JPH05201701A - スラッシ水素生産の方法 - Google Patents

スラッシ水素生産の方法

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JPH05201701A
JPH05201701A JP4214515A JP21451592A JPH05201701A JP H05201701 A JPH05201701 A JP H05201701A JP 4214515 A JP4214515 A JP 4214515A JP 21451592 A JP21451592 A JP 21451592A JP H05201701 A JPH05201701 A JP H05201701A
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slush
liquid
generator
pressure
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JP4214515A
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Jr Lee S Gaumer
リー.ストロール.ガウマー.ジュニア
Robert Byron Moore
ロバート.バイロン.ムーア
Glenn E Kinard
グレーン.エウジーン.キナード
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Air Products and Chemicals Inc
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    • Y02E60/32Hydrogen storage

Abstract

(57)【要約】 【目的】 十分な輸送特性を有するスラッシ水素、換言
すればスラッシ中の固体粒子を可能な限り小さく保持す
る。 【構成】 液体水素をその三重点温度もしくはそれに近
い温度でほぼ連続的にスラッシ水素発生器に注入する工
程と;水素蒸気を前記スラッシ水素から除去することで
固体水素を形成させる工程と;前記スラッシ水素発生器
の圧力を水素の三重点以下の圧力に、その後、前記三重
点における圧力を僅かに上回る圧力に交番調整して、前
記スラッシ中の固形物の形成と拡散をもたらす工程と;
前記スラッシ中の結晶性固体粒子を重量比で少くとも3
0%のレベルに濃縮する工程と;前記スラッシ水素を前
記スラッシ水素発生器から、スラッシを前記スラッシ水
素発生器内でほぼ一定のレベルを維持するような速度で
ほぼ連続して除去する工程からなる。 【効果】 熟成時間の排除ができ、スラッシ生産に必要
な装置を小型化させ、プラントの大きさは2の倍率で小
型化できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はスラッシ水素の凍結融解
技術による生産の方法に関する。
【0002】
【従来の技術】スラッシ水素は液体水素と固形水素の水
素の絶対温度13.8°と圧力52.8トルの水素の三
重点における混合物からなる。スラッシ水素は、気圧7
60トルにおいて絶対温度20.2°の沸点を有する液
体水素を意味する標準沸点(NBP)水素に著しく優る
利点があり、これらの利点は、気化に先立ちNBP液体
水素と相対的に増加した濃度と増加した熱吸収力であ
る。NBP液体水素と同様に、スラッシ水素は輸送を容
易にする十分な流動性をもっている。これらの利点が資
するものは、航空機用燃料原料と冷媒として特に適して
いることである。
【0003】スラッシ水素の生産には種々の方法が開発
され、そのいくつかはオージエ型、磁気冷凍凍結融解、
ノズル膨脹とポンプダウンと称されるものである。おお
むね、これらの方法のいずれも回分法であり、スラッシ
水素の生産に上記の方法のいずれかを用いる連続法を報
告した事例はほとんどなかった。
【0004】スラッシ水素生産の代表的な先行技術とし
て(ドイツ連邦共和国)フェデラル.ミニストリ.フォ
ア.リサーチ.アンド.テクノロジ(Federal
Ministry for Research and
Technology)の1974年刊行のR.シュ
ラウワー(Schrawer)による「プロダクショ
ン.アンド.トランスポート.オブ.ハイドロジエン.
