JP2783693B2 - 金属水素化物からの水素発生方法 - Google Patents
金属水素化物からの水素発生方法Info
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- JP2783693B2 JP2783693B2 JP3099278A JP9927891A JP2783693B2 JP 2783693 B2 JP2783693 B2 JP 2783693B2 JP 3099278 A JP3099278 A JP 3099278A JP 9927891 A JP9927891 A JP 9927891A JP 2783693 B2 JP2783693 B2 JP 2783693B2
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- vibration
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/32—Hydrogen storage
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- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】水素吸蔵合金（以下ＭＨと略記す
る）はその水素貯蔵能力が高く、スペースをとらないと
いう特色より最近関心がたかまっている。例えば固定式
の水素貯蔵設備や水素自動車用水素供給システムなどに
利用されはじめている。
る）はその水素貯蔵能力が高く、スペースをとらないと
いう特色より最近関心がたかまっている。例えば固定式
の水素貯蔵設備や水素自動車用水素供給システムなどに
利用されはじめている。
【０００２】本発明はＭＨを利用した水素貯蔵設備特に
水素発生速度あるいは水素吸蔵速度を大ならしめて設備
の性能をアップすることが必要な分野に利用される。
水素発生速度あるいは水素吸蔵速度を大ならしめて設備
の性能をアップすることが必要な分野に利用される。
【０００３】
【従来の技術】日本機械学会誌第８８巻第８０２号１０
１９頁に記載があるように、ＭＨは水素貯蔵設備に用い
られた場合ユニークな特性を発揮できるが、ボンベなど
気体状態で貯蔵する場合に比べて、水素供給量を急増さ
せる場合に追随しにくい問題点があった。すなわち普通
ＭＨは単位重量あたり１〜２％の水素を実用的に吸蔵す
ることが出来るが、この水素放出に伴って熱の吸収があ
る。従って水素放出の際は何等かの手段により熱を与え
なければならない。普通はＭＨ容器の内部あるいは外壁
に熱交換器を設置して温水などを流して反応熱を与えて
いる。このような手段を取らない場合、水素発生に伴い
ＭＨの温度が低下し水素を発生しなくなる。
１９頁に記載があるように、ＭＨは水素貯蔵設備に用い
られた場合ユニークな特性を発揮できるが、ボンベなど
気体状態で貯蔵する場合に比べて、水素供給量を急増さ
せる場合に追随しにくい問題点があった。すなわち普通
ＭＨは単位重量あたり１〜２％の水素を実用的に吸蔵す
ることが出来るが、この水素放出に伴って熱の吸収があ
る。従って水素放出の際は何等かの手段により熱を与え
なければならない。普通はＭＨ容器の内部あるいは外壁
に熱交換器を設置して温水などを流して反応熱を与えて
いる。このような手段を取らない場合、水素発生に伴い
ＭＨの温度が低下し水素を発生しなくなる。
【０００４】ゆえに大量の水素を短時間に発生させるに
は、それに見合った大きい熱交換装置が必要となり、コ
スト的に高いものにならざるをえなかった。特願平２−
２８２９５５号においてはこの点を改良すべく、ＭＨに
振動を付与することにより、容器内でＭＨが流動して、
熱交換器の影響をうけにくいＭＨ容器端部にあるＭＨも
容易に加熱できるようになり、かつ伝熱面でのＭＨとの
間の伝熱係数も向上することから、熱交換能力がアップ
し大量の水素発生を可能ならしめる方法を提示した。
は、それに見合った大きい熱交換装置が必要となり、コ
スト的に高いものにならざるをえなかった。特願平２−
２８２９５５号においてはこの点を改良すべく、ＭＨに
振動を付与することにより、容器内でＭＨが流動して、
熱交換器の影響をうけにくいＭＨ容器端部にあるＭＨも
容易に加熱できるようになり、かつ伝熱面でのＭＨとの
間の伝熱係数も向上することから、熱交換能力がアップ
