JPH06234502A - 水素吸蔵合金スラリを用いたエネルギ貯蔵方法 - Google Patents
水素吸蔵合金スラリを用いたエネルギ貯蔵方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 貯蔵密度が高く、付帯設備が比較的軽微で済
み、貯蔵安全性の高い、水素吸蔵合金スラリを用いたエ
ネルギ貯蔵方法を提供する。 【構成】 夜間電力を利用して水を電気分解し、発生し
た水素を水素鋳造タンク３に導入して３００〜１０００
μｍに粉砕したＬａＮｉ5 の粉末とシリコンオイルとを
容積比で３０対７０に混合した水素吸蔵合金スラリ９に
吸蔵させる。次いで、この水素を吸蔵した水素吸蔵合金
スラリ９をスラリ貯蔵配管８を経て地下貯蔵タンク７に
導入して貯蔵し、必要に応じて地下貯蔵タンク７内の水
素吸蔵合金スラリを加熱して水素を放出させ、電力変換
する。
み、貯蔵安全性の高い、水素吸蔵合金スラリを用いたエ
ネルギ貯蔵方法を提供する。 【構成】 夜間電力を利用して水を電気分解し、発生し
た水素を水素鋳造タンク３に導入して３００〜１０００
μｍに粉砕したＬａＮｉ5 の粉末とシリコンオイルとを
容積比で３０対７０に混合した水素吸蔵合金スラリ９に
吸蔵させる。次いで、この水素を吸蔵した水素吸蔵合金
スラリ９をスラリ貯蔵配管８を経て地下貯蔵タンク７に
導入して貯蔵し、必要に応じて地下貯蔵タンク７内の水
素吸蔵合金スラリを加熱して水素を放出させ、電力変換
する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、水素吸蔵合金スラリを
用いたエネルギ貯蔵方法に係り、特に、電力を水素に変
換して貯蔵し、必要に応じて取り出して、例えば電力に
変換することができる、水素吸蔵合金スラリを用いたエ
ネルギ貯蔵方法に関する。
用いたエネルギ貯蔵方法に係り、特に、電力を水素に変
換して貯蔵し、必要に応じて取り出して、例えば電力に
変換することができる、水素吸蔵合金スラリを用いたエ
ネルギ貯蔵方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、電力を力学的エネルギまたは
化学的エネルギに変換して貯蔵する方法、およびコンデ
ンサや超伝導を利用して直接貯蔵する方法が知られてお
り、上記化学的エネルギに変換して貯蔵する方法の一例
としては、例えば水を電気分解して得られた水素をガス
状または液状で貯蔵する方法が知られている。
化学的エネルギに変換して貯蔵する方法、およびコンデ
ンサや超伝導を利用して直接貯蔵する方法が知られてお
り、上記化学的エネルギに変換して貯蔵する方法の一例
としては、例えば水を電気分解して得られた水素をガス
状または液状で貯蔵する方法が知られている。
【０００３】しかしながら上記水素の貯蔵方法は、貯蔵
密度が低かったり、付帯設備が過重となったり、しかも
安全性の確保が困難であるという問題があった。
密度が低かったり、付帯設備が過重となったり、しかも
安全性の確保が困難であるという問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
従来技術の問題点を解決し、貯蔵密度が高く、付帯設備
が比較的軽微で済み、安全性の高い、水素吸蔵合金スラ
リを用いたエネルギ貯蔵方法を提供することにある。
従来技術の問題点を解決し、貯蔵密度が高く、付帯設備
が比較的軽微で済み、安全性の高い、水素吸蔵合金スラ
リを用いたエネルギ貯蔵方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、余剰電力を利用して水を電気分解し、得られ
た水素を水素吸蔵合金と該水素吸蔵合金に対して不活性
の液体とを混合したスラリに吸蔵して貯蔵することを特
徴とする。
本発明は、余剰電力を利用して水を電気分解し、得られ
た水素を水素吸蔵合金と該水素吸蔵合金に対して不活性
の液体とを混合したスラリに吸蔵して貯蔵することを特
徴とする。
【０００６】
【作用】水を電気分解して得られた水素を所定の条件で
水素吸蔵合金スラリと接触させることにより、水素が吸
蔵合金に金属水素化物の形で吸蔵されるので、通常の例
えば１５０kg/cm 2 Ｇ圧縮ボンベガスよりも単位容積当
たりの吸蔵密度が高くなる。また水素を、該水素を吸蔵