スラッシ」と題する研究報告T−75−22が注目され
る。最も都合よく利用できる方法は、複数の方法の組合
わせであり、その方法は前記ポンピングダウン法とノズ
ル膨脹法を組込んでいる。その方法では、周囲圧力にお
いてその標準沸点にある液体水素をサイホン管路を通し
てノズルに送り込み、膨脹させて、容器に注入する。前
記ノズルで固体水素を形成し、それを容器に入れて拡散
する。真空ポンプを用いて容器内の圧力を減圧し、到来
する飽和蒸気を引き、それによって追加冷却と固体水素
の形成をもたらす。前記シュラウワーは、前記ポンピン
グダウン法は、本質的に可逆可能で、等エンタルピー絞
りを組込む不可逆ノズル法以上に高いスラッシ収量を供
給する。等エンタルピー絞りの利点はその方法について
の開示はないが、その方法が連続スラッシの生産に向い
ていることである。
【0005】米国特許第4,009,013号は、上記
の技術報告書に記述されている方法の変形を開示し、そ
れは微粒スラッシの生産に関するものである。十分な輸
送特性を備えるスラッシの合成には、スラッシ中の固体
粒子を可能な限り小さく保持することである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】前記ポンピングダウン
もしくはポンピングオフの方法に関連する1つの問題点
は、表面結晶質構造を有する固体が生ずることである。
輸送のため微粒のスラッシを入手するには、前記結晶質
表面固体を破壊する必要があり、これは通常攪拌により
行われる。本特許による微粒子スラッシは、高圧液化ガ
スをノズルに通して室に入れて遂には気・固範囲の三重
点の圧力以下の圧力に、その後、気・液範囲の三重点の
圧力以上の圧力に膨脹させて達成できる。圧力の循環
は、表面水素の断続的凍結と融解をもたらす。攪拌しな
がらの断続凍結は結果として微粒スラッシを生成する。
【0007】本発明の目的は、スラッシ水素の凍結融解
技術による合成の連続法を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の方法は、ほぼ連
続して液体水素をその三重点温度又はそれに近い温度で
スラッシ水素発生器に注入する工程と;前記液体水素ス
ラッシを前記発生器から水素蒸気を除去することで冷却
する工程と;前記スラッシ発生器内の圧力を水素の三重
点以下の圧力に、又その後、三重点における圧力を僅か
に上回る圧力に交番調整して、前記スラッシに存在する
固体粒子の結晶質表面上の水素を凝縮させる工程と;前
記スラッシ中の結晶質固体粒子を少くとも30%、典型
的例として45乃至60%のレベルに濃縮する工程と;
前記スラッシ水素を前記発生器からスラッシを前記スラ
ッシ発生器内でほぼ一定のレベルに維持できる速度で除
去する工程とからなる。
【0009】次の諸利点が本方法に含まれる:大量の高
品位スラッシ水素を連続工程により生産する能力と;ス
ラッシ水素をすぐれた速度で生産する能力と;制御の容
易さと共にエネルギー効率を向上させてスラッシ水素を
生産する能力と;スラッシ発生器内での実質的熟成期間
を要することなくスラッシ水素を生産する能力。
【0010】
【作用】本発明の作用を添付図面について説明する。
【0011】まず図1を参照すると、ジャケット付き容
器でその中で液体窒素もしくは他の冷媒を循環させて漏
洩する熱の一部の遮断に設けられたスラッシ水素発生器
2を示す。ジャケット付き容器は液体窒素を冷媒として
熱遮断シールドを通し分離器4を経由する循環用に設
け、この場合、前記分離器の底部からの液体を前記シー
ルドに注入し、循環させて気体窒素を復帰させる。スラ
ッシ水素発生器2に、前記スラッシ液面下に2組の攪拌
翼を設けた攪拌装置6を装着させる。攪拌の主要目的
は、形成された表面固体の拡散強化にある。ワイパー8
をスラッシ水素発生器2の底部近くに配置して前記固形
物流体を前記底部に、又スラッシ除去管路10に保持す
る。スラッシ水素発生器2に吸管路12を設けて、三重
点温度又はそれに近い温度の液体水素を導入する。又蒸
気排出管路14を設けて、前記スラッシ水素発生器2内
での液体水素の蒸発を起こす冷却を維持させる。
【0012】水素蒸気を前記スラッシ水素発生器2か
ら、真空ポンプ16と、予熱器18と絞り弁20からな
る装置により除去する。水素蒸気を予熱器18で予熱し
て、前記絞り弁と真空ポンプ装置の機能性を維持する。
絞り弁20を事実上タイマー制御して開放位置から閉鎖
位置に往復させて、圧力を前記スラッシ水素発生器2内
の三重点圧力以下と以上の圧力に調整させる。真空ポン
プ16はプロセス運転のため定格されて、圧力をスラッ
シ水素発生器2内の三重点圧力以下に減圧できる。
【0013】スラッシ水素の凍結融解法による連続生産
では、絞り弁20を用いて、スラッシ水素発生器2内の
圧力を三重点圧力以上と以下に循環させ、固体水素をそ
の表面に生成させる。三重点圧力のほぼ±10%の圧力
振動、たとえば45乃至56トルの気圧を約2乃至15
秒、一般に1サイクル当り6乃至15秒の範囲の期間掌
握できる。スラッシ水素発生器2内の圧力を三重点圧力
以下に減圧するに従い、水素の結晶のばら母材が表面に
形成する。圧力が三重点圧力より僅か上回るに従い、固
形物が液体中に滑落する。この工程を、水素の結晶が液
