JP7214020B2 - 吸着剤を保持する内側隔壁を有するガス貯蔵装置 - Google Patents

吸着剤を保持する内側隔壁を有するガス貯蔵装置 Download PDF

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Description

水素ガスは、化石燃料に代わる燃料源として重要な研究対象である。水素は、魅力的で
あるが、これは、（ｉ）水素は多くの様々なエネルギー源から生産できる、（ｉｉ）水素
は重量あたりのエネルギー含量が高い（ガソリンよりも約３倍多い）、および（ｉｉｉ）
水素は炭素放出フットプリントがゼロであり、水素燃焼の副産物は酸素と水であることに
よる。
しかしながら、水素は、かなりの量の空間を占めることなしには大量に貯蔵することを
難しくする物理的特性を有する。水素は重量あたりのエネルギー含量が高いにも関わらず
、水素は、体積あたりのエネルギー含量が低い。これは、例えば、特に、車両のサイズお
よび重量の制約の範囲内で、水素を貯蔵し難いものにする。別の主要な障害は、水素の可
燃性、および付随する水素の安全な貯蔵である。
圧縮水素ガスに関する高圧タンクおよび／または極低温の液体水素貯蔵を対象とする知
られている水素貯蔵技術は、爆発の危険がなお存在するため欠点を有する。これらの手法
は、重い加圧された容器を必要とするとともに、商業化を損なう高エネルギー入力の特徴
も必要とする。
金属合金水素貯蔵は、水素を可逆的に吸収および解放できる材料に基づく。金属合金水
素貯蔵は、体積あたり高いエネルギー含量をもたらし、爆発の危険を減少させ、高圧タン
クおよび断熱装置の必要性をなくす。しかしながら、金属合金水素貯蔵は、重量あたり低
いエネルギー含量に苦心している。
当業界は、安全で、信頼でき、小型で、および費用対効果の高い水素貯蔵技術の必要性
を認識している。当業界は、金属合金水素貯蔵の継続された開発の必要性をさらに認識し
ている。
本開示は、ガス貯蔵装置を提供する。一実施形態では、前記ガス貯蔵装置は、両端部（
ｏｐｐｏｓｉｎｇ ｅｎｄｓ）を有する筒体を備える。エンドキャップは、各端部に存在
する。前記筒体および前記エンドキャップは、エンクロージャ（ｅｎｃｌｏｓｕｒｅ）を
形成する。各エンドキャップは、コネクタを備える。隔壁（ｄｉａｐｈｒａｇｍ）は、前
記エンクロージャ内に位置する。前記隔壁は、環状側壁を備える。この装置は、前記側壁
の内面によって画定される内側チャンバと、前記筒体の内側表面と前記側壁の外面の間の
貯蔵空間とを備える。金属水素化物組成物は、前記貯蔵空間内に位置する。
本開示は、ガス貯蔵組立体を提供する。一実施形態では、前記ガス貯蔵組立体は、第１
のガス貯蔵装置および第２のガス貯蔵装置を備える。各装置は、両端部を有する筒体およ
び各端部におけるエンドキャップを備える。前記筒体および前記エンドキャップは、エン
クロージャを形成する。各エンドキャップは、コネクタを備える。隔壁は、前記エンクロ
ージャ内に位置する。前記隔壁は、環状側壁を備える。内側チャンバは、前記側壁の内面
によって画定され、貯蔵空間は、前記筒体の内面と前記側壁の外面の間に位置する。金属
水素化物組成物は、各貯蔵空間内に位置する。前記第１の装置のコネクタは、前記第２の
装置のコネクタに取り付けられる。取り付けられた前記コネクタは、前記第１の装置の前
記エンクロージャと前記第２の装置の前記エンクロージャの間で流体連通をもたらす。
本開示は、水素チャージングステーションを提供する。前記水素チャージングステーシ
ョンは、本ガス貯蔵装置の少なくとも１つを備える。
本開示は、水素駆動式車両を提供する。前記水素駆動式車両は、本ガス貯蔵装置の少な
くとも１つを備える。
本開示は、電源パックを提供する。前記電源パックは、本ガス貯蔵装置の少なくとも１
つを備える。
本開示の一実施形態による、ガス貯蔵装置の斜視図である。 図１のガス貯蔵装置の側面図である。 本開示の一実施形態による、ガス貯蔵装置の分解組立斜視図である。 図３は、本開示の一実施形態による、エンドキャップの内面の平面図である。図３Ａは、図３の線３Ａ－３Ａに沿ったエンドキャップの断面図である。 図３Ｂは、本開示の一実施形態による、エンドキャップの内面の平面図である。図３Ｃは、図３Ｂの線３Ｃ－３Ｃに沿ったエンドキャップの断面図である。 図３Ｄは、本開示の一実施形態による、２つのエンドキャップおよび管状フィルタの分解組立斜視図である。 図３Ｅは、図３Ｄのエンドキャップおよび管状フィルタの断面図である。 図４は、本開示の一実施形態によるガスケットの平面図である。図４Ａは、図４の線４Ａ－４Ａに沿ったガスケットの断面図である。 本開示の一実施形態による、隔壁の斜視図である。 本開示の一実施形態による、別の隔壁の斜視図である。 本開示の一実施形態による、ガス貯蔵装置の断面図である。 図８は、本開示の一実施形態による、ガスチャージング手順中の図７の貯蔵装置の断面図である。図８Ａは、本開示の一実施形態による、図８のガスチャージング手順中の金属水素化物組成物の破断斜視図である。 図８Ｂは、本開示の一実施形態による、図８のガスチャージング手順中の金属水素化物組成物の別の破断斜視図である。 図９は、本開示の一実施形態による、ガス放出手順中の図７の貯蔵装置の断面図である。図９Ａは、本開示の一実施形態による、図９のガス放出手順中の金属水素化物組成物の破断斜視図である。 図９Ｂは、本開示の一実施形態による、図９のガス放出手順中の金属水素化物組成物の別の破断斜視図である。 図１０は、本開示の一実施形態による、２つの相互接続されたガス貯蔵装置の斜視図である。 図１０Ａは、図１０の線１０Ａ－１０Ａに沿った２つの相互接続されたガス貯蔵装置の断面図である。 図１０Ｂは、本開示の一実施形態による、電気を発生させるガス貯蔵装置の概略図である。 本開示の一実施形態による、本ガス貯蔵装置を利用する水素チャージングステーションの斜視図である。 本開示の一実施形態による、本ガス貯蔵装置によって動力が供給される車両の斜視図である。
定義
本明細書中に開示された数値範囲は、上限値と下限値から、それらの値を含めて、全て
の値を含む。明示された値（例えば、１、または２、または３から５、または６、または
７）を含む範囲について、任意の２つの明示された値間の任意の部分範囲（例えば、１か
ら２、２から６、５から７、３から７、５から６など）が含まれる。
断りのない限り、文脈からまたは当業界の慣習から暗黙的に、全ての部分およびパーセ
ントは、重量に基づいており、全ての試験方法は、本開示の提出時時点で最新のものであ
る。
本明細書中で使用されるとき、用語「組成物」は、組成物、ならびに組成物の材料から
形成される反応生成物および分解生成物を含む物質の混合物を指す。
用語「備える、含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む、備える（ｉｎｃｌｕｄｉｎ
ｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、およびそれらの派生物は、任意の構成要素、ステ
ップ、または手順が具体的に開示されていようがいまいが、それらの存在を除外すること
は意図されていない。疑いを避けるために、用語「備える、含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ
）」の使用によって特許請求された全ての構成要素は、断りのない限り、ポリマーであろ
うと、それ以外のものであろうと、任意の追加の添加物、アジュバント、または化合物を
含むことができる。反対に、用語「から本質的になる」は、実施可能性に対して本質的で
ないものを除いて、任意の次の列挙の範囲から、任意の他の構成要素、ステップ、または
手順を除外する。用語「からなる」は、具体的に描写または列挙されていない任意の構成
要素、ステップ、または手順を除外する。
密度は、小さい固体について標準的な置換試験を実施することによって測定される。
体積は、３軸における標準的な計算法の積分に従って測定される。
詳細な説明
本開示は、ガス貯蔵装置を提供する。一実施形態では、ガス貯蔵装置は、両端部を有す
る筒体を備える。エンドキャップは、各筒体端部に取り付けられる。筒体およびエンドキ
ャップは、エンクロージャを形成する。各エンドキャップは、コネクタを備える。環状側
