JP2020528988A - 燃料ガスの貯蔵のシステム - Google Patents

Abstract

本発明は、ガス、好ましくは水素の貯蔵の分野に関し、マルチキャピラリ構造の形態にある。マルチキャピラリ構造は、特定の長さにわたり同一の断面を有し、その断面は、バルブへ向かってマルチキャピラリが十分な可撓性を持つ値まで、急に減少する。マルチキャピラリの可撓性領域は、水素を燃料電池に搬送するのに十分な長さを有する。このように、可撓性のマルチキャピラリのパイプラインが作り出される。このパイプラインは、貯蔵した水素体積に統合され、このパイプラインの機能は水素の燃料要素への供給である。技術的成果は、高圧ガスのマイクロキャピラリ管への迅速な詰込み、及び管から集積器へのガスの調整された放出の提供から構成され、燃料要素の動作に必要な適度の圧力（＜１ＭＰａ）が維持される。さらに、ガス貯蔵システム及びこのガスを燃料要素に搬送することを含む発電設備の、最適な安全性、ならびに重量特性及び寸法特性を実現しなければならない。【選択図】図１

Description

本発明は、高圧下におけるガスの貯蔵の分野に関する。より正確には、本発明は、水素及びメタンなどのガスの、小型軽量の貯蔵装置に関する。本発明は、エンジンの分野、特に、燃料ガスと酸素との燃料電池における触媒反応が電気の生成に使用される、自動車エンジンの分野において用途を見出すことができる。

現在、移動型電子機器及び無人飛翔体のための最も一般的な電気エネルギー源は、ニッケルポリマー電池またはリチウムポリマー電池である。最良のリチウムポリマー電池は、総容量２０Ａｈで、具体的に電池重量の１キログラム当たり約２００Ｗｈのエネルギー消費であり、それが、電池の充電なしではデバイスの動作時間を制限する。移動型発電装置のエネルギー消費の大幅な増加のため、燃料電池が使用される。燃料電池において、貯蔵装置からの水素は酸化剤との触媒反応を起こし、それによって電気が生成される。燃料電池のための最も一般的な燃料ガスは水素であり、空気中の酸素が酸化剤として使用され、水、熱エネルギー、及び電気エネルギーを生成する。しかし、天然ガスなどの他の燃料を、燃料電池に使用することができる。

水素エネルギーが直面する課題の１つは、安全な貯蔵、及び燃料電池への水素燃料の管理された供給である。物理的貯蔵方法（液体中における圧縮または多孔性構造体による吸着）、または化学的貯蔵方法（メタルハイドライド）を含む様々な方法が、スチールもしくは複合材料のシリンダでの水素の移動型貯蔵装置のために開発されてきた。これらの全ての方法は、燃料貯蔵及び供給システムにおいて、水素の重量含有量及び体積含有量に大幅な制限を有する（Ｇｕｐｔａ Ｒ．，Ｂａｓｉｌｅ Ａ．，ＶｅｚｉｒｏｇｌｕＴ．Ｎ．（ｅｄ），Ｃｏｍｐｅｎｄｉｕｍ ｏｆ Ｈｙｄｒｏｇｅｎ Ｅｎｅｒｇｙ：Ｈｙｄｒｏｇｅｎ Ｓｔｏｒａｇｅ，Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ａｎｄ Ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ−Ｗｏｏｄｈｅａｄ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ，２０１６）。

より将来性があるのは、マイクロキャピラリ構造に基づく貯蔵設備の使用である。高強度ガラス等級のキャピラリ容器が、圧縮された燃料ガスの貯蔵及び搬送のための、現存のスチール及び複合材料のシリンダに対する実際上の代替であることが知られている。利用可能な実験データ（Ｚｈｅｖａｇｏ Ｎ．Ｋ．，Ｄｅｎｉｓｏｖ Ｅ．Ｉ．，Ｇｌｅｂｏｖ Ｖ．Ｉ．，Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｅｎｅｒｇｙ，２０１０，ｖ．３５，ｐｐ．１６９−１７５）によると、ガラスのマイクロキャピラリが、標準シリンダ（２０〜３５ＭＰａ）及び複合材料シリンダ（３５〜７０ＭＰａ）よりも大幅に高い圧力（１００Ｍｐａ以上）における、水素もしくは他のガスの安全な貯蔵のために使用することができ、それによってそれらの中に、これまでで最高のガスの重量含有量をもたらす。マルチキャピラリ容器に貯蔵されたガスの合計体積は、マイクロキャピラリの数に対応して多くの小さい体積に分割されるので、容器の一部の突発的な破壊で多量のガスを大気に即時放出する可能性は軽減され、高圧下における水素ガスの貯蔵の安全性が増す。

