JP6612262B2 - 水素貯蔵用の水素貯蔵要素 - Google Patents
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-
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-
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Description
本特許出願はドイツ特許出願第１０ ２０１４ ００６ ３７２．０号の優先権を主張し、その内容が本特許出願の主題に参照により援用される。
本発明は、水素透過構造を含む水素貯蔵手段と、層構造の製造方法とに関する。
金属水素化物／黒鉛複合材料のシートが挿入される円筒形容器に水素が貯蔵されることが知られている。これらのシートは、水素化時に発生する熱を除去するために、高い半径方向熱伝導性を有する必要がある（発熱性層間挿入）。脱水素化時には、この熱を再供給する必要がある（吸熱作用）。金属は優れた熱伝導体であるが、その水素化物は熱伝導性が低いことから、熱が確実に第２材料を伝わるようにこれらを設置する必要がある。このために、金属又は金属水素化物は例えば黒鉛と混合され、この場合、黒鉛が熱伝導機能を担う。この混合物は、例えば軸方向にプレスされて円筒形、シート、又はスラブとし、容器、特にはタンクに挿入される。このために、超低密度の膨張黒鉛の混合物が、膨張黒鉛が軸方向プレス時のプレス方向に対して横断方向／直角に整列するような形で、水素化可能材料又は金属水素化物に混合される。この結果、プレス方向に対して横断方向に、高い熱伝導性がもたらされる。
欧州特許第１ ３４８ ５２７（Ａ）号、欧州特許第２ ２２１ １３１（Ａ）号、欧州特許第１ ４０７ ８７７（Ａ）号、及び日本国特許第６０１６２７０２（Ａ）号は、少なくとも２つの異なる混合物の粉末が成形型に導入されるか、成形型の空洞に導入される、成形型を用いて部品を製造する方法及び装置を開示する。この種の更なる方法は例えばドイツ特許出願第１０ ２００９ ００５ ８５９（Ｂ）号、ドイツ特許出願第１０ ２０１０ ０１５ ０１６（Ａ）号、ドイツ特許出願第６０ ２００４ ００５ ０７０（Ｔ）号、及びＰＣＴ国際出願公報ＷＯ２０１３／０３６９８２号において公知である。
さらなる水素貯蔵手段のアプローチ及び構成が、ドイツ特許出願第１０ ２０１１ １０３ ４９０（Ａ）号、ドイツ特許第６００ ３０ ２２１（Ｔ）号、米国特許第６ ３１８ ４５３（Ｂ）号、米国特許出願第２０１１／０１４２７５２（Ａ）号、及び米国特許出願第２００６／００３０４８３（Ａ）号から公知である。
本発明の目的は、水素貯蔵手段の機能損失を伴う脱水素時に、特に過熱又は過冷却の防止のための熱伝導が確実に行われるような材料構造を提供することである。
この目的は、請求項１の特徴を有する水素貯蔵手段用の水素貯蔵要素を提案する本発明によって達成される。有利な特徴、構成及び発展が、以下の説明、図及び従属請求項から、構成の個々の特徴を限定することなく明らかにされる。むしろ、ある構成の１つ以上の特徴を別の構成の１つ以上の特徴と組み合わせてさらに別の本発明の構成を得ることができる。とりわけ、独立請求項及び従属請求項をそれぞれ互いに組み合わせることもできる。独立請求項における表現を、本願発明の主題を限定するものとみなすべきではない。したがって、請求項の表現の１つ以上の特徴は入れ替えたり省略したり、さらに追加されたりもし得る。特定の実施例に関連して記載された特徴を、一般化した形態で用いたり、あるいは同様にそれらを他の実施例、特には応用例で用いたりすることも可能である。
本発明によれば、水素貯蔵要素は、水素貯蔵能を有する第１材料と熱的接触している熱伝導材料を含む。この場合、これら２つの材料は入り組んでいる、すなわち、単に隣接した２つの層の形状は取らない。熱伝導性の第２材料は副区域において水素貯蔵能を有する第１材料の内部へ突出する、すなわちこの点で、水素貯蔵要素内で異なる三次元分布を有する。この三次元分布は、一定の繰り返し構造であってよいが、必ずしもそうでなくてもよい。例えば、第２材料は、平面から突出するフィルム又はリボン、又は、部分的にフィルム又はリボンであることが考えられる。熱伝導性の第２材料の本発明に係る三次元分布により、水素貯蔵第１材料と熱的接触している表面積が増加し、水素化時の熱除去及び脱水素時の熱供給が優れたものになる。
熱伝導性の第２材料はこのように、圧密体内で、Ｘ方向とＹ方向の両方、すなわち第２材料の方向、及びＺ方向、すなわち第１材料と第２材料との連続した数層の方向、へ延在する。
第２材料の異なる三次元分布は、らせん形状を有する場合に特に有利である。らせん状の第２材料は、圧密体に効果的に入り込み、それにより水素貯蔵能を有する第１材料と大きな表面積にわたり熱的接触する。
本発明のさらなる変形において、水素貯蔵手段において圧縮された成分として存在し、水素ガスの流動に寄与する水素透過構造、好ましくは多孔構造、を有する水素貯蔵手段が提案される。
本発明は特に、水素貯蔵手段、特には高い熱伝導性を得るために黒鉛薄板を有し、黒鉛が水素貯蔵手段の水素化時の熱を大幅に除去し脱水素時にそれを供給可能とする金属水素化物貯蔵手段の積層構造に関する。積層構造の層のうち１つは、主水素貯蔵、主熱伝導、及び／又は主気体伝導のうち主に１以上の機能を有する。「主水素貯蔵」、「主熱伝導」、及び／又は「主気体伝導」の機能は、各層がこれらの機能の少なくとも１つを複合材料圧密体の一領域における主目的として果たすことを意味すると理解される。例えば、ある層が主に水素貯蔵のために利用され、同時に少なくとも一定の熱伝導性を付与可能であることが考えられる。ここで、主に熱伝導を担う１以上の別の層が存在していることが考えられ、これは、熱の大部分がこの層を経て、圧縮された複合材料圧密体から放散されることを意味する。この場合、他方では主に気体を伝導する層を利用することが可能であり、これを通じて、例えば水素は複合材料に流れ込む、あるいは、例えば複合材料から導き出されることができる。この場合、流動流体は熱も運ぶことができる。