壁を有する隔壁は、エンクロージャ内に位置する。ガス貯蔵装置は、側壁の内面によって
画定された内側チャンバを備える。この装置は、筒体の内側表面と隔壁側壁の外面の間に
貯蔵空間も備える。金属水素化物組成物は、貯蔵空間内に位置する。
本装置はガスを貯蔵する。本装置における貯蔵に適したガスの非限定の例には、水素、
メタン、エタン、プロパン、ブタン、ハイタン（水素／メタン）、およびそれらの組み合
わせが挙げられる。
一実施形態では、本装置は、水素ガスを貯蔵する。本開示は、水素ガス貯蔵を対象とす
るが、他のガスが本装置によって貯蔵されてもよいことが理解される。
１．筒体
ガス貯蔵装置は、両端部を有する筒体を備える。一実施形態では、図１Ａ、図１Ｂ、お
よび図２に示すように、ガス貯蔵装置１０が提供され、筒体１２を備える。筒体１２は、
環状構造、または中空構造である。筒体１２は、両端部を有する。筒体の断面形状は、円
形、楕円形、または多角形であり得る。筒体の内径は、均一とすることができ、または筒
体の内径は、筒体の長さに沿って変動してもよい。
一実施形態では、図１Ａ、図１Ｂ、および図２に示すように、筒体１２の断面形状は円
形またはほぼ円形であり、筒体１２の直径は、均一または別の形でその長さに沿って一定
である。
筒体に適した材料の非限定の例には、金属、ポリマー材料、ナノ材料、およびそれらの
組み合わせが挙げられる。筒体に適した金属の非限定の例には、アルミニウム、アルミニ
ウム合金、銅、鋼鉄、ステンレス鋼、およびそれらの組み合わせが挙げられる。筒体に適
したポリマー材料の非限定の例は、炭素繊維、ポリオレフィン、ポリカーボネート、アク
リレート、ガラス繊維、およびウルテム（Ｕｌｔｅｍ）、およびそれらの組み合わせが挙
げられる。筒体は、例えば、ポリマー樹脂内の熱硬化性の金属ライナなどの金属とポリマ
ー材料の組み合わせであってもよい。
一実施形態では、筒体１２は、熱伝導材料で構成される。以下にこれから説明されるよ
うに、熱伝導材料は、水素チャージング中の放熱（冷却）を促進するとともに、水素放出
中の加温を促進する。このようにして、筒体本体自体は熱交換器として機能し、本ガス貯
蔵装置は、別個の熱交換器および／または別個の冷却系の必要性をなくす。筒体１２の構
造および組成は、装置１０のエネルギー効率、使いやすさ、製造しやすさ、および軽量化
を有利に促進する。
一実施形態では、筒体１２は、アルミニウム、熱伝導材料で構成される。
一実施形態では、筒体１２は、ステンレス鋼、熱伝導材料で構成される。
筒体１２の内側表面は、平滑または溝付き（ｆｕｌｕｔｅｄ）であり得る。一実施形態
では、図２に示すように、筒体１２は、溝付き内側表面１４を有する。用語「溝付き」ま
たは「溝」、あるいは「溝付き表面」などの用語は、一連の均一かつ繰り返しの谷（ｇｒ
ｏｏｖｅ）および山を用いる構造を指す。溝は、内側表面１４の表面積を増加させる任意
の構造および／または構成であり得る。谷の低地点および／または山の高地点は、尖って
いてもよく、または湾曲していてもよい。一実施形態では、溝付き内側表面１４について
のそれぞれの谷および山に関する低地点および高地点は、湾曲しており、各低地点および
／または高地点は、０．１ミリメートル（ｍｍ）、または０．５ｍｍ、または１．０ｍｍ
、または１．５ｍｍ、または２．０ｍｍ、または４．０ｍｍ、または５．０ｍｍ、または
６．０ｍｍ、または７．０ｍｍ、または８．０ｍｍ、または１０ｍｍ、または２０ｍｍ、
または５０ｍｍ、または７０ｍｍ、または９０ｍｍから１００ｍｍ、または１５０ｍｍ、
または２００ｍｍまでの曲率半径Ｒｃを有する。
一実施形態では、溝についてのＲｃは、４．０ｍｍ、または６．０ｍｍから、７．０ｍ
ｍ、または８．０ｍｍまでである。
２．エンドキャップ
筒体の各端部には、それぞれのエンドキャップがある。少なくとも１つのエンドキャッ
プは、そのそれぞれの筒体端部に解除可能に取り付けられ、筒体内部へのアクセスを可能
にする。一実施形態では、一方のエンドキャップは、一方の筒体端部に解除可能に取り付
け可能であり、他方のエンドキャップは、他方の筒体端部に恒久的に固着される、または
別の形でこれに一体である。筒体およびエンドキャップは、図７、図８、および図９に示
された内部エンクロージャまたはエンクロージャ２０を形成する。
一実施形態では、各エンドキャップは、それぞれの筒体端部に解除可能に取り付けられ
る。図１Ａ、図１Ｂ、および図２に最もよく示されるように、装置１０は、エンドキャッ
プ１６と、エンドキャップ１７とを備える。各エンドキャップ１６、１７は、取付け部材
によって筒体１２に解除可能に取り付け可能である。各エンドキャップの材料は、同じで
あってもよくまたは異なっていてもよい。エンドキャップ材料は、先に開示されたように
、筒体の材料と同じであってもよくまたは異なっていてもよい。
一実施形態では、各エンドキャップの材料および筒体の材料は同じであり、筒体および
各エンドキャップは熱伝導材料で構成される。
各エンドキャップは、それぞれのコネクタを備える。エンドキャップ１６はコネクタ１
８を備えるとともに、エンドキャップ１７はコネクタ１９を備える。各コネクタ１８、１
９は管状導管であり、各コネクタは、エンクロージャと外部環境の間の貫通流の流体連通
を可能にするニ方弁を備える。ニ方弁は、ガス（すなわち、水素ガス）がガス貯蔵装置に
流れ込むことを可能にする。各ニ方弁は、水素ガスが装置から流れ出ることも可能にする
。各コネクタ１８、１９に適したニ方弁の非限定の例は、プルバックカラーを有するクイ
ック接続弁である。
一実施形態では、各コネクタは、そのそれぞれのエンドキャップ上で中央に位置する。
図１Ｂおよび図７に示すように、コネクタ１８、１９は、装置１０を通る中心縦軸Ｌを画
定する。
一実施形態では、エンドキャップ１６は、図１Ａ、図３、図３Ａ～図３Ｅ、図７、図８
、および図１０Ａに示された圧力逃し弁２３を備える。圧力逃し弁２３は、ガス貯蔵装置
１０内の圧力の安全でない増大を防ぐために圧力を逃すことを可能にし、金属水素化物組
成物および加圧された水素の安全な取り扱いを確実にする。
一実施形態では、筒体１２内の圧力が３４４７キロパスカル（ｋＰａ）（５００ポンド
毎平方インチ、ｐｓｉ）以上であるときに、圧力逃し弁２３は、逃す、または別の形で開
く。
一実施形態では、エンドキャップ１６は、脚部２５を備える。装置１０が直立させられ
、エンドキャップ１６によって支持されるときに、脚部２５は、コネクタ１８を保護する
。エンドキャップ１７は、同様の脚部を有してもよいことが理解される。
各エンドキャップの外面は、各コネクタ１８、１９を保護するために、シース（図示せ
ず）などの構造を備え得る。シースは、エンドキャップと一体であってもよい。代替とし
て、シースは、衝撃、落下、または他の損傷に対して各コネクタを保護するために、各そ
れぞれのエンドキャップに取り付けることができる。
各エンドキャップ１６、１７は、エンドキャップの内側表面上に位置するそれぞれのリ
ムを備える。リムの構造は、平滑（溝なし）であってもよく、または溝付きであってもよ
い。リムは、エンドキャップの内面上に連続した内周を与える。
一方または両方のエンドキャップは、単独で、または筒体１２の溝付き表面１４との組
み合わせで、溝付き構造を備えることができる。一実施形態では、図２、図３、および図
３Ａは、エンドキャップ１６についての溝付きリム２２を示す。溝付きリム２２の構造は
、溝付き内側表面１４の構造に適合してもよくまたは適合しなくてもよい。一実施形態で
は、溝付きリム２２の構造は、筒体１２の溝付き内側表面１４の構造に適合する。言い換
えれば、溝付きリム２２は、溝付き内側表面１４と、（ｉ）同じ個数の溝、（ｉｉ）同じ
低地点／高地点寸法、および（ｉｉｉ）（谷／山が湾曲しているとき）同じ曲率半径を有
するように構成されている。エンドキャップ１７は、同様のリム構造を有することができ
ることが理解される。以下にさらに説明されるように、リム２２は、エンクロージャ２０
内で隔壁を支持する。
各エンドキャップは、複数のポートを備える。図２～図３は、エンドキャップ１６につ
いてのポート２４を示す。エンドキャップ１７は、同様のポートを有することが理解され
る。ポート２４は、リム２２によって画定される周囲の周りに離間した形で配置される。
