JPH0214600B2 - - Google Patents
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- JPH0214600B2 JPH0214600B2 JP57066801A JP6680182A JPH0214600B2 JP H0214600 B2 JPH0214600 B2 JP H0214600B2 JP 57066801 A JP57066801 A JP 57066801A JP 6680182 A JP6680182 A JP 6680182A JP H0214600 B2 JPH0214600 B2 JP H0214600B2
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C11/00—Use of gas-solvents or gas-sorbents in vessels
- F17C11/005—Use of gas-solvents or gas-sorbents in vessels for hydrogen
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/32—Hydrogen storage
-
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
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- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は水素吸蔵性金属と蓄熱材を併用して水
素吸蔵時の発熱と水素放出時の吸熱を相互利用す
る水素ガスの吸蔵・放出方法に関する。
素吸蔵時の発熱と水素放出時の吸熱を相互利用す
る水素ガスの吸蔵・放出方法に関する。
水素吸蔵性金属は、
Ｍ＋ｘ／2H2MHx＋ΔH
（ただし、Ｍは水素吸蔵性金属、ｘは正の整数、
ΔHは反応熱）で表わされる反応式にしたがつて
水素を吸蔵・放出する。
ΔHは反応熱）で表わされる反応式にしたがつて
水素を吸蔵・放出する。
水素吸蔵性金属を用いる水素吸蔵システムは、
(i)従来方法に比べて吸蔵水素密度が数十倍程度高
いので貯蔵効率がよいこと、(ii)貯蔵温度を調節す
ることにより貯蔵時の水素圧を10気圧以下とする
ことも可能であることなどの利点を有し、また水
素吸蔵性金属を用いて粗製水素ガスを精製するこ
ともできる。このようなことから、水素吸蔵性金
属には様々な方面から期待が寄せられており、そ
の応用技術の研究開発が種々の技術分野で進めら
れている。
(i)従来方法に比べて吸蔵水素密度が数十倍程度高
いので貯蔵効率がよいこと、(ii)貯蔵温度を調節す
ることにより貯蔵時の水素圧を10気圧以下とする
ことも可能であることなどの利点を有し、また水
素吸蔵性金属を用いて粗製水素ガスを精製するこ
ともできる。このようなことから、水素吸蔵性金
属には様々な方面から期待が寄せられており、そ
の応用技術の研究開発が種々の技術分野で進めら
れている。
ところで、前記の反応式からもわかるように、
水素吸蔵性金属が水素を吸蔵ないし放出する際、
反応熱が関与する。一般にその吸蔵時は発熱的で
あり、放出時は吸熱的である。そのため、吸蔵・
放出操作には、反応熱（ΔH）に応じたタンクの
冷却処理または加熱処理が必要となる。反応熱
（ΔH）は用いる水素吸蔵性金属の種類により異
なるが、通常５〜50kcal／moleH2の値である。
したがつて、前記処理に要するエネルギーも多大
なものとなる。加えて、使用水素吸蔵性金属や操
作温度条件によつては水素ガスの平衡圧力が数10
気圧以上にもなるばあいがあり、そのためタンク
外壁の肉厚を厚いものとしなければならず、それ
ゆえタンクそのものの熱容量もエネルギー消費の
点から無視できないものとなる。
水素吸蔵性金属が水素を吸蔵ないし放出する際、
反応熱が関与する。一般にその吸蔵時は発熱的で
あり、放出時は吸熱的である。そのため、吸蔵・
放出操作には、反応熱（ΔH）に応じたタンクの
冷却処理または加熱処理が必要となる。反応熱
（ΔH）は用いる水素吸蔵性金属の種類により異
なるが、通常５〜50kcal／moleH2の値である。
したがつて、前記処理に要するエネルギーも多大
なものとなる。加えて、使用水素吸蔵性金属や操
作温度条件によつては水素ガスの平衡圧力が数10
気圧以上にもなるばあいがあり、そのためタンク