し大量の水素発生を可能ならしめる方法を提示した。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】図３は水素の吸蔵と放
出のサイクルにおいて振動のある場合と振動のない場合
の比較の図である。上記の方法においてはＭＨ容器に加
振装置を設置して電気などの外部動力を使用してＭＨ自
身に振動を与える必要があった。そのため動力費用もさ
ることながら、電力の供給装置なども必要で、装置が複
雑高価になる問題点がありこの点の改良が望まれた。同
時に、水素を放出する場合のみならず、水素を吸蔵する
場合も同じ問題が発生する。この場合も加振することに
より吸蔵反応を促進することが可能であるが、同じく動
力を必要とする問題が生じた。
出のサイクルにおいて振動のある場合と振動のない場合
の比較の図である。上記の方法においてはＭＨ容器に加
振装置を設置して電気などの外部動力を使用してＭＨ自
身に振動を与える必要があった。そのため動力費用もさ
ることながら、電力の供給装置なども必要で、装置が複
雑高価になる問題点がありこの点の改良が望まれた。同
時に、水素を放出する場合のみならず、水素を吸蔵する
場合も同じ問題が発生する。この場合も加振することに
より吸蔵反応を促進することが可能であるが、同じく動
力を必要とする問題が生じた。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者は上記の問題点
を検討し、外部からの動力を必要とせずに、ＭＨ自身に
振動を与え内部の熱交換器との伝熱能力をアップする方
法を見出した。すなわちＭＨ容器内の水素の示す圧力
は、基本的にはＭＨの特性、即ち組成Ｃ（水素含有量）
と温度Ｔと水素圧力Ｐの関係できまり、鉄−チタン−ミ
ッシュメタルを例にとれば図１のような関係がある。
を検討し、外部からの動力を必要とせずに、ＭＨ自身に
振動を与え内部の熱交換器との伝熱能力をアップする方
法を見出した。すなわちＭＨ容器内の水素の示す圧力
は、基本的にはＭＨの特性、即ち組成Ｃ（水素含有量）
と温度Ｔと水素圧力Ｐの関係できまり、鉄−チタン−ミ
ッシュメタルを例にとれば図１のような関係がある。
【０００７】仮にＨ／Ｍ（メタルＭと含有される水素Ｈ
の原子数の比）を０.３５とし、５０℃での放出時のＭ
Ｈの示す水素圧を読み取れば１０ａｔｍとなる。このＭ
Ｈ容器の水素供給の目的を水素自動車用エンジンシステ
ムとすれば、エンジンでの必要水素圧力は１.５ａｔｍ
程度である。したがって合金温度５０℃では８.５ａｔ
ｍ程度の圧力差を生じることになる。実際にはＭＨ容器
から自動車エンジンまでの間に、粉末状ＭＨの飛散を防
止するためのフィルターや水素配管、弁類があり、大量
の水素が発生するときはかなりの圧損をみなければなら
ないが、それでも相当量の圧力余裕があり、圧力調節弁
でコントロールしなければならない。
の原子数の比）を０.３５とし、５０℃での放出時のＭ
Ｈの示す水素圧を読み取れば１０ａｔｍとなる。このＭ
Ｈ容器の水素供給の目的を水素自動車用エンジンシステ
ムとすれば、エンジンでの必要水素圧力は１.５ａｔｍ
程度である。したがって合金温度５０℃では８.５ａｔ
ｍ程度の圧力差を生じることになる。実際にはＭＨ容器
から自動車エンジンまでの間に、粉末状ＭＨの飛散を防
止するためのフィルターや水素配管、弁類があり、大量
の水素が発生するときはかなりの圧損をみなければなら
ないが、それでも相当量の圧力余裕があり、圧力調節弁
でコントロールしなければならない。
【０００８】本発明者はこの圧力の余裕に着目し、この
圧力差で振動発生をおこなわせることにより無動力でＭ
Ｈを加振し熱交換能力を高めることが出来た。図２はそ
の具体的な例の説明図で、図２(Ａ)は水素発生時のみバ
イブレータを駆動する例である。図２(Ａ)に示すように
ＭＨ容器−減圧弁間に市販のピストン式バイブレータ３
を設置し、発生水素ガスがこのピストンを持ち上げて落
下する時の振動でＭＨを振動流動させることになる。し
たがってバイブレータはＭＨ容器自身に固定することが
望ましい。容器本体に固定出来ない場合は鋼製の部材を
用いてＭＨ容器と結合させるなどの手段が必要である。
圧力差で振動発生をおこなわせることにより無動力でＭ
Ｈを加振し熱交換能力を高めることが出来た。図２はそ
の具体的な例の説明図で、図２(Ａ)は水素発生時のみバ