以下にこれから説明されるように、ポートは、装置１０の内側チャンバと貯蔵空間の間で
流体連通、またはガス流を許可する。
一実施形態では、各エンドキャップ１６、１７は、筒体１２に解除可能に取り付け可能
である。非限定の例がボルト２６である取付け部材は、エンドキャップ１６、１７を筒体
１２のそれぞれの両端部に解除可能に取り付けてエンクロージャ２０を形成する。適当な
ガスケットおよび／またはＯリングが、筒体端部と各エンドキャップ内側表面の間に配置
されて、気密（すなわち、水素ガス密）封止を確実にする。装置１０が動作しているとき
、エンクロージャ２０は、閉鎖体積および気密体積である。
３．隔壁
この装置は、隔壁を備える。隔壁は、環状側壁および対向した開放端を有する管状構造
である。側壁は、溝付きであってもなくてもよい。隔壁は、その長さに沿って均一な直径
を有しても有さなくてもよい。隔壁は、可撓性かつ弾力のある材料で作製される。隔壁に
適した材料の非限定の例には、ポリマー材料および金属が挙げられる。隔壁は、例えば、
水素ガスなどのガスを透過できてもできなくてもよい。隔壁は、エンクロージャ内に位置
し、この側壁は、エンクロージャの長さだけ延びており、隔壁は、内側チャンバおよび貯
蔵空間を画定する。
一実施形態では、図２および図５に示すように、装置１０は、溝付き側壁３０および対
向した開放端を備える隔壁２８を含む。溝付き側壁３０の構造および／または構成は、溝
付き内側表面１４の構造または構成および／または溝付きリム２２の構造／構成と同じで
あってもよく、それとは異なっていてもよい。さらなる一実施形態では、溝付き側壁３０
の構造は、溝付き内側表面１４の構造、および溝付きリム２２の構造に適合する。言い換
えれば、溝付き側壁３０は、溝付き内側表面１４および溝付きリム２２と、（ｉ）同じ個
数の溝、（ｉｉ）同じ低地点／高地点寸法、および（ｉｉｉ）（谷／山が湾曲していると
き）同じ曲率半径を有するように構成されている。
一実施形態では、隔壁２８は、劣化に対して強い（すなわち、水素脆化に対して強い、
および／または金属水素化物摩耗に対して強い）可撓性のポリマー材料で構成され、水素
ガスを透過させないとともに水を透過させない。隔壁に適した可撓性のポリマー材料の非
限定の例には、ポリプロピレン（ポリプロピレンプラストマーを含む）、ポリエチレン（
高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、リニア低密度ポリエチレン、およびポリエチ
レンエラストマーを含む）、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート／アクリルニトリルブタ
ジエンスチレンのブレンド（ＰＣ／ＡＢＳ）、ポリ乳酸、天然ゴム、合成ゴム、ポリフェ
ニルスルホン、およびそれらの組み合わせが挙げられる。
一実施形態では、隔壁２８は、７０または８０から９０までのショアＡ硬度を有するポ
リエチレンエラストマーで構成される。
図２および図７を参照すると、隔壁２８は、エンクロージャ２０内に位置する。一実施
形態では、隔壁２８は、その長さに沿って均一な直径を有する。隔壁２８は、エンクロー
ジャ２０の長さに沿って延びる。隔壁の各開放端には、フランジ３２がある。各フランジ
３２は、それぞれの筒体端部の一部を覆う、または別の形でそれぞれの筒体端部の一部に
重なるように半径方向外側に延びる。隔壁２８は、内側チャンバ３４および貯蔵空間３６
を画定する。より詳細には、図７は、溝付き側壁３０の内面が、エンドキャップ１６、１
７の内面と共に、内側チャンバ３４を画定することを示す。溝付き側壁３０の外面、およ
び筒体１２の溝付き内側表面１４は（各エンドキャップ内面の一部と共に）、貯蔵空間３
６を画定する。
一実施形態では、図７に示すように、エンクロージャは、長さＡの直径を有するととも
に、隔壁は、長さＢの（曲がっていない）直径を有する。直径Ｂの長さ（単位センチメー
トル、ｃｍ）は、直径Ａの長さ（単位センチメートル、ｃｍ）の０．１倍（ｘ）、または
０．２ｘ、または０．３ｘ、または０．４ｘ、または０．５ｘから、０．６ｘ、または０
．７ｘ、または０．８ｘ、または０．９ｘ、または０．９５ｘまでである。
一実施形態では、装置１０は、下記表における寸法Ａである以下の寸法を有する。
寸法Ａ
Figure 0007214020000001
一実施形態では、寸法Ａの構成要素の１つ、一部、または全部は、１０％、または２０
％、または４０％から５０％、または６０％、または７０％、または８０％、または９０
％までの量だけ減少させられてもよい。
一実施形態では、寸法Ａの構成要素の１つ、一部、または全部は、１２５％、または１
５０％、または２００％、または３００％から４００％、または５００％までの量だけ増
加させられてもよい。
４．貯蔵空間および金属水素化物組成物
本装置は、貯蔵空間内に位置する金属合金を備える。金属合金は、金属水素化物組成物
である。したがって、この装置は、貯蔵空間内に位置する金属水素化物組成物を備える。
金属水素化物組成物は、筒体の内面に接触し、隔壁の外面にも接触する。金属水素化物組
成物と筒体内面の間の直接接触は、特に水素チャージ中に、装置の放熱能力に有利に貢献
する。
貯蔵空間は、金属水素化物組成物で（金属水素化物の膨張を可能にするように）一部満
たされてもよく、または完全に満たされてもよい。典型的には、金属水素化物は、初期起
動すると、５体積％から１０体積％までの膨張を示す。したがって、貯蔵空間が金属水素
化物組成物で完全に満たされているとき、貯蔵空間の体積および金属水素化物組成物の体
積は、交換可能に使用される。
一実施形態では、図２および図７に示すように、装置１０は、金属水素化物組成物３７
を内部に設けた貯蔵空間３６を備える。図２に示すように、貯蔵空間３６は閉鎖体積であ
り、金属水素化物組成物のためのドーナツ状の断面形状を与える。
一実施形態では、装置１０は、以下の特徴（曲がっていない隔壁）の１つ、一部、また
は全部を備える。
（ｉ）０．３、または０．４、または０．５から０．６、または０．７、または０．８
までの貯蔵空間とエンクロージャの体積比（単位は立方センチメートル、ｃｃ）、および
／または
（ｉｉ）０．５、または０．６、または０．７、または０．８から０．９、または１．
０までの貯蔵空間と内側チャンバの体積比（単位ｃｃ）、ならびに／あるいは
（ｉｉｉ）０．５、または０．６から０．７、または０．８までの内側チャンバとエン
クロージャの体積比（単位ｃｃ）、ならびに／あるいは
（ｉｖ）０．４、または０．５から０．６、または０．７、または０．８までの貯蔵空
間表面積（ｃｍ２）と貯蔵空間体積（ｃｃ）の比。
金属水素化物組成物３７の形態は、粒状粉である。金属水素化物組成物は、多孔質材料
である。金属水素化物組成物は、結合剤を含んでもよくまたは含まなくてもよい。一実施
形態では、金属水素化物組成物は、１．０ミクロン、または１．５ミクロン、または２．
０ミクロンから２．５ミクロン、または３．０ミクロン、または４．０ミクロン、または
５．０ミクロンまでのＤ５０粒子サイズを有する。用語「Ｄ５０」は、本明細書中で使用
されるとき、試料重量の５０％が規定の粒径を超えるような中央粒径である。
一実施形態では、金属水素化物組成物は、１．５ミクロンから２．０ミクロンまでのＤ
５０粒子サイズを有する。
代替として、金属水素化物組成物は、複数の別々のパケット内で用意される。これらの
パケットは、ガス透過性材料で構成される。別々のパケットは、貯蔵空間の体積を満たす
ように貯蔵空間３６に挿入される。
一実施形態では、金属水素化物組成物は、式（ｉ）：
ＡＢ５＋Ｘ
を有し、ただし、
「Ａ」は、希土類金属、イットリウム、ミッシュメタル、またはそれらの組み合わせか
ら選択される元素であり、
「Ｂ」は、ニッケルおよびスズ、またはニッケルおよびスズおよび少なくとも第３の元
素であって、周期表の４族の元素、アルミニウム、マンガン、鉄、コバルト、銅、チタン
、アンチモン、またはそれらの組み合わせから選択される第３の要素である。Ｘの値が０
である、または０よりも大きくおよび約２．０以下である。
用語「ミッシュメタル」（略してＭｍ）は、（「生のバッテリ合金」としても知られて
いる）天然起源の希土類元素混合物であり、したがってその使用は、純粋な元素の組み合
