JP2008014433A

JP2008014433A - 水素供給装置、および、水素貯蔵容器

Info

Publication number: JP2008014433A
Application number: JP2006187441A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Inoue; 雅博井上
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-07-07
Filing date: 2006-07-07
Publication date: 2008-01-24
Anticipated expiration: 2026-07-07
Also published as: JP4692421B2

Abstract

【課題】水素供給装置において、水素貯蔵容器の軽量化を図るとともに、圧力計を用いずに、水素貯蔵容器内の水素残量を確認する。
【解決手段】水素供給装置１００は、水素貯蔵容器としての棒状のガラス細管１０と、赤外線ランプ２０とを備える。赤外線ランプ２０は、ガラス細管１０の一方の端部１０ａに、照射光が照射されるように配置されている。ガラス細管１０の他方の端部１０ｂの内部には、着色グリセリン１２が封入されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、水素供給装置、および、水素貯蔵容器に関するものである。

従来、水素供給装置には、水素の供給源として、水素を貯蔵するための水素貯蔵容器（水素貯蔵部）が備えられる。そして、この水素貯蔵容器としては、金属タンクや、水素吸蔵合金タンクや、カーボン繊維タンク等が用いられている。このような水素貯蔵容器は、比較的重量が重いため、軽量化が求められている。近年では、水素貯蔵容器の軽量化を図るため、上述した各種タンクの代わりに、ガラス細管を用いる技術が提案されている（下記非特許文献１，２参照）。

ところで、上記水素供給装置では、一般に、水素貯蔵容器に圧力計を併設し、この圧力計を用いて水素貯蔵容器内の残圧を測定し、その測定結果を確認することによって、水素の残量を確認している。

A.F.Chabak "Developing Hydrogen Accumulation with High Capacity and Instant Supplying it to Fuel Cells" International Forum <Hydrogen Technologies for Energy Production> 6-10 February 2006 Moscow Douglas B. Rapp,James E.Shelby "Photo-induced hydrogen outgassing of glass" Journal of Non-Crystalline Solids 349(2004) p.254-259

しかし、水素貯蔵容器に圧力計を併設することは、水素供給装置の大型化、重量化を招く。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、水素供給装置において、水素貯蔵容器の軽量化を図るとともに、圧力計を用いずに、水素貯蔵容器内の水素残量を確認することを目的とする。

上述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明では、以下の構成を採用した。
本発明の水素供給装置は、
所定波長を有する照射光が照射されることによって、水素が透過可能となるガラスからなり、内部に水素が充填された中空状のガラス細管と、
前記ガラス細管に前記照射光を照射する照射装置と、を備え、
前記照射装置は、前記ガラス細管の一方の端部に、前記照射光が照射されるように配置されており、
前記ガラス細管は、可視光に対して透明であり、
前記ガラス細管の、前記照射光が照射される側とは反対側の端部の内部に、有色の液体が封入されていることを要旨とする。

ここで、上記ガラス細管を構成するガラスには、例えば、所定波長を有する照射光が照射されることによって共振する所定の物質が含まれており、この物質に上記照射光が照射されたときに、物質が共振して分子間の距離が広がることによって、水素が透過可能となる。このような物質としては、例えば、鉄系材料（例えば、Ｆｅ₃Ｏ₄）が挙げられる。この場合、照射光としては、例えば、２〜３（μｍ）の波長を有する近赤外光を用いることができる。なお、上記所定波長、および、ガラスに含まれる上記物質の組み合わせは、適宜選択可能である。

また、「可視光に対して透明」とは、可視光の透過率が１００（％）である必要はなく、少なくとも可視光の透過を目視によって視認可能な程度の透過率であればよい。また、「有色の液体」としては、例えば、着色剤によって着色されたグリセリン（着色グリセリン）等を用いることができる。

本発明では、上記ガラス細管を水素貯蔵容器として利用する。そして、このガラス細管の一方の端部には、照射装置によって上記照射光が照射され、照射光が照射された部位から水素が放出される。また、ガラス細管の他方の端部、すなわち、照射光が照射される側と反対側の端部の内部には、有色の液体が封入されており、ガラス細管の一方の端部から水素が放出され、内部の圧力が低下すると、上記液体が膨張する。そして、ガラス細管は、可視光に対して透明であるので、上記液体の膨張の程度を外部から目視により視認することができる。したがって、水素貯蔵容器内の水素残量を確認することができ。つまり、本発明によって、水素貯蔵容器の軽量化を図るとともに、圧力計を用いずに、水素貯蔵容器内の水素残量を確認することができる。