外壁の肉厚を厚いものとしなければならず、それ
ゆえタンクそのものの熱容量もエネルギー消費の
点から無視できないものとなる。
本発明者らは以上の問題点に鑑み、水素ガスの
吸蔵・放出操作において要する外部供給エネルギ
ーを簡易な方法で低減化することを目的として鋭
意研究を重ねた結果、水素吸蔵性金属を内蔵する
１または２以上のタンクを用いて水素を間欠的な
いし連続的に吸蔵・放出させる方法において、該
タンクに蓄熱部を付設して、水素吸蔵時の発熱を
蓄熱させ、これを水素吸蔵完了時のタンク内水素
圧力よりも低い圧力の空間あるいは容器に開放し
て水素を放出するときの温熱源として用い、水素
放出時の吸熱時に放熱させ、放熱した蓄熱部を水
素吸蔵時の冷熱源として有効利用する水素ガスの
吸蔵・放出方法の開発に成功した。
吸蔵・放出操作において要する外部供給エネルギ
ーを簡易な方法で低減化することを目的として鋭
意研究を重ねた結果、水素吸蔵性金属を内蔵する
１または２以上のタンクを用いて水素を間欠的な
いし連続的に吸蔵・放出させる方法において、該
タンクに蓄熱部を付設して、水素吸蔵時の発熱を
蓄熱させ、これを水素吸蔵完了時のタンク内水素
圧力よりも低い圧力の空間あるいは容器に開放し
て水素を放出するときの温熱源として用い、水素
放出時の吸熱時に放熱させ、放熱した蓄熱部を水
素吸蔵時の冷熱源として有効利用する水素ガスの
吸蔵・放出方法の開発に成功した。
すなわち、本発明は従来の技術的思想、すなわ
ち水素吸蔵時の反応熱に基づく熱量を、タンクの
冷却もしくは加熱処理などを通じてそのまま系外
に捨て去るか、あるいは他のタンクに供給すると
いう思想を一掃し、水素吸蔵時もしくは放出時の
反応熱に基づく熱量を同じタンクがもう一方の過
程に移行するまで系内に蓄熱するようにしたもの
である。したがつて、従来の水素吸蔵時もしくは
放出時の反応熱に基づく熱量をそのまま系外に捨
て去る無駄が省ける利点、タンクの冷却もしくは
加熱処理を省けるか冷却もしくは加熱処理を要し
てもその必要エネルギーを低減化でき、かつ同じ
冷却もしくは加熱手段を使用するばあいであれば
従来の必要エネルギーの低減量に応じて冷却もし
くは加熱効率を高めることができる利点、他のタ
ンクに供給する方式に対してはその供給のための
熱通路を省略ないし削減できて水素ガスの吸蔵・
放出システムの構成を簡略化できる利点などがあ
り、これらの利点は当該システムが大型化するほ
どその有利性が発揮される。
ち水素吸蔵時の反応熱に基づく熱量を、タンクの
冷却もしくは加熱処理などを通じてそのまま系外
に捨て去るか、あるいは他のタンクに供給すると
いう思想を一掃し、水素吸蔵時もしくは放出時の
反応熱に基づく熱量を同じタンクがもう一方の過
程に移行するまで系内に蓄熱するようにしたもの
である。したがつて、従来の水素吸蔵時もしくは
放出時の反応熱に基づく熱量をそのまま系外に捨
て去る無駄が省ける利点、タンクの冷却もしくは
加熱処理を省けるか冷却もしくは加熱処理を要し
てもその必要エネルギーを低減化でき、かつ同じ
冷却もしくは加熱手段を使用するばあいであれば
従来の必要エネルギーの低減量に応じて冷却もし
くは加熱効率を高めることができる利点、他のタ
ンクに供給する方式に対してはその供給のための
熱通路を省略ないし削減できて水素ガスの吸蔵・
放出システムの構成を簡略化できる利点などがあ
り、これらの利点は当該システムが大型化するほ
どその有利性が発揮される。
本発明の方法において用いられる水素吸蔵性金
属としてはとくに限定はなく、従来公知のものを
用いることができ、その具体例としてはたとえば
チタン・鉄系合金、チタン・コバルト系合金、チ
タン・マンガン系合金、ランタン・ニツケル系合
金、ミツシユメタル・ニツケル系合金、マグネシ
ウム系合金、ジルコニウム系合金またはニオブ、
バナジウムもしくはそれらの混合物などをあげる
ことができる。用いる水素吸蔵性金属は当該シス
テムにおけるタンクの設定圧力、設定温度などの
条件により適宜選択される。
属としてはとくに限定はなく、従来公知のものを
用いることができ、その具体例としてはたとえば
チタン・鉄系合金、チタン・コバルト系合金、チ
タン・マンガン系合金、ランタン・ニツケル系合
金、ミツシユメタル・ニツケル系合金、マグネシ
ウム系合金、ジルコニウム系合金またはニオブ、
バナジウムもしくはそれらの混合物などをあげる
ことができる。用いる水素吸蔵性金属は当該シス
テムにおけるタンクの設定圧力、設定温度などの