わせよりも経済的である。ミッシュメタルの典型的な組成は、約２１パーセントのＬａ、
約５７パーセントのＣｅ、約１５パーセントのＮｄ、約７パーセントＰｒ、および約１パ
ーセントの他のものである。重量パーセントは、ミッシュメタルの総重量に基づく。
５．ガスケット
一実施形態では、図２、図４、図４Ａ、および図７に示すように、ガスケット３８は、
筒体端部とエンドキャップ１６、１７の間で気密封止を確実にするために、各フランジ３
２に置かれる。各ガスケット３８は、複数の開放座部４０を備え、各座部４０は、図２、
図４、および図４Ａに示すように、それぞれの半透性障壁を保持するように構成されてい
る。一実施形態では、ガスケット３８は、各それぞれのエンドキャップ１６、１７の溝付
きリム２２に適合するまたは別の形でそれと対をなす溝付き内側リング４２を備える。座
部４０は、溝付き内側リング４２の周囲の周りに離間した形で配置される。座部４０は、
間隔をおいて配置されるとともに、エンドキャップのそれぞれのポート２４と位置合わせ
されるように構成される。
半透性障壁は、ガス（すなわち、水素ガス）を透過できるとともに金属水素化物組成物
を透過させない材料で構成される。半透性障壁に適した材料の非限定の例には、多孔質セ
ラミック材料、繊維、エアストーン材料、ファインセラミック／ガラスビーズのブレンド
、微細金属フィルタ（１．０、または１．５、または２．０、または３．０から４．０、
または５．０ミクロンの細孔サイズ）、ならびにそれらの組み合わせが挙げられる。一実
施形態では、半透性障壁は、多孔質セラミック材料のディスク４４ａである。多孔質セラ
ミック材料は、水素ガスを透過できるとともに、金属水素化物組成物３７を透過させない
。
一実施形態では、その後に、各エンドキャップ１６、１７は、それぞれのガスケット３
８の上に置かれる。各エンドキャップ１６、１７は、各ポート２４がそれぞれの座部／デ
ィスク４０、４４ａと位置合わせされるように配置される。隔壁２８は、金属水素化物組
成物３７を透過させない。各座部／ディスク４０、４４ａ、およびポート２４は、貯蔵空
間３６と内側チャンバ３４の間の流体連通をもたらす一方、同時に、貯蔵空間３６内に金
属水素化物組成物３７を保持する。水素ガスは、ポート／座部／ディスク構成に関して、
貯蔵空間３６と内側チャンバ３４の間で自由に流れる。金属水素化物組成物３７は、貯蔵
空間３６から出るのがブロックされる。このようにして、装置１０は、（ポート／座部／
ディスク構成に関して）金属水素化物粒子が貯蔵空間から内側チャンバの中への通過を阻
止し、同時に貯蔵空間と内側チャンバの間の水素の流れを可能にする。
各エンドキャップをそのそれぞれの筒体端部に配置することによって、各エンドキャッ
プリム２２が隔壁側壁３０の内面と締りばめになることがもたらされる。エンドキャップ
１６、１７を筒体１２に固着することで、エンドキャップ内側と筒体端部の間に、ガスケ
ット３８を挟むとともに、フランジ３２を挟む。同時に、エンドキャップリム２２は、内
側側壁表面に当接して、隔壁端部に固定支持をもたらす。このようにして、隔壁２８は、
エンクロージャ２０内にしっかり配置され、それによってエンクロージャ２０内に２つの
別々の区域（内側チャンバ３４および貯蔵空間３６）を画定する、または別の形でそれを
形成する。装置の外部から内部への移動するとき、図７は、以下の構成、すなわち、エン
ドキャップ（１７）／Ｏリング（Ｏ）／ガスケット（３８）／フランジ（３２）／筒体端
部を示す。
一実施形態では、図３、図３Ａ、および図７に示すように、多孔質セラミック材料のデ
ィスク４４ｂなどの半透膜は、各コネクタ１８、１９に動作可能に接続されるとともに、
圧力逃し弁２３に動作可能に接続される。ディスク４４ｂは、水素が装置１０に流入した
り／流出したりすることを可能にするとともに、金属水素化物組成物が装置１０から流れ
るのを防ぐ。
一実施形態では、図６に示すように、装置１０は、隔壁１２８を備える。隔壁１２８は
、溝付き側壁１３０および対向した開放端を備える。溝付き側壁１３０の構造は、上で論
じられたように、溝付き内側表面１４の構造に適合してもよく、または適合しなくてもよ
い。隔壁１２８の各開放端には、フランジ１３２がある。フランジ１３２は、複数の開放
座部１４０を備える。各座部１４０は、多孔質セラミック材料のディスク１４４ａなどの
半透性障壁を保つ、または別の形でそれを保持するように構成されている。ディスク１４
４ａをフランジに組み込んだ隔壁１３０は、装置１０中のガスケット３８の使用の代わり
として使用されてもよく、または別の形で装置１０中のガスケット３８の使用をなくすこ
とができる。
６．ガスチャージ
図８、図８Ａ、および図８Ｂは、装置１０のガスチャージングを示す。一方または両方
のコネクタを通じて導入される水素ガスは、金属水素化物組成物によって吸収および吸着
される。金属水素化物組成物による水素原子の組み合わされた吸収および吸着は、以下、
「水素収容能力」と呼ばれる。圧力下の水素ガスは、図８の矢印Ｃによって示された雄コ
ネクタ１９などのコネクタによって内側チャンバに導入される。加圧された水素ガスは、
コネクタを通じて流れ、多孔質セラミック材料（半透膜）のディスク４４ｂを通じて、内
側チャンバ３４の中に流れ込む。内側チャンバ３４から、ガスは、ポート２４を通り、デ
ィスク４４ａを通って、貯蔵空間３６の中に流れ込む。
一実施形態では、水素ガスは、５５ｋＰａ（８）、または６９ｋＰａ（１０）、または
１３８ｋＰａ（２０）、または１７２ｋＰａ（２５）、または２０７ｋＰａ（３０）、ま
たは２４１ｋＰａ（３５）、２７６ｋＰａ（４０）、または３４５ｋＰａ（５０）、また
は６８９ｋＰａ（１００）、または１３８８ｋＰａ（２００）から２０８６ｋＰａ（３０
０）、または２４１３ｋＰａ（３５０）、または２７５８ｋＰａ（４００）までの圧力（
カッコ内はｐｓｉ）で装置１０に導入される。
一実施形態では、水素ガスは、３４５ｋＰａ（５０）、または１３８７ｋＰａ（２００
）から２０８６（３００）、または２７５８（４００）までの圧力（カッコ内はｐｓｉ）
で装置１０に導入される。
隔壁は、可撓性かつ弾力のある材料から作製される。金属水素化物組成物に水素ガスが
装填されるとき、または別の形で金属水素化物組成物を水素ガスで飽和させるとき、隔壁
は、半径方向内側に膨張することができる。隔壁は可撓性であり、水素が装置から放出さ
れるときに半径方向外側に収縮することを可能にする。
金属水素化物組成物３７は、典型的には、水素チャージングが進むにつれて体積を膨張
させる。隔壁は、弾力のある可撓性の材料であり、水素チャージ中に貯蔵空間３６の曲げ
または膨張を可能にする。金属水素化物組成物３７の膨張ベッドによって付与される図８
に矢印Ｄによって示された膨張圧力は、隔壁２８の溝付き側壁３０に影響を及ぼし、側壁
を内側に曲げる。先に開示されたように、各隔壁端部は、エンドキャップと筒体端部の間
の「サンドイッチ」構成によってしっかりと締結される。隔壁端部は、所定の位置に保た
れ、（弾力がある可撓性の材料で作製される）溝付き側壁３０が半径方向内側に曲がるこ
とを可能にし、水素収容能力が増大するにつれて、同時に、隔壁２８は、貯蔵空間３６と
内側チャンバ３４の間の障壁を維持する。
図８Ａは、内部で吸着／吸収するために金属水素化物組成物３７の中に移動する水素ガ
スを示す。溝付き側壁３０の山は、溝付き内側表面１４の山と対をなすことができ、また
はそれに対してオフセットされてもよい。（対をなすまたはオフセットされる）どちらの
構成でも、溝付き側壁３０および筒体溝付き内側表面１４は、貯蔵空間３６内に複数の平
行なコラム４６を形成する。各コラム４６は、断面形状が円形、またはほぼ円形である。
特定の理論によって制限されることなく、出願人は、装置１０の水素ガスチャージングを
改善することを発見した。溝は、貯蔵空間３６内に一連の平行なまたはほぼ平行な円筒形
のコラム４６を形成するように相乗作用的に働く。コラム４６の円筒形の断面形状は、図
８Ａのらせん状流路Ｅ内の水素ガスを方向付ける、または別の形で案内する。
一実施形態では、隔壁２８は、エンクロージャ２０の中に設置され、その結果溝付き側
壁３０の谷および山は、溝付き内側表面１４のそれぞれの谷および山と対をなす、または
別の形でそれらと位置合わせされて、コラム４６を形成する。