用語「水素貯蔵手段」は、大部分が本質的に寸法安定性であり続け、シート、ブロック、タブレット、又はペレット状である水素貯蔵要素又は成分によって水素を貯蔵可能な貯蔵容器を指す。水素の貯蔵は、水素を保存し貯蔵する慣用的な方法を用いて行うことができ、例えば、圧縮機で圧縮することによる圧力容器での貯蔵のような圧縮ガス貯蔵、又は、冷却及び圧縮による液化形態での貯蔵のような液化ガス貯蔵で行うことができる。水素貯蔵の別の形態は固体又は液体をベースとしたものであり、例えば水素と金属又は合金との化合物として貯蔵するような金属水素化物貯蔵手段、又は高多孔質材料内での水素吸蔵が挙げられる。加えて、水素の貯蔵及び輸送については、一時的に水素を有機物に結合させることで、周囲圧力で貯蔵可能な「化学結合水素」と称される液状化合物にする水素貯蔵手段も考えられる。
「要素」及び「成分」はそれぞれ、水素貯蔵能を有する任意の形状、例えばシート、円筒、ブロック、又はスラブ状等の構成要素を指す。１以上のこのような既成の水素貯蔵成分が、水素貯蔵手段の（圧力）容器内に位置される。
用語「層」は、好ましくは１の材料、もしくは２以上の材料の薄板が配置され、これらの材料薄板が隣接する環境から区切られ得ることを意味する。例えば、隣接する層が直接接触するように、異なる材料が順次、緩い配置で重ねて注入されてよい。好ましい構成において、水素の吸収及び／又は放出時に生じる熱を水素化可能材料から直接隣接層に放出できるよう、水素化可能層は熱伝導層と隣接するように配置される。
これらの層の１つは、例えば噴霧塗布等によって製造されてよい。この目的に適した方法の一例として、「湿潤粉末噴霧」という用語で他分野で周知のものが挙げられる。本開示の文脈において、「Ｓｕｒｆａｃｅ ａｎｄ Ｃｏａｔｉｎｇｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」、ｖｏｌｕｍｅ ５３、ｉｓｓｕｅ １、１９９２年７月２４日、７１〜７４ページに掲載のＡ．Ｒｕｄｅｒ、Ｈ．Ｐ．Ｂｕｃｈｋｒｅｍｅｒ、Ｈ．Ｊａｎｓｅｎ、Ｗ．Ｍａｌｌｅｎｅｒ、Ｄ．Ｓｔｏｖｅｒ著の記事「Ｗｅｔ ｐｏｗｄｅｒ ｓｐｒａｙｉｎｇ − ａ ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏａｔｉｎｇｓ（湿潤粉末噴霧−コーティング形成のためのプロセス）」が例示される。一方、ＰＣＴ国際出願公報ＷＯ２００８／００６７９６号では、材料の処理方法が開示されている。しかしながら、この場合いかなる水素化可能材料も用いられておらず、まして水素貯蔵手段又は水素貯蔵手段用の層の製造は用いられていない。ただし、原則としてこの文献は噴霧塗布がいかにして可能になるかを示している。同様に、その他の層形成方法も記載されている。噴霧の他に、所望の層形成を実現するために、電気化学的蒸着を用いることも可能である。層形性は、例えばスクリーン印刷によっても可能である。
上掲及び下掲の公報及び文献の内容は、参照により本特許出願の主題に援用される。
層を形成可能なさらなる方法において、表面コーティング繊維を組み合わせて束にすることが好ましい。これらの束は、例えば延伸されて切断され、短繊維を含む層が形成される。表面コーティングは、水素透過性であることが好ましい。繊維の材料が水素貯蔵性である場合、コーティングは特に酸化からの保護を形成可能である。
１つの第１材料と１つの第２材料とを互いに隔離された位置で含み、互いに隣り合う、好ましくは互いに隣接する層をそれぞれ形成し、第１材料は主水素貯蔵材料を含み、第２材料は主熱伝導材料であり、主熱伝導材料は好ましくは水素貯蔵要素から外向きに延出する、水素貯蔵手段が提供されることが好ましい。
水素貯蔵手段の一の発展において、第１層と第２層との間に勾配が形成され、この勾配に沿って第１材料及び第２材料それぞれの材料含有量（濃度）の変化を通じて第１層から第２層への移行がなされる。
勾配は、例えばバー、複数のバーの場合には櫛、又は一般的には異なる形状を有する接触要素を、処理前、例えば圧着による固定前、の第１層と第２層の材料内で移動させることによって実現される。制御された勾配形成を通じ、第１材料と第２材料との間に大きな熱転送領域を提供することが特に可能となる。
水素貯蔵手段のさらなる構成は、コアシェル構造の形状である成分を有し、ここでコアには第１材料が含まれ、シェルには別の第２材料が含まれ、第１材料及び／又は第２材料は水素貯蔵材料を含み、この成分は、粉末、顆粒、フレーク、繊維、及び／又は他の形状を含む群から選択されることが好ましい。
水素貯蔵要素が、少なくとも水素透過性であるよう構成されたシェルの第２材料をポリマーの形状で含むことがさらに好ましい。
水素貯蔵成分が、コアが主熱伝導材料を含み、シェルが主水素貯蔵材料を含む構造を有することも考えられる。
一の発展において、コアは主水素貯蔵材料を含み、シェルは主熱伝導材料を含み、熱伝導材料は水素透過性である。
水素貯蔵材料は、水素貯蔵材料の酸化を防止する水素透過性コーティングを有することが好ましく、コーティングは水素貯蔵性であることが好ましい。このコーティングは、酸化を防止するために用いられてよく、もしくは付加的に、接着、すなわち粒子状で存在する水素化可能材料の機会的結合に寄与してよい。
１種以上のポリマーを使用することで、マトリックスは材料に良好な光学的、機械的、熱的及び／又は化学的性質を付与することができる。例えば、水素貯蔵手段は、このポリマーのおかげで、良好な熱安定性、周囲の媒質への耐性（耐酸化性、耐食性）、良好な伝導性、良好な水素吸収／貯蔵能、又はポリマーがなければ実現し得ない、例えば機械的強度のような他の性質を有し得る。例えば水素の貯蔵はできないが大きく膨張可能なポリマー、例えばポリアミド又はポリビニルアセテートの使用も可能である。