条件により適宜選択される。
他方、本発明の方法における蓄熱部は蓄熱材を
密閉容器に包蔵させ、これを水素吸蔵性金属とと
もにタンク内に入れることが本発明の方法を使用
する水素ガスの吸蔵・放出システムの構成を簡便
なものとなしうる点で好ましい。すなわち、(i)複
数のタンクで当該システムを構成するばあいに各
タンクの配置について熱交換機構の構成上の制約
をうけないこと、(ii)熱交換用熱媒の循環通路設備
が不要となることにより当該システムの構成を容
易ならしめることができる。
密閉容器に包蔵させ、これを水素吸蔵性金属とと
もにタンク内に入れることが本発明の方法を使用
する水素ガスの吸蔵・放出システムの構成を簡便
なものとなしうる点で好ましい。すなわち、(i)複
数のタンクで当該システムを構成するばあいに各
タンクの配置について熱交換機構の構成上の制約
をうけないこと、(ii)熱交換用熱媒の循環通路設備
が不要となることにより当該システムの構成を容
易ならしめることができる。
本発明の方法において用いられる蓄熱材として
は、たとえばパラフインワツクスのように潜熱に
よる固体−液体間の状態変化を蓄熱原理とするも
の、その他反応熱や顕熱を蓄熱原理とするものな
ど、従来公知のものをあげることができる。
は、たとえばパラフインワツクスのように潜熱に
よる固体−液体間の状態変化を蓄熱原理とするも
の、その他反応熱や顕熱を蓄熱原理とするものな
ど、従来公知のものをあげることができる。
本発明の方法は水素吸蔵性金属を用いて水素ガ
スの吸蔵・放出システムを構成するばあいに利用
することができ、当該システムとしてはたとえば
水素貯蔵システム、粗製水素ガス精製システム、
ヒートポンプシステムなどをあげることができる
が、利用分野はこれらのみに限定されるものでは
ない。
スの吸蔵・放出システムを構成するばあいに利用
することができ、当該システムとしてはたとえば
水素貯蔵システム、粗製水素ガス精製システム、
ヒートポンプシステムなどをあげることができる
が、利用分野はこれらのみに限定されるものでは
ない。
つぎに実施例をあげて本発明の水素ガスの吸
蔵・放出方法を説明する。
蔵・放出方法を説明する。
実施例
はじめに本発明の方法を実施するために構成さ
れた装置を第１図に示す。この装置は水素ガス吸
蔵・放出口７ａを有するタンク７中に水素吸蔵性
金属としてMmNi4.5Al0.5粉末６３Kgが、蓄熱材
としてのパラフインワツクス８ａ〔融点54℃、潜
熱36.8cal／ｇ〕200ｇを封入する密閉容器８を間
隙をもつて貫入させてできた空隙に充填密度0.7
／の割合で充填され、水素吸蔵性金属の流出
を防止するための金属焼結フイルタ５〔2μ、
SUS316〕が水素ガス吸蔵・放出口と水素吸蔵性
金属層との間に介在され、タンクの外側周に供給
口９ａ、排出口９ｂをもつ温水または冷水を循環
させるためのジヤケツト９を設けたものから構成
されている。この装置への水素ガスの供給は、水
素ボンベ１とタンクの水素ガス吸蔵・放出口とを
結ぶ連結管の間に水素ボンベ１から順次圧力調整
器２、三方弁３、二方弁４を介在させた、水素ボ
ンベとタンクの水素ガス吸蔵・放出口とを結ぶ連
結管１０，１１を介して行なわれ、他方タンク内
の水素ガスの放出は二方弁、三方弁の介在する連
結管１１および三方弁に取付けられた放出管１２
を介して行なわれる。
れた装置を第１図に示す。この装置は水素ガス吸
蔵・放出口７ａを有するタンク７中に水素吸蔵性
金属としてMmNi4.5Al0.5粉末６３Kgが、蓄熱材
としてのパラフインワツクス８ａ〔融点54℃、潜
熱36.8cal／ｇ〕200ｇを封入する密閉容器８を間
隙をもつて貫入させてできた空隙に充填密度0.7
／の割合で充填され、水素吸蔵性金属の流出
を防止するための金属焼結フイルタ５〔2μ、
SUS316〕が水素ガス吸蔵・放出口と水素吸蔵性
金属層との間に介在され、タンクの外側周に供給
口９ａ、排出口９ｂをもつ温水または冷水を循環
させるためのジヤケツト９を設けたものから構成
されている。この装置への水素ガスの供給は、水
素ボンベ１とタンクの水素ガス吸蔵・放出口とを
結ぶ連結管の間に水素ボンベ１から順次圧力調整
器２、三方弁３、二方弁４を介在させた、水素ボ
ンベとタンクの水素ガス吸蔵・放出口とを結ぶ連
結管１０，１１を介して行なわれ、他方タンク内
の水素ガスの放出は二方弁、三方弁の介在する連
結管１１および三方弁に取付けられた放出管１２
を介して行なわれる。