溝は、ガスと金属水素化物組成物の間の表面積接触を増加させ、同時に、らせん状にガ
スを濾過し、接触時間を増加させるとともに、表面積接触を増加させる。これは、金属水
素化物組成物の個々の粒子の上／中への水素吸着および吸収を増加させるのに有利である
。特に、らせん状流路Ｅは、水素ガスが金属水素化物組成物３７の粒子ベッドを通じて徐
々に濾過することを可能にする。らせん状流路Ｅは、（ｉ）水素吸着／吸収時間を減少さ
せるように運動中の金属水素化物粒子を維持し、（ｉｉ）金属水素化物組成物が凝集する
またはかたまるのを防ぎ、（ｉｉｉ）各水素分子が金属水素化物組成物３７の粒子ベッド
を通じて移動する距離を増加させ、（ｉｖ）金属水素化物組成物を通じての水素分子の流
動性を改善し、（ｖ）（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）、および（ｉｖ）の組み合わせであ
る。各コラム４６の構成は、所与の水素分子と金属水素化物組成物の粒子の間の接触体積
界面も増大させる。出願人は、溝（溝付き内側表面１４および溝付き側壁３０）が、（ｖ
ｉ）より速い速度の水素吸着／吸収、（ｖｉｉ）水素吸着／吸収体積の増加、（ｖｉｉｉ
）ガスチャージング中の改善された冷却のための表面積の増加、および（ｉｘ）ガス放出
中の改善された加熱のための表面積の増加をもたらすことを発見した。
一実施形態では、装置１０は水素収容能力６０グラム毎リットル（ｇ／Ｌ）から、また
は７０ｇ／Ｌ、または８０ｇ／Ｌ、または９０ｇ／Ｌ、または１００ｇ／Ｌ、または１３
０ｇ／Ｌ、または１５０ｇ／Ｌ、または１７０ｇ／Ｌ、または１９０ｇ／Ｌから２００ｇ
／Ｌ、または２３０ｇ／Ｌ、または２５０ｇ／Ｌを有する。
金属水素化物組成物の水素チャージングは、発熱反応である。チャージングにより発生
した熱は、図８Ｂの矢印Ｆによって示されるように、筒体１２を通じて放散される。出願
人は、金属水素化物組成物を溝付き内側表面に直接接触させ配置することが、筒体を通じ
ての放熱を促進することを発見した。特定の理論によって制限されることなく、筒体１２
の溝付き内側表面１４は、表面積を増大させ、それによって筒体の放熱能力を増大させる
と考えられる。このようにして、本装置１０は、筒体本体自体が熱交換器として機能する
ので、冷却系の必要を回避する、または別の形でなくす。したがって、一実施形態では、
本装置１０は、冷却系が欠けている、または別の形で冷却系がない。
金属水素化物組成物３７は、室温における水素のそれ自体の重量の２％、または５％、
または７％から１０％、または１５％、または２０％までを貯蔵することができる。例と
して、貯蔵空間３６が、金属水素化物組成物１ｋｇを収容する場合、金属水素化物組成物
は、水素２０ｇから２００ｇまで収容することができる。
７．振動装置
ガスで装置１０をチャージするプロセスは、以下の技法、すなわち水素ガスを装置に振
動装填すること、および／または水素ガスを装置に衝撃装填することの１つ、一部、また
は全部を含むことができる。
一実施形態では、加圧された水素ガスは、装置１０に導入される。水素ガスは、５５ｋ
Ｐａ（８）、または６９ｋＰａ（１０）、または１３８ｋＰａ（２０）、または１７２ｋ
Ｐａ（２５）、または２０７ｋＰａ（３０）、または２４１ｋＰａ（３５）、２７６ｋＰ
ａ（４０）、または３４５ｋＰａ（５０）、または６８９ｋＰａ（１００）、または１３
８８ｋＰａ（２００）から２０８６ｋＰａ（３００）、または２４１３ｋＰａ（３５０）
、または２７５８ｋＰａ（４００）までの圧力（カッコ内はｐｓｉ）でコネクタ１８およ
び／またはコネクタ１９を通じてエンクロージャ２０の中に導入される。
一実施形態では、振動装置は、ガスチャージング中に、振動力を加圧された水素ガス、
および金属水素化物組成物に付与する。本明細書中で使用されるとき、「振動装置」は、
周期的運動、前後運動、または振動運動を構造に与える装置である。適した振動装置の非
限定の例には、ソレノイド、マイクロドライブ、振動モータ、リニア共振アクチュエータ
、圧電ドライブ、振動プラットフォーム、およびそれらの任意の組み合わせが挙げられる
。特定の理論によって制限されることなく、出願人はガスチャージング中に装置１０へ振
動力を加えることによって金属水素化物組成物の水素収容能力を改善し促進することを発
見した。衝撃力および／または振動力による金属水素化物組成物の共鳴は、金属水素化物
組成物中のおよび特にニッケル／スズベースの金属水素化物組成物中の水素の溶解性の過
飽和をもたらす。
一実施形態では、振動装置は、装置１０の内部構成要素である。図３Ｂおよび図３Ｃに
示すように、装置１０は、エンドキャップ１１６を備える。エンドキャップ１１６は、先
に開示されたように、（多孔質セラミック材料のディスク１４４ｂを有する）コネクタ１
１８と、リム１２２と、ポート１２４とを備える。エンドキャップ１１６は、例えばソレ
ノイドなどの振動装置を収容するように構成された構造１２６を備える。振動装置は、ガ
スチャージング中に水素ガスおよび金属水素化物組成物に振動力および／または衝撃力を
及ぼす。さらなる実施形態では、振動装置の周波数は、金属水素化物組成物の共鳴振動数
で振動するように調整される。図３Ｂおよび図３Ｃは、エンドキャップ１１６を示すが、
装置１０は、振動装置を収容するための構造を有する別のエンドキャップ１１７（図示せ
ず）を備えてもよいことが理解される。
一実施形態では、振動装置は、装置１０の外部にある構成要素である。振動装置は、装
置１０の外面に結合されてもよく、または別の形でそれに動作可能に接続されてもよい。
上述したように、振動装置は、振動力および／または衝撃力を水素ガスおよび金属水素化
物組成物に及ぼす。外面の振動装置の非限定の例は、加圧された水素ガスが装置の中に導
入される間、装置１０が置かれる振動プラットフォーム（図示せず）である。
振動装置が装置１０の内部にあるのか外部にあるのかにかかわらず、水素チャージング
中の振動力および／または衝撃力によって、金属水素化物組成物の共鳴が与えられ、これ
によって金属水素化物格子構造の隙間空間を膨張させて、金属水素化物組成物内の水素の
溶解性を過飽和させる。
チャージされた装置１０は、以下の特性の１つ、一部、または全部を与える。
（ｉ） 爆発性でない固体貯蔵の水素貯蔵、および／または
（ｉｉ） 完全に可逆的なシステム（チャージ／放出）、および／または
（ｉｉｉ） メモリ効果がなく、電力取り出しおよびエネルギー貯蔵が切り離される場
合に１００％で放出可能、および／または
（ｉｖ） 数年間保守不要の動作、および／または
（ｖ） 水素収容能力の損失なし、および／または
（ｖｉ） ０より大（＞０）、または３４ｋＰａ（５）、または２０７ｋＰａ（３０）
、または２７６ｋＰａ（４０）、または３４５ｋＰａ（５０）、または６８９ｋＰａ（１
００）から１３８８ｋＰａ（２００）、または２０８６ｋＰａ（３００）、または２７５
８ｋＰａ（４００）までの内圧（カッコ内はｐｓｉ）。
８．ガス放出
チャージされると、装置１０は、水素ガスを送り届ける準備ができる。コネクタの一方
または両方は、ガス出口に接続され得る。図９、図９Ａ、および図９Ｂを参照すると、コ
ネクタ１８は、ガス出口に接続されている。コネクタ１９は、同様のやり方でガス出口に
接続することができると理解される。ガス出口が開いているとき、矢印Ｇの外向きのガス
の流れによって示される水素ガスは、貯蔵チャンバ３６からディスク４４ａを通じて、ポ
ート２４を通じて、内側チャンバ３４を通じてコネクタ１８を通じて、装置１０から外へ
流れる。ガス出口が開いているとき、矢印Ｈによって示されるように、隔壁２８の曲げら
れた側壁は、その休止位置の方へ（外向きに）収縮し、金属水素化物組成物３７のベッド
に作用する。隔壁２８の収縮する側壁によって及ぼされる力は、金属水素化物組成物３７
からディスク４４ａを通じてポート２４を通じて内側チャンバ３４の中へ、そしてコネク
タ１８から外への水素ガスの加圧された流れを続けさせる。
特定の理論によって制限されることなく、溝付き内側表面１４と溝付き側壁３０の間の
溝構造の往復、および結果として得られるコラム４６によって、図９Ａに示すように、水
素ガスをらせん状流路Ｉ中の金属水素化物組成物３７から外に出させると考えられる。水
素分子のらせん状流路Ｉは、金属水素化物組成物の格子構造からの水素の完全な解離を促