本発明において、ポリマーはホモポリマー又はコポリマーであってよい。コポリマーは、２種以上の異なるタイプのモノマー単位から構成されるポリマーである。３種の異なるモノマーから成るコポリマーはターポリマーと称される。本発明において、ポリマーは、例えば、ターポリマーも含み得る。
ポリマー（ホモポリマー）は、炭素及び水素に加えて、硫黄と、酸素と、窒素と、リンとから選択される１種以上のヘテロ原子を含むモノマー単位を有することが好ましく、得られるポリマーが、例えばポリエチレンとは対照的に、完全に無極性ではないことが好ましい。塩素と、臭素と、フッ素と、ヨウ素と、アスタチンとから選択される１種以上のハロゲン原子も存在してよい。ポリマーは、１種以上のモノマー単位が、炭素及び水素に加えて、硫黄と、酸素と、窒素と、リンとから選択される１種以上のヘテロ原子、及び／又は、塩素と、臭素と、フッ素と、ヨウ素と、アスタチンとから選択される１種以上のハロゲン原子を含む、コポリマー及び／又はターポリマーであることが好ましい。２種以上のモノマー単位が、対応するヘテロ原子及び／又はハロゲン原子を有してもよい。
ポリマーは水素貯蔵材料に対して付着性を有することが好ましい。つまり、ポリマーが水素貯蔵材料そのものに良好に付着することで、水素貯蔵中に生じる応力下にあっても水素貯蔵材料に安定性高く付着するマトリックスを形成する。
ポリマーの付着性によって、材料を水素貯蔵手段に安定的に浸透させ、また、材料を水素貯蔵手段の定められた位置に最長時間、すなわち、数サイクルの水素貯蔵及び水素放出にわたって位置決めすることが可能になる。サイクルとは、１回の水素化とそれに続く脱水素の作業を指す。水素貯蔵材料は、好ましくは、材料を経済的に使用できるように、５００サイクル以上、特には１０００サイクル以上にわたって安定であるべきである。本発明の文脈における「安定」とは、貯蔵可能な水素量と水素貯蔵速度とが、５００又は１０００サイクル後であっても水素貯蔵手段の使用開始時の値に略一致することを意味する。とりわけ、「安定」とは、水素化可能材料が最初に導入された水素貯蔵手段内の少なくともほぼ同じ位置で維持されることを意味する。「安定」とは、特には、微小な粒子が粗大な粒子から分離および除去される分離作用がサイクル中に起きないことであると理解されるべきである。
本発明の水素貯蔵材料は特には低温水素貯蔵材料である。したがって、発熱過程である水素貯蔵の間、温度は最高１５０℃に達する。そのため、対応する水素貯蔵材料のマトリックスに使用するポリマーはこれらの温度で安定でなくてはならない。したがって、好適なポリマーは１８０℃以下、特には１６５℃以下、特には１４５℃以下で分解されない。
とりわけ、ポリマーの融点は、１００℃以上、特には１０５℃以上であり、かつ１５０℃未満、特には１４０℃未満、とりわけ１３５℃以下である。好ましくは、ＩＳＯ１１８３に準拠して２０℃で求められるポリマー密度は０．７ｇ／ｃｍ３以上、特には０．８ｇ／ｃｍ３以上、好ましくは０．９ｇ／ｃｍ３以上であるが１．３ｇ／ｃｍ３以下、好ましくは１．２５ｇ／ｃｍ３以下、特には１．２０ｇ／ｃｍ３以下である。ＩＳＯ５２７に準拠した引張強さは好ましくは１０〜１００ＭＰａの範囲、特には１５〜９０ＭＰａの範囲、より好ましくは１５〜８０ＭＰａの範囲である。ＩＳＯ５２７に準拠した引張弾性率は好ましくは５０〜５０００ＭＰａの範囲、特には５５〜４５００ＭＰａの範囲、より好ましくは６０〜４０００ＭＰａの範囲である。驚くべきことに、これらの機械的性質を有するポリマーは特に安定性が高く且つ良好な加工性を有することが判明している。とりわけ、マトリックスと、マトリックスに埋め込まれた水素化可能材料との間で安定した密着が可能にするため、水素化可能材料は数サイクルにわたって水素貯蔵手段内の同じ位置に留まる。これにより水素貯蔵手段の寿命は長くなる。
より好ましくは、本発明において、ポリマーはＥＶＡ、ＰＭＭＡ、ＥＥＡＭＡ及びこれらのポリマーの混合物から選択される。
ＥＶＡ（エチルビニルアセテート）とは、ビニルアセテートの割合が２〜５０重量％の範囲であるエチレンとビニルアセテートとのコポリマー群のことである。ビニルアセテートの割合が低いと剛性のフィルムが形成され、割合が高いとポリマーの付着性が高くなる。典型的なＥＶＡは室温で固体であり且つ最高７５０％の引張伸びを有する。加えて、ＥＶＡは応力亀裂に耐性がある。ＥＶＡは以下の一般式（Ｉ）を有する。
本発明におけるＥＶＡは好ましくは０．９〜１．０ｇ／ｃｍ３（ＩＳＯ１１８３に準拠）の密度を有する。ＩＳＯ５２７に準拠した降伏応力は特には４〜１２ＭＰａ、好ましくは５〜１０ＭＰａ、とりわけ５〜８ＭＰａの範囲である。とくに適切なものは、１２ＭＰａ超、特には１５ＭＰａ超であり、かつ５０ＭＰａ未満、特には４０ＭＰａ未満、とりわけ２５ＭＰａ以下である引張強さ（ＩＳＯ５２７に準拠）を有するＥＶＡである。破断伸び（ＩＳＯ５２７に準拠）は特には３０％超又は３５％超、とりわけ４０％超又は４５％超、好ましくは５０％超である。引張弾性率は好ましくは３５〜１２０ＭＰａ、とりわけ４０〜１００ＭＰａ、好ましくは４５〜９０ＭＰａ、特には５０〜８０ＭＰａの範囲である。適切なＥＶＡは、例えばＡｘａｌｔａ Ｃｏａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ ＬＬＣから商品名Ｃｏａｔｈｙｌｅｎｅ（登録商標）ＣＢ ３５４７で販売されている。
ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）は、以下の一般構造式（ＩＩ）を有する合成透明熱可塑性ポリマーである。
ガラス転移温度は、モル質量に応じて約４５〜１３０℃である。軟化温度は好ましくは８０〜１２０℃、特には９０〜１１０℃である。熱可塑性コポリマーは、耐候性、耐光性、及び耐ＵＶ性に優れる。
