JP4844233B2 - 水素貯蔵装置および水素貯蔵方法 - Google Patents
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Description
また、バッファタンクの併用により、MHでの水素の吸蔵、放出を水素流量を絞って行なっても絞った分の水素流量が賄われるので、水素充填を短時間に行なえ、燃料電池等への水素供給量を確保できる。
このように制御すると共にあるいはこの制御とは別に、第2の切替手段を設けた場合は、水素貯蔵タンクにおける水素の吸蔵および放出時の圧力が水素吸蔵合金のプラトー圧を中心値とする所定圧力範囲内にある場合において、水素を放出する際に第2の切替手段を切替えることにより、水素貯蔵タンクから放出する水素流量を絞ってバッファタンクからの水素排出を開始すると共に、水素貯蔵タンクの圧力が前記所定圧力範囲未満になった後は、再び第2の切替手段を切替えて水素貯蔵タンクから放出する水素流量を増しバッファタンクからの水素排出を絞るように制御することができる。
また、バッファタンクの併用により、MHでの水素の吸蔵、放出を水素流量を絞って行なっても絞った分の水素流量が賄われるので、水素充填を短時間に行なえ、燃料電池等への水素供給量を確保することができる。
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に係る水素貯蔵タンクを作製することができる。
また、水素バッファタンク13の壁面には、内圧を計測するための圧力センサ25が取り付けられている。
貯蔵時流量制御ルーチンが実行されると、図3に示すように、ステップ100において、水素貯蔵タンク11の内圧が圧力センサ21から取り込まれた後、取り込まれた内圧が所定値P1(Ti25Cr50V25合金(MH)の吸蔵平衡圧−0.1MPa)以下であるか否かが判定される。
放出時流量制御ルーチンが実行されると、図4に示すように、ステップ400において、水素貯蔵タンク11の内圧が、所定値P3(P1<P3<P2)以下で所定値P4(P4<P1)以上の圧力範囲内(放出平衡圧±0.1;本発明における「水素吸蔵合金のプラトー圧を中心値とする所定圧力範囲内」)にあるか否かが判定される。
このとき、ステップ500で水素バッファタンクの内圧が規定値未満であると判定されたときは、不図示のヒータ等により水素貯蔵タンク11を加熱した後に、ステップ480に戻るように制御してもよい。
また、上記では、Ti25Cr50V25合金を用いた場合を中心に説明したが、Ti25Cr50V25合金以外の既述の他の水素吸蔵合金を用いた場合も同様である。
チタン(Ti)粉〔粒径100μm〕4.52gと、クロム(Cr)粉〔粒径100μm〕9.82gと、バナジウム(V)粉〔粒径100μm〕3.85gと、モリブデン(Mo)粉〔粒径100μm〕1.81g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、Ti25Cr50V20Mo5合金粉を得た。
図1に示す水素貯蔵装置を構成する水素吸蔵タンク11(図2参照)を図5に示す構造の水素吸蔵タンク31で代用した。
本実施例では、本発明における既述した水素流量制御によるMHの劣化抑制を確認するために、この水素吸蔵タンク31だけに着目し、以下に示すように水素吸蔵タンク31への水素の供給および放出を行なったときの水素の放出量の変化からMHの耐劣化性を評価した。
ニードルバルブ33を開き、Alフィルタを通して33MPaの水素ガスをタンク内に供給し、その後ニードルバルブ33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33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。
そして各条件ごとに、上記の操作を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。
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。
12…Ti25Cr50V25合金,Ti25Cr50V20Mo5合金
13…水素バッファタンク
21…圧力センサ
22…温度センサ
V1〜V4…流量調整弁
Claims (8)
- 水素吸蔵合金を備え、水素を吸蔵する少なくとも一つの水素貯蔵タンクと、
水素を気体で貯留する少なくとも一つのバッファタンクと、
前記水素貯蔵タンクにおける水素の吸蔵および放出時の圧力が前記水素吸蔵合金のプラトー圧を中心値とする所定圧力範囲内にある場合に、水素を吸蔵するときには、前記水素貯蔵タンクへの水素流量を所定の温度条件を満たすように絞って前記バッファタンクへの水素供給を行ない、前記水素貯蔵タンクの圧力が前記所定圧力範囲を超えた後は、前記水素貯蔵タンクへの水素流量を増して前記バッファタンクへの水素流量を絞ると共に、水素を放出するときには、前記水素貯蔵タンクから放出する水素流量を絞って前記バッファタンクからの水素排出を行ない、前記水素貯蔵タンクの圧力が前記所定圧力範囲未満になった後は、前記水素貯蔵タンクから放出する水素流量を増して前記バッファタンクからの水素排出を絞る水素流量制御手段と、
を備えた水素貯蔵装置。 - 水素吸蔵合金を備え、水素を吸蔵する少なくとも一つの水素貯蔵タンクと、