なお、タンク内のMmNi4.5Al0.5粉末は1100℃
で８時間アニーリングしたものであり、その後真
空ポンプを用いてタンク内を約10-2トールの真空
状態とし、この状態下で８時間、100℃の温水を
ジヤケツト内を循環させ、加熱処理を施して活性
化させたものであ。
で８時間アニーリングしたものであり、その後真
空ポンプを用いてタンク内を約10-2トールの真空
状態とし、この状態下で８時間、100℃の温水を
ジヤケツト内を循環させ、加熱処理を施して活性
化させたものであ。
本発明の方法を実施するべく、まず水素ボンベ
内の市販水素ガス（純度99.98％）を圧力調整器
で20atmに圧力調整しつつタンク内に供給して
MmNi4.5Al0.5粉末に吸蔵させた。水素ガスの全
貯蔵量は300であり、タンク内の平衡水素圧は
約5atmである。また吸蔵時タンクの温度は、蓄
熱材であるパラフインワツクスの蓄熱効果により
54℃を超えることはなかつた。これにより、蓄熱
材による冷却効果は明らかである。
内の市販水素ガス（純度99.98％）を圧力調整器
で20atmに圧力調整しつつタンク内に供給して
MmNi4.5Al0.5粉末に吸蔵させた。水素ガスの全
貯蔵量は300であり、タンク内の平衡水素圧は
約5atmである。また吸蔵時タンクの温度は、蓄
熱材であるパラフインワツクスの蓄熱効果により
54℃を超えることはなかつた。これにより、蓄熱
材による冷却効果は明らかである。
つぎに、タンク内に貯蔵させた水素を２／分
の割合で放出させた。放出量の調整は放出口に流
量調整バルブを取付けることにより、単位時間
（分）あたりの放出量が２／分を超えるばあい
のみ行なつた。
の割合で放出させた。放出量の調整は放出口に流
量調整バルブを取付けることにより、単位時間
（分）あたりの放出量が２／分を超えるばあい
のみ行なつた。
その際、タンク内の水素は放出開始から１時間
経過するまでに約半分が放出されたが、タンク内
の水素圧は初期値（約5atm）の約9/10（約
4.5atm）に低下したのみであつた。またタンク
内の水素圧は放出開始から３時間後には大気圧と
等しくなり、その結果水素の放出は止まつた。こ
の間、タンクの温度は蓄熱材の訣作用によつて54
〜48℃の範囲に保たれた。
経過するまでに約半分が放出されたが、タンク内
の水素圧は初期値（約5atm）の約9/10（約
4.5atm）に低下したのみであつた。またタンク
内の水素圧は放出開始から３時間後には大気圧と
等しくなり、その結果水素の放出は止まつた。こ
の間、タンクの温度は蓄熱材の訣作用によつて54
〜48℃の範囲に保たれた。
なおその際、外部加熱処理または外部冷却処理
するための補助熱源としてのジヤケツトへの温水
または冷水の供給は行なわなかつた。
するための補助熱源としてのジヤケツトへの温水
または冷水の供給は行なわなかつた。
比較のために、蓄熱材を用いなかつたほかは前
述したところと同様にして水素を吸蔵させ、つい
で放出させたところ、放出開始から約20分間経過
後温度低下のために水素圧は初期値の1/2以下に
減少し、３時間経過後に水素貯蔵量（300）の
約40％が放出されたのみであつた。
述したところと同様にして水素を吸蔵させ、つい
で放出させたところ、放出開始から約20分間経過
後温度低下のために水素圧は初期値の1/2以下に
減少し、３時間経過後に水素貯蔵量（300）の
約40％が放出されたのみであつた。
第２図は実施例(イ)および比較例(ロ)の水素放出時
におけるタンク内水素圧の時間変化を表わしたグ
ラフであり、これより蓄熱材の有効性がわかる。
におけるタンク内水素圧の時間変化を表わしたグ
ラフであり、これより蓄熱材の有効性がわかる。
なお第３図は本発明の方法を実施するための他
の装置を例示したものであり、これは実施例で用
いた装置における密閉容器に代えて、蓄熱材をカ
プセル容器８′に入れてタンク中に納めたもので
あり、装置が簡略化されるとともに蓄熱材と水素
吸蔵性金属との熱交換性が高められる長所をも
つ。
の装置を例示したものであり、これは実施例で用
いた装置における密閉容器に代えて、蓄熱材をカ
プセル容器８′に入れてタンク中に納めたもので
あり、装置が簡略化されるとともに蓄熱材と水素
吸蔵性金属との熱交換性が高められる長所をも
つ。
第１図および第３図は本発明の方法を実施する
ための装置を例示した断面図、第２図は水素放出
特性を表わしたグラフである。 （図面の主要符号）、６：水素吸蔵性金属、