本発明におけるＰＭＭＡの密度は好ましくは０．９〜１．５ｇ／ｃｍ３（ＩＳＯ１１８３に準拠）、特には１．０〜１．２５ｇ／ｃｍ３である。特に適しているのは、３０ＭＰａ超、好ましくは４０ＭＰａ超、特には５０ＭＰａ超であり、かつ９０Ｍｐａ未満、特には８５ＭＰａ未満、とりわけ８０ＭＰａ以下の引張強さ（ＩＳＯ５２７に準拠）を有するＰＭＭＡである。破断伸び（ＩＳＯ５２７に準拠）は特には１０％未満、とりわけ８％未満、好ましくは５％未満である。引張弾性率は好ましくは９００〜５０００ＭＰａの範囲、好ましくは１２００〜４５００ＭＰａ、特には２０００〜４０００ＭＰａである。適切なＰＭＭＡは例えばＴｅｒ Ｈｅｌｌ Ｐｌａｓｔｉｃｓ ＧｍｂＨ（ドイツ、ボーフム）から商品名７Ｍ Ｐｌｅｘｉｇｌａｓ（登録商標）ペレットで販売されている。
ＥＥＡＭＡは、エチレン、アクリル酸エステル及び無水マレイン酸モノマー単位から形成されるターポリマーである。ＥＥＡＭＡは、モル質量に応じて約１０２℃の融点を有する。好ましくは２０℃で（ＤＩＮ５３２１７／ＩＳＯ２８１１）１．０ｇ／ｃｍ３以下であり０．８５ｇ／ｃｍ３以上の相対密度を有する。適切なＥＥＡＭＡは、例えば、Ａｘａｌｔａ Ｃｏａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ ＬＬＣから商品名Ｃｏａｔｈｙｌｅｎｅ（登録商標）ＴＢ３５８０で販売されている。
好ましくは、複合材料は本質的に水素貯蔵材料とマトリックスとを含む。複合材料の総重量を基準としたマトリックスの重量割合は好ましくは１０重量％以下、特には８重量％以下、より好ましくは５重量％以下であり、好ましくは１重量％以上、特には２〜３重量％以上である。マトリックスの重量割合を最小限にすることが望ましい。マトリックスが水素を貯蔵できるとしても、水素貯蔵能は水素貯蔵材料そのもののものほど高くない。しかしながら、まず水素貯蔵材料の酸化を低レベルにとどめる、又は酸化を完全に防止することで材料粒子間の密着性を確保するために、マトリックスは必要である。
マトリックスは結晶化度の低いポリマーであることが好ましい。ポリマーの結晶化度は材料の性質を大きく変化させる可能性がある。半結晶性材料の性質はポリマーの結晶質領域及び非晶質領域の両方により決定される。その結果、同様に２種以上の物質から形成されている複合材料との間には一定の関係がある。例えば、マトリックスの膨張能は密度の上昇と共に低下する。
マトリックスは、プリプレグの形態もとり得る。プリプレグは「予備含浸繊維（Ｐｒｅｉｍｐｒｅｇｎａｔｅｄ Ｆｉｂｅｒｓ）」の英略語である。プリプレグはポリマーを予備含浸させた準完成布地製品であり、部品製造のために熱及び圧力により硬化される。適切なポリマーは、粘性は高いが重合していない熱硬化性ポリマーマトリックスを有するものである。本発明で好ましいポリマーは、プリプレグの形態もとり得る。
プリプレグ中に存在する繊維は、純粋な単方向層として、織地又はスクリムとして存在し得る。プリプレグは、本発明において、細かく砕き、フレーク又は削り屑として水素化可能材料と共に加工して複合材料にもされ得る。
本発明の１つの態様において、ポリマーは、水素化可能材料と接触する液体の形態をとり得る。ここでの「液体」の１つの意味は、ポリマーが溶融していることである。しかしながら、ポリマーが適切な溶媒に溶解されていることも本発明の範囲に含まれ、この場合は、複合材料の製造後、例えば蒸発により溶媒を再度除去する。しかしながら、ポリマーは、水素化可能材料と混合されるペレットの形態をとることも可能である。複合材料の圧密化の結果として、ポリマーは軟化し、水素化可能材料を埋め込むマトリックスが形成される。ポリマーを粒子、すなわちペレットの形態で使用するならば、３０〜６０μｍの範囲、特には４０〜４５μｍのｘ５０粒径（体積に基づいた粒径）を有することが好ましい。ｘ９０粒径は特には９０μｍ以下、好ましくは８０μｍ以下である。
水素化可能材料は水素を吸収し、必要に応じて再度放出することができる。好ましい実施形態において、材料は任意の三次元形態の粒状材料を含み、例えば粒子、ペレット、繊維、好ましくは切断繊維、フレーク及び／又は他の形状である。とりわけ、材料はシート又は粉末の形態もとり得る。この場合、材料は必ずしも一様な形態を有さない。むしろ、形態は規則的又は不規則であってよい。本発明における粒子は、例えば、事実上球形の粒子、また不規則で角のある外形を有する粒子である。表面は滑らかであってよいが、材料の表面が粗さ及び／又は凸凹、及び／又はくぼみ、及び／又は隆起を有していてもよい。本発明において、水素貯蔵手段は、１種だけの特定の三次元形態の材料を含み得るため、材料の粒子は全て同じ空間的広がりを有する。しかしながら、水素貯蔵手段が異なる形態／形状の材料を含むことも可能である。材料が多様な形状又は形態を有することで、材料は多様な水素貯蔵手段で使用することができる。
好ましくは、材料は中空体、例えば１つ以上の空洞部を有する及び／又は中空形状を有する粒子、例えば中空繊維又は中空チャネルを有する押出成形体を含む。「中空繊維」とは、１本以上の連続的な空洞部を断面に有する円筒形繊維のことである。中空繊維を使用することで、複数本の中空繊維を組み合わせて中空繊維膜を得ることが可能であり、その結果、高い多孔性によって、水素の吸収及び／又は材料からの水素の放出を容易にすることができる。
好ましくは、水素化可能材料は二峰性のサイズ分布を有する。このようにして、水素貯蔵手段における水素化可能材料のバルク密度ひいては密度を高めることができ、それにより水素貯蔵能、すなわち貯蔵手段中に貯蔵できる水素の量は向上する。
本発明において、水素化可能材料は、１種以上の水素化可能金属及び／又は１種以上の水素化可能合金を含んでよく、好ましくはこれらから構成されてよい。
使用されるその他の水素化可能材料は、
−アルカリ土類金属及びアルカリ金属アラネート、
−アルカリ土類金属及び水素化ホウ素アルカリ金属、
−金属−有機構造体（ＭＯＦ）及び／又は
−クラスレート、
並びに、当然ながら、それぞれの材料のそれぞれの組み合わせ、であってよい。
−アルカリ土類金属及びアルカリ金属アラネート、
−アルカリ土類金属及び水素化ホウ素アルカリ金属、
−金属−有機構造体（ＭＯＦ）及び／又は
−クラスレート、
