JP7354469B1 - hydrogen storage container - Google Patents

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JP7354469B1 JP2023067164A JP2023067164A JP7354469B1 JP 7354469 B1 JP7354469 B1 JP 7354469B1 JP 2023067164 A JP2023067164 A JP 2023067164A JP 2023067164 A JP2023067164 A JP 2023067164A JP 7354469 B1 JP7354469 B1 JP 7354469B1
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俊和 網野
康隆 伊藤
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イビデンケミカル 株式会社
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Abstract

【課題】水素ガスの貯蔵及び放出を簡単に行うとともに、水素ガスの貯蔵量を簡単に増加させる。【解決手段】水素貯蔵容器10は、水素ガスを貯蔵するための容器と、容器内に充填された水素ガス溶解性液体20とを有しており、水素ガス溶解性液体20が、非プロトン性極性溶媒、及び非イオン系界面活性剤の少なくともいずれか一方を含有する。【選択図】図1An object of the present invention is to easily store and release hydrogen gas, and to easily increase the amount of hydrogen gas stored. SOLUTION: A hydrogen storage container 10 has a container for storing hydrogen gas and a hydrogen gas-soluble liquid 20 filled in the container, and the hydrogen gas-soluble liquid 20 is aprotic. Contains at least one of a polar solvent and a nonionic surfactant. [Selection diagram] Figure 1

Description

本発明は、水素貯蔵容器に関する。 The present invention relates to hydrogen storage containers.

特許文献1は、高圧水素貯蔵タンクについて記載している。高圧水素貯蔵タンクを水素ステーションにおいて使用する場合、通常、タンク内の圧力を30~90MPaに設定するとともに、温度を-20~70℃程度に設定することを記載している。 Patent Document 1 describes a high pressure hydrogen storage tank. When using a high-pressure hydrogen storage tank at a hydrogen station, it is stated that the pressure inside the tank is usually set at 30 to 90 MPa, and the temperature is set at about -20 to 70°C.

特許文献2は、水素貯蔵方法について記載している。有機化合物と水素ガスを加圧下で接触させることによって水素分子化合物を形成している。この水素分子化合物を貯蔵することによって、常温常圧に近い状態においても安定な状態で水素を貯蔵することができる。水素ガスを放出する際には、水素分子化合物を加熱している。 Patent Document 2 describes a hydrogen storage method. Hydrogen molecular compounds are formed by bringing an organic compound into contact with hydrogen gas under pressure. By storing this hydrogen molecular compound, hydrogen can be stored in a stable state even under conditions close to normal temperature and normal pressure. When releasing hydrogen gas, the hydrogen molecular compound is heated.

特開2016-44702号公報Japanese Patent Application Publication No. 2016-44702 国際公開第2004/000857号International Publication No. 2004/000857

ところで、水素貯蔵タンクともいう水素貯蔵容器には、水素ガスの貯蔵量のさらなる増加が求められている。一般に、水素ガスの貯蔵量を増加させるためには、水素貯蔵容器に充填する水素ガスの圧力を高めることが行われる。しかし、特許文献1のように水素ガスの圧力を高めることは、付帯設備へのさらなる耐圧負荷がかかるとともに作業コストの上昇に繋がる。また、より安全性に配慮して作業を行う必要がある。そのため、水素ガスの貯蔵量を増加させることは容易でない。 By the way, hydrogen storage containers, also called hydrogen storage tanks, are required to further increase the amount of hydrogen gas that can be stored. Generally, in order to increase the amount of hydrogen gas stored, the pressure of hydrogen gas filled into a hydrogen storage container is increased. However, increasing the pressure of hydrogen gas as in Patent Document 1 places an additional pressure load on incidental equipment and leads to an increase in work costs. In addition, it is necessary to carry out work with greater consideration to safety. Therefore, it is not easy to increase the amount of hydrogen gas stored.

また、特許文献2の水素貯蔵方法では、有機化合物と水素ガスを加圧下で一定時間保持して水素分子化合物を形成する必要がある。また、水素分子化合物からなる故水素ガスを放出する際に水素分子を水素分子化合物から分離させるために水素化合物を加熱する必要がある。そのため、水素ガスの貯蔵や放出を簡単に行うことができなかった。 Further, in the hydrogen storage method of Patent Document 2, it is necessary to hold an organic compound and hydrogen gas under pressure for a certain period of time to form a hydrogen molecular compound. Further, since the hydrogen compound is composed of a hydrogen molecular compound, it is necessary to heat the hydrogen compound in order to separate the hydrogen molecules from the hydrogen molecular compound when releasing hydrogen gas. Therefore, it has not been possible to easily store and release hydrogen gas.

態様1の水素貯蔵容器は、水素ガスを貯蔵するための容器と、前記容器内に充填された水素ガス溶解性液体とを有しており、前記水素ガス溶解性液体が、非プロトン性極性溶媒、及び非イオン系界面活性剤の少なくともいずれか一方を含有する。 The hydrogen storage container of aspect 1 includes a container for storing hydrogen gas and a hydrogen gas-soluble liquid filled in the container, and the hydrogen gas-soluble liquid is an aprotic polar solvent. , and a nonionic surfactant.

この構成によれば、容器内において、水素ガスを非プロトン性極性溶媒、及び非イオン系界面活性剤の少なくともいずれか一方に溶解させることによって、水素ガスの貯蔵量を簡単に増加させることができる。また、水素ガスの貯蔵及び放出を簡単に行うことができる。 According to this configuration, the storage amount of hydrogen gas can be easily increased by dissolving hydrogen gas in at least one of the aprotic polar solvent and the nonionic surfactant in the container. . Furthermore, hydrogen gas can be easily stored and released.

態様2は、態様1の水素貯蔵容器において、前記非イオン系界面活性剤は、グリセリンである。
態様3は、態様1又は2の水素貯蔵容器において、前記水素ガス溶解性液体が、水を含有しており、前記容器内における前記水素ガス溶解性液体の全質量を100質量%とすると、前記水の含有量が、50質量%未満である。この構成によれば、水素ガス溶解性液体が水を上記数値範囲程度含有することによって、水を50%以上含有する水素ガス溶解性液体に比べ、水素ガスの貯蔵量を増加させつつ、水素ガス溶解性液体の安定性を向上させることができる。
Aspect 2 is the hydrogen storage container of Aspect 1, wherein the nonionic surfactant is glycerin.
Aspect 3 is the hydrogen storage container of Aspect 1 or 2, wherein the hydrogen gas-soluble liquid contains water, and when the total mass of the hydrogen gas-soluble liquid in the container is 100% by mass, The water content is less than 50% by mass. According to this configuration, since the hydrogen gas-soluble liquid contains water in the above numerical range, the amount of hydrogen gas stored can be increased compared to a hydrogen gas-soluble liquid containing 50% or more of water. The stability of soluble liquids can be improved.

態様4は、態様1~3のいずれか一態様に記載の水素貯蔵容器において、前記容器の容積を100体積%とすると、前記容器内の前記水素ガス溶解性液体の充填量は、10体積%以上100体積%以下である。この構成によれば、水素ガス溶解性液体の充填量が上記数値範囲内であると溶解効果が得られやすい。 Aspect 4 is the hydrogen storage container according to any one of Aspects 1 to 3, in which when the volume of the container is 100% by volume, the amount of the hydrogen gas-soluble liquid filled in the container is 10% by volume. It is not less than 100% by volume. According to this configuration, the dissolution effect is likely to be obtained when the filling amount of the hydrogen gas-soluble liquid is within the above numerical range.

態様5は、態様1~4のいずれか一態様に記載の水素貯蔵容器において、前記容器内に水素ガスが充填されており、前記容器内において、前記水素ガスは0.001MPa以上20MPa以下に加圧されている。この構成によれば、作業コストの上昇を抑制しつつ、より多くの水素ガスを水素ガス溶解性液体に溶解させることができる。 Aspect 5 is the hydrogen storage container according to any one of Aspects 1 to 4, wherein the container is filled with hydrogen gas, and in the container, the hydrogen gas is applied to a pressure of 0.001 MPa or more and 20 MPa or less. I'm under pressure. According to this configuration, more hydrogen gas can be dissolved in the hydrogen gas-soluble liquid while suppressing an increase in work costs.

態様6は、態様1~5のいずれか一態様に記載の水素貯蔵容器において、前記水素ガス溶解性液体は、前記容器内の水素ガス濃度が99%、水素ガスの圧力が1MPaの状態を5分間以上維持した後、前記容器内を常圧にした際に、水素ガス溶解性液体内の溶解水素濃度が10ppm未満になる。この構成によれば、容器内の圧力を低下させることによって簡単に水素ガスを無駄なく放出させ効率の良い繰り返し充填が可能になる。 Aspect 6 is the hydrogen storage container according to any one of Aspects 1 to 5, in which the hydrogen gas-soluble liquid is stored in a state where the hydrogen gas concentration in the container is 99% and the hydrogen gas pressure is 1 MPa. After maintaining the pressure for more than a minute, when the pressure inside the container is brought to normal pressure, the concentration of dissolved hydrogen in the hydrogen gas-soluble liquid becomes less than 10 ppm. According to this configuration, hydrogen gas can be easily released without waste by lowering the pressure inside the container, and efficient repeated filling can be performed.

本発明の水素貯蔵容器によれば、水素ガスの貯蔵及び放出を簡単に行うことができるとともに、水素ガスの貯蔵量を簡単に増加させることができる。 According to the hydrogen storage container of the present invention, hydrogen gas can be easily stored and released, and the amount of hydrogen gas stored can be easily increased.

図1は水素貯蔵容器の断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a hydrogen storage container. 図2は液体・気体間の溶解・放出モデルを示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a dissolution/release model between liquid and gas. 図3は水素分子1個と水分子1個のシミュレーション3次元モデル図である。FIG. 3 is a simulation three-dimensional model diagram of one hydrogen molecule and one water molecule. 図4は水素分子1個と水分子2個のシミュレーション3次元モデル図である。FIG. 4 is a simulation three-dimensional model diagram of one hydrogen molecule and two water molecules. 図5はアセチレン分子1個とアセトン分子2個のシミュレーション3次元モデル図である。FIG. 5 is a simulation three-dimensional model diagram of one acetylene molecule and two acetone molecules. 図6は水素と水、アセトン溶液および水へのアセチレンガス溶解での相互作用エネルギーと溶解量のグラフである。FIG. 6 is a graph of interaction energy and dissolved amount in hydrogen and water, an acetone solution, and acetylene gas dissolved in water. 図7は図6に水素-グリセリンで計算された相互作用エネルギー域を追記したグラフである。FIG. 7 is a graph in which the interaction energy range calculated for hydrogen-glycerin is added to FIG. 6. 図8は図7に実験から得られたグリセリンの溶解度をプロットしたグラフである。FIG. 8 is a graph plotting the solubility of glycerin obtained from the experiment in FIG. 図9は実施例及び比較例における気相圧力に対する水素貯蔵量の変化を示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing changes in hydrogen storage amount with respect to gas phase pressure in Examples and Comparative Examples.