マルチキャピラリ容器（タンク）は、他の利点も有する。強度の理由で円筒または球の形状を有する、従来の高圧ガスシリンダとは異なり、マルチキャピラリ容器は任意の形状（六角、平坦など）であり得る。そのため、マルチキャピラリ容器は、電気を生成するための燃料電池を利用する装置の、任意の中空空間を使用することができる。２００ミクロン未満の径を有するガラスキャピラリの、別の重要な特性は、それらの高い機械的可撓性である。この理由のため、可撓性キャピラリの束を、例えば高圧ガス貯蔵装置の大部分の容積を、燃料電池に接続するパイプラインとして使用することができる。この場合、必要に応じてガスの流れを変える際に、接続スリーブを必要としない（Ｚｈｅｖａｇｏ Ｎ．Ｋ．ａｎｄ ｏｔｈｅｒｓ，Ｍｉｃｒｏ−ｃａｐｉｌｌａｒｙ ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｓｔｏｒａｇｅ ｔａｎｋｓ，Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｊｏｕｒｎａｌ Ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ Ｅｎｅｒｇｙ ａｎｄ Ｅｃｏｌｏｇｙ−２０１２．−Ｎｏ．９．−Ｐ．１０６−１１５）。可撓性キャピラリの束は、燃料ガスの貯蔵及び搬送の分野だけではなく、他の多くの用途を見出すことができる。特に、可撓性キャピラリの束は、緊急時において飛行機の乗客に呼吸ガスを配給するために提案されている（独国特許出願公開第１０３４３２５０号明細書）。

マルチキャピラリのタンクに貯蔵された燃料ガスの実際上の使用のために、ガスによるタンクの迅速な充填、及びタンクからバッファへの制御されたガスの放出を提供することが必要であり、バッファでは、ガスの流れが燃料電池のプロトン膜を通過できるよう、適度な圧力（０．１〜１．０ＭＰａ）が維持される。過去に提案された、ガスをキャピラリから放出するためのマルチキャピラリ管の設計において、可溶性の金属層（ロシア国特許発明第２３２７０７８号明細書、ロシア国特許発明第２３３９８７０号明細書）、またはキャピラリの開放（封止されていない）端部を覆うプラグ（米国特許出願公開第２００９０１２０８１１号明細書、欧州特許出願公開第２０６２８５０号サーチレポート）が使用されている。それらにおいて、ガスの放出を、層またはプラグそれぞれを破壊（溶解）することによって実施することができる。このような取り組みは、最良とは思われない。このような取り組みは、管理するには非常に複雑であり、かつ、層（プラグ）を加熱するエネルギーを必要とし、それは、ガラスと層（プラグ）の材料との体積膨張率の差のため、さらなるガラスの張力をもたらす場合がある。このような解決策の別の不利点は、ガスによるタンクの迅速な充填をもたらさないこと、ならびに、最適な信頼性及びキャピラリからガスを放出するスピードを保証しながら、タンクからバッファへの制御されたガスの放出をもたらさないことである。

タンクから燃料電池へのガス放出の間、キャピラリへの熱影響を除去するために、複数のマイクロキャピラリ（カートリッジ）の一方の開口端部を、円筒形の保護シリンダに接着し、次にそれらの開口端部を、燃料電池への標準の水素供給システムを有するアダプタに一体化することが提案されている（米国特許出願公開第２０１５０２３６３６２号明細書）。類似の解決方式が、ガスをキャピラリから出すために、高圧空間を伴う閉じた容器に一束のキャピラリを設置して、大きい容積のガス貯蔵装置を作り出すことが提案され、容器の群はパイプラインに接続されるよう提案されている（米国特許出願公開第２０１３１８６９０４号明細書）。

同時に、このような水素供給方式は、保護シリンダ（容器）の断面が十分に小さい場合には安全であることに留意されたい。これは、カートリッジのシリンダとの連結部におけるガス圧の力が、その断面積に比例するからである。例えば、１００ＭＰａで１ｃｍ^２のみの面積においては、この力は約１０００ｋｇｆであり、したがって適度な断面を有する多数のカートリッジ、及びアダプタを伴う多数のカートリッジの接続要素を使用しなければならず、それはシステムをより重くする。別の不利点は、カートリッジ間で無駄な容積が生じ、そのため発電装置の総容積効率を損なうことである。