並びに、当然ながら、それぞれの材料のそれぞれの組み合わせ、であってよい。
本発明において、材料は非水素化可能金属又は合金も含み得る。
本発明において、水素化可能材料は低温水素化物及び／又は高温水素化物を含み得る。「水素化物」は、水素化された形態にあるか水素化されていない形態にあるかに関わらず、水素化可能材料を指す。低温水素化物は好ましくは−５５〜１８０℃、特には−２０〜１５０℃、とりわけ０〜１４０℃の温度範囲内で水素を貯蔵する。高温水素化物は好ましくは２８０℃以上、特には３００℃以上の温度範囲内で水素を貯蔵する。ここで挙げた温度で、水素化物は水素を貯蔵するだけでなくそれを放出することもでき、すなわちこれらの温度範囲内で機能可能である。
この文脈で説明される「水素化物」は、水素化形態にある、および非水素化形態にある水素化可能材料を意味すると理解される。本発明では、水素貯蔵手段の製造において、水素化可能材料を水素化形態又は非水素化形態で使用することが可能である。
本開示の文脈における水素化物及びその性質に関しては、Ｓ．Ｓａｋｉｅｔｕｎａ ｅｔ ａｌ．、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅｎｅｒｇｙ，３２（２００７）、ｐ．１１２１−１１４０の表１〜４が参照される。
水素貯蔵（水素化）は室温で行うことができる。水素化は発熱反応である。発生する反応熱は除去することができる。一方、脱水素の場合は、エネルギーを水素化物に熱の形で供給する必要がある。脱水素は吸熱反応である。
例えば、低温水素化物は高温水素化物と共に使用され得る。例えば、一構成において、例えば低温水素化物と高温水素化物とが第２領域の層において混合物として提供され得る。異なる層又は領域、特には異なる第２領域においてこれらをそれぞれ別々に配置することも可能である。したがって、例えば、第１領域がこれらの第２領域の間に配置され得る。さらに別の構成において、第１領域は、マトリックス中に分散された低温水素化物と高温水素化物との混合物を有する。異なる第１領域が低温水素化物又は高温水素化物を含むことも可能である。
好ましくは、水素化可能材料は、マグネシウム、チタン、鉄、ニッケル、マンガン、ニッケル、ランタン、ジルコニウム、バナジウム、クロム又はこれらの金属の２種以上の混合物から選択される金属を含む。水素化可能材料は、上掲の金属のうち１種以上を含む合金も含み得る。
より好ましくは、水素化可能材料（水素貯蔵材料）は、１５０℃以下の温度、特には−２０〜１４０℃、特には０〜１００℃の温度範囲内で水素を貯蔵及び再度放出可能な合金を１種以上含む。ここでこの１種以上の合金は好ましくはＡＢ５タイプ、ＡＢタイプ及び／又はＡＢ２タイプの合金から選択される。ここでＡ及びＢはそれぞれ異なる金属を指し、Ａ及び／又はＢは特にはマグネシウム、チタン、鉄、ニッケル、マンガン、ランタン、ジルコニウム、バナジウム及びクロムを含む群から選択される。添え字は特定の合金における金属の化学量論比を表す。本発明において、ここでの合金には異質な原子をドープし得る。本発明において、ドーピングレベルは５０原子％以下、特には４０原子％以下又は３５原子％以下、好ましくは３０原子％以下又は２５原子％以下、とりわけ２０原子％以下又は１５原子％以下、好ましくは１０原子％以下又は５原子％以下のＡ及び／又はＢであってよい。ドーピングは、例えばマグネシウム、チタン、鉄、ニッケル、マンガン、ランタン又は他のランタニド、ジルコニウム、バナジウム及び／又はクロムで行うことができる。ここでドーピングは１種以上の異なる異質な原子で行うことができる。ＡＢ５タイプの合金は速やかに活性化可能であり、つまり、活性化に必要な条件が水素貯蔵手段の動作におけるものと同様である。ＡＢ５タイプの合金はさらにＡＢ又はＡＢ２タイプの合金より高い延性を有する。それに対して、ＡＢ２又はＡＢタイプの合金はＡＢ５タイプの合金より高い機械的安定性及び硬度を有する。ここではＡＢタイプの合金としてＦｅＴｉ、ＡＢ２タイプの合金としてＴｉＭｎ２、ＡＢ５タイプの合金としてＬａＮｉ５を例示し得る。
より好ましくは、水素化可能材料（水素貯蔵材料）は、２種以上の水素化可能合金と、１種以上のＡＢ５タイプの合金と、ＡＢタイプ及び／又はＡＢ２タイプの合金である第２合金との混合物を含む。ＡＢ５タイプの合金の割合は、水素化可能材料の総重量を基準として、特には１〜５０重量％、特には２〜４０重量％、より好ましくは５〜３０重量％、とりわけ５〜２０重量％である。
水素化可能材料（水素貯蔵材料）は好ましくは粒状形態（粒子）である。
粒子は特には２０〜７００μｍ、好ましくは２５〜５００μｍ、とりわけ３０〜４００μｍ、特には５０〜３００μｍであるｘ５０粒径を有する。ｘ５０は、粒子の５０％が記載の値以下のメジアン粒径を有することを意味する。粒径はレーザー回折により求めたが、例えば篩分析により求めることもできる。この場合のメジアン粒径は重量を基準とした粒径であり、体積を基準とした粒径はこの場合同じである。ここで記載するのは初回の水素化が行われる前の水素化可能材料の粒径である。水素貯蔵中、材料内では応力が生じ、これは数サイクルの間にｘ５０粒径が縮小することにつながり得る。
好ましくは、水素化可能材料は、水素貯蔵時にサイズが減少するよう強固にマトリックスに組み込まれる。したがって、水素化可能材料として崩壊する粒状材料を用いる一方、マトリックスの少なくとも大部分が破壊されないことが好ましい。体積の増大により大きな膨張が起きる水素貯蔵中、水素化可能材料の体積が増大した結果としての膨張時に崩壊するものがあるとすればそれはマトリックスであると予測されていたため、この結果は驚くべきものである。体積増大時に、マトリックス内での結合に起因して粒子に働く外力は、体積の増大に起因する粒子内の応力と共に崩壊を引き起こすと現時点では考えられている。粒子の崩壊は、マトリックス内のポリマー材料への組み込み時に特に明確に観察された。ポリマー材料から構成されるマトリックスは、このように、崩壊した粒子を安定した固定位置で保持することも可能であった。