した水素吸蔵合金スラリとして貯蔵することにより、吸
蔵および貯蔵雰囲気を常温かつ数気圧とすることができ
るので、高圧タンクや超低温防熱層を必要とする、気体
または液体として水素を貯蔵する従来方法に較べて設備
コストが低減されるとともに、貯蔵安全性が著しく高く
なる。本発明において水素吸蔵合金とは、水素を金属水
素化物のような形で吸収し、必要な時に放出することが
できる金属であり、このような水素吸蔵合金には次のよ
うな特性が要求される。 （１）水素吸蔵能力が大きいこと、（２）水素化物を形
成するのに必要な熱量が少ないこと、（３）常温付近の
温度雰囲気で使用できること、（４）水素の吸蔵および
放出を繰り返しても水素吸蔵能力が低下しないこと。
水素吸蔵合金スラリと接触させることにより、水素が吸
蔵合金に金属水素化物の形で吸蔵されるので、通常の例
えば１５０kg/cm 2 Ｇ圧縮ボンベガスよりも単位容積当
たりの吸蔵密度が高くなる。また水素を、該水素を吸蔵
した水素吸蔵合金スラリとして貯蔵することにより、吸
蔵および貯蔵雰囲気を常温かつ数気圧とすることができ
るので、高圧タンクや超低温防熱層を必要とする、気体
または液体として水素を貯蔵する従来方法に較べて設備
コストが低減されるとともに、貯蔵安全性が著しく高く
なる。本発明において水素吸蔵合金とは、水素を金属水
素化物のような形で吸収し、必要な時に放出することが
できる金属であり、このような水素吸蔵合金には次のよ
うな特性が要求される。 （１）水素吸蔵能力が大きいこと、（２）水素化物を形
成するのに必要な熱量が少ないこと、（３）常温付近の
温度雰囲気で使用できること、（４）水素の吸蔵および
放出を繰り返しても水素吸蔵能力が低下しないこと。
【０００７】上記条件を満たすものとして本発明では、
ランタン−ニッケル合金、鉄−チタン合金、チタン−マ
ンガン合金、チタン−鉄−マンガン合金等の中から水素
分離の作動条件に合わせて適当な解離圧を有するものが
使用される。本発明において水素吸蔵合金の粒子径は、
５０〜３０００μｍであり、好ましくは３００〜１００
０μｍである。水素吸蔵合金に対して不活性の液体とし
ては、例えばシリコンオイルが使用されるが、飽和炭化
水素、芳香族炭化水素、脂環式飽和炭化水素等であって
も常温付近で飽和蒸気圧の低いものであればよい。また
水素吸蔵合金スラリ中の水素吸蔵合金粉末量、すなわち
固形物濃度は、例えば５〜４０ｖｏｌ％であり、好まし
くは３０〜４０ｖｏｌ％である。
ランタン−ニッケル合金、鉄−チタン合金、チタン−マ
ンガン合金、チタン−鉄−マンガン合金等の中から水素
分離の作動条件に合わせて適当な解離圧を有するものが
使用される。本発明において水素吸蔵合金の粒子径は、
５０〜３０００μｍであり、好ましくは３００〜１００
０μｍである。水素吸蔵合金に対して不活性の液体とし
ては、例えばシリコンオイルが使用されるが、飽和炭化
水素、芳香族炭化水素、脂環式飽和炭化水素等であって
も常温付近で飽和蒸気圧の低いものであればよい。また
水素吸蔵合金スラリ中の水素吸蔵合金粉末量、すなわち
固形物濃度は、例えば５〜４０ｖｏｌ％であり、好まし
くは３０〜４０ｖｏｌ％である。
【０００８】本発明において、水を電気分解する電力と
しては、夜間電力を使用することが好ましい。すなわ
ち、電力需要の少ない夜間電力を水素に変換して貯蔵
し、電力需要の高い昼間に取り出し、タービンまたは燃
料電池で再び電力に戻して使用することができる。これ
によって昼間の電力消費ピークをカットすることができ
る。
しては、夜間電力を使用することが好ましい。すなわ
ち、電力需要の少ない夜間電力を水素に変換して貯蔵
し、電力需要の高い昼間に取り出し、タービンまたは燃
料電池で再び電力に戻して使用することができる。これ
によって昼間の電力消費ピークをカットすることができ
る。
【０００９】本発明において、水素を吸蔵した水素吸蔵
合金スラリを地下タンクに、より好ましくは大深度地下
に埋設した地下タンクに貯蔵することが好ましい。これ
によって、貯蔵タンク用地の確保が難しい都市部におい
ても適用することができるようになるうえ、水素の放出
に必要な熱量として、地上の未利用排熱エネルギの他に
地熱エネルギを利用することができる。
合金スラリを地下タンクに、より好ましくは大深度地下