水素貯蔵容器の実施形態を説明する。
図1に示すように、水素貯蔵容器10は、水素ガスを貯蔵するための筒状の容器本体(以下、単に容器ともいう。)11と、容器11内に充填された水素ガス溶解性液体20とを有する。容器11の形状は、水素ガスを貯蔵するための耐圧を有する形状であれば、特に限定されない。水素貯蔵容器10は、容器11に接続されたバルブ12と、圧力計13とを有する。
An embodiment of a hydrogen storage container will be described.
As shown in FIG. 1, the hydrogen storage container 10 includes a cylindrical container body (hereinafter also simply referred to as a container) 11 for storing hydrogen gas, and a hydrogen gas-soluble liquid 20 filled in the container 11. and has. The shape of the container 11 is not particularly limited as long as it has a pressure-resistant shape for storing hydrogen gas. Hydrogen storage container 10 has a valve 12 connected to container 11 and a pressure gauge 13.

以下、水素貯蔵容器10の詳細について説明する。
<容器>
図1に示すように、容器11は筒状の周壁11aを有している。容器11は、周壁11aの軸方向における一端側の端部に、周壁11aに接続された天壁11bを有するとともに、他端側の端部に、周壁11aに接続された底壁11cを有する。容器11は、天壁11bの中央部から周壁11aの軸方向に沿って突出した筒状のソケット11dを有する。ソケット11dの内部は、周壁11aの内部に連通しており、ソケット11dは容器11の開口部として機能する。ソケット11dにバルブ12が取り付けられている。容器11は、周壁11aの内部に空間を有しており、この空間に、水素ガス溶解性液体20が充填される。
The details of the hydrogen storage container 10 will be described below.
<Container>
As shown in FIG. 1, the container 11 has a cylindrical peripheral wall 11a. The container 11 has a top wall 11b connected to the peripheral wall 11a at one end in the axial direction of the peripheral wall 11a, and a bottom wall 11c connected to the peripheral wall 11a at the other end. The container 11 has a cylindrical socket 11d that protrudes from the center of the top wall 11b along the axial direction of the peripheral wall 11a. The inside of the socket 11d communicates with the inside of the peripheral wall 11a, and the socket 11d functions as an opening of the container 11. A bulb 12 is attached to the socket 11d. The container 11 has a space inside the peripheral wall 11a, and this space is filled with a hydrogen gas-soluble liquid 20.

水素貯蔵容器10の内容積は、バルブ12を閉じた状態で水素貯蔵容器10が閉回路となる部材構成となる容器11の内容積、バルブ12の弁体からソケット11d及びこれらの接続配管内容積、圧力計13の容器11への接続配管の内容積が含まれる。 The internal volume of the hydrogen storage container 10 is the internal volume of the container 11 which forms a closed circuit when the valve 12 is closed, and the internal volume of the socket 11d from the valve body of the valve 12 to the socket 11d and the connecting pipes. , the internal volume of the pipe connecting the pressure gauge 13 to the container 11 is included.

周壁11a、天壁11b、底壁11c、及びソケット11dの材質は、特に制限されず、耐圧部材に用いられる公知の材質を適宜採用することができる。耐圧部材に用いられる公知の材質としては、金属や樹脂を挙げることができる。 The materials of the peripheral wall 11a, the top wall 11b, the bottom wall 11c, and the socket 11d are not particularly limited, and known materials used for pressure-resistant members can be appropriately employed. Known materials used for pressure-resistant members include metals and resins.

金属の具体例としては、例えばアルミニウム合金やマグネシウム合金等の軽合金、ステンレス鋼等を挙げることができる。
樹脂としては、水素ガスのガスバリア性や耐圧性に優れるものを採用することができる。樹脂の具体例としては、例えばポリアミド樹脂やポリオレフィン樹脂等の熱可塑性樹脂を挙げることができる。樹脂は、繊維補強されていてもよい。すなわち、繊維補強材であってもよい。繊維補強に用いる繊維としては、炭素繊維やガラス繊維、もしくは樹脂製の強化繊維を含有してもよい。
Specific examples of metals include light alloys such as aluminum alloys and magnesium alloys, stainless steel, and the like.
As the resin, a resin having excellent gas barrier properties against hydrogen gas and pressure resistance can be used. Specific examples of the resin include thermoplastic resins such as polyamide resins and polyolefin resins. The resin may be reinforced with fibers. That is, it may be a fiber reinforcement material. The fibers used for fiber reinforcement may include carbon fibers, glass fibers, or resin-made reinforcing fibers.

(バルブ)
図1に示すように、バルブ12は、容器11のソケット11dに取り付けられている。バルブ12は、開口部の開閉を行うために用いられる。バルブ12を有することによって、容器11は圧力容器として使用することが可能になる。バルブ12の材質は、耐圧、耐水素脆性を考慮した金属や樹脂を用いることができる。
(valve)
As shown in FIG. 1, the bulb 12 is attached to the socket 11d of the container 11. The valve 12 is used to open and close the opening. Having the valve 12 allows the vessel 11 to be used as a pressure vessel. The material of the valve 12 may be metal or resin in consideration of pressure resistance and hydrogen embrittlement resistance.

(圧力計)
水素貯蔵容器10は、容器11内の圧力を測定するための圧力計13を有している。この圧力計13は、容器11内の気相の圧力を測定することができる位置に取り付けられている。圧力計13の種類としては、耐圧、耐水素脆性を考慮した圧力計13を用いることができる。なお、以下の説明において、圧力はゲージ圧を意味する。
(Pressure gauge)
The hydrogen storage container 10 has a pressure gauge 13 for measuring the pressure inside the container 11. This pressure gauge 13 is attached at a position where it can measure the pressure of the gas phase within the container 11. As for the type of pressure gauge 13, a pressure gauge 13 that takes pressure resistance and hydrogen embrittlement resistance into consideration can be used. Note that in the following description, pressure means gauge pressure.

また、水素貯蔵容器10は、容器11内のガスを排出する際、排出圧力を調整するための圧力調整弁(図示省略)を有していてもよい。
<水素ガス溶解性液体>
図1に示すように、水素貯蔵容器10は、容器11内に充填された水素ガス溶解性液体20を有する。また、水素ガス溶解性液体20は、非プロトン性極性溶媒、及び非イオン系界面活性剤の少なくともいずれか一方を含有する。
Further, the hydrogen storage container 10 may include a pressure regulating valve (not shown) for adjusting the discharge pressure when discharging the gas in the container 11.
<Hydrogen gas soluble liquid>
As shown in FIG. 1, the hydrogen storage container 10 has a hydrogen gas-soluble liquid 20 filled in the container 11. As shown in FIG. Further, the hydrogen gas-soluble liquid 20 contains at least one of an aprotic polar solvent and a nonionic surfactant.

非プロトン性極性溶媒、及び非イオン系界面活性剤は、水素ガスを溶解させやすい性質を有している。そのため、水素ガス溶解性液体20が非プロトン性極性溶媒、及び非イオン系界面活性剤の少なくともいずれか一方を含有することによって、容器11内に充填された水素ガスが水素ガス溶解性液体20に溶解した状態になりやすい。 Aprotic polar solvents and nonionic surfactants have the property of easily dissolving hydrogen gas. Therefore, since the hydrogen gas-soluble liquid 20 contains at least one of an aprotic polar solvent and a nonionic surfactant, the hydrogen gas filled in the container 11 becomes the hydrogen gas-soluble liquid 20. It tends to be in a molten state.

非プロトン性極性溶媒の具体例としては、例えば、アセトン、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド(DMSO)、ニトロメタン、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン、酢酸エチル、パーフルオロヘキサン、α,α,α-トリフルオロトルエン、ペンタン、メチルシクロヘキサン、デカリン、ジオキサン、ジイソプロピルエーテル、t-ブチルメチルエーテル(MTBE)、1,2-ジメトキシエタン、テトラハイドロフラン(THF)、ピリジン、メチルエチルケトン(2-ブタノン)(MEK)、N-メチルピロリドン、スルホラン、炭酸プロピレン、テトラメチレンスルホキシド、アセチルピロリジン、メチラール又はジメトキシメタン、メチルナフトジオキサン、ギ酸メチル、酢酸メチル、ギ酸エチル、1-ホルミルピロリジン、エチレンオキサイド、オルト酢酸トリメチル、ほう酸トリメチル、アセタール、N-ニトロソピロリジン、安息香酸メチル、プロピオンアルデヒド、メチレンジアセテート、エチルブチレート、エチルパーフルオロブチレート、オルトギ酸トリエチル、ジメチルアニリン、メチルn-プロピルケトン(MPK)、ジメチルホルムアミド、ジクロロメタン、酢酸プロピレン等が挙げられる。 Specific examples of aprotic polar solvents include acetone, acetonitrile, dimethyl sulfoxide (DMSO), nitromethane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, ethyl acetate, perfluorohexane, α,α,α- Trifluorotoluene, pentane, methylcyclohexane, decalin, dioxane, diisopropyl ether, t-butyl methyl ether (MTBE), 1,2-dimethoxyethane, tetrahydrofuran (THF), pyridine, methyl ethyl ketone (2-butanone) (MEK) , N-methylpyrrolidone, sulfolane, propylene carbonate, tetramethylene sulfoxide, acetylpyrrolidine, methylal or dimethoxymethane, methylnaphthodioxane, methyl formate, methyl acetate, ethyl formate, 1-formylpyrrolidine, ethylene oxide, trimethyl orthoacetate, trimethyl borate , acetal, N-nitrosopyrrolidine, methyl benzoate, propionaldehyde, methylene diacetate, ethyl butyrate, ethyl perfluorobutyrate, triethyl orthoformate, dimethylaniline, methyl n-propyl ketone (MPK), dimethylformamide, dichloromethane, Examples include propylene acetate.

非イオン系界面活性剤の具体例としては、例えばグリセリン、グリセリン脂肪酸エステル、アシルグリセリン(アシルグリセリド)、グリセリンアルカノエート、脂肪酸グリセリン、親油型モノ脂肪酸グリセリン、ソルビトール、ソルビタン脂肪酸エステル、ソルビタンアルカネート、脂肪酸ソルビタン、アルカノイルソルビタン、ショ糖脂肪酸エステル、アシルスクロース、シュガーエステル、脂肪酸ショ糖エステル、ショ糖エステル等のエステル型、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、アルキリポリオキシエチレンエーテル、ポリオキシエチレンアルキル、アルキルポリエトキシエタノール、POEアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、アルキルフェニルポリオキシエチレンエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニル、アルキルフェニルポリエトキシエタノール、POEアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレン、ポリオキシアルキレンブロックポリマー等のエーテル型、脂肪酸ポリエチレングリコール、ポリオキシエチレンアルカノエート、アルキルカルボニルオキシポリオキシエチレン、脂肪酸ポリオキシエチレンゾルビタン、アシルポリオキシエチレンゾルビタン、ポリオキシエチレンゾルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンゾルビタンアルカノエート、ポリオキシエチレンヘキシタン脂肪酸エステル、POEゾルビタン脂肪酸エステル等のエステル・エーテル型、オクチルグルコシド、デシルグルコシド、ラウリルグルコシド等のアルキルグリコシド等が挙げられる。 Specific examples of nonionic surfactants include glycerin, glycerin fatty acid ester, acylglycerin (acylglyceride), glycerin alkanoate, fatty acid glycerin, lipophilic monofatty acid glycerin, sorbitol, sorbitan fatty acid ester, sorbitan alkanate, Fatty acid sorbitan, alkanoyl sorbitan, sucrose fatty acid ester, acyl sucrose, sugar ester, fatty acid sucrose ester, sucrose ester type, polyoxyethylene alkyl ether, alkyl polyoxyethylene ether, polyoxyethylene alkyl, alkyl poly Ethoxyethanol, POE alkyl ether, polyoxyethylene alkylphenyl ether, alkylphenyl polyoxyethylene ether, polyoxyethylene alkylphenyl, alkylphenyl polyethoxyethanol, POE alkylphenyl ether, polyoxyethylene polyoxypropylene, polyoxyalkylene block polymer Ether types such as fatty acid polyethylene glycol, polyoxyethylene alkanoate, alkylcarbonyloxypolyoxyethylene, fatty acid polyoxyethylene sorbitan, acyl polyoxyethylene sorbitan, polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene sorbitan alkano Examples include ester/ether types such as ester, polyoxyethylene hexitane fatty acid ester, and POE sorbitan fatty acid ester, and alkyl glycosides such as octyl glucoside, decyl glucoside, and lauryl glucoside.