体水素の水面下に残っているレベルの少くとも30%好
ましくは少くとも45%乃至60%以下に達するまで続
ける。固形物が約55%以上になると、固体水素粒子の
若干のものが表面にでてきて、プロセス効率につながる
損失となる。
【0014】全く意外ではあるが、30%以上、典型的
例として、45乃至60%のスラッシ濃度はスラッシ水
素発生器2で、そのスラッシ水素発生器を連続方式で運
転することで大した問題もなく達成できる。これと対照
的に、30%以上の濃度のスラッシは、回分方式での運
転では凍結融解法による達成は困難である。圧力を循環
させることなく前記回分方式を真空下に保持することだ
けを必要とする熟成はスラッシ濃度を50%のレベルに
増加させることが必要である。
【0015】図2は、標準沸点(NBP)液体水素の原
料から生産されたスラッシ水素の貯蔵に至るスラッシ水
素の連続生産の流れ図である。詳述すれば、源たとえば
タンクローリなどからの液体水素を管路100を経由し
てNBP水素貯蔵タンク102に充填する。この時点に
おけるNBP水素は、この時点におけるオルトのパラに
対する比が5対95以下である方がよい。
【0016】オルトのパラに対する比が5対95のNB
P水素を管路104経由でNBP水素容器102から除
去し、オルト・パラ接触コンバーター106に通して、
前記水素を典型的例として5対95から1対99以下に
触媒により分解する。接触コンバーター106には、触
媒たとえば珪酸ニッケルが含まれ、水素を比較的高いエ
ネルギーレベルのオルト形からパラ形で示される比較的
低いエネルギーレベルへの転化を容易にする。前記オル
ト水素のパラ水素への転化が接触転化なしに温度を低下
させることで達成できるが、前記接触法はこの転化を容
易にし、かつプロセスの効率を向上させる。接触法を用
いるとしても、前記接触コンバーターでは若干の冷却が
必要で、管路104からの水素の一部を管路108を経
由して除去し、膨脹させてコンバーター106を通過さ
せてから管路110を経由して排出する。
【0017】パラ形でなるべくなら少くとも99%のN
BP水素を接触コンバーター106から管路112を経
由して除去し、熱交換器114に導入する。熱交換器1
14では、前記NBP水素を13.8°Kのそれの三重
点温度、もしくはそれの三重点温度に近い温度に少くと
も冷却する。熱交換器114の冷凍を管路112からの
液体水素の一部を管路116を経由して除去、それを膨
脹させて入口NBP液体水素と接触させる熱交換に通す
ことで得る。蒸気を管路117を経由して抜き取り、予
熱器145で予熱し、その後、管路146を通して(背
圧弁は図示せず)真空ポンプ127の吸込み側と圧力制
御弁147の下流に送る。その三重点又はそれに近い液
体水素を熱交換器114から管路118を経由して除去
し、事実上それの三重点圧力に膨脹させて、スラッシ水
素発生器120に導入する。蒸気をスラッシ水素発生器
120から管路122を経て除去、予熱器123で予
熱、この予熱水素を管路125を経由、圧力制御弁14
7を通して真空ポンプ127に除去する。固形物の濃度
が重量比で少くとも約30%、典型的例として45乃至
60%のスラッシ水素を管路124を経て除去する。前
記スラッシをほぼ連続ベースでポンプ126でポンピン
グして、スラッシの熟成に、又貯蔵のためタンク128
に管路128を経由して送る。固形物を典型的例として
前記スラッシ水素発生器での前記30乃至60%の固形
物から貯蔵タンク128での45乃至65%の濃度に濃
縮する。
【0018】貯蔵タンク128での固形物の熟成ならび
に濃度は三重点液体水素を管路132を経由して前記タ
ンクに抜き取ることで影響を受けることがある。除去管
路132とポンプ134から上流はスクリン(図示せ
ず)で、固形物粒子を三重点液体水素から、スラッシタ
ンク128から除去されるのと同様、濾過する作用をす
る。固体粒子の濾過は残留液体中の固形物の濃縮に役立
つ。この三重点液体水素を除去管路136を経由して循
環させて熱交換器114に搬送し、スラッシ水素発生器
120に導入して戻す。スラッシ水素生成物を管路13
8を経由してスラッシタンク128の底部から除去し、
ポンプ140と管路142を経てポンピングして航空機
もしくは他の用途に用いる。三重点液体水素は前記サー
ビス航空機から戻して、管路144によりスラッシ水素
への再循環と転化に用いることができる。
【0019】上述の圧力振動を用いることができるが、
対照的にこの実施例は液体水素の三重点以上の温度での
ほぼ連続導入を用い、表面固形物を軟化させ、又部分融
解をもたらす。表面又はその近辺での攪拌は表面固形物
を破壊させ、又このような破壊された固形物を吸込み液
体水素と接触させてこのような固形物を軟化させ、微粒
スラッシを形成させる。水素蒸気の連続除去をスラッシ
水素発生器に対して活用でき、吸込み液体水素を制御し
て添加することで、高濃度のスラッシを比較的高速で生
産できる。
【0020】スラッシ水素生産の凍結融解法の改良型は
連続法として操作でき、液体水素から重量比で45乃至
60%の固形物量のスラッシを生産する。これまで、重
量比で55乃至60%の固形物スラッシ水素が、スラッ