に埋設した地下タンクに貯蔵することが好ましい。これ
によって、貯蔵タンク用地の確保が難しい都市部におい
ても適用することができるようになるうえ、水素の放出
に必要な熱量として、地上の未利用排熱エネルギの他に
地熱エネルギを利用することができる。
【００１０】水素吸蔵合金スラリによる水素吸蔵反応
は、常温、例えば２０℃における発熱反応である。一
方、水素放出反応は、例えば４０℃における吸熱反応で
ある。従って一旦吸蔵した水素を放出させる際は、常に
所定の熱量を連続して加える必要があり、熱を加えない
限り、水素は放出されない。従って貯蔵安定性に優れて
おり、万一タンクに亀裂が入っても一度に大量の水素が
放出される危険性は少ない。
は、常温、例えば２０℃における発熱反応である。一
方、水素放出反応は、例えば４０℃における吸熱反応で
ある。従って一旦吸蔵した水素を放出させる際は、常に
所定の熱量を連続して加える必要があり、熱を加えない
限り、水素は放出されない。従って貯蔵安定性に優れて
おり、万一タンクに亀裂が入っても一度に大量の水素が
放出される危険性は少ない。
【００１１】本発明において、水素放出時の水素吸蔵合
金スラリの加熱源としては、未利用排熱エネルギや地熱
を利用した熱交換器（例えばヒートパイプ式）を用いる
ことが好ましい。
金スラリの加熱源としては、未利用排熱エネルギや地熱
を利用した熱交換器（例えばヒートパイプ式）を用いる
ことが好ましい。
【００１２】
【実施例】次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説
明する。図１は、本発明の一実施例を示す装置系統図で
ある。この装置は、水の電解装置１と、該水電解装置１
にガス配管２を介して連結された水素吸蔵タンク３と、
該水素吸蔵タンク３の下方から流出して上方に戻るスラ
リ循環配管４と、該スラリ循環配管４の前記水素吸蔵タ
ンク３の出口付近に設けられたスラリポンプ５と、その
後流に設けられた熱交換器６と、地下に埋設され、ガス
封用シェルを有する地下貯蔵タンク７と、前記スラリ循
環配管４の、スラリポンプ５と熱交換器６との間と前記
地下貯蔵タンク７とを連結するスラリ貯蔵配管８と、前
記地下貯蔵タンク７の底部と前記地上に設けられた水素
吸蔵タンク３とを連結するスラリ戻し配管１２と、該ス
ラリ戻し配管１２の地下貯蔵タンク７内で分岐されたタ
ンク内循環配管１８と、前記スラリ戻し配管１２の下端
部に設けられた循環ポンプ１０と、該循環ポンプ１０を
支持するポンプ懸垂装置１１と、地下貯蔵タンク７の上
部と図示省略した地上のガスタービン燃焼器とを連結す
る水素抜き出し配管１３と、該水素抜き出し配管１３に
設けられ、水素を送給するブロワ１４とから主として構
成されており、前記水素吸蔵タンク３には３００〜１０
００μｍに粉砕したＬａＮｉ5 の粉末と、例えばシリコ
ンオイルとの容積割合で３０対７０混合スラリが充填さ
れている。１７は、地熱を利用して地下貯蔵タンク７内
の水素貯蔵スラリ９を加熱するヒートパイプ、１５は電
力を供給する鉄塔である。
明する。図１は、本発明の一実施例を示す装置系統図で
ある。この装置は、水の電解装置１と、該水電解装置１
にガス配管２を介して連結された水素吸蔵タンク３と、
該水素吸蔵タンク３の下方から流出して上方に戻るスラ
リ循環配管４と、該スラリ循環配管４の前記水素吸蔵タ
ンク３の出口付近に設けられたスラリポンプ５と、その
後流に設けられた熱交換器６と、地下に埋設され、ガス
封用シェルを有する地下貯蔵タンク７と、前記スラリ循
環配管４の、スラリポンプ５と熱交換器６との間と前記
地下貯蔵タンク７とを連結するスラリ貯蔵配管８と、前
記地下貯蔵タンク７の底部と前記地上に設けられた水素
吸蔵タンク３とを連結するスラリ戻し配管１２と、該ス
ラリ戻し配管１２の地下貯蔵タンク７内で分岐されたタ
ンク内循環配管１８と、前記スラリ戻し配管１２の下端
部に設けられた循環ポンプ１０と、該循環ポンプ１０を
支持するポンプ懸垂装置１１と、地下貯蔵タンク７の上
部と図示省略した地上のガスタービン燃焼器とを連結す
る水素抜き出し配管１３と、該水素抜き出し配管１３に
設けられ、水素を送給するブロワ１４とから主として構
成されており、前記水素吸蔵タンク３には３００〜１０