これらの中でも、グリセリンは、比較的安価に入手することができる。また、食品添加物にも使用されているものもあり、安全に使用することができるため好ましい。
上記非プロトン性極性溶媒、及び非イオン系界面活性剤は、それぞれ一種を単独で使用してもよいし、二種以上を適宜組み合わせて使用してもよい。
Among these, glycerin can be obtained relatively inexpensively. Some are also used as food additives, which are preferable because they can be used safely.
The above-mentioned aprotic polar solvent and nonionic surfactant may each be used singly or in an appropriate combination of two or more.

水素ガス溶解性液体20における非プロトン性極性溶媒、及び非イオン系界面活性剤の少なくともいずれか一方の含有量は、特に制限されない。水素ガス溶解性液体20における非プロトン性極性溶媒、及び非イオン系界面活性剤の少なくともいずれか一方の含有量は、好ましくは10質量%以上であり、より好ましくは60質量%以上であり、さらに好ましくは70質量%以上である。また、好ましくは100質量%以下である。 The content of at least one of the aprotic polar solvent and the nonionic surfactant in the hydrogen gas-soluble liquid 20 is not particularly limited. The content of at least one of the aprotic polar solvent and the nonionic surfactant in the hydrogen gas-soluble liquid 20 is preferably 10% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, and Preferably it is 70% by mass or more. Moreover, it is preferably 100% by mass or less.

溶媒種、又は水素ガスの溶解量により違いはあるものの溶媒分子間へ水素分子が入るため、溶液の密度は水素分子が入る前に比べ低下する。言い換えれば、溶液化すると溶液の体積が膨張することや、気泡も予想される。これら溶液膨張や気泡分の空隙を水素貯蔵容器10内に確保しておく必要がある。水素ガスを溶解した水素ガス溶解性液体20を水素貯蔵容器10で作成し、その後別の水素貯蔵容器10へ配管接続し水素ガスが溶解した水素ガス溶解性液体20を移送充填する場合は、別の水素貯蔵容器10内の空隙は考慮する必要はない。 Although there are differences depending on the type of solvent or the amount of hydrogen gas dissolved, since hydrogen molecules enter between solvent molecules, the density of the solution decreases compared to before the hydrogen molecules enter. In other words, it is expected that the volume of the solution will expand and that bubbles will occur when it becomes a solution. It is necessary to ensure spaces in the hydrogen storage container 10 for the solution expansion and air bubbles. When creating a hydrogen gas-soluble liquid 20 in which hydrogen gas is dissolved in the hydrogen storage container 10, and then connecting the pipe to another hydrogen storage container 10 and transferring and filling the hydrogen gas-soluble liquid 20 in which hydrogen gas is dissolved, a separate process is required. There is no need to consider the voids in the hydrogen storage container 10.

水素貯蔵容器10内における水素ガス溶解性液体20の充填量は特に制限されない。水素貯蔵容器10の容積を100体積%とすると、水素貯蔵容器10内の水素ガス溶解性液体20の充填量は、好ましくは10体積%以上であり、より好ましくは20体積%以上であり、さらに好ましくは30体積%以上である。また、好ましくは100体積%以下であり、より好ましくは60体積%以下であり、さらに好ましくは50体積%以下であり、最も好ましくは40体積%以下である。水素ガス溶解性液体20の充填量は、水素ガス溶解性液体20へのガス溶解による容積膨張を考慮したものである。 The amount of hydrogen gas-soluble liquid 20 filled in hydrogen storage container 10 is not particularly limited. Assuming that the volume of the hydrogen storage container 10 is 100% by volume, the filling amount of the hydrogen gas-soluble liquid 20 in the hydrogen storage container 10 is preferably 10% by volume or more, more preferably 20% by volume or more, and Preferably it is 30% by volume or more. Moreover, it is preferably 100 volume% or less, more preferably 60 volume% or less, still more preferably 50 volume% or less, and most preferably 40 volume% or less. The filling amount of the hydrogen gas-soluble liquid 20 is determined in consideration of volume expansion due to gas dissolution in the hydrogen gas-soluble liquid 20.

水素貯蔵容器10内における水素ガス溶解性液体20の充填量が上記数値範囲であることによって、水素ガスを水素ガス溶解性液体20に溶解させやすくなる。
<その他成分>
水素ガス溶解性液体20は、前述した非プロトン性極性溶媒や非イオン系界面活性剤以外のその他成分、例えば、油剤、増粘剤、殺菌剤、抗菌剤、湿潤剤、安定化剤、防腐剤、pH調整剤、酸化防止剤、香料、着色剤、非プロトン性極性溶媒や非イオン系界面活性剤以外の溶媒等を配合してもよい。これらの成分は、それぞれ一種を単独で使用してもよく、二種以上を組み合わせて使用してもよい。
When the filling amount of the hydrogen gas-soluble liquid 20 in the hydrogen storage container 10 is within the above numerical range, hydrogen gas can be easily dissolved in the hydrogen gas-soluble liquid 20.
<Other ingredients>
The hydrogen gas-soluble liquid 20 contains other components other than the aprotic polar solvent and nonionic surfactant described above, such as an oil agent, a thickener, a bactericide, an antibacterial agent, a wetting agent, a stabilizer, and a preservative. , a pH adjuster, an antioxidant, a fragrance, a coloring agent, an aprotic polar solvent, a solvent other than a nonionic surfactant, etc. may be blended. These components may be used alone or in combination of two or more.

なお、本発明の水素ガス溶解性液体20が、上記非プロトン性極性溶媒や非イオン系界面活性剤以外に、その他成分を含んでいる場合、非プロトン性極性溶媒や非イオン系界面活性剤とその他成分をまとめて水素ガス溶解性液体20と呼ぶものとする。また、その他成分は、液体として均一に配合された態様に限定されず、微粒子状の固体や、コロイド状の液体として非プロトン性極性溶媒や非イオン系界面活性剤に分散していてもよい。 In addition, when the hydrogen gas-soluble liquid 20 of the present invention contains other components in addition to the aprotic polar solvent and nonionic surfactant, the aprotic polar solvent and nonionic surfactant may be mixed together. The other components will be collectively referred to as the hydrogen gas-soluble liquid 20. Further, the other components are not limited to being uniformly blended as a liquid, but may be dispersed in an aprotic polar solvent or a nonionic surfactant as a particulate solid or a colloidal liquid.

(非プロトン性極性溶媒や非イオン系界面活性剤以外の溶媒)
非プロトン性極性溶媒や非イオン系界面活性剤以外の溶媒の具体例としては、非極性溶媒、プロトン性極性溶媒等が挙げられる。非極性溶媒の具体例としては、例えばヘキサン、ベンゼン、トルエン、ジエチルエーテル等が挙げられる。プロトン性極性溶媒の具体例としては、例えば水、エタノール、メタノール、酢酸等が挙げられる。
(Solvents other than aprotic polar solvents and nonionic surfactants)
Specific examples of solvents other than aprotic polar solvents and nonionic surfactants include nonpolar solvents, protic polar solvents, and the like. Specific examples of nonpolar solvents include hexane, benzene, toluene, diethyl ether, and the like. Specific examples of protic polar solvents include water, ethanol, methanol, acetic acid, and the like.

非プロトン性極性溶媒や非イオン系界面活性剤以外の溶媒として水を含有すると、水素ガス溶解性液体20の安定性を向上させることができる。しかし、水素ガス溶解性液体20の水素ガス溶解性が低下するため可能な限り水の含有は少ない方が良い。ただし、いわゆる水素水の水素増量添加剤として利用する場合は、含有率100質量%に近い水に対しても利用ができる。 When water is contained as a solvent other than the aprotic polar solvent or the nonionic surfactant, the stability of the hydrogen gas-soluble liquid 20 can be improved. However, since the hydrogen gas solubility of the hydrogen gas-soluble liquid 20 decreases, it is better to contain as little water as possible. However, when used as a so-called hydrogen increasing additive for hydrogen water, it can also be used for water with a content close to 100% by mass.

水素ガス溶解性液体20に含有される上記その他成分の含有量は特に制限されない。その他成分の含有量は、水素ガス溶解性液体20全体の質量を100質量%とした際に、好ましくは0質量%以上であり、より好ましくは5質量%以上であり、さらに好ましくは10質量%以上である。また、好ましくは50質量%未満であり、より好ましくは30質量%以下であり、さらに好ましくは20質量%以下である。 The content of the above-mentioned other components contained in the hydrogen gas-soluble liquid 20 is not particularly limited. The content of other components is preferably 0% by mass or more, more preferably 5% by mass or more, and even more preferably 10% by mass, when the mass of the entire hydrogen gas-soluble liquid 20 is 100% by mass. That's all. Further, it is preferably less than 50% by mass, more preferably 30% by mass or less, and still more preferably 20% by mass or less.

なお、水素ガス溶解性液体20が溶媒として水を含有する場合、水の含有量の数値範囲は、全体の50質量%未満であることが好ましい。
水素ガス溶解性液体20が、水を上記数値範囲程度含有することによって、水を50%以上含有する水素ガス溶解性液体20に比べ、水素ガスの貯蔵量を増加させつつ、水素ガス溶解性液体20の安定性を向上させることができる。
In addition, when the hydrogen gas-soluble liquid 20 contains water as a solvent, it is preferable that the numerical range of the water content is less than 50% by mass of the whole.
Since the hydrogen gas soluble liquid 20 contains water in the above numerical range, the hydrogen gas soluble liquid 20 can increase the storage amount of hydrogen gas compared to the hydrogen gas soluble liquid 20 containing 50% or more of water. 20 stability can be improved.

<容器の用途>
水素貯蔵容器10の用途は特に制限されず、水素ガスを貯蔵して利用する用途に適宜用いることができる。
<Uses of container>
The use of the hydrogen storage container 10 is not particularly limited, and can be used appropriately for storing and utilizing hydrogen gas.