イブレータを駆動する例である。図２(Ａ)に示すように
ＭＨ容器−減圧弁間に市販のピストン式バイブレータ３
を設置し、発生水素ガスがこのピストンを持ち上げて落
下する時の振動でＭＨを振動流動させることになる。し
たがってバイブレータはＭＨ容器自身に固定することが
望ましい。容器本体に固定出来ない場合は鋼製の部材を
用いてＭＨ容器と結合させるなどの手段が必要である。
【０００９】水素発生量の多い場合はＭＨ容器内圧力も
上昇し、上記の振動発生も間断無く行われ、熱交換器−
ＭＨ間の伝熱係数も向上する。したがってさらに水素発
生が内部で促進されるが、水素需要量の少ない時は容器
内部圧が低下するので、振動発生量も減少し停止すると
いう自律的なコントロールが可能である。振動が無い場
合でも熱交換器より熱媒を与えるだけでＭＨからの水素
発生はある程度の発生は期待できるので実用上水素需要
を満たせない場合はなかった。
上昇し、上記の振動発生も間断無く行われ、熱交換器−
ＭＨ間の伝熱係数も向上する。したがってさらに水素発
生が内部で促進されるが、水素需要量の少ない時は容器
内部圧が低下するので、振動発生量も減少し停止すると
いう自律的なコントロールが可能である。振動が無い場
合でも熱交換器より熱媒を与えるだけでＭＨからの水素
発生はある程度の発生は期待できるので実用上水素需要
を満たせない場合はなかった。
【００１０】水素をＭＨに吸蔵させる時は、バイブレー
タ３の前後のバルブを切り替えて水素の流れが吸蔵の場
合と同じ方向になるよう配管を設置する以外は基本的に
放出の場合と大きい差はない。図２(Ｂ)は水素発生時お
よび吸蔵時の両方でバイブレータを駆動する例で、記載
した弁の開閉は水素吸蔵時を示す。以上ピストン式のバ
イブレータで説明したが気体の流れに伴って振動を発生
する機種であれば特にピストン式に限定されるものでは
ない。
タ３の前後のバルブを切り替えて水素の流れが吸蔵の場
合と同じ方向になるよう配管を設置する以外は基本的に
放出の場合と大きい差はない。図２(Ｂ)は水素発生時お
よび吸蔵時の両方でバイブレータを駆動する例で、記載
した弁の開閉は水素吸蔵時を示す。以上ピストン式のバ
イブレータで説明したが気体の流れに伴って振動を発生
する機種であれば特にピストン式に限定されるものでは
ない。
【００１１】
【実施例】化学プラントに水素を供給するためのＭＨ容
器の水素発生速度を大きくするために市販のピストン式
バイブレータ３を図２の如くにＭＨ容器に設置した。こ
のピストン式バイブレータ３は本来は駆動用気体として
圧縮空気を利用するもので用途としては粉体ホッパ棚吊
り防止用や電気集塵機の集塵極板での払い落しなどにも
ちいられているものである。
器の水素発生速度を大きくするために市販のピストン式
バイブレータ３を図２の如くにＭＨ容器に設置した。こ
のピストン式バイブレータ３は本来は駆動用気体として
圧縮空気を利用するもので用途としては粉体ホッパ棚吊
り防止用や電気集塵機の集塵極板での払い落しなどにも
ちいられているものである。
【００１２】基本的に空気に替えて水素を駆動流体とし
ても大きい差はない。ただし本来圧縮空気を用いる場合
はバイブレータ出側空気は大気圧に解放される設計とな
っているが、このＭＨ利用水素貯蔵設備の場合は水素出
側圧力は化学プラント側のニーズにより、２ｋｇ／ｃｍ
2程度の圧力が必要である点が異なっている。したがっ
て今回の場合バイブレータ入出側の差圧が小さくなるた
め振動力はやや小さめになるので、この点を設計に加味
する必要がある。図２に示したようにバイブレータ直前
にはレギュレータ、ルブリケータ、弁が必要である。
ても大きい差はない。ただし本来圧縮空気を用いる場合
はバイブレータ出側空気は大気圧に解放される設計とな
っているが、このＭＨ利用水素貯蔵設備の場合は水素出
側圧力は化学プラント側のニーズにより、２ｋｇ／ｃｍ
2程度の圧力が必要である点が異なっている。したがっ
て今回の場合バイブレータ入出側の差圧が小さくなるた
め振動力はやや小さめになるので、この点を設計に加味
する必要がある。図２に示したようにバイブレータ直前
にはレギュレータ、ルブリケータ、弁が必要である。
【００１３】また水素吸蔵時にも加振を行って吸蔵速度
を向上させるために、バイブレータ前後にバイパス配管
と弁類を設置している。従来電動式バイブレータでは１