００μｍに粉砕したＬａＮｉ5 の粉末と、例えばシリコ
ンオイルとの容積割合で３０対７０混合スラリが充填さ
れている。１７は、地熱を利用して地下貯蔵タンク７内
の水素貯蔵スラリ９を加熱するヒートパイプ、１５は電
力を供給する鉄塔である。
【００１３】このような構成において、鉄塔１５から水
電解装置１に供給された、例えば夜間電力により、水が
電気分解されて水素１６が発生する。発生した水素１６
は、ガス配管２を経て後流の水素吸蔵タンク３に流入す
る。水素吸蔵タンク３に流入した水素１６は、水素吸蔵
タンク３で、例えば熱交換器６で２０℃に維持された水
素吸蔵合金スラリに吸蔵される。水素１６を吸蔵した水
素吸蔵合金スラリは、図示省略したバルブの切り換えに
よって、循環配管４に連結されたスラリ貯蔵配管８を経
て地下貯蔵タンク７に流入して貯蔵される。貯蔵期間
中、水素を吸蔵したスラリは循環ポンプ１０およびスラ
リ戻し配管１２に連結されたタンク内循環配管１９を経
て循環、攪拌されるので、水素吸蔵合金粉末が沈降する
ことはない。
電解装置１に供給された、例えば夜間電力により、水が
電気分解されて水素１６が発生する。発生した水素１６
は、ガス配管２を経て後流の水素吸蔵タンク３に流入す
る。水素吸蔵タンク３に流入した水素１６は、水素吸蔵
タンク３で、例えば熱交換器６で２０℃に維持された水
素吸蔵合金スラリに吸蔵される。水素１６を吸蔵した水
素吸蔵合金スラリは、図示省略したバルブの切り換えに
よって、循環配管４に連結されたスラリ貯蔵配管８を経
て地下貯蔵タンク７に流入して貯蔵される。貯蔵期間
中、水素を吸蔵したスラリは循環ポンプ１０およびスラ
リ戻し配管１２に連結されたタンク内循環配管１９を経
て循環、攪拌されるので、水素吸蔵合金粉末が沈降する
ことはない。
【００１４】一方、水素を放出させ、エネルギ、例えば
電力エネルギとして使用したい場合は、ヒートパイプ１
７によって地下貯蔵タンク７内の水素吸蔵合金スラリ９
の温度を、例えば４０℃に上昇させると、該水素吸蔵合
金スラリ９から水素が放出される。放出された水素１６
は地下貯蔵タンク７の上部からブロワ１４および水素抜
き出し配管１３を経て、図示省略した例えば地上のガス
タービン燃焼器、燃料電池等に供給され、電力に変換さ
れる。このとき水素ガスの放出量は循環ポンプ１０のタ
ンク内循環流量およびヒートパイプ１７の伝熱量によっ
て制御される。水素ガスを放出した水素吸蔵合金スラリ
９は、前記タンク内循環ポンプ１０およびスラリ戻し配
管１２を経て地上の水素吸蔵タンク３に戻され、繰り返
し使用される。
電力エネルギとして使用したい場合は、ヒートパイプ１
７によって地下貯蔵タンク７内の水素吸蔵合金スラリ９
の温度を、例えば４０℃に上昇させると、該水素吸蔵合
金スラリ９から水素が放出される。放出された水素１６
は地下貯蔵タンク７の上部からブロワ１４および水素抜
き出し配管１３を経て、図示省略した例えば地上のガス
タービン燃焼器、燃料電池等に供給され、電力に変換さ
れる。このとき水素ガスの放出量は循環ポンプ１０のタ
ンク内循環流量およびヒートパイプ１７の伝熱量によっ
て制御される。水素ガスを放出した水素吸蔵合金スラリ
９は、前記タンク内循環ポンプ１０およびスラリ戻し配
管１２を経て地上の水素吸蔵タンク３に戻され、繰り返
し使用される。
【００１５】本実施例によれば、夜間電力を水素に変換
して貯蔵し、これを電力需要のピークとなる昼間に電力
に変換することができるので、昼間の電力消費ピークを
カットすることができるだけでなく、電気エネルギを長
期間有効に貯蔵することができる。本実施例によれば、
電力を水素に変換して水素吸蔵合金スラリに吸蔵させ、
スラリとして貯蔵するようにしたので、圧力容器や超低
温防熱設備等が不要となり、設備コストを低減すること
ができる。また、ガス状で貯蔵する場合に比べて水素の
吸蔵密度が高いので、貯蔵効率が向上し、貯蔵設備自体
がコンパクトとなる。さらに貯蔵された水素が放出され
る反応は吸熱反応であるために、必要な熱量を与えない
限り水素が急激に放出されることがないので、安全性が
極めて高く、大量貯蔵が可能となる。
して貯蔵し、これを電力需要のピークとなる昼間に電力
に変換することができるので、昼間の電力消費ピークを
カットすることができるだけでなく、電気エネルギを長