本発明は、上述の水素供給装置としての構成の他、水素供給装置に備えられる水素貯蔵容器の発明として構成することもできる。なお、水素貯蔵容器の態様において、先に示した種々の付加的要素を適用することが可能である。

以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき以下の順序で説明する。
Ａ．水素供給装置の構成：
Ｂ．ガラス細管からの水素放出の原理：
Ｃ．ガラス細管内の水素残量の確認：
Ｄ．変形例：

Ａ．水素供給装置の構成：
図１は、本発明の一実施例としての水素供給装置１００の概略構成を示す説明図である。この水素供給装置１００は、水素を貯蔵する水素貯蔵容器からの水素の放出量を調整することによって外部へ水素を供給する装置であり、水素貯蔵容器としての棒状のガラス細管１０と、赤外線ランプ２０とを備えている。

ガラス細管１０は、二酸化珪素を主成分とし、鉄系材料（例えば、Ｆｅ₃Ｏ₄）を含むガラスからなり、この内部には、水素が高圧封入されている。ガラスに含まれる鉄系材料は、赤外線ランプ２０からの照射光によって共振する。また、ガラス細管１０の端部１０ｂの内部には、着色グリセリン１２が封入されている。なお、ガラス細管１０は、可視光に対して透明である。ここで、「可視光に対して透明」とは、可視光の透過率が１００（％）である必要はなく、少なくとも可視光の透過を目視によって視認可能な程度の透過率であればよい。

赤外線ランプ２０は、２〜３（μｍ）の波長を有する赤外線（近赤外光）を放射する。そして、赤外線ランプ２０は、ガラス細管１０の着色グリセリン１２が封入されている側と反対側の端部１０ａに、照射光が照射されるように配置されている。そして、後述するように、赤外線ランプ２０からの照射光が照射されることによって、ガラス細管１０の端部１０ａからは、水素が放出される。赤外線ランプ２０は、本発明における照射装置に相当する。

なお、この水素供給装置１００は、水素供給装置１００の外部から、ガラス細管１０を目視することができる。

Ｂ．ガラス細管からの水素放出の原理：
図２は、ガラス細管１０からの水素放出の原理を模式的に示す説明図である。先に説明したように、ガラス細管１０は、二酸化珪素１０ｓを主成分とし、鉄系材料１０ｆを含むガラスからなる。なお、ガラスには、二酸化珪素１０ｓ、および、鉄系材料１０ｆ以外の物質も含まれるが、ここでは、図示、および、説明は省略する。

図２（ａ）に示したように、ガラス細管１０の端部１０ａに赤外線ランプ２０からの照射光が照射されていないときには、二酸化珪素１０ｓ、および、鉄系材料１０ｆは、共振しないため、これらの間隔は十分に狭く、水素は、ガラス細管１０の内部に留まっている。一方、図２（ｂ）に示したように、ガラス細管１０の端部１０ａに赤外線が照射されると、鉄系材料１０ｆｅが共振して分子間の距離が広がり、図中に太線矢印で示したように、水素が透過可能となる。

本実施例の水素供給装置１００は、このような原理を利用して、水素の供給を行う。また、同様にして、水素の充填を行うことも可能である。

Ｃ．ガラス細管内の水素残量の確認：
図３は、ガラス細管１０内の水素残量の確認方法について示す説明図である。図３（ａ）に、ガラス細管１０内の水素残量が比較的多いときの様子を示した。また、図３（ｂ）に、ガラス細管１０内の水素残量が比較的少ないときの様子を示した。

図３（ａ）に示したように、ガラス細管１０内の水素残量が比較的多いときには、着色グリセリン１２の膨張が比較的小さく、ガラス細管１０内において、着色グリセリン１２が存在する部位の長さＬは、比較的短い（Ｌ１）。一方、図３（ｂ）に示したように、ガラス細管１０内の水素残量が比較的少ないときには、着色グリセリン１２の膨張が比較的大きく、ガラス細管１０内において、着色グリセリン１２が存在する部位の長さＬは、比較的長い（Ｌ２）。つまり、ガラス細管１０内において、着色グリセリン１２が存在する部位の長さＬは、ガラス細管１０内の水素残量の低下に従って長くなる。