進する。らせん状流路Ｉは、金属水素化物組成物の粒子の運動性、および凝集／かたまり
がないことを維持する。溝付き構造（筒体内側表面、隔壁側壁、エンドキャップ）によっ
て与えられる増加した表面積は、装置１０が周囲の外部の熱を筒体内部に伝達することを
可能にすることによって脱着を促進する。
装置１０からの水素放出は、吸熱反応である。図９Ｂの矢印Ｊによって示されるように
、筒体１２の本体は、周囲環境からエンクロージャ２０に熱を伝達するように熱交換器と
して機能する。一実施形態では、金属水素化物組成物は、２０～３０キロジュール（ｋｊ
）／（ｍｏｌ Ｈ２）の範囲内の吸熱反応の水素解放エンタルピーを有する。
隔壁は、いくつかの機能を有する。第１に、隔壁２８は、貯蔵空間３６と内側チャンバ
３４の間の障壁である。隔壁２８は、貯蔵空間３６内の金属水素化物組成物３７が内側チ
ャンバ３４に入るのを防ぐ。第２に、隔壁は、水素装填に貢献する。金属水素化物組成物
が水素分子で飽和または過飽和されるにつれて、金属水素化物組成物の体積は増大し、溝
付き側壁３０を半径方向内側に曲げる。第３に、隔壁は、水素放出に貢献する。前述した
ように、隔壁は、貯蔵空間３６内の飽和した金属水素化物組成物３７に正の圧力を付与す
る。
一実施形態では、半透性材料は、装置のエンクロージャを通じてかつコネクタ間で延び
る。半透性材料は、金属水素化物組成物の粒子の流れを阻止しつつ、水素が流れることを
可能にする上で開示された任意の半透性材料とすることができる。図３Ｃは、エンドキャ
ップ１１６およびエンドキャップ１１７の分解組立図を示しており、各エンドキャップ１
１６、１１７は、構造１２６を有する。上で開示されたように、構造１２６は、振動装置
を収容するように構成することができる。管状フィルタ６０は、各エンドキャップ１１６
、１１７の構造１２６を通じて延びる。管状フィルタ６０は、１ミクロンから２ミクロン
までの細孔サイズを有する金属フィルタ材などの半透性材料で構成される。管状フィルタ
６０は、水素ガスを透過でき、金属水素化物粒子を透過させない。Ｏリング６２は、管状
フィルタ６０と各エンドキャップ１１６、１１７の間に気密封止を与えるように、管状フ
ィルタ６０の各端部に位置する。Ｏリング６２は、エンドキャップ１１６、１７７が筒体
１２に固着されるとき、所定の位置に管状フィルタ６０を圧縮的に保つ。図３Ｅに示すよ
うに、管状構造６０は、コネクタ１１９からエンドキャップ１１７を通じて、エンドキャ
ップ１１６を通じて、コネクタ１１８まで延びる。管状フィルタ６０は、金属水素化物粒
子が装置１０から出て行くのを阻止する。エンドキャップ１１６は、圧力逃し弁１２３と
、セラミック材料のディスク１４４ｂとを備える。図１０Ａに示すように、管状フィルタ
６０は、構造１２６のないエンドキャップなどの他のエンドキャップ構造と共に使用され
てもよいことが理解される。
９．相互接続
図１０および図１０Ａを参照すると、２つ以上の装置１０が、相互接続され得る。相互
接続は、（ｉ）ガスチャージ、（ｉｉ）ガス放出、および（ｉｉｉ）（ｉ）と（ｉｉ）の
両方の最中に行うことができる。一実施形態では、装置１０ｂの雌コネクタ１８は、雄雌
接続で装置１０ａの雄コネクタ１９のコネクタに取り付けられ装置１０ｂのエンクロージ
ャ２０を装置１０ａのエンクロージャ２０との流体連通に置く。
図１０、図１０Ａは、共に接続された２個の装置を示すが、２個、または３個、または
４個、または５個、または６個、または７個、または８個、または９個、または１０個、
または５０個、または１００個、または１０００個以上の装置が相互接続されてもよいこ
とが理解される。
図１０、図１０Ａは、直列に相互接続された装置を示す。一方通行の相互接続（図１０
Ａおよび図１０Ｂに示すように、「直列の」相互接続）の装置は、装置の稼働時間を増大
させるが、水素の流量を増加させない。有利なことに、相互接続された装置１０ａおよび
１０ｂは、装置１０ａまたは装置１０ｂの単独と比較して水素稼働時間を増大させる。
装置は、並列に相互接続することもできる。「並列に」相互接続される複数の装置は、
水素流量を増大させ、毎分より多くの水素を送り届ける能力を提供する（数リットルのＨ
２／分）。
装置は、直列と並列の両方で相互接続することもできる。複数のライン（装置の直列相
互接続）が、並列に相互接続され、それによって（ｉ）水素送り届け実行時間を増加させ
るとともに、（ｉｉ）水素流量も増加させる。
一実施形態では、マニホールド２００は、相互接続された装置１０ａ／１０ｂを支援し
、１つ、または２つ、あるいはそれ以上の装置から水素ガスを送り届けるためのプラット
フォームおよび構造を与える。マニホールド２００は、ガス貯蔵装置のコネクタを制御ユ
ニット２１０に接続する管類２０２を備える。制御ユニット２１０は、末端応用に適した
圧力で水素を送り届けるために、適切な流れ調節器と弁とを備える。一実施形態では、制
御ユニット２１０は、水素ガスを電気に変換し、電灯２１２によって表される電気負荷に
電気を供給する燃料電池を備える。
本ガス貯蔵装置のサイズおよび容量は、目標の用途によって増減され得る。図１０Ｂは
、相互接続された装置３００ａ、３００ｂ、３００ｃ、３００ｄを示す。装置３００ａ～
ｄは、一体積で構築され、それによって図１０Ｂの建物３０２などの住居の電気負荷に電
力を供給するのに十分なキロワット／時間（ｋＷ／ｈ）を有する電気エネルギーに変換す
るために水素ガスを供給する。したがって、本ガス貯蔵装置は、モジュール方式で構成さ
れてもよい。
本装置１０は、コンピュータ、カメラ等などの消費者の電気装置に電力を供給するのに
適したより小さい体積にスケール変更することもできる。熱を発生させる構成部品の近く
に装置１０を配置することによって、装置１０の水素放出中に生じる冷却効果（吸熱反応
）を使用して、消費者の電気装置の他の構成部品を冷却することができる。
１０．水素チャージングステーション
一実施形態では、図１１に示すように、本ガス貯蔵装置は、水素チャージングステーシ
ョンの構成要素である。「水素チャージングステーション」は、水素を貯蔵する組立体で
あり、水素駆動式車両を充填するために水素を送り届けることができる。水素チャージン
グステーションは、（従来のガスステーションまたはその一部と同様に）道路に沿って、
（ｉｉ）産業用地において、および（ｉｉｉ）（ｉ）と（ｉｉ）の組み合わせで設けるこ
とができる。「水素駆動式車両」は、エネルギー源として水素ガスを使用する車両である
。車両におけるエネルギー源としての水素ガスは、（ｉ）燃焼機関などにおける水素ガス
の燃焼、（ｉｉ）燃料電池による水素ガスの電気への変換（「水素燃料電池車」としても
知られている）、および（ｉｉｉ）（ｉ）と（ｉｉ）の組み合わせの形態であり得る。水
素によって動力が供給できる、したがって水素駆動式車両であり得る車両の非限定の例に
は、自動車、トラック、オートバイ、スクータ、フォークリフト、車いす、列車、飛行機
、ボート、ドローン、ヘリコプタ、ロケット、ミサイル、宇宙船、船舶、潜水艦、魚雷、
およびそれらの任意の組み合わせが挙げられる。
一実施形態では、水素チャージングステーション４００が設けられ、高圧タンク４０２
と、圧力変換器ユニット４０４と、１つまたは複数のガス貯蔵装置４１０とを備える。ガ
ス貯蔵装置４１０は、本明細書中に先に開示されたような任意のガス貯蔵装置とすること
ができる。上で先に開示されたように、ガス貯蔵装置４１０は、相互接続される。一実施
形態では、ガス貯蔵装置４１０は、図１１に示すように、直列と並列の両方で相互接続さ
れる。配管４１２は、ガス貯蔵装置４１０を変換器ユニット４０４との流体連通に置く。
配管４１２は、変換器ユニット４０４も高圧タンク４０２との流体連通に置く。
水素ガスは、低温でガス貯蔵装置４１０内に貯蔵されている。「低温」は、３４ｋＰａ
（５ｐｓｉ）から２７５８ｋＰａ（４００ｐｓｉ）である。起動すると、圧力変換器ユニ
ット４０４は、ガス貯蔵装置４１０から低圧水素を引き出し、加圧し、または別の形で低
圧水素を高圧水素に変換する。「高圧」は、５５，１５９ｋＰａ（８，０００ｐｓｉ）か
ら１１０，３１６ｋＰａ（１６，０００ｐｓｉ）までである。圧力変換器ユニット４０４
に適した技術の非限定の例は、ターボインフレータ、ベンチュリ管装置、プロチャージャ