７：タンク、８，８′：蓄熱材を封入した密閉容
器。
ための装置を例示した断面図、第２図は水素放出
特性を表わしたグラフである。 （図面の主要符号）、６：水素吸蔵性金属、
７：タンク、８，８′：蓄熱材を封入した密閉容
器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 水素吸蔵性金属を内蔵する１または２以上の
タンクを用いて水素を間欠的ないし連続的に吸
蔵・放出させる方法において、該タンクに蓄熱部
を付設して、水素吸蔵時の発熱を蓄熱させ、これ
を水素吸蔵完了時のタンク内水素圧力よりも低い
圧力の空間あるいは容器に開放して水素を放出す
るときの温熱源として用い、水素放出時の吸熱時
に放熱させ、放熱した蓄熱部を水素吸蔵時の冷熱
源として用いることを特徴とする水素ガスの吸
蔵・放出方法。 ２ タンク中に蓄熱材を包蔵する密閉容器と水素
吸蔵性金属を入れた特許請求の範囲第１項記載の
方法。 ３ 潜熱または反応熱を蓄熱原理とする蓄熱材を
用いる特許請求の範囲第１項記載の方法。 ４ 水素吸蔵性金属としてチタン・鉄系合金、チ
タン・コバルト系合金、チタン・マンガン系合
金、ランタン・ニツケル系合金、ミツシユメタ
ル・ニツケル系合金、マグネシウム系合金、ジル
コニウム系合金またはニオブ、バナジウムを単独
もしくは混合して用いる特許請求の範囲第１項記
載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57066801A JPS58184399A (ja) | 1982-04-19 | 1982-04-19 | 水素ガスの吸蔵・放出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57066801A JPS58184399A (ja) | 1982-04-19 | 1982-04-19 | 水素ガスの吸蔵・放出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58184399A JPS58184399A (ja) | 1983-10-27 |
| JPH0214600B2 true JPH0214600B2 (ja) | 1990-04-09 |
Family
ID=13326334
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57066801A Granted JPS58184399A (ja) | 1982-04-19 | 1982-04-19 | 水素ガスの吸蔵・放出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58184399A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2640518B2 (ja) * | 1987-11-04 | 1997-08-13 | サエス・ゲッテルス・ソシエタ・ペル・アチオニ | 水素ガスを精製する方法と装置 |
| JP6036747B2 (ja) * | 2014-05-09 | 2016-11-30 | 株式会社豊田中央研究所 | ガス貯蔵・供給システム |
| CN111120852A (zh) * | 2020-01-19 | 2020-05-08 | 王广武 | 内装储氢材料储氢瓶组合装置及其使用方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5847989A (ja) * | 1981-09-17 | 1983-03-19 | Agency Of Ind Science & Technol | 金属水素化物容器 |
-
1982
- 1982-04-19 JP JP57066801A patent/JPS58184399A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5847989A (ja) * | 1981-09-17 | 1983-03-19 | Agency Of Ind Science & Technol | 金属水素化物容器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58184399A (ja) | 1983-10-27 |
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