シ粒子の熟成の必要もなく連続法で直接生産できること
が考えられなかったことは意外である。熟成時間が除去
できることは、スラッシの生産に必要な装置を劇的に小
型化できることを意味する。この改良は、回分方式より
もむしろ連続方式での運転により達成できる改良とは又
別のものである。プラントの大きさが小型化できるので
ある。
【0021】
【実施例】次掲の実施例は本発明の好ましい実施例であ
って発明の範囲を制限するものではない。実施例1 一連のスラッシ水素の流れ試験を図1の略図で示すもの
と同様のスラッシ水素発生器の形状を備える装置を発案
させた。このスラッシ水素発生器は直径が32″(約8
1.28cm)、深さが96″(約243.83cm)
で、攪拌装置、循環ポンプと、圧力ならびに温度測定の
計装を備えた。スラッシの生産は、約100ガロン(約
378.54l(米国))の容量を有するスラッシ発生
器の内殻内で行われる。攪拌装置は空気駆動モーターを
備え、又容器の2つの上部レベルに保持された2組の流
体力学形状4枚翼と容器の底部の近くに取付けられた2
枚の小翼からなった。
【0022】設けられたスラッシ抜き取りポンプはイン
デューサ付き遠心力利用型ポンプで、5.5psiの差
動圧上昇をもつ1分間当り約100ガロン(約378.
54l)の容量があった。使用された流量計はベンチュ
リ型で、差圧をポンプ入口と排出口の間と、ポンプ排出
口とベンチュリスロートの間で測定した。スラッシと液
体水素の濃度を核放射線減衰(NRA)デンシメーター
を用いて測定した。これらのデンシメーターは外部1キ
ュリーセシウム源とシンチレーション計数計を用いる。
ビームが前記ポンプモーターの上部の上のスラッシ水素
発生器の下部を正反対に通って投射されるよう装置を配
置した。別のデンシメーターをスラッシ水素発生器から
の移動管路に保持し、1/2キュリーセシウム源と、シ
ンチレーション計数計からなる。
【0023】下表1は連続水素生産の結果を示す。
【0024】
【表1】 スラッシ水素生産の連続法 ―――――――――――――――――――――――――――――――――――― ポイント 品 質 流 量 温 度 圧 力 エンタルピー ポンド/時間 °K PSIA BTUS/ポンドモル ―――――――――――――――――――――――――――――――――――― 100 NBPL 880 20.3 14.7 −222 101 NBPV 4 20.3 14.7 − 104 NBPL 876 20.3 14.7 −222 108 NBPL 58 20.3 14.7 −222 110 NBPV 58 20.3 14.7 −222 112 NBPL 818 20.3 13.7 −222 116 L 100 20.3 13.7 −222 117 TPV 100 13.8 1.02 121.5 118 TPL 718 14.5 11.7 −263.5 122 TPV 134 13.8 1.02 122.5 124 35% SL 1727 13.8 1.02 −285 125 V 234 275 0.85 − 132 TPL 893 13.8 1.02 −267 136 L 1143 13.8 1.02 −267 138 SL 50% 不定 13.8 1.02 −267 144 L 250 − − − ―――――――――――――――――――――――――――――――――――― NPBL…標準沸点液体水素を言う NBPV…標準沸点水素蒸気を言う SL…液体と固体水素の混合物を言い、%はスラッシ中
の固形物濃度を言う TPL…三重点温度における液体水素を言う TPV…三重点温度における水素蒸気を言う L…液体水素を言う これらの試験はスラッシ水素生産の凍結融解法が連続法
として操作でき、又三重点液体水素から重量比で55乃
至60%の固形物の量のスラッシが生産できることを具
体的に示した。これらの結果は、重量比で55乃至60
%のスラッシ水素が、スラッシ粒子の熟成の必要なしに
連続方式で凍結融解法で直接生産され得ることをそれま
で考えられなかった点において意外なことであった。回
分方式での従来の実験では、重量比で30乃至40%の
固形物を産出し、55%もの収量を得るには何時間もの
熟成時間が必要であった。
【0025】
【発明の効果】この熟成時間の排除は、スラッシ生産に
必要な装置を劇的に小型化させる。この改良は回分方式
よりもむしろ連続方式による運転で達成できる改良とは
別のものである。プラントの大きさは、連続運転してス
ラッシ水素を直接生産する時、少くとも2の倍率で小型
化できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】連続凍結融解法で用いられるスラッシ水素発生
器のフローチャートである。
【図2】貯蔵を含むNBP水素からのスラッシ水素生産
の連続法の略図である。
【符号の説明】