、およびそれらの任意の組み合わせが挙げられる。
圧力変換器ユニット４０４は、高圧水素を高圧タンク４０２へ送り届ける。高圧水素で
満たされると、図１１に示すように、ホース４１４を使用して水素駆動車４１６などの水
素駆動式車両を充填する。ホース４１４は、高圧水素を車両高圧タンク４１８へ送り届け
る。
一実施形態では、圧力変換器ユニット４０４は、ガス貯蔵装置４１０から低圧水素を引
き出し、低圧水素を高圧水素へ迅速に変換する。直列および並列に相互接続された装置４
１０は、高圧水素への迅速な変換のために、大量の水素ガスを圧力変換器ユニット４０４
へ供給する。圧力変換器ユニット４０４は、変換を行い、１０秒、または２０秒、または
３０秒から６０秒、または１２０秒、または２４０秒、または３６０秒、４８０秒、また
は６００秒からの期間内に高圧水素を高圧タンク４０２へ送り届ける。
水素チャージステーション４００の構成要素の１つ、一部、または全部は、地上にあっ
てもよく、または地下にあってもよい。一実施形態では、高圧タンク４０２は、地上にあ
り、圧力変換器ユニット４０４およびガス貯蔵装置４１０は地下である。ガス貯蔵装置４
１０は、入口４２０を介してチャージすることができる。
装填が完了すると、水素チャージステーション４００は、休止モードに切り替わる。休
止モードでは、高圧タンク４０２中の残りの高圧水素は、ベントされるまたは圧力変換器
ユニット４０４の中に引き込まれ、これによって未使用の高圧水素でガス貯蔵装置４１０
を再チャージする。このようにして、高圧タンク４０２は、水素駆動式車両のアクティブ
な装填中だけ高圧水素を保ち、それによって高圧タンク４０２の爆発の危険を低減させる
。
１１．水素駆動式車両
本開示は、水素駆動式車両を提供するものであり、本ガス貯蔵装置は、水素駆動式車両
にパワーを供給する。言い換えれば、本ガス貯蔵装置は、車両の一構成要素である。本ガ
ス貯蔵装置によって動力が供給される車両は、上で開示されたような任意の水素駆動式車
両であり得る。本ガス貯蔵装置によって車両へ供給されるパワーは、（ｉ）水素燃焼、（
ｉｉ）（水素燃料電池による）電力、および（ｉｉｉ）（ｉ）と（ｉｉ）の組み合わせで
あり得る。
一実施形態では、図１２に示すように、本ガス貯蔵装置は、燃焼機関５００へパワーを
供給するために使用される。適切な管類５０２は、本ガス貯蔵装置５１０のうちの１つま
たは複数を燃焼機関５００に接続する。ガス貯蔵装置５１０から放出された水素ガスは、
燃焼機関５００内で直接燃やされる。管類５０２は、電気を発生させるために、ガス貯蔵
装置５１０からの水素ガスを燃料電池５０４へ送り届けることもできる。燃焼機関は、ピ
ストン機関、ガスタービン、ジェットエンジン、ロケットエンジン、およびそれらの任意
の組み合わせであり得る。
一実施形態では、燃焼機関は、図１２に示された水素駆動式自動車５５０などの水素駆
動式車両の構成要素である。１つまたは複数の装置５１０は、直列および／または並列で
相互接続される。装置５１０は、車両にパワーを供給するのに適した単位質量あたりのエ
ネルギー密度をそれぞれ有する。この特性の組み合わせは、体積密度が主な関心事である
場合、本水素ガス貯蔵装置を車両応用により適したものにする。装置５１０の１つまたは
複数が使い尽くされるとき、それは、完全にチャージされた装置５１０ａと交換される、
または別の形で置き換えられる。
１２．電源パック
本開示は、電源パックを提供する。一実施形態では、電源パックは、燃料電池に動作可
能に接続される本ガス貯蔵装置の１つまたは複数を備える。電源パックは、電源パックを
電気負荷に動作可能に接続する（例えば、電線などの）コネクタも備える。このようにし
て、電源パックは、発電機であり、無数の電気負荷に電力を供給するようになされ得る。
電源パックのサイズ、形状、および電力出力（すなわち、いくつかのガス貯蔵装置）は
、目標の用途に対処するように合わせることができる。電源パックによって動力が供給さ
れ得る電気負荷の非限定の例には、住居、建物、家電、消費者用電子機器、電灯ユニット
、加熱ユニット、車両、およびそれらの任意の組み合わせが挙げられる。
一実施形態では、電源パックは、携帯用である。電源パックは、人が電源パックを持ち
運ぶことを可能にするハンドルを備えたハウジングを備えることができる。
一実施形態では、電源パックは再チャージ可能である。電源パックの使い尽くされたガ
ス貯蔵装置をチャージされたまたは完全にチャージされたガス貯蔵装置に置き換えるまた
は交換する（または取り替える）ことで、電源パックを再チャージし、電源パックがさら
なる電力を供給することを可能にする。ガス貯蔵装置の交換は、電源パックが電気を送り
届けている間に行うことができ、それによって電源パックが連続的な電力を供給すること
を可能にする。
一実施形態では、電源パックは、車両の中に設置される。車両は、従来の車両であり得
る。電源パックで構成されると、車両は、水素駆動式車両になる。電源パックは、主電源
であり得、または電源パックは、車両用の補助電源であり得る。
本電源パックは、牽引市場への特定の応用例（フォークリフトから車いすまで）がある
。本電源パックは、従来の車いすおよび／またはフォークリフトに設置することができ、
それによって主電力または補助電力を供給する。
電源パックは、走行距離不安が関心事である電気車両市場への特定の応用例がある。一
実施形態では、電源パックは、電気自動車（例えば、トランクなどに）に設置され、電気
自動車の動力システムに動作可能に接続される。電気自動車の主電池が使い尽くされたと
きに、または別の形で予め定められた使い切り閾値に到達したときに、動力システムが電
源パックに切り替わり、燃料電池から補助電力を引き出し、燃料電池はガス貯蔵装置から
水素ガスが供給される。動力システムは、車両が補助動力で動作していることを（例えば
、ダッシュボードの信号によって）操作者に信号を送る。
一実施形態では、電源パックは、５キロメートル（ｋｍ）、または１０ｋｍ、または２
０ｋｍ、または３０ｋｍまたは４０ｋｍから５０ｋｍ、または６０ｋｍ、または７０ｋｍ
、または８０ｋｍ、または９０ｋｍ、または１００ｋｍ、または１２５、または１５０ｋ
ｍまでの距離を移動するのに十分な補助電力を有する電気自動車を提供する。電気自動車
の電源パックは、緊急またはバックアップ電力を供給する。このようにして、電源パック
は、車両の電池が使い果たされると補助電力を供給することによって電気車両の操作者の
走行距離不安を低減またはなくすことができる。使い果たされると、ガス貯蔵装置は、チ
ャージされたまたは完全にチャージされたガス貯蔵装置に交換される。
本開示は、実施形態に限定されるものではなく、本明細書中に含まれる例示であるが、添付の特許請求の範囲内に入るときに、実施形態の一部および異なる実施形態の構成要素組み合わせなどのそれらの実施形態の修正形態を含むことが特に意図される。
本願は、以下の発明を含む。
［発明１］
両端部を有する筒体および各端部におけるエンドキャップを備え、前記筒体および前記エンドキャップがエンクロージャを形成しており、
各エンドキャップがコネクタを備え、さらに、
環状側壁を備える、前記エンクロージャ内の隔壁と、
前記側壁の内面によって画定される内側チャンバと、
前記筒体の内側表面と前記側壁の外面の間の貯蔵空間と、
前記貯蔵空間内に位置する金属水素化物組成物と
を備えるガス貯蔵装置。
［発明２］
前記エンクロージャ内に水素ガスを含む、発明１に記載のガス貯蔵装置。
［発明３］
前記内側チャンバは水素ガスからなる、発明２に記載のガス貯蔵装置。
［発明４］
前記隔壁側壁は、両端部を備え、
フランジが、各側壁端部に位置し、
各フランジは、それぞれの筒体端部とそれぞれのエンドキャップの間に挟まれている、発明１に記載の装置。
［発明５］
各エンドキャップの内面は、複数のポートを備え、
ガスケットが、各エンドキャップと各筒体端部の間に位置し、
前記ガスケットは複数の座部を備え、各座部は半透膜を保持し、各半透膜はそれぞれのエンドキャップポートと位置合わせされ、
前記ポートおよび前記半透膜は、前記内側チャンバと前記貯蔵空間の間に流体連通をもたらす、発明４に記載の装置。
［発明６］
各エンドキャップの内面は、複数のポートを備え、