したがって申請者は現在、重量特性及び体積特性の両方、ならびに使用の安全基準の点において満たされた解決策を認識していない。

マルチキャピラリ貯蔵装置から燃料電池への効率的な水素の供給をもたらすために、移動型水素貯蔵のための装備の、さらなる改善が必要である。したがって、発電装置の安全性を改善すること、及び発電装置の重量及び体積特性を改善することが、非常に喫緊である。

独国特許出願公開第１０３４３２５０号明細書 ロシア国特許発明第２３２７０７８号明細書 ロシア国特許発明第２３３９８７０号明細書 米国特許出願公開第２００９０１２０８１１号明細書 欧州特許出願公開第２０６２８５０号サーチレポート 米国特許出願公開第２０１５０２３６３６２号明細書 米国特許出願公開第２０１３１８６９０４号明細書

Ｇｕｐｔａ Ｒ．，Ｂａｓｉｌｅ Ａ．，ＶｅｚｉｒｏｇｌｕＴ．Ｎ．（ｅｄ），Ｃｏｍｐｅｎｄｉｕｍ ｏｆ Ｈｙｄｒｏｇｅｎ Ｅｎｅｒｇｙ：Ｈｙｄｒｏｇｅｎ Ｓｔｏｒａｇｅ，Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ａｎｄ Ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ−Ｗｏｏｄｈｅａｄ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ，２０１６ Ｚｈｅｖａｇｏ Ｎ．Ｋ．，Ｄｅｎｉｓｏｖ Ｅ．Ｉ．，Ｇｌｅｂｏｖ Ｖ．Ｉ．，Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｅｎｅｒｇｙ，２０１０，ｖ．３５，ｐｐ．１６９−１７５ Ｚｈｅｖａｇｏ Ｎ．Ｋ．ａｎｄ ｏｔｈｅｒｓ，Ｍｉｃｒｏ−ｃａｐｉｌｌａｒｙ ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｓｔｏｒａｇｅ ｔａｎｋｓ，Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｊｏｕｒｎａｌ Ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ Ｅｎｅｒｇｙ ａｎｄ Ｅｃｏｌｏｇｙ−２０１２．−Ｎｏ．９．−Ｐ．１０６−１１５

本発明の目的は、従来技術の欠点を克服することである。より正確には、本発明の目的は、マルチキャピラリのタンクを高圧ガスで迅速に充填すること、及びマルチキャピラリのタンクからマニフォルドまでガスを制御して放出すること、を提供することであり、適度な圧力（１ＭＰａ未満）が燃料電池の動作のために維持される。ガス貯蔵システム及び燃料電池へのガス搬送を含む発電装置の、最適な安全性、ならびに発電装置の効果的な重量特性及び体積特性を保証することが必要である。

マルチキャピラリのガス貯蔵システムは、一方の端部を封止したマイクロキャピラリの束を含んでおり、マイクロキャピラリは金属プラグで封止されること、マイクロキャピラリ間の空間はプラスチック材料で充填されること、及びマイクロキャピラリは円筒形状で、閉端部の近くで一定の断面を有し、開端部の近くでは、マイクロキャピラリが可撓性となり可撓性ガスパイプラインを形成する値まで、断面が減少することを特徴とする。

マルチキャピラリのガス貯蔵システムは、一方の端部を封止したマイクロキャピラリの束を含んでおり、マイクロキャピラリは金属プラグで封止され、マイクロキャピラリは共通の境界を伴う６つの辺を持つ多面体キャピラリの形状で作られ、その一方では周辺部のキャピラリの外面は円筒形で、キャピラリは閉端部において一定の断面を有し、開端部の近くでは、マイクロキャピラリが可撓性となり可撓性ガスパイプラインを形成する値まで、断面が減少することを特徴とする。

任意の上記の実施形態のマルチキャピラリ構造は、マイクロキャピラリが、ガラス、石英、玄武岩で作られるという点で異なる。

上述の変形の任意の１つによるマルチキャピラリ構造は、低い融点及びマイクロキャピラリの材料への高い接着性を有する金属合金が、金属プラグの材料として選択されるという点を特徴とする。