水素を気体で貯留する少なくとも一つのバッファタンクと、
前記水素貯蔵タンクにおける水素の吸蔵および放出時の圧力が前記水素吸蔵合金のプラトー圧を中心値とする所定圧力範囲内にある場合に、水素を吸蔵するときに、前記水素貯蔵タンクへの水素流量を所定の温度条件を満たすように絞って前記バッファタンクへの水素供給を行なうと共に、前記水素貯蔵タンクの圧力が前記所定圧力範囲を超えた後は、前記水素貯蔵タンクへの水素流量を増して前記バッファタンクへの水素流量を絞り、または水素を放出するときに、前記水素貯蔵タンクから放出する水素流量を絞って前記バッファタンクからの水素排出を行なうと共に、前記水素貯蔵タンクの圧力が前記所定圧力範囲未満になった後は、前記水素貯蔵タンクから放出する水素流量を増して前記バッファタンクからの水素排出を絞る水素流量制御手段と、
を備えた水素貯蔵装置。 - 前記水素貯蔵タンクおよび前記バッファタンクへの水素の供給流量を切替える第1の切替手段を更に備え、
前記水素流量制御手段は、前記水素貯蔵タンクにおける水素の吸蔵および放出時の圧力が前記水素吸蔵合金のプラトー圧を中心値とする所定圧力範囲内にある場合に、水素を吸蔵するときには、前記第1の切替手段を切替えて前記水素貯蔵タンクへの水素流量を絞って前記バッファタンクへの水素供給を開始すると共に、前記水素貯蔵タンクの圧力が前記所定圧力範囲を超えた後は、再び前記第1の切替手段を切替えて前記水素貯蔵タンクへの水素流量を増して前記バッファタンクへの水素流量を絞る請求項1又は2に記載の水素貯蔵装置。 - 前記水素貯蔵タンクおよび前記バッファタンクからの水素の放出流量を切替える第2の切替手段を更に備え、
前記水素流量制御手段は、前記水素貯蔵タンクにおける水素の吸蔵および放出時の圧力が前記水素吸蔵合金のプラトー圧を中心値とする所定圧力範囲内にある場合に、水素を放出するときには、前記第2の切替手段を切替えて前記水素貯蔵タンクから放出する水素流量を絞って前記バッファタンクからの水素排出を開始すると共に、前記水素貯蔵タンクの圧力が前記所定圧力範囲未満になった後は、再び前記第2の切替手段を切替えて前記水素貯蔵タンクから放出する水素流量を増して前記バッファタンクからの水素排出を絞る請求項1〜3のいずれか1項に記載の水素貯蔵装置。 - 水素吸蔵合金を備え、水素を吸蔵する少なくとも一つの水素貯蔵タンクと、水素を貯留する少なくとも一つのバッファタンクとを用いて水素の吸蔵および放出を行ない、前記水素貯蔵タンクにおける水素の吸蔵および放出時の圧力が前記水素吸蔵合金のプラトー圧を中心値とする所定圧力範囲内にある場合は、
水素を吸蔵するときには、前記水素貯蔵タンクへの水素流量を所定の温度条件を満たすように絞って前記バッファタンクへの水素供給を行ない、前記水素貯蔵タンクの圧力が前記所定圧力範囲を超えた後は、前記水素貯蔵タンクへの水素流量を増して前記バッファタンクへの水素流量を絞ると共に、水素を放出するときには、前記水素貯蔵タンクから放出する水素流量を絞って前記バッファタンクからの水素排出を行ない、前記水素貯蔵タンクの圧力が前記所定圧力範囲未満になった後は、前記水素貯蔵タンクから放出する水素流量を増して前記バッファタンクからの水素排出を絞る水素貯蔵方法。 - 水素吸蔵合金を備え、水素を吸蔵する少なくとも一つの水素貯蔵タンクと、水素を貯留する少なくとも一つのバッファタンクとを用いて水素の吸蔵および放出を行ない、前記水素貯蔵タンクにおける水素の吸蔵および放出時の圧力が前記水素吸蔵合金のプラトー圧を中心値とする所定圧力範囲内にある場合は、
水素を吸蔵するときに、前記水素貯蔵タンクへの水素流量を所定の温度条件を満たすように絞って前記バッファタンクへの水素供給を行なうと共に、前記水素貯蔵タンクの圧力が前記所定圧力範囲を超えた後は、前記水素貯蔵タンクへの水素流量を増して前記バッファタンクへの水素流量を絞り、または水素を放出するときに、前記水素貯蔵タンクから放出する水素流量を絞って前記バッファタンクからの水素排出を行なうと共に、前記水素貯蔵タンクの圧力が前記所定圧力範囲未満になった後は、前記水素貯蔵タンクから放出する水素流量を増して前記バッファタンクからの水素排出を絞る水素貯蔵方法。 - 前記水素貯蔵タンクおよび前記バッファタンクへの水素の供給流量を切替える第1の切替手段が更に用いられ、水素を吸蔵するときに、前記第1の切替手段を切替えることにより前記水素貯蔵タンクへの水素流量を絞って前記バッファタンクへの水素供給を開始すると共に、前記水素貯蔵タンクの圧力が前記所定圧力範囲を超えた後は、再び前記第1の切替手段を切替えて前記水素貯蔵タンクへの水素流量を増し前記バッファタンクへの水素流量を絞る請求項6に記載の水素貯蔵方法。
- 前記水素貯蔵タンクおよび前記バッファタンクからの水素の放出流量を切替える第2の切替手段が更に用いられ、水素を放出するときに、前記第2の切替手段を切替えることにより前記水素貯蔵タンクから放出する水素流量を絞って前記バッファタンクからの水素排出を開始すると共に、前記水素貯蔵タンクの圧力が前記所定圧力範囲未満になった後は、再び前記第2の切替手段を切替えて前記水素貯蔵タンクから放出する水素流量を増し前記バッファタンクからの水素排出を絞る請求項6又は7に記載の水素貯蔵方法。
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