なお、これらの粒子を固定するのにマトリックスにおいてバインダ、特には付着性バインダを用いれば、マトリックス内での特に良好な固定位置決めが可能になることが試験により明らかになった。バインダ含有量は好ましくは、マトリックス体積の２〜３体積％であってよい。
水素貯蔵の結果として粒子が崩壊することにより、粒径が、開始時のｘ５０粒径を基準として、１００貯蔵動作後には０．６倍、より好ましくは０．４倍に変化することが好ましい。
例えば、低温水素化物は高温水素化物と共に使用され得る。例えば、本発明の一実施形態において、例えば低温水素化物と高温水素化物とが水素貯蔵要素の第２領域の層において混合物として提供され得る。これらは、異なる層、特には水素貯蔵要素の同一の層の異なる領域、に別々に配置されてもよい。したがって、例えば、別の領域がこれらの要素の間に配置され得る。さらに別の構成において、一の領域は、マトリックス中に分散された低温水素化物と高温水素化物との混合物を有する。要素の異なる領域が低温水素化物又は高温水素化物を含むことも可能である。
本発明のさらに別の構成では、水素貯蔵手段が高温水素化物の容器及び低温容器を有する。高温水素化物は３５０℃より高い温度を発生させ得て、これは放散させなくてはならない。この熱は極めて迅速に放出され、例えば水素貯蔵要素に熱的に結びついたコンポーネントの加熱に利用することができる。利用する高温水素化物は例えばチタンをベースとした金属粉末であってよい。これに対し、低温水素化物は、−５５〜１５５℃の範囲、特に好ましくは８０〜１４０℃の温度範囲内の温度を有することを前提とする。低温水素化物は例えばＴｉ０．８Ｚｒ０．２ＣｒＭｎ又はＴｉ０．９８Ｚｒ０．０２Ｖ０．４３Ｃｒ０．０５Ｍｎ１．２である。一構成では、水素を高温水素化物の容器から低温水素化物の容器へ、及びその逆方向に、移動させ、それぞれの場合にそこで貯蔵することを構想している。例示として、及び本発明の開示の構成部分として、ここでドイツ特許第３６ ３９ ５４５（Ｃ）号明細書が参照される。
さらに、例えば、マトリックスとして、低温水素化物が挿入される炭素マトリックスを利用することが可能である。例えば、Ｊ．Ｇａｏ著の「Ｃａｒｂｏｎ ｍａｔｒｉｘ ｃｏｎｆｉｎｅｄ ｓｏｄｉｕｍ ａｌａｎａｔｅ ｆｏｒ ｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅ ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｓｔｏｒａｇｅ（可逆的水素貯蔵のための炭素マトリックスに収容されたナトリウムアラネート）」と題されたユトレヒト大学の論文（ｈｔｔｐ：／／ｄｓｐａｃｅ．ｌｉｂｒａｒｙ．ｕｕ．ｎｌ／ｈａｎｄｌｅ／１８７４／２５６７６４で閲覧可能）では、水素化可能材料をいかに用い、マトリックスを互いにいかに一致させて、水素貯蔵要素を相対的低温においても運用可能とするかが明らかにされている。水素化物及びその性質に関しては、Ｂ．Ｓａｋｉｅｔｕｎａ ｅｔ ａｌ．、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅｎｅｒｇｙ，３２（２００７）、ｐ．１１２１−１１４０の表１〜４が参照される。いずれの刊行物／文献も、本特許出願の開示に参照により援用される。
さらに、特定の充填技術を用いて水素貯蔵材料、好ましくは水素化物と、黒鉛等の熱伝導材料との層を成形型に導入し共に圧縮して、黒鉛が同じく熱伝導の機能を担うサンドイッチ構造を得ることで、膨張黒鉛を大幅に置き換えることが提案される。この目的のために、例えば熱伝導性金属粉末及び／又は通常の天然黒鉛を用い、六角格子構造の方向の優れた熱伝導を効率的に利用可能であるようにそのレンズ状粒子が好ましくは水平に整列されることが可能である。もしくは、圧延黒鉛で構成されたフィルム、フィルムの切片、もしくはフレーク、又は黒鉛織物を用いることも可能である。同時に、多孔性を維持する材料の薄板を、気体伝導層として間に導入し圧縮することも可能である。
具体的には、少なくとも第１材料及び第２材料を共に、ただし互いに別々の成形型の空洞を、空洞と充填される第１材料及び第２材料との間の相対的動作で同時に充填するように導入可能である。このように、異なるパターン、例えば波状層、らせん形状、ねじ形状を形成することが可能である。
空洞、例えば、下方ラムと上方ラムとを有するプレス空洞へのさらなる充填が実施される。例えば、空洞の充填は一層ごとに行われてよく、この場合例えば、新規の層、２番目の層、又は３番目の層がそれぞれ、直後に上方ラムと下方ラムによる圧密化が行われる。これにより、例えば主熱伝導材料と主水素貯蔵材料との間に特に緊密な結びつきが可能となる。
本発明のさらなる構想において、水素貯蔵材料と熱伝導材料との別々の層がプレス型に導入され共に圧縮されてサンドイッチ構造を生成する、水素貯蔵要素、好ましくは上述の水素貯蔵要素の、製造方法が提案され、ここで熱伝導材料は、サンドイッチ構造を水素貯蔵要素として使用する際に好ましくは層が連続する方向を横断する方向への熱伝導の機能を担う。
本発明の方法の一の構成において、金属粉末及び／又は通常の天然黒鉛が、熱伝導材料として用いられ、この場合、通常の天然黒鉛を用いる際、充填時にそのレンズ状粒子が水平に整列され、黒鉛構造の六角格子構造の方向の熱伝導が利用可能となることが好ましい。
本発明の方法のさらなる構成において、代替又は追加として、圧延膨張黒鉛から成る１以上のフィルム、圧延膨張黒鉛のフレーク、及び／又は黒鉛織物が、熱伝導材料としてサンドイッチ構造内に導入されてもよい。
さらに、多孔性を維持する材料の１以上の層が、気体誘導層としてサンドイッチ構造内に導入され、圧縮されてよい。
本発明の発展において、２以上のサンドイッチ構造を別々にプレスしてその後同じ容器に配置することも可能である。