水素貯蔵容器10の用途としては、例えば医薬品、指定医薬部外品、医薬部外品、又は化粧品等の組成物を充填する容器として使用することができる。すなわち、水素ガスを単独で、もしくは上記水素ガス溶解性液体やその他成分と合わせて、上記組成物として使用してもよい。水素ガスは、抗酸化効果、美肌効果、抗ストレス効果等を有すると言われており、これらの効果を有する組成物を充填する容器として使用することができる。 The hydrogen storage container 10 can be used, for example, as a container for filling compositions such as pharmaceuticals, designated quasi-drugs, quasi-drugs, or cosmetics. That is, hydrogen gas may be used alone or in combination with the hydrogen gas-soluble liquid and other components in the composition. Hydrogen gas is said to have antioxidant effects, beautifying skin effects, anti-stress effects, etc., and can be used as a container filled with compositions having these effects.

上記組成物の剤形は、特に制限されず、例えば軟膏、乳液、スプレー剤、ローション等として使用することができる。
上記組成物の用途としては、特に制限されず、例えば保湿剤、消毒剤、アルコール消毒剤、皮膚外用剤等が挙げられる。
The dosage form of the above composition is not particularly limited, and it can be used, for example, as an ointment, emulsion, spray, lotion, etc.
The uses of the above composition are not particularly limited, and include, for example, humectants, disinfectants, alcohol disinfectants, skin external preparations, and the like.

水素貯蔵容器10を上記の組成物を充填する容器として使用する場合、水素貯蔵容器10の大きさは、持ち運びが容易であったり、携帯が可能であったりする程度に小型化されていてもよい。通常の圧縮水素ボンベにも適応できる。 When the hydrogen storage container 10 is used as a container filled with the above composition, the size of the hydrogen storage container 10 may be small enough to be easily carried or portable. . It can also be applied to ordinary compressed hydrogen cylinders.

水素貯蔵容器10のその他の用途としては、燃料電池自動車や、水素エンジン自動車等の水素ガスを燃料とする水素自動車に使用することもできる。水素自動車に搭載して使用することもできるし、水素ステーション等に設置して水素自動車に水素ガスを供給することもできる。水素ガスを燃料とした発電設備のタンクとして使用することもできる。 Other uses of the hydrogen storage container 10 include hydrogen vehicles that use hydrogen gas as fuel, such as fuel cell vehicles and hydrogen engine vehicles. It can be used by being mounted on a hydrogen vehicle, or it can be installed at a hydrogen station or the like to supply hydrogen gas to a hydrogen vehicle. It can also be used as a tank for power generation equipment that uses hydrogen gas as fuel.

<作用及び効果>
本実施形態の作用について記載する。
図2に示すように、一般的な容器内における液体溶媒・気体溶質間の溶解・放出の分子モデルは次のように説明することができる。液体溶媒分子B(以下、単にBともいう。)からなる一定量のBが入っている容器の気相部分に気体溶質分子A(以下、単にAともいう。)からなるAを充填すると、液体(液体溶媒分子B)に比べ強いエントロピーを持つ気体(気体溶質分子A)は、液体との界面から液体内に拡散する。AとBの水素結合などにより引き合う関係にある時、液体中の溶質分子Aと溶媒分子Bとの間に発生する相互作用のエネルギー準位が溶質分子A、溶媒分子Bそれぞれ単独状態の時よりも低下し、安定な状態になって溶質分子Aは溶媒分子B間に溶解する。溶質分子Aが溶媒分子Bに溶解することによって、気相の圧力は低下する。これは、Aが溶媒に溶解すると、気相中のAの圧力要因となる分子数の減少とエントロピーともいう乱雑さが減少するためと考えられる。AとB間の分子量、分子間位置、分子の回転変化がある溶液内では溶液内でのエントロピーにより様々な安定状態が存在できる。そのため、溶液内の溶解は気体Aの圧力変化に追従した気液平衡状態となって溶液内のAの低濃度から高濃度まで様々なAの安定状態が形成される。
<Action and effect>
The operation of this embodiment will be described.
As shown in FIG. 2, a molecular model for dissolution and release between a liquid solvent and a gas solute in a general container can be explained as follows. When A consisting of gaseous solute molecules A (hereinafter simply referred to as A) is filled into the gas phase portion of a container containing a certain amount of B consisting of liquid solvent molecules B (hereinafter also simply referred to as B), the liquid A gas (gas solute molecule A) having a stronger entropy than (liquid solvent molecule B) diffuses into the liquid from the interface with the liquid. When A and B are in an attractive relationship due to hydrogen bonding, etc., the energy level of the interaction that occurs between solute molecule A and solvent molecule B in a liquid is higher than when solute molecule A and solvent molecule B are in their own states. The solute molecule A is dissolved between the solvent molecules B in a stable state. As solute molecule A dissolves in solvent molecule B, the pressure of the gas phase decreases. This is considered to be because when A is dissolved in a solvent, the number of molecules of A in the gas phase, which is a factor of pressure, decreases, and the disorder, also known as entropy, decreases. In a solution where there are changes in molecular weight, intermolecular position, and molecular rotation between A and B, various stable states can exist depending on the entropy within the solution. Therefore, the dissolution in the solution becomes a gas-liquid equilibrium state that follows the pressure change of the gas A, and various stable states of A are formed in the solution from a low concentration to a high concentration of A.

AがBに溶解すること、及び容器内の気相の圧力が低下することは、更にAの容器内充填量を増加させ、容器内により多くのAを貯蔵することが可能になるとも解釈できる。
放出操作においては、容器内の気相にあるAを容器外へ放出し、気相の圧力を低下させると、前記溶解の反対のメカニズムで液相から分子Aが気相へ放出され、気相を常圧になるまで放出すると、常圧時の気液平衡状態での溶解となる。
The dissolution of A into B and the decrease in the pressure of the gas phase within the container can be interpreted as further increasing the amount of A filled in the container, making it possible to store more A in the container. .
In the release operation, when A in the gas phase inside the container is released outside the container and the pressure of the gas phase is reduced, molecules A are released from the liquid phase into the gas phase by the opposite mechanism of dissolution, and the gas phase When released until it reaches normal pressure, it dissolves in a vapor-liquid equilibrium state at normal pressure.

以上のように、Bに対するAの溶解のしやすさ、及び、BからのAの放出のしやすさは、AとBとの相互作用によるエネルギー準位と、Aのエントロピーとのバランスによって変化する。 As mentioned above, the ease with which A dissolves in B and the ease with which A is released from B change depending on the balance between the energy level due to the interaction between A and B and the entropy of A. do.

ここで、気体溶質分子Aとする水素分子の構造は、1S軌道に共有結合となる対電子を持っている。この対電子は、互いのスピン量子数を打ち消し合うように作用するため、水素分子は磁化し難く水素分子は溶媒との間に相互作用が生じにくい材料と考えられる。言い換えれば、溶媒親和性が低く、そのため、水素分子は液体に対して溶解しにくい性質を有していると言える。 Here, the structure of the hydrogen molecule, which is the gas solute molecule A, has a pair of electrons that form a covalent bond in the 1S orbit. These paired electrons act to cancel each other's spin quantum numbers, so hydrogen molecules are difficult to magnetize and hydrogen molecules are considered to be a material that is difficult to interact with the solvent. In other words, it can be said that hydrogen molecules have a low solvent affinity and therefore are difficult to dissolve in liquids.

本実施形態の非プロトン性極性溶媒や非イオン系界面活性剤は、水素イオン供与性ともいうプロトン供与性を有さない極性溶媒である。プロトン供与性とは、水素原子をプロトンとして放出する性質で、プロトンを放出することにより本来分子の持つ極性を見掛け上極性中和する挙動となることを意味する。プロトン供与性を有さないことによって、非プロトン性極性溶媒や非イオン系界面活性剤は、分子の持つ極性を保持し、単体あるいは複数の分子の極性で磁化し難い水素分子を磁化させる。さらに、水素分子との間に相互作用を生じさせ、自由エネルギー低下による安定化状態に持ち込むことができると考えられる。すなわち、非プロトン性極性溶媒や非イオン系界面活性剤は、水素分子を引き付けやすい性質を有しており、水素分子を引き付けることによって水素分子を溶解させやすいと考えられる。 The aprotic polar solvent and nonionic surfactant of this embodiment are polar solvents that do not have proton donating property, also called hydrogen ion donating property. Proton-donating property refers to the property of releasing hydrogen atoms as protons, and means that by releasing protons, the polarity of the molecule appears to be neutralized. By not having proton-donating properties, aprotic polar solvents and nonionic surfactants maintain the polarity of their molecules and magnetize hydrogen molecules, which are difficult to magnetize due to the polarity of a single or multiple molecules. Furthermore, it is thought that it is possible to generate an interaction with hydrogen molecules and bring it into a stable state due to a decrease in free energy. That is, aprotic polar solvents and nonionic surfactants have the property of easily attracting hydrogen molecules, and are thought to easily dissolve hydrogen molecules by attracting hydrogen molecules.

さらに、水素分子と非プロトン性極性溶媒との相互作用、水素分子と非イオン系界面活性剤との相互作用、非プロトン性極性溶媒同士の相互作用、及び非イオン系界面活性剤同士の相互作用はイオン結合および共有結合のような強い結合ではない。そのため、これらの相互作用を解除して、非プロトン性極性溶媒、及び非イオン系界面活性剤の少なくともいずれか一方に溶解した水素分子を気相中に放出することも比較的簡単に行うことができる。 Furthermore, interactions between hydrogen molecules and aprotic polar solvents, interactions between hydrogen molecules and nonionic surfactants, interactions between aprotic polar solvents, and interactions between nonionic surfactants. are not strong bonds like ionic and covalent bonds. Therefore, it is relatively easy to release these interactions and release hydrogen molecules dissolved in at least one of the aprotic polar solvent and the nonionic surfactant into the gas phase. can.

本実施形態の水素貯蔵容器10によれば、水素貯蔵容器10内に充填する水素分子の気相圧力を上昇させると、非プロトン性極性溶媒、及び非イオン系界面活性剤の少なくともいずれか一方と水素分子の相互作用によって、より多くの水素分子を非プロトン性極性溶媒や非イオン系界面活性剤に溶解させることができる。そのため、水素貯蔵容器10内に水素ガス溶解性液体20を含有していない場合に比べて、水素ガスの貯蔵量をより多くすることが可能になる。 According to the hydrogen storage container 10 of this embodiment, when the gas phase pressure of hydrogen molecules filled in the hydrogen storage container 10 is increased, at least one of the aprotic polar solvent and the nonionic surfactant Due to the interaction of hydrogen molecules, more hydrogen molecules can be dissolved in an aprotic polar solvent or a nonionic surfactant. Therefore, compared to the case where the hydrogen storage container 10 does not contain the hydrogen gas-soluble liquid 20, it is possible to increase the amount of hydrogen gas stored.

また、本実施形態の水素貯蔵容器10によれば、水素貯蔵容器10内に水素ガス溶解性液体20を含有していない場合と比較して、水素貯蔵容器10内の水素ガスの圧力が同程度である場合、より多くの水素ガスを貯蔵することが可能になる。また、水素貯蔵容器10内の水素ガスを水素貯蔵容器10外へ排出し、圧力を低下させることによって、非プロトン性極性溶媒や非イオン系界面活性剤中の水素ガスを、簡単に水素貯蔵容器10の気相に放出させることが可能になる。 Further, according to the hydrogen storage container 10 of the present embodiment, the pressure of hydrogen gas in the hydrogen storage container 10 is approximately the same as in the case where the hydrogen storage container 10 does not contain the hydrogen gas-soluble liquid 20. If so, it becomes possible to store more hydrogen gas. Furthermore, by discharging the hydrogen gas in the hydrogen storage container 10 to the outside of the hydrogen storage container 10 and lowering the pressure, hydrogen gas in the aprotic polar solvent or nonionic surfactant can be easily removed from the hydrogen storage container 10. It becomes possible to release 10 gaseous phases.