各フランジが複数の座部を備え、各座部は半透膜を保持し、各半透膜はそれぞれのエンドキャップポートと位置合わせされ、
前記ポートおよび前記半透膜は、前記内側チャンバと前記貯蔵空間の間に流体連通をもたらす、発明４に記載の装置。
［発明７］
各コネクタに動作可能に接続された半透膜を備える、発明１に記載の装置。
［発明８］
前記コネクタは、前記装置を通る中心縦軸を画定する、発明１に記載の装置。
［発明９］
前記筒体は溝付き内側表面を備え、前記隔壁は溝付き側壁を備える、発明１に記載の装置。
［発明１０］
前記溝付き内側表面の山および谷は、前記溝付き側壁のそれぞれの山および谷と対をなす、発明９に記載の装置。
［発明１１］
前記筒体の前記溝付き内側表面および前記隔壁の前記溝付き側壁は、前記貯蔵空間内に複数のコラムを形成する、発明１０に記載の装置。
［発明１２］
前記貯蔵空間は、０．４から０．８までの表面積（単位ｃｍ ２ ）と貯蔵空間体積の比（単位ｃｃ）を有する、発明１に記載の装置。
［発明１３］
前記貯蔵空間とエンクロージャの体積比（単位ｃｃ）は、０．３から０．８までである、発明１に記載の装置。
［発明１４］
前記貯蔵空間と内側チャンバの体積比は、０．５から１．０までである、発明１に記載の装置。
［発明１５］
前記内側チャンバとエンクロージャの体積比は、０．５から０．８までである（単位ｃｃ）、発明１に記載の装置。
［発明１６］
少なくとも１つのエンドキャップは、振動装置を備える、発明１に記載の装置。
［発明１７］
第１のガス貯蔵装置および第２のガス貯蔵装置を備えたガス貯蔵組立体であって、各装置は、
両端部を有する筒体および各端部におけるエンドキャップを備え、前記筒体および前記エンドキャップがエンクロージャを形成しており、
各エンドキャップがコネクタを備え、さらに、
環状側壁を備える、前記エンクロージャ内の隔壁と、
前記側壁の内面によって画定される内側チャンバと、
前記筒体の内面と前記側壁の外面の間の貯蔵空間と、
各貯蔵空間内に位置する金属水素化物組成物と、
前記第２の装置のコネクタに取り付けられる前記第１の装置のコネクタであって、取り付けられた前記コネクタは、前記第１の装置の前記エンクロージャと前記第２の装置の前記エンクロージャの間で流体連通をもたらすコネクタと、を備えるガス貯蔵組立体。
［発明１８］
発明１に記載のガス貯蔵装置を備える水素チャージングステーション。
［発明１９］
発明１７に記載のガス貯蔵組立体を備える水素チャージングステーション。
［発明２０］
発明１に記載のガス貯蔵装置を備える水素駆動式車両。
１０ ガス貯蔵装置、装置
１０ａ 装置
１０ｂ 装置
１２ 筒体、内側表面
１４ 溝付き内側表面、溝付き表面
１６ エンドキャップ
１７ エンドキャップ
１８ コネクタ
１９ コネクタ
２０ 内部エンクロージャまたはエンクロージャ、エンクロージャ
２２ 溝付きリム、リム
２３ 圧力逃し弁
２４ ポート
２５ 脚部
２６ ボルト
２８ 隔壁
３０ 溝付き側壁、隔壁側壁
３２ フランジ
３４ 内側チャンバ
３６ 貯蔵空間、貯蔵チャンバ
３７ 金属水素化物組成物
３８ ガスケット
４０ 開放座部、座部
４２ 溝付き内側リング
４４ａ ディスク
４４ｂ ディスク
４６ コラム
６０ 管状フィルタ、管状構造
６２ Ｏリング
１１６ エンドキャップ
１１７ エンドキャップ
１１８ コネクタ
１１９ コネクタ
１２２ リム
１２３ 圧力逃し弁
１２４ ポート
１２６ 構造
１２８ 隔壁
１３０ 溝付き側壁、隔壁
１３２ フランジ
１４０ 開放座部、座部
１４４ａ ディスク
１４４ｂ ディスク
２００ マニホールド
２０２ 管類
２１０ 制御ユニット
２１２ 電灯
３００ａ 相互接続された装置
３００ｂ 相互接続された装置
３００ｃ 相互接続された装置
３００ｄ 相互接続された装置
３０２ 建物
４００ 水素チャージングステーション、水素チャージステーション
４０２ 高圧タンク
４０４ 圧力変換器ユニット、変換器ユニット
４１０ ガス貯蔵装置、装置
４１２ 配管
４１４ ホース
４１６ 水素駆動車
４１８ 車両高圧タンク
４２０ 入口
５００ 燃焼機関
５０２ 管類
５０４ 燃料電池
５１０ ガス貯蔵装置、装置
５１０ａ 完全にチャージされた装置
５５０ 水素駆動式自動車
Ｉ 流路
Ｏ Ｏリング

Claims (15)

  1. 溝付き内側表面及び対向する第１及び第２の端部と、前記第１の端部における第１のエンドキャップ及び前記第２の端部における第２のエンドキャップを備る筒体であって、前記筒体並びに前記前記第１及び前記第２のエンドキャップがエンクロージャを形成する、筒体と、
    前記第１のエンドキャップ及び前記第２のエンドキャップのうちの少なくとも１つがコネクタを備え、
    前記エンクロージャ内の隔壁と、
    前記隔壁の内面によって画定される内側チャンバと、
    前記筒体の溝付き内側表面と前記隔壁の外面の間の貯蔵空間と、
    前記貯蔵空間内に位置する金属水素化物組成物と
    を備えるガス貯蔵装置。
  2. 前記エンクロージャ内に水素ガスをさらに含む、請求項１に記載のガス貯蔵装置。
  3. 前記内側チャンバは水素ガスからなる、請求項２に記載のガス貯蔵装置。
  4. 前記隔壁は環状であって、隔壁側壁と、両端部と、前記隔壁側壁の第１の端部における第１のフランジと、前記隔壁側壁の第２の端部における第２のフランジとを備える、請求項１に記載のガス貯蔵装置。
  5. 前記隔壁側壁は溝付きである、請求項４に記載のガス貯蔵装置。
  6. 前記溝付き隔壁側壁の山及び谷は、前記筒体の前記溝付き内側側壁のそれぞれの山及び谷と共に円筒形の溝を形成する、請求項５に記載のガス貯蔵装置。
  7. 前記隔壁は、水素ガスを透過可能である、請求項４に記載のガス貯蔵装置。
  8. 前記筒体の前記第１の端部と前記第１のエンドキャップとの間に位置する第１のガスケットであって、前記第１のガスケットは複数の座部を備え、各座部は半透膜を保持する、前記第１のガスケットをさらに備え、
    前記第１のエンドキャップの内面は複数のエンドキャップポートを備え、
    各半透膜はそれぞれのエンドキャップポートと位置合わせされ、
    前記エンドキャップポート及び前記半透膜は、前記内側チャンバと前記貯蔵空間の間に流体連通をもたらす、請求項４に記載のガス貯蔵装置。
  9. 前記第１のエンドキャップの内側表面は、複数のエンドキャップポートを備え、
    前記第１のフランジは、複数の座部を備え、各座部は半透膜を保持し、
    各半透膜はそれぞれのエンドキャップポートと位置合わせされ、
    前記エンドキャップポート及び前記半透膜は、前記内側チャンバと前記貯蔵空間の間に流体連通をもたらす、請求項４に記載のガス貯蔵装置。
  10. 各コネクタに接続された半透膜をさらに備える、請求項１に記載のガス貯蔵装置。
  11. 前記コネクタは、前記ガス貯蔵装置を通る中心縦軸を画定する、請求項１に記載のガス貯蔵装置。
  12. 振動装置をさらに備える、請求項１に記載のガス貯蔵装置。
  13. 前記振動装置は、アクチュエータ、ソレノイド、ラムヘッド、モータ、及び圧電材料のうちのいずれか１つである、請求項１２に記載のガス貯蔵装置。
  14. 前記ガス貯蔵装置に接続される第２のガス貯蔵装置をさらに備え、前記第２のガス貯蔵装置は、
    筒体であって、溝付き内側表面及び対向する第１及び第２の端部と、前記筒体の前記第１の端部における第１のエンドキャップ及び第２の端部における第２のエンドキャップを備え、前記筒体並びに前記前記第１及び前記第２のエンドキャップがエンクロージャを形成する、筒体と、
    前記第１のエンドキャップ及び前記第２のエンドキャップのうちの少なくとも１つが第２のコネクタを備え、前記第２のコネクタが前記ガス貯蔵装置の前記コネクタに接続され、
    前記エンクロージャ内の隔壁と、
    前記隔壁の内面によって画定される内側チャンバと、
    前記筒体の溝付き内側表面と前記隔壁の外面の間の貯蔵空間と、
    前記貯蔵空間内に位置する金属水素化物組成物と
    を備える、請求項１に記載のガス貯蔵装置。
  15. 請求項１４に記載の前記第２のガス貯蔵装置及び前記ガス貯蔵装置を備える水素チャージングステーション。
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