる二種のMHを有する第1実施形態に係る水素貯蔵タンクの水素貯蔵量と水素圧力との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the hydrogen storage amount and hydrogen pressure of the hydrogen storage tank which concerns on 1st Embodiment which has two types of MH from which a plateau pressure differs. 第1実施形態に係る水素貯蔵タンクの構成を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the hydrogen storage tank which concerns on 1st Embodiment. 実施例1で作製した水素貯蔵タンクの構成を示す概略断面図である。2 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a hydrogen storage tank produced in Example 1. FIG. 一種のMHを有する従来の水素貯蔵タンクの水素貯蔵量と水素圧力との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the hydrogen storage amount and hydrogen pressure of the conventional hydrogen storage tank which has a kind of MH.

符号の説明Explanation of symbols

11,21…高圧タンク
12…Ti25Cr5025合金
13…Ti36Cr32Mn32合金
16,17…Ti25Cr5025合金
18…Ti30Cr35Mn35合金
19…Ti36Cr32Mn32合金
11, 21 ... High pressure tank 12 ... Ti 25 Cr 50 V 25 alloy 13 ... Ti 36 Cr 32 Mn 32 alloy 16, 17 ... Ti 25 Cr 50 V 25 alloy 18 ... Ti 30 Cr 35 Mn 35 alloy 19 ... Ti 36 Cr 32 Mn 32 alloy

Claims (6)

プラトー圧の異なる水素吸蔵合金の少なくとも二種と、前記少なくとも二種の水素吸蔵合金を収容するタンクとを備えた水素貯蔵タンク。   A hydrogen storage tank comprising at least two types of hydrogen storage alloys having different plateau pressures and a tank for storing the at least two types of hydrogen storage alloys. 前記プラトー圧の異なる水素吸蔵合金は、元素組成が同一で組成比が異なる少なくとも二種を含む請求項1に記載の水素貯蔵タンク。   2. The hydrogen storage tank according to claim 1, wherein the hydrogen storage alloys having different plateau pressures include at least two kinds having the same elemental composition and different composition ratios. 前記プラトー圧の異なる水素吸蔵合金は、元素組成が異なる少なくとも二種を含む請求項1又は2に記載の水素貯蔵タンク。   The hydrogen storage tank according to claim 1 or 2, wherein the hydrogen storage alloys having different plateau pressures include at least two elements having different elemental compositions. 前記プラトー圧の異なる水素吸蔵合金は、元素組成が同一で格子定数が異なる少なくとも二種を含む請求項1〜3のいずれか1項に記載の水素貯蔵タンク。   4. The hydrogen storage tank according to claim 1, wherein the hydrogen storage alloys having different plateau pressures include at least two types having the same elemental composition and different lattice constants. 5. プラトー圧の異なる水素吸蔵合金間でのプラトー圧の差が0.5MPa以上である請求項1〜4のいずれか1項に記載の水素貯蔵タンク。   The hydrogen storage tank according to any one of claims 1 to 4, wherein a difference in plateau pressure between hydrogen storage alloys having different plateau pressures is 0.5 MPa or more. 前記少なくとも二種の水素吸蔵合金は、各プラトー圧における水素吸蔵時の発熱量が略同等である請求項1〜5のいずれか1項に記載の水素貯蔵タンク。   The hydrogen storage tank according to any one of claims 1 to 5, wherein the at least two kinds of hydrogen storage alloys have substantially the same amount of heat generation during hydrogen storage at each plateau pressure.
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