任意の上記の実施形態のマルチキャピラリ構造は、インジウム−錫の合金がプラグの材料として選択されるという点で異なる。

任意の上記の選択によるマルチキャピラリ構造は、プラグの延長Ｌが次の式から定められることを特徴とする。
Ｌ＞Ｐｒ／２ｋ
ここで、ｒはキャピラリの内径、ｋはガラス表面のユニットに対する合金の接着力、Ｐはキャピラリ内で必要なガス圧である。

上述の変形のうちのいずれかによると、マルチキャピラリ構造は、一定の断面領域における、マイクロキャピラリの半径に対する壁厚の比率が、０．１〜１０％であるのが望ましいことを特徴とする。

上述の変形のうちのいずれかによると、マルチキャピラリ構造は、一定の断面領域における、マイクロキャピラリの半径に対する壁厚の比率が、０．１〜２％であるのが望ましいことを特徴とする。

任意の上記の実施形態のマルチキャピラリ構造は、エポキシ樹脂またはエポキシ接着剤がプラスチック材料として使用される点で異なる。

本発明は、圧縮水素ガスを貯蔵し燃料電池へ搬送するためのデバイスである。このデバイスは、水素ガスを含有する１つまたは複数のマルチキャピラリのユニット、貯蔵された水素を燃料電池に搬送するためにマルチキャピラリのユニットと一体化された可撓性マルチキャピラリのガスパイプライン、ならびに圧力センサ及びバルブを含む水素入口及び排気制御システム、を備える。

選択のうちの１つによると、デバイスは、一方の端部が金属プラグで封止され、密に詰められた円筒形ガラスのマイクロキャピラリのセットから構成された、六角形のマルチキャピラリ構造を含む。類似物との主な相違は、円筒形マイクロキャピラリ間の空間が、エポキシ樹脂または他のプラスチック材料で充填され、それが継ぎ目のない構造を保証し、水素がキャピラリの壁を貫通して周囲の媒体の中に拡散するのを防止し、キャピラリの外面におけるナノメートルサイズのひび割れを充填することによってキャピラリの強度を増加させることである。

別の実施形態において、マルチキャピラリ構造は、しっかりと溶接された六角多面体（六角形）キャピラリから構成される。しかし類似物とは異なり、外側のキャピラリは、円筒形表面のセグメントが角柱の平坦面に取って代わる、特別の形状を有する。これによって、内部のガス圧が加えられたときに、マルチキャピラリ構造の外面は、高いガス圧で段階的な崩壊が生じる平坦面の場合とは反対に、曲がるのではなく伸びる。

プラグは、ガラスに対して高い接着性を有する可融合金、好ましくはマイクロキャピラリの径と比例し、かつ接着の度合いと反比例するプラグの長さを伴う、インジウム−錫の合金で作られる。

類似物との主な相違は、マルチキャピラリ構造の形状である。マルチキャピラリ構造は、特定の長さにおいて同一の断面を有し、その断面が、バルブへ向かってマルチキャピラリが十分に可撓性となるまで、急に減少する。マルチキャピラリの可撓性領域は、水素を燃料電池に搬送するために必要な長さである。これは、貯蔵された水素体積を統合する、可撓性のマルチキャピラリのガスパイプラインを作り出し、水素を燃料電池に供給する役割を担う。可撓性マルチキャピラリのガスパイプラインは、外部の機械的衝撃から防護する外側ジャケットを有し得る。大きい容積及び任意の形状の水素貯蔵装置は、エポキシ樹脂を用いて組み合わせた、いくつかのマルチキャピラリ構造から作り出される。この貯蔵装置は、軽量の多孔性ポリマーの外側シェルを有し、それが衝撃から保護し得る。このデバイスは全体として、可撓性マルチキャピラリのガスパイプラインの端部に接続された、調節可能な放出バルブも含む。

本発明によるデバイスは、水素以外の例えばメタン、酸素、ヘリウム、水素とメタンとの混合物、酸素とヘリウムとの混合物、及びその他のガス、ならびにそれらの混合物などの、貯蔵及び放出にも使用できることに留意されたい。