プレス機、例えばロータリープレス機又はリボルビングプレス機によって層が圧密化されることが好ましい。ロータリープレス機の原理は、例えば、ドイツ特許出願第１０ ２０１０ ００５ ７８０（Ｂ）号及びドイツ特許出願第１０ ２００５ ０１９ １３２（Ｂ）号から公知である。それぞれに記載された装置も、水素貯蔵手段の層の製造に用いることができる。
第１層及び第２層は共に圧縮され、サンドイッチ構造を形成することが好ましい。圧縮は例えば上方ラム及び下方ラムを用いて圧力により行うことができる。また、圧縮は静水圧プレスにより行うことができる。静水圧プレス法は、圧力は液体及び気体中を全方向に均一に伝播するという物理法則に基づいたものであり、対象となる部分において、その面積に直接比例する力を発生させる。圧縮する材料を、プレス系の圧力容器、例えばゴム型に導入することができる。圧力容器内の液体を介してゴム金型の全ての面に作用する圧力により、封入された材料（少なくとも第１層及び第２層）が均等に圧縮される。少なくとも第１層と第２層とを備えたプリフォームを静水圧プレス、例えば液体に挿入することも可能である。好ましくは５００〜６０００ｂａｒの範囲内の高圧を印加することで、サンドイッチ構造を製造することができる。静水圧プレスにおける高圧が、例えば、複合材料において新しい材料特性を実現することを可能にする。
さらに、代替又は追加として、圧延膨張黒鉛から成る１以上のフィルム、圧延膨張黒鉛のフレーク、及び／又は黒鉛織物が、熱伝導材料としてサンドイッチ構造内に導入されてもよい。
さらなる構成において、多孔性を維持する材料の１以上の薄板が、気体誘導層としてサンドイッチ構造内に導入され、圧縮されてよい。好ましくは、２以上のサンドイッチ構造が別々にプレスされ、その後共通の容器内に配置される。
さらなる有利な構成及び特徴が、後掲の図及び対応する説明から明らかである。図及び説明で明らかにされる個々の特徴は例示にすぎず、特定の構成に限定されない。むしろ、１以上の図の１以上の特徴を、上記の説明の他の特徴と組み合わせることでさらに別の構成を得ることができる。したがって、特徴は、限定としてではなく、単なる例示として記載される。
図１は、１以上の水素貯蔵成分から構成される、円筒状に繰り返す複数の層シーケンスを有する水素貯蔵手段１の層スタックの詳細を示す概略図である。例えば、第１層２、第２層３、及び第３層４がそれぞれ、交互に配置されている。この例で示されるように、第１層２は例えば、熱貯蔵材料を含み、第２層３は熱除去材料を含み、第３層４は気体伝導層として気体透過性材料を含む。圧縮、特には静水圧圧縮は、熱伝導層と水素貯蔵層との間に非常に密接な接触を可能にする。
図２は、非平面状の別の層配置を概略的に示す、別の、又は同一の水素貯蔵手段の詳細５を示す。上述のように、例えば材料は空洞と材料供給部との間に相対的な動きが発生するように供給されてよい。これにより、図示のとおり、包囲する支持層の内部にらせん状の層が生成される。空洞の軸に沿って、他の形状を生成することも可能である。らせん状の層は、熱伝導性及び／又は気体伝導性を有する。らせん状構造又はその他の構造の生成は、例えば、本開示の文脈において参照されるドイツ特許出願第１０ ２０１４ ００６ ３７４号に記載の装置及び方法を用いて行うことが好ましい。
図３は、第１層７と第２層８とを有する、圧縮されたサンドイッチ構造６の詳細を示す。２つの層を通過する物体によって、第１層７と第２層８との間に溝９が設けられ、これによりサンドイッチ構造内に勾配１０が形成される。勾配の形成は、より細かい網掛けで示されている。その後、さらなる層形成材料の新たな供給に先立ってこれら２つの層を圧縮することで、サンドイッチ構造内の勾配の特に集中的な保護が実現される。
本発明と本発明の多様な構成が、以下に特定される一連の特徴から明らかにされ、一の群の個別の特徴は、他の群の個別の特徴及び／又は他の実施形態の特徴や上述の発明の説明で開示された構成と組み合わせることが可能になる（追加及び省略）。
１．水素貯蔵手段において成分として存在し、水素ガスの流動に寄与する水素透過構造、好ましくは多孔構造、を有する水素貯蔵手段。
２．１つの第１材料と１つの第２材料とを互いに隔離された位置で含み、互いに隣り合う、好ましくは互いに隣接する層をそれぞれ形成し、第１材料は主水素貯蔵材料を含み、第２材料は主熱伝導材料であり、主熱伝導材料は好ましくは水素貯蔵手段の内部から水素貯蔵手段の外部へと延出することを特徴とする、好ましくは項目１に記載の水素貯蔵手段。
３．第１層と第２層との間に勾配が形成され、この勾配に沿って第１材料及び第２材料それぞれの材料含有量の変化を通じて第１層から第２層への移行がなされることを特徴とする、項目１又は項目２に記載の水素貯蔵手段。
４．水素貯蔵手段がコアシェル構造の形状である成分を有し、ここでコアには第１材料が含まれ、シェルには別の第２材料が含まれ、第１材料及び／又は第２材料は水素貯蔵材料を含み、この成分は好ましくは、粉末、顆粒、フレーク、繊維、及び／又は他の形状を含む群から選択されることを特徴とする、項目１、項目２、又は項目３に記載の水素貯蔵手段。
５．シェルの第２材料が、少なくとも水素透過性であるように構成されたポリマーを含むことを特徴とする、項目４に記載の水素貯蔵手段。
６．コアが主熱伝導材料を含み、シェルが主水素貯蔵材料を含むことを特徴とする、項目４又は項目５に記載の水素貯蔵手段。
７．コアが主水素貯蔵材料を含み、シェルが主熱伝導材料を含み、熱伝導材料が水素透過性であることを特徴とする、項目３に記載の水素貯蔵手段。
８．水素貯蔵材料が好ましくは水素貯蔵材料の酸化を防止する水素透過性コーティングを有し、コーティングは好ましくは水素貯蔵性であることを特徴とする、項目１から項目７のいずれか一項に記載の水素貯蔵手段。
９．水素貯蔵材料と熱伝導材料との別々の層がプレス型に導入され共に圧縮されてサンドイッチ構造を生成し、ここで熱伝導材料は、サンドイッチ構造を水素貯蔵要素として使用する際に好ましくは層が連続する方向を横断する方向への熱伝導の機能を担う、水素貯蔵手段、好ましくは項目１から項目８のいずれか一項に記載の水素貯蔵手段の、製造方法。