2 スラッシ水素発生器 4 分離器 6 攪拌装置 8 ワイパー 10 スラッシ除去管路 12 吸込管路 14 蒸気排出 16 真空ポンプ 18 予熱器 100 管路(液体水素) 102 NBP水素貯蔵タンク 104 管路(NBP水素) 106 オルソ・パラ触媒コンバーター 108 管路(水素の一部) 110 管路(排出) 112 管路(NBP水素) 114 熱交換器 116 管路(液体水素) 117 管路(蒸気) 118 管路(液体水素) 120 スラッシ水素発生器 122 管路(蒸気) 123 予熱器 124 管路(スラッシ水素) 125 管路(予熱水素) 126 ポンプ 127 真空ポンプ 128 貯蔵タンク 130 管路(スラッシ) 132 管路(液体水素) 134 ポンプ 136 除去管路(三重点液体水素) 138 管路(スラッシ水素生成物) 140 ポンプ 142 管路(スラッシ水素生成物) 144 管路(スラッシ水素) 146 管路(蒸気) 147 圧力制御弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リー.ストロール.ガウマー.ジュニア アメリカ合衆国.18104.ペンシルバニア 州.サウス.グレンウッド.ストリート. 601 (72)発明者 ロバート.バイロン.ムーア アメリカ合衆国.18103.ペンシルバニア 州.アレンタウン.エッジモント.コー ト.2951 (72)発明者 グレーン.エウジーン.キナード アメリカ合衆国.18103.ペンシルバニア 州.アレンタウン.エドワード.ストリー ト.915

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 凍結融解法によるスラッシ水素発生器内
    でのスラッシ水素生産の方法において、 (a) 液体水素をその三重点温度で前記スラッシ水素発生
    器内にほぼ連続して注入する工程と; (b) 前記液体水素スラッシを前記スラッシ水素発生器か
    ら水素蒸気を除去することで冷却する工程と; (c) 前記スラッシ発生器内の圧力を水素の三重点以下の
    圧力に、又その後、三重点における圧力を僅かに上回る
    圧力に交番環境させる工程と; (d) スラッシ中の固体粒子を重量比で少くとも30%に
    濃縮する工程と; (e) 前記スラッシ水素発生器からスラッシ水素を、前記
    スラッシ水素発生器内にスラッシをほぼ一定のレベルに
    維持するような速度でほぼ連続的に除去する工程と; からなる高収量で、又連続ベースでスラッシ水素を生産
    する方法。
  2. 【請求項2】 前記圧力を循環させて工程c)で、1サイ
    クル当り2乃至30秒の速度で調整することを特徴とす
    る請求項1のスラッシ水素生産の方法。
  3. 【請求項3】 前記スラッシ水素発生器内で前記固形物
    を重量比にして45乃至60%固形物のレベルに濃縮す
    ることを特徴とする請求項2のスラッシ水素生産の方
    法。
  4. 【請求項4】 連続方式で液体水素からスラッシ水素を
    生産する方法において、 (a) 5対95以下、ただし約1対99以上のオルトのパ
    ラに対する比を有する標準沸点液体水素を接触コンバー
    ターに連続的に注入し、前記液体水素を1対99以下の
    オルトのパラに対する比を有する液体水素に転化させる
    工程と; (b) 前記液体水素をその三重点温度又はそれに近い温度
    に冷却する工程と; (c) 前記液体水素をその三重点圧力に膨脹させる工程
    と; (d) 前記液体水素をスラッシ水素発生器に注入して、水
    素蒸気を除去し、前記液体水素を十分に冷却して固体水
    素を形成させる工程と; (e) 前記スラッシ水素発生器内の圧力を気・液範囲内の
    三重点圧力を上回る圧力に、又固・液範囲内の三重点圧
    力を下回る圧力とに、1サイクル当り2乃至30秒の速
    度で循環させることで固体形成の速度を向上させる工程
    と; (f) 前記スラッシ水素発生器内の固体水素を、重量比で
    少くとも30%ただし55%以下のスラッシに濃縮する
    工程と; (g) 前記スラッシ水素を貯蔵容器に移動させる工程と; (h) 前記貯蔵容器に入っている前記スラッシ中の固形物
    を重量比で45乃至65%に濃縮する工程と; からなるスラッシ水素生産の方法。
  5. 【請求項5】 前記スラッシ中の固形物を前記貯蔵容器
    内で、固形物を液体水素から濾過することで濃縮して、
    前記液体水素をスラッシ発生器に再循環させることを特
    徴とする請求項4のスラッシ水素生産の方法。
  6. 【請求項6】 前記スラッシ中の固形物を貯蔵タンク中
    で少くとも60%のレベルに濃縮することを特徴とする
    請求項5のスラッシ水素生産の方法。
  7. 【請求項7】 前記スラッシ水素発生器内の圧力を1サ
    イクル当り6乃至15秒の速度で循環させることを特徴
    とする請求項4のスラッシ水素生産の方法。
  8. 【請求項8】 スラッシ水素発生器によりスラッシ水素
    を生産する方法において、 (a) 液体水素をその三重点温度を僅かに上回る温度で前
    記スラッシ水素発生器にほぼ連続的に注入する工程と; (b) 前記スラッシ水素発生器から水素蒸気をほぼ連続的
    に除去することで固体水素を気・液界面で形成させる工
    程と; (c) 液体水素スラッシ中に形成されるままの表面固体を
    破壊、拡散する工程と; (d) スラッシ中の固体粒子を重量比で少くとも30%に