本発明の上記の特徴及び利点、ならびにそれらを実現するための方法は、図面を参照して本発明の実施形態のさらなる説明に基づき、より明白かつ理解可能となる。

ガス貯蔵領域内で、密に詰められた円筒形ガラスのマイクロキャピラリの構造の断面図である。 しっかりと溶接された六角多面体（六角形）キャピラリの構造を、キャピラリの閉端部から見た図である。 ガス貯蔵領域が可撓性マルチキャピラリのガスパイプラインへ向かう、マルチキャピラリ構造の形態を示す図である。 マルチキャピラリ構造を、任意の形状の単一のガス貯蔵装置に組み合わせた、考えられる方式のうちの１つを示す図である。 マルチキャピラリのガスケーブルの、考えられる構造を示す図である。

図１は、水素を貯蔵し燃料電池に搬送するための、マルチキャピラリのユニットの第１の実施形態における、概略断面を示す。構造体は、同一の円筒形で薄い壁のガラスのマイクロキャピラリ（１）のセットから構成される。マイクロキャピラリ（１）は、六角形または他のマトリクスの中に密に詰められ、十分に低い融点の金属で、ガラスに対して良好な接着性と、水素に対する化学的抵抗性とを有する、インジウム−錫の合金Ｉｎ５０Ｓｎなどを伴う金属プラグ（３）を用いて端部から閉じられる。キャピラリの内側の溶融物を、融点未満で冷却した後、硬質の金属プラグ（３）が形成される。プラグの長さＬは、キャピラリが圧力Ｐでガスが充填された場合にプラグを押出す力を上回る、キャピラリ内面に対するプラグの接着力を超える条件から、寸法を決められる。

計算によると、チューブの長さＬは、以下の条件を満たさなければならない。
Ｌ＞Ｐｒ／（２ｋ）
ここで、ｒはキャピラリの内径、ｋはガラス表面のユニットに対する合金の接着力である。

キャピラリ（１）の材料は、ガラス、石英、または玄武岩の様々なタイプとすることができる。マルチキャピラリは、後の結晶化を必要とせず、高温度で軟化させることによって対応するプリフォームから取り出すことができる。マイクロキャピラリの表面において、臨界の深さを有するナノメートルサイズのひび割れが発生する可能性を最小限に抑えるために、マイクロキャピラリの壁厚を、好ましくは１０ミクロン未満、より好ましくは２ミクロン未満であるのが望ましい。

マルチキャピラリのシステムの重量を最小限に抑えるために、マイクロキャピラリの半径に対する壁厚の比率は、好ましくは０．１〜１０％、より好ましくは０．１〜２％であるのが望ましい。

マイクロキャピラリ（１）間の空間は、例えばエポキシ接着剤、エポキシ樹脂（例えば接着剤Ｃｏｌｌｔｅｃｈ ＣＴ １０１０）などのプラスチック材料（２）で充填され、その液体モノマー相は十分に低い粘性を有し、マイクロキャピラリの内部及び間の空間を容易に充填できる。類似の特性を有する他の接着剤も、同様に使用できることに留意されたい。毛管力によるモノマー（プラスチック材料の液相）の吸い上げ高は、チャネルの径に反比例するので、モノマーは、キャピラリ自体の深さよりも深くキャピラリ間の空間に貫入する。

接着剤のモノマー相の重合は、紫外線または熱の影響下で生じる。重合の後、キャピラリの閉端部は、キャピラリ間の空間を閉じて切断しなければならない。キャピラリ間の空間をプラスチック材料（２）で充填することで、一体構造をもたらし、水素が拡散してキャピラリの壁を貫通して周囲の環境に入るのを防止し、キャピラリの外面において考えられるナノメートルサイズのひび割れを覆うことにより、キャピラリの強度を増加させる。プラグ（３）を作り出すために、マイクロキャピラリの開端部は、融解した金属合金の中に浸され、ポンプを用いてキャピラリの内側にいくらかの希薄状態が作り出される。

第２の実施形態が、図２に概略で示される。この場合、マイクロキャピラリ（１）間は、共通の面を伴う六角多面体の形状を有し、ハニカム構造の断面を形成し、外側のマイクロキャピラリは特別な形状を有する。それらは平坦面の代わりに、外面に円筒面（４）を有し、それによって、構造がガラスの強度にとって重要となり得る内部ガス圧下にあるときに、曲げによる変形を受けない。外側キャピラリの対応する形状は、例えばマルチキャピラリの完全な六角形多面体の双方の端部をまずハンダ付けし、次に加熱する場合に、平坦縁部から得ることができる。キャピラリの内側の空気膨張によって内部圧力が生じると、ガラスの粘性が十分に低い場合に、必要に応じて外側キャピラリの面は変形する。プラグ（３）を作り出すために、初めにマイクロキャピラリの開端部は、融解した金属合金の中に浸され、ポンプを用いてキャピラリの内側にいくらかの希薄状態が作り出される。