なお、水素ガスを非プロトン性極性溶媒や非イオン系界面活性剤に溶解させる際の水素貯蔵容器10内の圧力は、特に制限されず、水素貯蔵容器10の耐圧性能によって決められる。 Note that the pressure within the hydrogen storage container 10 when hydrogen gas is dissolved in an aprotic polar solvent or a nonionic surfactant is not particularly limited, and is determined by the pressure resistance performance of the hydrogen storage container 10.

水素ガスを非プロトン性極性溶媒や非イオン系界面活性剤に溶解させる際の水素貯蔵容器10内の圧力は特に制限されないが、0.001MPa以上100MPa以下であることが好ましく、0.001MPa以上20MPa以下であることがより好ましい。言い換えれば、水素貯蔵容器10内において、水素ガスは0.001MPa以上100MPa以下に加圧されていることが好ましく、0.001MPa以上20MPa以下に加圧されていることがより好ましい。 The pressure inside the hydrogen storage container 10 when hydrogen gas is dissolved in an aprotic polar solvent or a nonionic surfactant is not particularly limited, but is preferably 0.001 MPa or more and 100 MPa or less, and 0.001 MPa or more and 20 MPa or less. It is more preferable that it is below. In other words, in the hydrogen storage container 10, the hydrogen gas is preferably pressurized to 0.001 MPa or more and 100 MPa or less, more preferably 0.001 MPa or more and 20 MPa or less.

また、水素ガスを非プロトン性極性溶媒、及び非イオン系界面活性剤の少なくともいずれか一方に溶解させる際の水素貯蔵容器10内の温度は、特に制限されず、操作圧力範囲における溶媒の融点以上、沸点以下にする。好ましくは、溶媒の蒸気圧を抑えるため操作圧力での沸点マイナス50℃以下がより好ましい。 Further, the temperature inside the hydrogen storage container 10 when dissolving hydrogen gas in at least one of an aprotic polar solvent and a nonionic surfactant is not particularly limited, and is equal to or higher than the melting point of the solvent in the operating pressure range. , below the boiling point. Preferably, in order to suppress the vapor pressure of the solvent, the boiling point at the operating pressure is more preferably -50° C. or less.

水素貯蔵容器10に貯蔵する水素ガスとしては特に制限されず、市販されている公知の水素ガスを用いることができる。
本実施形態の効果について記載する。
The hydrogen gas stored in the hydrogen storage container 10 is not particularly limited, and commercially known hydrogen gas can be used.
The effects of this embodiment will be described.

(1)水素貯蔵容器10は、水素ガスを貯蔵するための水素貯蔵容器10と、水素貯蔵容器10内に充填された水素ガス溶解性液体20とを有しており、水素ガス溶解性液体20が、非プロトン性極性溶媒、及び非イオン系界面活性剤の少なくともいずれか一方を含有する。 (1) The hydrogen storage container 10 includes a hydrogen storage container 10 for storing hydrogen gas and a hydrogen gas-soluble liquid 20 filled in the hydrogen storage container 10. contains at least one of an aprotic polar solvent and a nonionic surfactant.

したがって、水素貯蔵容器10内において、水素ガスを非プロトン性極性溶媒、及び非イオン系界面活性剤の少なくともいずれか一方に溶解させることによって、水素ガスの貯蔵及び放出を簡単に行うことができる。また、水素ガスの貯蔵量を簡単に増加させることができる。 Therefore, by dissolving hydrogen gas in at least one of an aprotic polar solvent and a nonionic surfactant in the hydrogen storage container 10, hydrogen gas can be easily stored and released. Furthermore, the amount of hydrogen gas stored can be easily increased.

(2)非イオン系界面活性剤は、グリセリンである。したがって、比較的安価に且つ安全に使用することができる。
(3)水素ガス溶解性液体20が、水を含有していてもよく、水素貯蔵容器10内における水素ガス溶解性液体20の全質量を100質量%とすると、水の含有量が、50質量%未満である。したがって、水素ガス溶解性液体20が水を上記数値範囲程度含有することによって、水を50%以上含有する水素ガス溶解性液体20に比べ、水素ガスの貯蔵量を増加させつつ、水素ガス溶解性液体20の安定性を向上させることができる。
(2) The nonionic surfactant is glycerin. Therefore, it can be used relatively inexpensively and safely.
(3) The hydrogen gas-soluble liquid 20 may contain water, and when the total mass of the hydrogen gas-soluble liquid 20 in the hydrogen storage container 10 is 100% by mass, the water content is 50% by mass. less than %. Therefore, when the hydrogen gas soluble liquid 20 contains water in the range of the above numerical value, the hydrogen gas soluble liquid 20 can increase the storage amount of hydrogen gas and improve hydrogen gas solubility compared to the hydrogen gas soluble liquid 20 containing 50% or more of water. The stability of the liquid 20 can be improved.

(4)水素貯蔵容器10内の容積を100体積%とすると、水素貯蔵容器10内の水素ガス溶解性液体20の充填量は、10体積%以上100体積%以下である。水素ガス溶解性液体20の充填量が上記数値範囲内であると溶解効果が得られやすい。 (4) If the volume of the hydrogen storage container 10 is 100% by volume, the amount of hydrogen gas-soluble liquid 20 filled in the hydrogen storage container 10 is 10% by volume or more and 100% by volume or less. When the filling amount of the hydrogen gas-soluble liquid 20 is within the above numerical range, a dissolving effect can be easily obtained.

(5)水素貯蔵容器10内に水素ガスが充填されており、水素ガス溶解性液体20は、水素ガスを内包した気泡を有する。気泡内の水素ガス圧は、それ以外の気相の圧力より高くなる。したがって、水素ガスの貯蔵量をより増加しているものと考えられる。 (5) The hydrogen storage container 10 is filled with hydrogen gas, and the hydrogen gas-soluble liquid 20 has bubbles containing hydrogen gas. The hydrogen gas pressure inside the bubble becomes higher than the pressure in the other gas phase. Therefore, it is considered that the amount of hydrogen gas stored is increased.

(6)水素貯蔵容器10内に水素ガスが充填されており、水素貯蔵容器10内において、水素ガスは0.001MPa以上20MPa以下に加圧されている。したがって、作業コストの上昇を抑制しつつ、より多くの水素ガスを水素ガス溶解性液体20に溶解させることができる。 (6) The hydrogen storage container 10 is filled with hydrogen gas, and the hydrogen gas is pressurized to 0.001 MPa or more and 20 MPa or less. Therefore, more hydrogen gas can be dissolved in the hydrogen gas-soluble liquid 20 while suppressing an increase in work costs.

(7)水素ガス溶解性液体20は、水素貯蔵容器10内の水素ガス濃度が99%以上、水素ガスの圧力が1MPaを5分間以上維持した後、水素貯蔵容器10内の気相をガス放出などで常圧にした際に、溶解水素濃度が10ppm未満になる。したがって、水素貯蔵容器10内の圧力を低下させることによって簡単に水素ガスを放出することができる。 (7) The hydrogen gas-soluble liquid 20 releases the gas phase in the hydrogen storage container 10 after maintaining the hydrogen gas concentration in the hydrogen storage container 10 at 99% or more and the hydrogen gas pressure at 1 MPa for 5 minutes or more. When the pressure is brought to normal pressure, the dissolved hydrogen concentration becomes less than 10 ppm. Therefore, hydrogen gas can be easily released by lowering the pressure inside the hydrogen storage container 10.

<変更例>
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
<Example of change>
This embodiment can be modified and implemented as follows. This embodiment and the following modified examples can be implemented in combination with each other within a technically consistent range.

・本実施形態において、水素貯蔵容器10は、容器11に接続されたバルブ12と、圧力計13とを有していたが、この態様に限定されない。バルブ12と圧力計13は少なくとも一方が省略されていてもよい。例えば、容器11のソケット11dに水素ガスを供給するための配管が取り付けられており、配管が取り付けられた状態で容器11が圧力容器として使用できるように構成されていてもよい。 - In this embodiment, the hydrogen storage container 10 had the valve 12 connected to the container 11 and the pressure gauge 13, but the hydrogen storage container 10 is not limited to this aspect. At least one of the valve 12 and the pressure gauge 13 may be omitted. For example, a pipe for supplying hydrogen gas may be attached to the socket 11d of the container 11, and the container 11 may be configured to be used as a pressure vessel with the pipe attached.

・本実施形態において、容器11は、周壁11a、天壁11b、底壁11c、及びソケット11dを有していたがこの態様に限定されない。容器11の形状は特に制限されず、水素ガスを貯蔵することができる公知の容器、ボンベ、タンク等を採用することができる。 - Although in this embodiment, the container 11 had the peripheral wall 11a, the top wall 11b, the bottom wall 11c, and the socket 11d, it is not limited to this aspect. The shape of the container 11 is not particularly limited, and any known container, cylinder, tank, etc. that can store hydrogen gas can be used.

・水素貯蔵容器10内に水素ガスが充填された状態において、水素ガス溶解性液体20は、水素ガスを内包した気泡を有していなくてもよい。
・水素ガス溶解性液体は、水素貯蔵容器10内の水素ガス濃度が99%、水素ガスの圧力が1MPaを5分間以上維持した後、水素貯蔵容器10内を常圧にした際に、溶解性液体内の水素濃度が10ppm以上であってもよい。
- When the hydrogen storage container 10 is filled with hydrogen gas, the hydrogen gas-soluble liquid 20 does not need to have bubbles containing hydrogen gas.
・The hydrogen gas soluble liquid becomes soluble when the hydrogen storage container 10 is brought to normal pressure after maintaining the hydrogen gas concentration in the hydrogen storage container 10 at 99% and the hydrogen gas pressure at 1 MPa for 5 minutes or more. The hydrogen concentration in the liquid may be 10 ppm or more.

以下、上記実施形態をさらに具体化した実施例について説明する。
まず、ガスと溶液の公知の溶解度を用いて、量子化学計算シミュレーション(以下、シミュレーションともいう。)で求めたガスと液体の相互作用エネルギーと溶解度との関係を調べた。なお、相互作用エネルギーは、個々の分子が持つ自由エネルギーの和に対して、安定化時の自由エネルギーの差を意味する。
Examples that further embody the above embodiment will be described below.
First, using the known solubility of gas and solution, we investigated the relationship between solubility and interaction energy between gas and liquid, which was determined by quantum chemical calculation simulation (hereinafter also referred to as simulation). Note that interaction energy means the difference in free energy at the time of stabilization with respect to the sum of free energies possessed by individual molecules.