期間有効に貯蔵することができる。本実施例によれば、
電力を水素に変換して水素吸蔵合金スラリに吸蔵させ、
スラリとして貯蔵するようにしたので、圧力容器や超低
温防熱設備等が不要となり、設備コストを低減すること
ができる。また、ガス状で貯蔵する場合に比べて水素の
吸蔵密度が高いので、貯蔵効率が向上し、貯蔵設備自体
がコンパクトとなる。さらに貯蔵された水素が放出され
る反応は吸熱反応であるために、必要な熱量を与えない
限り水素が急激に放出されることがないので、安全性が
極めて高く、大量貯蔵が可能となる。
【００１６】本実施例によれば、地下貯蔵タンク７内の
攪拌ポンプ１０をポンプ懸垂装置１１で支持することに
より、循環ポンプの点検および故障時のメンテナンスが
容易となる。本実施例において、貯蔵タンク７は地上に
配置してもよい。この場合でも、水素を気体または液体
として貯蔵する従来方法に較べて非常に高い貯蔵安定性
が得られる。
攪拌ポンプ１０をポンプ懸垂装置１１で支持することに
より、循環ポンプの点検および故障時のメンテナンスが
容易となる。本実施例において、貯蔵タンク７は地上に
配置してもよい。この場合でも、水素を気体または液体
として貯蔵する従来方法に較べて非常に高い貯蔵安定性
が得られる。
【００１７】
【発明の効果】本発明によれば、余剰電力により水を電
気分解して得られた水素を水素吸蔵合金スラリに吸蔵し
て貯蔵することにより、大掛かりな装置を必要とするこ
となく、安全かつ効率よくエネルギを貯蔵することがで
きる。
気分解して得られた水素を水素吸蔵合金スラリに吸蔵し
て貯蔵することにより、大掛かりな装置を必要とするこ
となく、安全かつ効率よくエネルギを貯蔵することがで
きる。
【図１】本発明の一実施例を示す装置系統図。
１…水電解装置、２…ガス配管、３…水素吸蔵タンク、
４…循環配管、５…スラリポンプ、６…熱交換器、７…
地下貯蔵タンク、８…スラリ貯蔵配管、９…水素吸蔵合
金スラリ、１０…循環ポンプ、１１…ポンプ懸垂装置、
１２…スラリ戻し配管、１３…水素抜き出し配管、１４
…ブロワ、１５…鉄塔、１６…水素、１７…ヒートパイ
プ、１８…タンク内循環配管。
４…循環配管、５…スラリポンプ、６…熱交換器、７…
地下貯蔵タンク、８…スラリ貯蔵配管、９…水素吸蔵合
金スラリ、１０…循環ポンプ、１１…ポンプ懸垂装置、
１２…スラリ戻し配管、１３…水素抜き出し配管、１４
…ブロワ、１５…鉄塔、１６…水素、１７…ヒートパイ
プ、１８…タンク内循環配管。
Claims (1)
- 【請求項１】 余剰電力を利用して水を電気分解し、得
られた水素を水素吸蔵合金と該水素吸蔵合金に対して不
活性の液体とを混合したスラリに吸蔵して貯蔵すること
を特徴とする水素吸蔵合金スラリを用いたエネルギ貯蔵
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5022988A JPH06234502A (ja) | 1993-02-10 | 1993-02-10 | 水素吸蔵合金スラリを用いたエネルギ貯蔵方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5022988A JPH06234502A (ja) | 1993-02-10 | 1993-02-10 | 水素吸蔵合金スラリを用いたエネルギ貯蔵方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06234502A true JPH06234502A (ja) | 1994-08-23 |
Family
ID=12097928
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5022988A Pending JPH06234502A (ja) | 1993-02-10 | 1993-02-10 | 水素吸蔵合金スラリを用いたエネルギ貯蔵方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06234502A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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