図３に、六角形のマルチキャピラリの全体図が概略で示される。マルチキャピラリのブロック（５）は、数１０から数１０万のマイクロキャピラリ（１）を含み、数平方ミリメートルから数１０平方センチメートルのガス貯蔵の断面積を有し得る。ブロックの形状は、六角形に限定されず、例えば平行六面体形状または他の形状を有し、マイクロキャピラリのシステムにおけるその後のブロックの密な詰込みを可能にし得る。ガス搬送の領域（６）において、ブロックの横断寸法は、マルチキャピラリ（１）の十分な可撓性をもたらすのが望ましく、好ましくは３００ミクロン未満の横断寸法である。マイクロキャピラリのブロック（５）の可撓性の端部は、マルチキャピラリ（１）を、ブロックがくびれる値までガラスの粘性が減少するときの温度まで、マルチキャピラリ（１）を加熱することによって実現できる。このような手順は、例えばＴＯＳＳ ＬＬＣにおけるＸ線光学機器のための様々な断面を伴うガラスのマルチキャピラリ構造を作り出すときに使用される（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｔｅｇｓ．ｒｕ／？ｐ＝２６１）。引張ると、マルチキャピラリ（１）の内部構造は、その外形を維持しながら、より小さいサイズに縮小される。

燃料ガスの移動型貯蔵、及び燃料ガスの燃料電池への搬送のためのマイクロキャピラリのシステムは、図４に概略で示される。このようなシステムは、いくつかのブロック（５）を任意の形状の構造に焼結または接着（または他の類似の作業）によって実現することができ、一方でマルチキャピラリの可撓性の端部（６）は、マルチキャピラリのケーブル（７）へと組み合わされる。ケーブル端部（７）は、例えばエポキシ接着剤を用いて、高圧の制御バルブ（圧力管理器）（８）の入口に接続される。ギヤボックス（８）の出口は、バッファ体積部（集積器）（９）に接続され、そこでガス圧は、燃料電池（１０）の通常の動作に必要なレベルに維持される。例えば、マルチキャピラリのシステムにおける水素圧が１００ＭＰａに到達できる場合、バッファ体積部において、０．１〜０．５ＭＰａまで減少されるのが望ましい。レジューサ（８）として、任意の公知である高圧バルブ、例えば１００ＭＰａまでの入口圧力で水素と働くよう設計された、公知のＢｕＴｅｃｈ３１６ＳＳバルブを使用することができる。

図５に、マルチキャピラリのパイプラインの断面が概略で例示される。マルチキャピラリのパイプライン（７）は、好ましくはポリウレタンシース（１２）で覆われ、繊維ガラスまたは金属で作られた支持ケーブル（１１）を有し得る。それが、個々のガスパイプライン（６）の中心を構成し、ケーブル（７）に機械的剛性を与え、ケーブルをギヤボックスの連結部に固定するのに役立つ。このケーブルは、アラミド層もしくは炭素フィラメント層（１３）、及び／または、例えばポリウレタン発泡体による軟性シース（１４）で覆われ、マルチキャピラリのブロックからバッファ体積部への設置の間に、偶然の外的損傷から保護され得る。

本発明は、本説明に基づいて実施できる。全ての必要な手段及び方法は、説明において開示されるか、または当業者には公知である。

本出願で提示された図は例示目的のみであり、限定を意図するものではないことも理解されたい。本発明によるデバイスの様々な例を例示する図は、縮尺及び比率には則っておらず、明確化のために与えられることに留意されたい。これらの図におけるブロック及び他の要素は、排他的な機能ユニットであり、機能的関係性はこれらのユニットによるものであり、いかなる物理的接続及び／または物理的相互作用によるものではないことにも、留意されたい。本発明は、主張された方式のフレームワーク、及び当業者には明白であるそれらの説明以外の他の選択において実施することができる。