    濃縮する工程と; (e) 前記スラッシ水素発生器内のスラッシをほぼ一定の
    レベルに維持するような速度でスラッシ水素を前記スラ
    ッシ水素発生器からほぼ一定に除去する工程と; からなる高収量、連続方式でスラッシ水素生産の方法。
  9. 【請求項9】 前記スラッシに水素発生器により導入さ
    れた液体水素の温度は絶対温度16°K以上でないこと
    を特徴とする請求項8のスラッシ水素生産の方法。
  10. 【請求項10】 前記固形物を前記スラッシ発生器内
    で、重量比にして45乃至60%のレベルに濃縮するこ
    とを特徴とする請求項9のスラッシ水素生産の方法。
  11. 【請求項11】 液体水素から連続方式でスラッシ水素
    を生産する方法において、 (a) 5対95以下のオルトのパラに対する比を有する標
    準沸点液体水素を接触コンバーターに連続的に注入して
    前記液体水素をより低いオルトのパラに対する比を有す
    る液体水素に転化させる工程と; (b) 前記液体水素を絶対温度16°K以下にただしその
    三重点温度以下にしないように冷却する工程と; (c) 前記液体水素をその三重点圧力に膨脹させる工程
    と; (d) 前記液体水素をスラッシ水素発生器に注入し、水素
    蒸気を取去り、前記液体水素を十分冷却して固体水素を
    形成させる工程と; (e) スラッシ水素発生器内の固体水素を重量比でスラッ
    シの少くとも30%、ただし55%以下のレベルに濃縮
    する工程と; (f) 前記スラッシ水素を貯蔵容器に移動させる工程と; (g) 前記貯蔵容器にある前記スラッシ中の固形物を重量
    比で45乃至65%のレベルに濃縮する工程と; からなるスラッシ水素生産の方法。
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Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH085642B2 (ja) * 1991-03-08 1996-01-24 岩谷産業株式会社 スラッシュ水素製造装置
DE4129020C2 (de) * 1991-08-31 1997-07-24 Deutsche Forsch Luft Raumfahrt Verfahren und Betankungseinrichtung zum Befüllen eines Kryotanks
US5275006A (en) * 1992-08-13 1994-01-04 Mccutchen Wilmot H Rotary two-phase refrigeration apparatus and method
US5301510A (en) * 1992-09-25 1994-04-12 Rockwell International Corporation Self-powered slush maintenance unit
US5402649A (en) * 1993-09-02 1995-04-04 Rockwell International Corporation Spray-freeze slush hydrogen generator
DE4403352B4 (de) * 1994-02-03 2004-09-09 Linde Ag Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des para-Gehalts eines Wasserstoff-Gasstromes
US6003300A (en) * 1997-01-21 1999-12-21 Stephen C. Bates Technique for high mixing rate, low loss supersonic combustion with solid hydrogen and liquid helium fuel
US5964100A (en) * 1998-01-06 1999-10-12 Integrated Biosystems, Inc. System for freeze granulation
US6079215A (en) * 1998-01-06 2000-06-27 Integrated Biosystems, Inc. Method for freeze granulation
SE512588C2 (sv) * 1998-08-06 2000-04-03 Aga Ab Metod och anordning för punktkylning av yta
WO2002057693A1 (en) * 2001-01-17 2002-07-25 Sierra Lobo, Inc. Densifier for simultaneous conditioning of two cryogenic liquids
US7347053B1 (en) 2001-01-17 2008-03-25 Sierra Lobo, Inc. Densifier for simultaneous conditioning of two cryogenic liquids