(相互作用エネルギーの計算方法)
シミュレーションは、公知の第一原理擬ポテンシャルバンド計算ソフトウェア「PHASE/0」を用いて、平面波擬ポテンシャル法にて行った。カットオフエネルギーを、波動関数25Ryd、電化密度230Rydとした。絶対温度を0°Kとし、エントロピーを無視できると仮定した。
(How to calculate interaction energy)
The simulation was performed using the plane wave pseudopotential method using the known first principles pseudopotential band calculation software "PHASE/0". The cutoff energy was set to a wave function of 25 Ryd and an electrification density of 230 Ryd. It was assumed that the absolute temperature was 0°K and that entropy could be ignored.

シミュレーションは、公知の溶解度の水素-水(図3、4参照)、アセチレン-アセトン(図5参照)、アセチレン-水での組合せで選定した。二酸化炭素-水の溶解も公知であるが二酸化炭素の水溶解は炭酸化反応を伴うため今回の目的からは除外した。結果グラフ内の表記で、例えば水素分子1個と水分子1個(以下、「水素1水1」ともいう。)、水素分子1個と水分子2個(以下、「水素1水2」ともいう。)、アセチレン分子2個とアセトン分子1個(以下、「アセチレン2アセトン1」ともいう。)、アセチレン分子1個とアセトン分子2個(以下、「アセチレン1アセトン2」ともいう。)、アセチレン分子1個と水分子1個(以下、「アセチレン1水1」ともいう。)として示す。 For the simulation, combinations of hydrogen-water (see Figures 3 and 4), acetylene-acetone (see Figure 5), and acetylene-water with known solubility were selected. Dissolution of carbon dioxide in water is also known, but since dissolution of carbon dioxide in water involves a carbonation reaction, it was excluded from this purpose. In the notation in the result graph, for example, 1 hydrogen molecule and 1 water molecule (hereinafter also referred to as "hydrogen 1 water 1"), 1 hydrogen molecule and 2 water molecules (hereinafter also referred to as "hydrogen 1 water 2") ), two acetylene molecules and one acetone molecule (hereinafter also referred to as "acetylene 2 acetone 1"), one acetylene molecule and two acetone molecules (hereinafter also referred to as "acetylene 1 acetone 2"), It is shown as one acetylene molecule and one water molecule (hereinafter also referred to as "one acetylene one water").

なお、図3~5において、「O」、「C」、「H」はそれぞれ、酸素原子、炭素原子、水素原子を意味し、安定化状態、すなわちローカルミニマムでの位置を反映させたものである。 In addition, in FIGS. 3 to 5, "O", "C", and "H" mean oxygen atom, carbon atom, and hydrogen atom, respectively, and reflect the positions in the stabilized state, that is, the local minimum. be.

水素分子と水分子の相互作用は、水素分子1個と水分子1個のみの間で生じるものではない。そのため、図4に示すように、水素分子1個と水分子2個のシミュレーションも行うことによって、より実際に近い状態で相互作用を評価できるようにした(表1の番号1~5参照)。 The interaction between hydrogen molecules and water molecules does not occur only between one hydrogen molecule and one water molecule. Therefore, as shown in FIG. 4, we also conducted a simulation with one hydrogen molecule and two water molecules, so that we could evaluate interactions in a more realistic state (see numbers 1 to 5 in Table 1).

次に、グリセリン、ジメチルホルムアミド、ジメトキシメタン、アセトン、アセトンとフロンの混合液、又はアセトンと水の混合液と、水素分子との相互作用エネルギーも計算した。上記のシミュレーションに番号6~12を付与した。シミュレーションの結果を表1に示す。 Next, the interaction energy between hydrogen molecules and glycerin, dimethylformamide, dimethoxymethane, acetone, a mixture of acetone and fluorocarbons, or a mixture of acetone and water was also calculated. The above simulations were assigned numbers 6-12. The results of the simulation are shown in Table 1.

(相互作用エネルギーと溶解度の関係)
表1の番号1、2である水素分子と水分子に対して計算された相互作用エネルギーと、水に対する水素ガスの溶解度、同様に、表1の番号3~5であるアセチレン分子と水分子、又はアセチレン分子とアセトン分子に対して計算された相互作用エネルギーと溶解度との相関線をプロットしたものを図6に示す。
(Relationship between interaction energy and solubility)
The interaction energies calculated for hydrogen molecules and water molecules, which are numbers 1 and 2 in Table 1, and the solubility of hydrogen gas in water; similarly, the acetylene molecules and water molecules, which are numbers 3 to 5 in Table 1, Alternatively, FIG. 6 shows a plot of the correlation line between interaction energy and solubility calculated for acetylene molecules and acetone molecules.

なお、水に対する水素ガスの溶解量や、アセトンや水に対するアセチレンガスの溶解量は、溶解度文献(「アセチレン技術資料」溶解アセチレン協会 1976年、「化学工学便覧」改訂6版 (社)化学工学会 丸善出版 1999年)に示されている物性式を用いた。0.3MPa、20℃の条件で溶解度を求めた。 The amount of hydrogen gas dissolved in water, and the amount of acetylene gas dissolved in acetone and water, can be found in the solubility literature ("Acetylene Technical Data", Dissolved Acetylene Association, 1976, "Chemical Engineering Handbook", Revised 6th Edition, Japan Society of Chemical Engineers). The physical property formula shown in Maruzen Publishing (1999) was used. Solubility was determined under conditions of 0.3 MPa and 20°C.

なお、溶解度ともいう溶解量は、下記(1)式によって計算される。下記「量」の単位はmolとする。
溶解度(mol%)=溶解した溶質の量/(溶解した溶質の量+溶媒の量)・・・・(1)。
Note that the amount of solubility, also called solubility, is calculated by the following formula (1). The unit of "amount" below is mol.
Solubility (mol%) = amount of dissolved solute/(amount of dissolved solute + amount of solvent) (1).

図6において、横軸は相互作用エネルギーの計算結果、縦軸は各溶媒と、水素ガスやアセチレンガスのそれぞれの溶解度を表しており、溶解度と相互作用エネルギーとの間に相関関係が存在する可能性が示唆された。 In Figure 6, the horizontal axis represents the calculated interaction energy, and the vertical axis represents the solubility of each solvent, hydrogen gas, and acetylene gas, and it is possible that there is a correlation between solubility and interaction energy. sex was suggested.

図7に、図6に対して表1の番号6である「水素1グリセリン2」で計算された相互作用エネルギー域を追記したものを示す。
図7の矢印で示すように、「水素1グリセリン2」に対して計算された相互作用エネルギーは、0.21(eV)であり、水素ガスのグリセリンへの高溶解が期待できる。
FIG. 7 shows the interaction energy range calculated for "hydrogen 1 glycerin 2", number 6 in Table 1, added to FIG. 6.
As shown by the arrow in FIG. 7, the interaction energy calculated for "hydrogen 1 glycerin 2" is 0.21 (eV), and high dissolution of hydrogen gas in glycerin can be expected.

(水素貯蔵容器の作製)
表2に示すように、水素ガス溶解性液体20等の液体を水素貯蔵容器10に充填して、実施例1、比較例1、2の水素貯蔵容器を作製した。
(Production of hydrogen storage container)
As shown in Table 2, the hydrogen storage containers 10 were filled with a liquid such as the hydrogen gas-soluble liquid 20, and the hydrogen storage containers of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 were produced.

実施例1は、水素ガス溶解性液体20として非イオン系界面活性剤であるグリセリン(関東化学製 濃グリセリン グリセリン95質量%以上含有品)を用いた。比較例1は、水素貯蔵容器10に水素ガス溶解性液体20を充填せず、空のまま使用した。これは、通常の圧縮水素ガスの充填を模擬している。比較例2は、水素貯蔵容器10にイオン交換水を充填した。これは、水素ガスとの相互作用エネルギーの低い溶液である水を用いたものである。容器11は、材質がステンレス鋼製(SUS316)であり、内径60.9mm、肉厚4.3mm、深さ110mmであるものを使用した。 In Example 1, glycerin (concentrated glycerin manufactured by Kanto Kagaku, product containing 95% by mass or more of glycerin), which is a nonionic surfactant, was used as the hydrogen gas-soluble liquid 20. In Comparative Example 1, the hydrogen storage container 10 was not filled with the hydrogen gas-soluble liquid 20 and was used empty. This simulates a normal compressed hydrogen gas charge. In Comparative Example 2, the hydrogen storage container 10 was filled with ion-exchanged water. This uses water, which is a solution with low interaction energy with hydrogen gas. The container 11 used was made of stainless steel (SUS316) and had an inner diameter of 60.9 mm, a wall thickness of 4.3 mm, and a depth of 110 mm.

(評価試験)
実施例1、比較例1、2の水素貯蔵容器について、水素ガスの貯蔵量を評価した。評価方法、評価結果について以下に示す。
(Evaluation test)
The hydrogen storage containers of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 were evaluated for the storage amount of hydrogen gas. The evaluation method and evaluation results are shown below.

さらに、図7の「水素1グリセリン2」の相互作用エネルギー域に実験から得られた溶解度をプロットしたものを図8に示す。
図8に示すように、グリセリンに対する水素の溶解度は、実験から得られた0.02mol%であった。これは、図7に示した既知の溶解度と相互作用エネルギーでの相関線と、「水素1グリセリン2」での相互作用エネルギー域から算出されるエリアの交点領域である。この値を加えても、各種ガスの各種溶液への溶解度の大小は、それらの相互作用エネルギーの大小と強い関係があることがわかった。
Furthermore, FIG. 8 shows a plot of the solubility obtained from the experiment in the interaction energy region of "hydrogen 1 glycerin 2" in FIG. 7.
As shown in FIG. 8, the solubility of hydrogen in glycerin was 0.02 1 mol%, which was obtained from the experiment. This is the intersection region of the correlation line between known solubility and interaction energy shown in FIG. 7 and the area calculated from the interaction energy range for "hydrogen 1 glycerin 2". Even when this value is added, it was found that the solubility of various gases in various solutions has a strong relationship with the magnitude of their interaction energy.

尚、図8のグリセリンに対する水素溶解度0.02mol%は、図9の気相圧力0.3MPa、空筒容積基準水素質量0.41mg/mLの結果から次のように(1)式を用いて算出されたものである。 Note that the hydrogen solubility in glycerin in Figure 8 is 0.02 1 mol%, which can be calculated by formula (1) as follows from the results of Figure 9, where the gas phase pressure is 0.3 MPa and the hydrogen mass based on the cavity volume is 0.41 mg/mL. It was calculated using

(i)水素貯蔵容器10内全水素ガス質量(mol)=((水素貯蔵容器10と内部グリセリン、水素ガス、全てを含む質量)-(水素貯蔵容器10とグリセリン質量))÷水素分子量・・・=0.066mol
(ii)水素貯蔵容器10内気相の水素ガス質量(mol)=(水素貯蔵容器10内容積-溶液容積(グリセリン容積で仮代用))×水素貯蔵容器10内気相圧力(ここでは絶対圧)×273÷(273+20)÷22400・・・=0.07mol
(iii)溶解した水素ガスの質量(mol)=水素貯蔵容器10内全水素ガス質量(mol)-水素貯蔵容器10内気相の水素ガス質量(mol)・・・0.09=0.066-0.0
(iv)水素のグリセリンへの溶解度は前記(1)式による。
(i) Total hydrogen gas mass (mol) in hydrogen storage container 10 = ((mass including hydrogen storage container 10 and internal glycerin, hydrogen gas) - (mass of hydrogen storage container 10 and glycerin)) ÷ hydrogen molecular weight...・=0.066mol
(ii) Hydrogen gas mass (mol) in the gas phase inside the hydrogen storage container 10 = (inner volume of the hydrogen storage container 10 - solution volume (tentatively substituted with glycerin volume)) × gas phase pressure inside the hydrogen storage container 10 (absolute pressure here) × 273÷(273+20)÷22400...=0.0 3 7mol
(iii) Mass of dissolved hydrogen gas (mol)=mass of total hydrogen gas in hydrogen storage container 10 (mol)−mass of hydrogen gas in gas phase in hydrogen storage container 10 (mol)...0.0 2 9=0. 066-0.0 3 7
(iv) The solubility of hydrogen in glycerin is determined by the above formula (1).