１ マイクロキャピラリ
２ プラスチック材料
３ キャピラリのプラグ
４ キャピラリの外面
５ マルチキャピラリのブロック
６ ガスパイプラインの部分
７ ガスパイプライン
８ 圧力レジューサ
９ 減圧された水素のバッファ体積部
１０ 燃料電池
１１ マルチキャピラリのパイプラインキャリア
１２ ポリウレタンシース
１３ ケブラ巻または炭素繊維
１４ 耐衝撃パイプラインシース

Claims (16)

1. 一方の端部を閉じたマイクロキャピラリの束を含む、マルチキャピラリのガス貯蔵システムであって、前記マイクロキャピラリは金属プラグで封止され、前記マイクロキャピラリ間の空間はポリマー材料で充填され、前記マイクロキャピラリ自体は円筒形状で、閉端部において一定の断面を有し、開端部に近づくと、前記マイクロキャピラリが可撓性となって可撓性ガスパイプラインを形成する値まで、断面が減少することを特徴とする、マルチキャピラリのガス貯蔵システム。
2. 一方の端部を閉じたマイクロキャピラリの束を含む、マルチキャピラリのガス貯蔵システムであって、前記マイクロキャピラリは金属プラグで封止され、前記マイクロキャピラリは共通の面を伴う六角多面体の形状で作られ、その一方で最も中心から離れた外れたマイクロキャピラリのビームについて、前記ビームの外側に面した前記マイクロキャピラリの部分は円筒形であり、前記キャピラリは閉端部の近くにおいて一定の断面を有し、開端部に近づくと、マイクロキャピラリが可撓性となって可撓性ガスパイプラインを形成する値まで、断面が減少することを特徴とする、マルチキャピラリのガス貯蔵システム。
3. 前記マイクロキャピラリは、ガラス、石英、または玄武岩で作られることを特徴とする、請求項１に記載のマルチキャピラリ構造。
4. 前記マイクロキャピラリは、ガラス、石英、または玄武岩で作られることを特徴とする、請求項２に記載のマルチキャピラリ構造。
5. 低い融点及び前記マイクロキャピラリの材料への高い接着性を有する金属合金が、前記金属プラグの材料として選択されることを特徴とする、請求項１に記載のマルチキャピラリ構造。
6. 低い融点を有する金属合金が、前記マイクロキャピラリの材料に対して高い接着性を伴う、前記金属プラグの材料として選択されることを特徴とする、請求項２に記載のマルチキャピラリ構造。
7. インジウム−錫の合金が前記プラグの材料として選択されることを特徴とする、請求項５に記載のマルチキャピラリ構造。
8. インジウム−錫の合金が前記プラグの材料として選択されることを特徴とする、請求項６に記載のマルチキャピラリ構造。
9. チューブの長さＬは次の式から定められ、
   Ｌ＞Ｐｒ／２ｋ
   ここで、ｒは前記キャピラリの内径、ｋはガラス表面のユニットに対する前記合金の接着力、Ｐは前記キャピラリ内で必要なガス圧である、請求項１に記載のマルチキャピラリ構造。
10. チューブ長さＬは次の式から定められ、
    Ｌ＞Ｐｒ／２ｋ
    ここで、ｒは前記キャピラリの内径、ｋはガラス表面のユニットに対する前記合金の接着力、Ｐは前記キャピラリ内で必要なガス圧であることを特徴とする、請求項２に記載のマルチキャピラリ構造。
11. 任意の断面領域における前記マイクロキャピラリの半径に対する、壁厚の比率は、０．１〜１０％であるのが望ましいことを特徴とする、請求項１に記載のマルチキャピラリ構造。
12. 任意の断面領域における前記マイクロキャピラリの半径に対する、壁厚の比率は、０．１〜１０％であるのが望ましいことを特徴とする、請求項２に記載のマルチキャピラリ構造。
13. 任意の断面領域における前記マイクロキャピラリの半径に対する、壁厚の比率は、０．１〜２％であるのが望ましい、請求項１１に記載のマルチキャピラリ構造。
14. 任意の断面領域における前記マイクロキャピラリの半径に対する、壁厚の比率は、０．１〜２％であるのが望ましいことを特徴とする、請求項１２に記載のマルチキャピラリ構造。
15. エポキシ樹脂またはエポキシ接着剤がポリマー材料として使用されることを特徴とする、請求項１に記載のマルチキャピラリ構造。
16. エポキシ樹脂またはエポキシ接着剤がポリマー材料として使用されることを特徴とする、請求項２に記載のマルチキャピラリ構造。

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