US7201018B2 (en) 2003-01-28 2007-04-10 Air Products And Chemicals, Inc. Generation and delivery system for high pressure ultra high purity product
EP1604950A4 (en) * 2003-03-11 2012-07-25 Maekawa Seisakusho Kk METHOD FOR PRODUCING PASTENED NITROGEN AND DEVICE THEREFOR
US7191602B2 (en) * 2003-06-16 2007-03-20 The Regents Of The University Of California Storage of H2 by absorption and/or mixture within a fluid medium
WO2005075352A1 (ja) * 2004-02-06 2005-08-18 Mayekawa Mfg.Co.,Ltd. スラッシュ窒素の製造方法及びその製造装置
DE102005049906B4 (de) * 2005-10-17 2009-12-03 Von Ardenne Anlagentechnik Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Verdampfung von Verdampfungsmaterial
DE102012008591A1 (de) * 2012-04-27 2013-10-31 Messer France S.A.S Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen gekühlter Produkte
JP6021430B2 (ja) * 2012-05-22 2016-11-09 川崎重工業株式会社 液体水素貯槽から発生するボイルオフガスの再液化方法
US10479678B2 (en) * 2014-05-15 2019-11-19 Lawrence Livermore National Security, Llc Ortho-H2 refueling for extended cryogenic pressure vessel dormancy
CA2994041A1 (en) * 2015-07-31 2017-02-09 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Method and apparatus for partially solidifying a methane comprising stream
CN112225173B (zh) * 2020-09-30 2021-12-28 西安交通大学 一种小型氢浆制备可视化实验装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3455117A (en) * 1966-10-03 1969-07-15 Martin Marietta Corp Method and apparatus for cooling and subcooling fluids such as hydrogen
US3521457A (en) * 1967-07-19 1970-07-21 Air Reduction Apparatus for making hydrogen slush using nitrogen and helium refrigerants
US3521458A (en) * 1967-07-19 1970-07-21 Air Reduction Apparatus for making hydrogen slush using helium refrigerant
DE2423610C2 (de) * 1974-05-15 1981-12-03 Messer Griesheim Gmbh, 6000 Frankfurt Verfahren zum Herstellen von Matsch tiefsiedender Gase
JPH085642B2 (ja) * 1991-03-08 1996-01-24 岩谷産業株式会社 スラッシュ水素製造装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ADVANCES IN CRYOGENIC ENGINEERING=1966US *

Also Published As

Publication number Publication date
EP0523568B1 (en) 1996-05-08
DE69210493T2 (de) 1996-09-12
AU1965492A (en) 1993-01-21
US5154062A (en) 1992-10-13
EP0523568A1 (en) 1993-01-20
AU644300B2 (en) 1993-12-02
DE69210493D1 (de) 1996-06-13
US5280710A (en) 1994-01-25

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