0.02=0.09÷(0.09+1.356)・・・・(1)
条件は、図1における水素貯蔵容器10内外とグリセリン温度は室温20℃、グリセリン分子量は92、密度1.2g/cmとし、絶対温度は273°K、標準状態のmol物質量は22.4(l/mol)である。
0.02 1 = 0.0 2 9 ÷ (0.0 2 9 + 1.356) (1)
The conditions are that the inside and outside of the hydrogen storage container 10 and the glycerin temperature in FIG. (l/mol).

(水素ガス貯蔵量の評価方法)
室温20℃の条件下、空の状態の水素貯蔵容器10(容器本体11、ソケット11d、バルブ12、圧力計13が接続された状態)の質量W0を測定した。次に、水素貯蔵容器10内に気泡が残留していないことを確認しつつバルブ12上部まで20℃の水を満たしバルブ12を閉じて密閉系外の水を取り除いて水充填し、水素貯蔵容器10の質量W1を測定した。質量W1と質量W0の差分を、20℃における水の密度0.9982で除することによって、水素貯蔵容器10の容量を算出した。水素貯蔵容器10の容積は324mLであった。
(Evaluation method of hydrogen gas storage amount)
The mass W0 of the empty hydrogen storage container 10 (container body 11, socket 11d, valve 12, and pressure gauge 13 connected) was measured at a room temperature of 20°C. Next, while making sure that no air bubbles remain in the hydrogen storage container 10, fill the valve 12 with water at 20°C to the top, close the valve 12, remove water outside the closed system, and fill the hydrogen storage container with water. The mass W1 of 10 was measured. The capacity of the hydrogen storage container 10 was calculated by dividing the difference between the mass W1 and the mass W0 by the density of water at 20° C., 0.9982. The volume of hydrogen storage container 10 was 324 mL.

次に、バルブ12を開け、水素貯蔵容器10内の水を排出し水素貯蔵容器10内を空にした後、50℃の乾燥機内に載置して水素貯蔵容器10内を乾燥させた。乾燥後の水素貯蔵容器10を室温放置で室温に戻し質量W0を確認した。実施例1、比較例1、2毎に容器洗浄と乾燥、室温放置後、質量W0の確認を行った。実施例1、比較例1、2の液体を表2の充填量となるように充填した。各液体の温度は20℃であった。水素貯蔵容器10の開口部であるソケット11dに配管(図示省略)を取り付けて、配管を通じて水素貯蔵容器10内に窒素ガスを導入した。窒素ガスの圧力が0.5MPaになるように加圧することと、その後の排気を5回繰り返し行い、水素貯蔵容器10内の酸素濃度を100ppm以下にした。なお、水素貯蔵容器10内の酸素濃度は、酸素濃度測定器(TORAY製 Oxygen analyzer LC750)を用いて測定した。 Next, the valve 12 was opened to drain the water inside the hydrogen storage container 10 to empty the hydrogen storage container 10, and then the hydrogen storage container 10 was placed in a dryer at 50° C. to dry the inside of the hydrogen storage container 10. After drying, the hydrogen storage container 10 was left at room temperature to return to room temperature, and the mass W0 was confirmed. For each of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2, after the containers were washed, dried, and left at room temperature, the mass W0 was confirmed. The liquids of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 were filled in the amounts shown in Table 2. The temperature of each liquid was 20°C. A pipe (not shown) was attached to the socket 11d, which is the opening of the hydrogen storage container 10, and nitrogen gas was introduced into the hydrogen storage container 10 through the pipe. Pressurizing the nitrogen gas to a pressure of 0.5 MPa and then evacuation were repeated five times to reduce the oxygen concentration in the hydrogen storage container 10 to 100 ppm or less. Note that the oxygen concentration in the hydrogen storage container 10 was measured using an oxygen concentration measuring device (Oxygen analyzer LC750 manufactured by TORAY).

次に、配管から導入するガスを市販の濃度99%以上の水素ガスに切り替えた。水素ガスの圧力が0.5MPaになるように加圧することと、その後の排気を5回繰り返し行った。水素貯蔵容器10内の水素ガス濃度は、水素ガス濃度計(新コスモス電機製 XP-3340II水素)にて測定し、水素ガス濃度を99%以上を確認した。その後、水素貯蔵容器10内の水素ガスを放出し、圧力を0.001MPa以下にした。バルブ12を閉じて水素貯蔵容器10を配管から取り外した後、水素貯蔵容器10の質量W2を測定した。水素貯蔵容器10の質量W2を、基準の質量とした。 Next, the gas introduced from the pipe was switched to commercially available hydrogen gas with a concentration of 99% or more. Pressurizing the hydrogen gas to a pressure of 0.5 MPa and then evacuation were repeated five times. The hydrogen gas concentration in the hydrogen storage container 10 was measured using a hydrogen gas concentration meter (XP-3340II Hydrogen, manufactured by Shin Cosmos Electric), and the hydrogen gas concentration was confirmed to be 99% or more. Thereafter, the hydrogen gas in the hydrogen storage container 10 was released to reduce the pressure to 0.001 MPa or less. After closing the valve 12 and removing the hydrogen storage container 10 from the pipe, the mass W2 of the hydrogen storage container 10 was measured. The mass W2 of the hydrogen storage container 10 was taken as the reference mass.

再度、水素貯蔵容器10を配管に取り付けた後、配管から供給される水素ガスの圧力が所定の圧力、実施例1では略0.6MPaとなる状態でバルブ12を開き、水素貯蔵器10内に水素ガスを充填した。5分間経過後、バルブ12を閉じて、水素ガスを充填した水素貯蔵容器10を配管から取り外した。その後、水素貯蔵容器10の質量W3を測定した。 After attaching the hydrogen storage container 10 to the pipe again, the valve 12 is opened with the pressure of the hydrogen gas supplied from the pipe reaching a predetermined pressure, approximately 0.6 MPa in Example 1, and the inside of the hydrogen storage container 10 is was filled with hydrogen gas. After 5 minutes, the valve 12 was closed and the hydrogen storage container 10 filled with hydrogen gas was removed from the pipe. After that, the mass W3 of the hydrogen storage container 10 was measured.

再び水素貯蔵容器10を配管に取り付けた後、配管から供給される水素ガスの圧力が所定の圧力、実施例1では略1MPaとなる状態でバルブ12を開き、水素貯蔵容器10内に水素ガスを充填した。5分間経過後、バルブ12を閉じて、水素ガスを充填した水素貯蔵容器10を配管から取り外した。その後、水素貯蔵容器10の質量W4を測定した。 After attaching the hydrogen storage container 10 to the pipe again, the valve 12 is opened with the pressure of the hydrogen gas supplied from the pipe reaching a predetermined pressure, approximately 1 MPa in Example 1, and hydrogen gas is introduced into the hydrogen storage container 10. Filled. After 5 minutes, the valve 12 was closed and the hydrogen storage container 10 filled with hydrogen gas was removed from the pipe. After that, the mass W4 of the hydrogen storage container 10 was measured.

再び水素貯蔵容器10を排気用配管に取り付けた後、容器内水素ガスの圧力が所定の圧力、実施例1では略0.6MPaとなる状態でバルブ12を開き、水素貯蔵容器10内から水素ガスを排気した。5分間経過後、バルブ12を閉じて、水素ガスを充填した水素貯蔵容器10を配管から取り外した。その後、水素貯蔵容器10の質量W5を測定した。 After attaching the hydrogen storage container 10 to the exhaust pipe again, the valve 12 is opened with the pressure of hydrogen gas in the container at a predetermined pressure, approximately 0.6 MPa in Example 1, and hydrogen gas is discharged from inside the hydrogen storage container 10. was exhausted. After 5 minutes, the valve 12 was closed and the hydrogen storage container 10 filled with hydrogen gas was removed from the pipe. After that, the mass W5 of the hydrogen storage container 10 was measured.

再び水素貯蔵容器10を排気用配管に取り付けた後、容器内水素ガスの圧力が所定の圧力、実施例1では略0.3MPaとなる状態でバルブ12を開き、水素貯蔵容器10内から水素ガスを排気した。5分間経過後、バルブ12を閉じて、水素ガスを充填した水素貯蔵容器10を配管から取り外した。その後、水素貯蔵容器10の質量W6を測定した。 After attaching the hydrogen storage container 10 to the exhaust pipe again, the valve 12 is opened with the pressure of hydrogen gas in the container at a predetermined pressure, approximately 0.3 MPa in Example 1, and hydrogen gas is discharged from inside the hydrogen storage container 10. was exhausted. After 5 minutes, the valve 12 was closed and the hydrogen storage container 10 filled with hydrogen gas was removed from the pipe. After that, the mass W6 of the hydrogen storage container 10 was measured.

再び水素貯蔵容器10を排気用配管に取り付けた後、容器内水素ガスの圧力が所定の圧力、実施例1では略0.001MPaとなる状態でバルブ12を開き、水素貯蔵容器10内から水素ガスを排気した。5分間経過後、バルブ12を閉じて、水素ガスを充填した水素貯蔵容器10を配管から取り外した。その後、水素貯蔵容器10の質量W7を測定した。 After attaching the hydrogen storage container 10 to the exhaust pipe again, the valve 12 is opened with the pressure of hydrogen gas in the container at a predetermined pressure, approximately 0.001 MPa in Example 1, and hydrogen gas is discharged from inside the hydrogen storage container 10. was exhausted. After 5 minutes, the valve 12 was closed and the hydrogen storage container 10 filled with hydrogen gas was removed from the pipe. After that, the mass W7 of the hydrogen storage container 10 was measured.

水素貯蔵容器10の質量W2を基準にして、水素貯蔵容器10の質量W3~W7の変化量(単位mg)を求めた。これらの変化量を水素貯蔵容器10の容積(324mL)で除することによって、水素貯蔵容器10の単位容積当たりの質量変化量(以下、「空筒容積基準水素質量」ともいう。)を求めた。なお、比較例1、2も、図9に示す各圧力において、実施例1と同様の方法によって空筒容積基準水素質量を求めた。空筒容積基準水素質量の単位はmg/mLとする。結果を図9に示す。 Based on the mass W2 of the hydrogen storage container 10, the amount of change (unit: mg) in the mass W3 to W7 of the hydrogen storage container 10 was determined. By dividing these changes by the volume of the hydrogen storage container 10 (324 mL), the amount of change in mass per unit volume of the hydrogen storage container 10 (hereinafter also referred to as "cylinder volume-based hydrogen mass") was determined. . In addition, in Comparative Examples 1 and 2, the hydrogen mass based on the cylinder volume was determined by the same method as in Example 1 at each pressure shown in FIG. The unit of hydrogen mass based on cavity volume is mg/mL. The results are shown in FIG.