１０．金属粉末及び／又は通常の天然黒鉛が熱伝導材料として用いられ、ここで通常の天然黒鉛を用いる際、充填時にそのレンズ状粒子が水平に整列され、好ましくは黒鉛構造の六角格子構造の方向の熱伝導が利用可能となることを特徴とする、項目９に記載の方法。
１１．代替又は追加として、圧延膨張黒鉛から成る１以上のフィルム、圧延膨張黒鉛のフレーク、及び／又は黒鉛織物が、熱伝導材料としてサンドイッチ構造内に導入されることを特徴とする、項目９又は項目１０に記載の方法。
１２．多孔性を維持する材料の１以上の層が、気体誘導層としてサンドイッチ構造内に導入され、圧縮されることが可能であることを特徴とする、項目１から項目１１のいずれか一項に記載の方法。
１３．２以上のサンドイッチ構造が別々にプレスされ、その後同じ容器に配置されることを特徴とする、項目１から項目１２のいずれか一項に記載の方法。
１４．ロータリー圧縮又はリボルビングプレス機により層が圧密化されることを特徴とする、項目１から項目１３のいずれか一項に記載の方法。
１５．層が静水圧圧縮されることを特徴とする、項目１から項目１４のいずれか一項に記載の方法。
１６．水素貯蔵材料として１以上の低温水素化物及び／又は高温水素化物が用いられることを特徴とする、項目１から項目１４のいずれか一項に記載の方法。
１ 水素貯蔵手段
２ 水素貯蔵要素の第１層
３ 水素貯蔵要素の第２層
４ 水素貯蔵要素の第３層
５ 水素貯蔵手段の断面
６ サンドイッチ構造
７ サンドイッチ構造の第１層
８ サンドイッチ構造の第２層
９ 溝
１０ サンドイッチ構造の勾配形成
２ 水素貯蔵要素の第１層
３ 水素貯蔵要素の第２層
４ 水素貯蔵要素の第３層
５ 水素貯蔵手段の断面
６ サンドイッチ構造
７ サンドイッチ構造の第１層
８ サンドイッチ構造の第２層
９ 溝
１０ サンドイッチ構造の勾配形成
Claims (12)
- 水素貯蔵手段用の水素貯蔵要素であって、
水素貯蔵能を有する第１材料（２）と、熱伝導性の第２材料（３）とを含む圧密体（１）を含み、
前記熱伝導性の第２材料（３）が、層の形態をとり、
前記層が、主に任意の形状の延長面に配置され、前記層の副区域がこの延長面とは異なる１以上の配列を有し、
前記第２材料（３）が、前記水素貯蔵能を有する第１材料（２）に埋め込まれており、水素貯蔵能を有する前記第１材料（２）と熱的接触しており、圧密体（１）内で、一部の領域において、異なる三次元の分布を有し、
水素貯蔵能を有する前記第１材料（２）が、水素貯蔵能を有する前記第１材料（２）の水素化可能材料向けのバインダとしてポリマーを含み、前記ポリマーが、ＥＶＡ（エチルビニルアセテート）、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、ＥＥＡＭＡ（エチレン、アクリル酸エステル及び無水マレイン酸モノマー単位から形成されるターポリマー）及びこれらのポリマーの混合物から選択されることを特徴とする水素貯蔵要素。 - 前記第２材料（３）の前記三次元の分布が、繰り返す区域を有し、各区域が三次元分布を有することを特徴とする請求項１に記載の水素貯蔵要素。
- 前記熱伝導性の第２材料（３）がフィルム、又はリボンの形態をとることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の水素貯蔵要素。
- 前記フィルム、又はリボンが、主に任意の形状の延長面に配置され、前記フィルム、又はリボンの副区域がこの延長面とは異なる１以上の配列を有することを特徴とする請求項３に記載の水素貯蔵要素。
- 前記フィルム、又はリボンが、らせん状又はねじ状の形状を有し、前記水素貯蔵能を有する第１材料（２）に埋め込まれていることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の水素貯蔵要素。
- 前記熱伝導性の第２材料（３）が、前記熱伝導性の第２材料（３）と、水素貯蔵能を有する前記第１材料（２）との合金形成を防止する添加剤を有することを特徴とする請求項１に記載の水素貯蔵要素。
- 前記熱伝導性の第２材料（３）がアルミニウム又はアルミニウム合金を含み、水素貯蔵能を有する前記第１材料（２）がマグネシウム又はマグネシウム合金を含み、前記添加剤が、前記アルミニウム又は前記アルミニウム合金を前記マグネシウム又は前記マグネシウム合金から隔離する黒鉛を含むことを特徴とする請求項６に記載の水素貯蔵要素。
- 前記添加剤が水素貯蔵能を有する前記第１材料（２）と前記熱伝導性の第２材料（３）との間に隔離層として配置されることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の水素貯蔵要素。
- 前記熱伝導性の第２材料（３）が少なくとも水素を透過可能であることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の水素貯蔵要素。
- 前記熱伝導性の第２材料（３）が流体を透過可能であることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の水素貯蔵要素。
- 前記圧密体（１）が、熱キャリア運搬能を有しかつ流体を透過可能である第３材料（４）を含み、熱キャリア運搬能を有する前記第３材料（４）が、前記圧密体（１）の水素貯蔵能を有する前記第１材料（２）、及び／又は前記熱伝導性の第２材料（３）に隣接して配置されることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の水素貯蔵要素。
- 熱キャリア運搬能を有する前記第３材料（４）及び／又は前記熱伝導性の第２材料（３）が多孔性である、及び／又は開口及び／又は閉鎖セルを有することを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載の水素貯蔵要素。
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