０Ｗ／ｋｇ−ＭＨの電力を消費していたものが、実施例
では弁の開閉以外は全く不必要となった。
を向上させるために、バイブレータ前後にバイパス配管
と弁類を設置している。従来電動式バイブレータでは１
０Ｗ／ｋｇ−ＭＨの電力を消費していたものが、実施例
では弁の開閉以外は全く不必要となった。
【００１４】
【発明の効果】ＭＨと熱交換器の伝熱を向上させるた
め、振動を付与することはすでに特願平２−２８９５５
号に示されているが具体的な振動発生器を設置し運転す
るには外部からの動力が必要であった。本発明において
はＭＨより発生する水素の圧力と流量を利用して振動を
発生し、それをもってＭＨを流動することが可能となっ
た。したがってそれに伴う動力を不要とし、かつ設備的
にも簡素な方式を提示し得た。
め、振動を付与することはすでに特願平２−２８９５５
号に示されているが具体的な振動発生器を設置し運転す
るには外部からの動力が必要であった。本発明において
はＭＨより発生する水素の圧力と流量を利用して振動を
発生し、それをもってＭＨを流動することが可能となっ
た。したがってそれに伴う動力を不要とし、かつ設備的
にも簡素な方式を提示し得た。
図１は鉄−チタン−ミッシュメタル系の圧力組成温度線
図(Ｐ−Ｃ−Ｔ線図)、図２は実施例における水素の発
生、および発生−吸蔵の装置例の説明図、図３は水素の
吸蔵と放出のサイクル（振動の有無による差）を示す
図、である。
図(Ｐ−Ｃ−Ｔ線図)、図２は実施例における水素の発
生、および発生−吸蔵の装置例の説明図、図３は水素の
吸蔵と放出のサイクル（振動の有無による差）を示す
図、である。
Claims (2)
- 【請求項１】水素吸蔵合金を容器内に収納し、前記水素
吸蔵合金を加熱することによって水素を発生する方法に
おいて、前記水素吸蔵合金収納容器からの水素ガス流路
にガスの圧力で作動するバイブレータを設け、水素ガス
の圧力で前記バイブレータを駆動し、該バイブレータの
振動を水素吸蔵合金収納容器に伝達し水素ガスの発生を
促進するようにしたことを特徴とする金属水素化物から
の水素発生方法。 - 【請求項２】水素吸蔵合金を容器内に収納し、前記水素
吸蔵合金に水素を吸蔵させるに際し、前記水素吸蔵合金
収納容器への水素ガス流路にガスの圧力で作動するバイ
ブレータを設け、水素ガスの圧力で前記バイブレータを
駆動し、該バイブレータの振動を水素吸蔵合金収納容器
に伝達し水素ガスの吸蔵を促進するようにしたことを特
徴とする金属水素化物からの水素発生方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3099278A JP2783693B2 (ja) | 1991-04-30 | 1991-04-30 | 金属水素化物からの水素発生方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3099278A JP2783693B2 (ja) | 1991-04-30 | 1991-04-30 | 金属水素化物からの水素発生方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04331702A JPH04331702A (ja) | 1992-11-19 |
| JP2783693B2 true JP2783693B2 (ja) | 1998-08-06 |
Family
ID=14243201
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3099278A Expired - Lifetime JP2783693B2 (ja) | 1991-04-30 | 1991-04-30 | 金属水素化物からの水素発生方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2783693B2 (ja) |
-
1991
- 1991-04-30 JP JP3099278A patent/JP2783693B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04331702A (ja) | 1992-11-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19980428 |