(水素ガス貯蔵量の評価結果)
図9に示すように、水素貯蔵容器10に水素ガス溶解性液体20を充填していない比較例1は、水素貯蔵容器10内の圧力が増加するにつれて、空筒容積基準水素質量も比例して増加していた。水素貯蔵容器10内の圧力が約1MPaの時に、空筒容積基準水素質量は約0.9mg/mLであった。この結果はボイルの法則に従っていることを確認した。
(Evaluation results of hydrogen gas storage amount)
As shown in FIG. 9, in Comparative Example 1 in which the hydrogen storage container 10 is not filled with the hydrogen gas-soluble liquid 20, as the pressure inside the hydrogen storage container 10 increases, the hydrogen mass based on the cylinder volume also increases in proportion. It was increasing. When the pressure inside the hydrogen storage container 10 was about 1 MPa, the hydrogen mass based on the cylinder volume was about 0.9 mg/mL. It was confirmed that this result complies with Boyle's law.

水素貯蔵容器10に水を24体積%充填した比較例2は、水素貯蔵容器10内の圧力が増加するにつれて、空筒容積基準水素質量も略比例して増加していた。水素貯蔵容器10内の圧力が約1MPaの時に、空筒容積基準水素質量は約0.6mg/mLであった。水への水素溶解がわずか数ppmであることから、水素貯蔵容器10内の有効容積が水の容積分だけ減った状態と考えられ、残りの空間内でガスが圧縮され、圧力と水素量が確定されたものであった。 In Comparative Example 2, in which the hydrogen storage container 10 was filled with 24% by volume of water, as the pressure inside the hydrogen storage container 10 increased, the hydrogen mass based on the cylinder volume also increased substantially proportionally. When the pressure inside the hydrogen storage container 10 was about 1 MPa, the hydrogen mass based on the cylinder volume was about 0.6 mg/mL. Since the amount of hydrogen dissolved in water is only a few ppm, it is thought that the effective volume inside the hydrogen storage container 10 is reduced by the volume of water, and the gas is compressed in the remaining space, causing the pressure and amount of hydrogen to decrease. It was confirmed.

これに対し、グリセリンを32体積%充填した実施例1は、水素貯蔵容器10内の圧力が増加するにつれて、空筒容積基準水素質量も比例して増加していた。水素貯蔵容器10内の圧力が約1MPaの時に、空筒容積基準水素質量は約1.2mg/mLであり、比較例1、2よりも増加していることが確認された。また、図9の矢印で示すように、実施例1では、圧力増加時の空筒容積基準水素質量と、圧力減少時の空筒容積基準水素質量とが、略同じ値となるように変化していた。すなわち、圧力を増加させた際にグリセリンに溶解して水素貯蔵容器10内に貯蔵された水素ガスは、圧力を低下させた際に、グリセリン内に留まることなく放出されていた。また、上記質量W7を測定した水素貯蔵容器10を常圧に戻してから、水素貯蔵容器10内のグリセリンを回収して、グリセリンに含まれる残留水素濃度ともいう溶解水素濃度をガスクロマトグラフ質量分析装置(GC-MSともいう。)を用いて測定した。その結果、溶解水素濃度は10ppm未満であった。圧力を0.001MPa以下の常圧にすると、グリセリンに溶解した水素ガスは、略全て放出されることが確認された。加えて、高温(500℃以上)で水素により分解され生成するとされる1-プロパノール、2-プロパノール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオールは検出されなかった。 On the other hand, in Example 1, which was filled with 32% by volume of glycerin, as the pressure inside the hydrogen storage container 10 increased, the hydrogen mass based on the cylinder volume also increased in proportion. It was confirmed that when the pressure inside the hydrogen storage container 10 was about 1 MPa, the hydrogen mass based on the cavity volume was about 1.2 mg/mL, which was increased compared to Comparative Examples 1 and 2. Furthermore, as shown by the arrows in FIG. 9, in Example 1, the hydrogen mass based on the cavity volume when the pressure increases and the hydrogen mass based on the cavity volume when the pressure decreases change to approximately the same value. was. That is, hydrogen gas, which was dissolved in glycerin and stored in the hydrogen storage container 10 when the pressure was increased, was released without remaining in the glycerin when the pressure was decreased. Further, after returning the hydrogen storage container 10 whose mass W7 was measured to normal pressure, the glycerin in the hydrogen storage container 10 is recovered, and the dissolved hydrogen concentration, also called the residual hydrogen concentration, contained in the glycerin is measured using a gas chromatograph mass spectrometer. (also referred to as GC-MS). As a result, the dissolved hydrogen concentration was less than 10 ppm. It was confirmed that when the pressure was set to normal pressure of 0.001 MPa or less, almost all of the hydrogen gas dissolved in glycerin was released. In addition, 1-propanol, 2-propanol, 1,2-propanediol, and 1,3-propanediol, which are supposed to be produced by decomposition with hydrogen at high temperatures (500° C. or higher), were not detected.

また、実施例1と同じ条件で、水素貯蔵容器10の気相圧力を略0.6MPaとし、水素貯蔵容器10と同様な0.6MPaの水素ガス圧に保持された観察窓付別容器に配管接続し、水素貯蔵容器10内の一部の水素ガス溶解溶液を観察窓付別容器へバルブを開けて移した。観察窓より液面を観察したところ、グリセリンの液内と表面に多数の気泡が確認された。具体的には、平均径が12μmの気泡が、グリセリン中の2mm×2mmの視野内に3個観察された。比較例2では、気泡は確認されなかった。なお、気泡の観察方法は、特に制限されないが、顕微鏡(キーエンス社製VHX-700)を用いて観察窓付別容器内を観察することによって行うことができる。 Further, under the same conditions as in Example 1, the gas phase pressure of the hydrogen storage container 10 was set to approximately 0.6 MPa, and piping was installed in a separate container with an observation window that was maintained at the same hydrogen gas pressure of 0.6 MPa as the hydrogen storage container 10. A portion of the hydrogen gas dissolved solution in the hydrogen storage container 10 was transferred to another container with an observation window by opening the valve. When the liquid surface was observed through the observation window, many air bubbles were observed inside and on the surface of the glycerin liquid. Specifically, three bubbles with an average diameter of 12 μm were observed within a field of view of 2 mm×2 mm in glycerin. In Comparative Example 2, no bubbles were observed. Note that the method for observing bubbles is not particularly limited, but can be carried out by observing the inside of a separate container with an observation window using a microscope (VHX-700 manufactured by Keyence Corporation).

実施例1は、比較例1、2に比べて、同じ圧力であればより多くの水素ガスを貯蔵できることが確認された。言い換えれば、実施例1は、より低い圧力で比較例1、2と同程度の水素ガスを貯蔵することができる。実施例1は、非プロトン性極性溶媒、及び非イオン系界面活性剤の少なくともいずれか一方を含有する水素ガス溶解性液体20を水素貯蔵容器10内に充填させるという簡単な構成によって、水素ガスの貯蔵量をより簡単に増加させることができる。また、水素貯蔵容器10内の水素ガスを圧入や放出によって水素貯蔵容器10の圧力を増減させるという簡単な構成によって、水素ガスの貯蔵及び放出を簡単に行うことができる。 It was confirmed that Example 1 could store more hydrogen gas than Comparative Examples 1 and 2 at the same pressure. In other words, Example 1 can store the same amount of hydrogen gas as Comparative Examples 1 and 2 at a lower pressure. Example 1 has a simple configuration in which a hydrogen storage container 10 is filled with a hydrogen gas-soluble liquid 20 containing at least one of an aprotic polar solvent and a nonionic surfactant. Storage capacity can be increased more easily. Moreover, with a simple configuration in which the pressure of the hydrogen storage container 10 is increased or decreased by pressurizing or releasing the hydrogen gas in the hydrogen storage container 10, it is possible to easily store and release hydrogen gas.

10…水素貯蔵容器
11…容器本体
11a…周壁
11b…天壁
11c…底壁
11d…ソケット
12…バルブ
13…圧力計
20…水素ガス溶解性液体
10... Hydrogen storage container 11... Container body 11a... Peripheral wall 11b... Top wall 11c... Bottom wall 11d... Socket 12... Valve 13... Pressure gauge 20... Hydrogen gas soluble liquid

Claims (5)

水素ガスを貯蔵するための容器と、
前記容器内に充填された水素ガス溶解性液体とを有しており、
前記水素ガス溶解性液体が、非プロトン性極性溶媒、及び非イオン系界面活性剤の少なくともいずれか一方を含有し、
前記水素ガス溶解性液体が、水を含有しており、
前記容器内における前記水素ガス溶解性液体の全質量を100質量%とすると、前記水の含有量が、50質量%未満であることを特徴とする水素貯蔵容器。
a container for storing hydrogen gas;
and a hydrogen gas-soluble liquid filled in the container,
The hydrogen gas-soluble liquid contains at least one of an aprotic polar solvent and a nonionic surfactant,
the hydrogen gas-soluble liquid contains water,
A hydrogen storage container characterized in that the water content is less than 50% by mass when the total mass of the hydrogen gas-soluble liquid in the container is 100% by mass.
水素ガスを貯蔵するための容器と、
前記容器内に充填された水素ガス溶解性液体とを有しており、
前記水素ガス溶解性液体が、非プロトン性極性溶媒、及び非イオン系界面活性剤の少なくともいずれか一方を含有し、
前記水素ガス溶解性液体は、前記容器内の水素ガス濃度が99%、水素ガスの圧力が1MPaを5分間以上維持した後、前記容器内を常圧にした際に、前記水素ガス溶解性液体内の水素濃度が10ppm未満になることを特徴とする水素貯蔵容器。
a container for storing hydrogen gas;
and a hydrogen gas-soluble liquid filled in the container,
The hydrogen gas-soluble liquid contains at least one of an aprotic polar solvent and a nonionic surfactant,
The hydrogen gas-soluble liquid is dissolved when the hydrogen gas concentration in the container is maintained at 99% and the hydrogen gas pressure is maintained at 1 MPa for 5 minutes or more, and then when the inside of the container is brought to normal pressure. A hydrogen storage container characterized in that the hydrogen concentration therein is less than 10 ppm .
前記非イオン系界面活性剤は、グリセリンである請求項1又は2に記載の水素貯蔵容器。 The hydrogen storage container according to claim 1 or 2 , wherein the nonionic surfactant is glycerin. 前記容器の容積を100体積%とすると、前記容器内の前記水素ガス溶解性液体の充填量は、10体積%以上100体積%以下である請求項1又は2に記載の水素貯蔵容器。 3. The hydrogen storage container according to claim 1, wherein when the volume of the container is 100% by volume, the amount of the hydrogen gas-soluble liquid filled in the container is 10% by volume or more and 100% by volume or less. 前記容器内に水素ガスが充填されており、
前記容器内において、前記水素ガスは0.001MPa以上20MPa以下に加圧されている請求項1又は2に記載の水素貯蔵容器。
The container is filled with hydrogen gas,
The hydrogen storage container according to claim 1 or 2 , wherein the hydrogen gas is pressurized to 0.001 MPa or more and 20 MPa or less in the container.
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