そして、先に説明したように、水素供給装置１００は、水素供給装置１００の外部から、ガラス細管１０を目視することが可能であり、また、ガラス細管１０は、可視光に対して透明であるので、着色グリセリン１２が存在する部位の長さＬは、水素供給装置１００の外部から目視によって視認することができる。したがって、水素供給装置１００の外部から、着色グリセリン１２の様子を目視することによって、ガラス細管１０内の水素残量を確認することができる。

以上説明した本実施例の水素供給装置１００によれば、水素貯蔵容器として、比較的計量なガラス細管１０を用いており、また、ガラス細管１０内の水素残量を確認するために圧力計を備える必要がないため、水素供給装置１００の小型化、軽量化を図ることができる。

Ｄ．変形例：
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこのような実施の形態になんら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様での実施が可能である。例えば、以下のような変形が可能である。

Ｄ１．変形例１：
上記実施例では、ガラス細管１０を構成するガラスは、赤外線ランプ２０からの照射光によって共振する鉄系材料を含むものとしたが、本発明は、これに限られない。ガラス細管１０を構成するガラスは、一般に、照射装置から照射される所定波長を有する照射光が照射されることによって共振する所定の物質を含み、照射光が照射されたときに、上記物質が共振して分子間の距離が広がることによって、水素が透過可能となるガラスであればよく、所定波長、および、所定の物質の組み合わせは、適宜選択可能である。

Ｄ２．変形例２：
上記実施例では、ガラス細管１０の端部１０ｂの内部に、着色グリセリン１２を封入するものとしたが、本発明は、これに限られない。着色グリセリン１２の代わりに、他の有色の液体を用いるものとしてもよい。

Ｄ３．変形例３：
上記実施例では、ガラス細管１０は、棒状であるものとしたが、本発明は、これに限られない。ガラス細管１０の形状は、Ｓ字型、Ｕ字型、螺旋型、渦巻き状等、任意に設定可能である。

Ｄ４．変形例４：
上記実施例では、水素供給装置１００が、１本のガラス細管１０を備える場合について示したが、本発明は、これに限られない。水素供給装置１００は、複数のガラス細管１０を備えるようにしてもよい。

本発明の一実施例としての水素供給装置１００の概略構成を示す説明図である。ガラス細管１０からの水素放出の原理を模式的に示す説明図である。ガラス細管１０内の水素残量の確認方法について示す説明図である。

符号の説明

１００…水素供給装置
１０…ガラス細管
１０ａ…端部
１０ｂ…端部
１２…着色グリセリン
２０…赤外線ランプ

Claims

水素供給装置であって、
所定波長を有する照射光が照射されることによって、水素が透過可能となるガラスからなり、内部に水素が充填された中空状のガラス細管と、
前記ガラス細管に前記照射光を照射する照射装置と、を備え、
前記照射装置は、前記ガラス細管の一方の端部に、前記照射光が照射されるように配置されており、
前記ガラス細管は、可視光に対して透明であり、
前記ガラス細管の、前記照射光が照射される側とは反対側の端部の内部に、有色の液体が封入されている、
水素供給装置。
請求項１記載の水素供給装置であって、
前記ガラスは、鉄系材料を含み、
前記所定波長は、赤外線領域の波長である、
水素供給装置。
請求項１または２記載の水素供給装置であって、
前記有色の液体は、所定の着色剤によって着色されたグリセリンである、
水素供給装置。
水素貯蔵容器であって、
所定波長を有する照射光が照射されることによって、水素が透過可能となるガラスからなり、内部に水素を充填するための中空状のガラス細管を備え、
前記ガラス細管は、可視光に対して透明であり、
前記ガラス細管の一方の端部の内部に、有色の液体が封入されている、
水素貯蔵容器。
請求項４記載の水素貯蔵容器であって、
前記ガラスは、鉄系材料を含み、
前記所定波長は、赤外線領域の波長である、
水素貯蔵容器。
請求項４または５記載の水素貯蔵容器であって、
前記有色の液体は、所定の着色剤によって着色されたグリセリンである、
水素貯蔵容器。