JPH0713469B2 - 水素貯蔵合金を利用した発電方法及び装置 - Google Patents
水素貯蔵合金を利用した発電方法及び装置Info
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- JPH0713469B2 JPH0713469B2 JP61315614A JP31561486A JPH0713469B2 JP H0713469 B2 JPH0713469 B2 JP H0713469B2 JP 61315614 A JP61315614 A JP 61315614A JP 31561486 A JP31561486 A JP 31561486A JP H0713469 B2 JPH0713469 B2 JP H0713469B2
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- hydrogen storage
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- storage alloy
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K25/00—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、水素貯蔵合金を利用した発電方法及び装置に
関するものである。
関するものである。
従来、中低温レベルの熱源からガスタービンを用いて発
電するには、水、蒸気やフロンガスあるいは天然ガス等
の凝縮性熱媒体を加圧後、加熱により蒸発させた後、こ
の蒸気をガスタービンに導入してガスタービンを駆動さ
せた後、ガスタービンから排出された蒸気を冷却凝縮
し、次いでこの液状熱媒体を再度加熱し、加圧蒸気とし
て再びガスタービンに循環導入する方法が行われてい
る。しかしながら、このような方法では、ガスの沸点が
一定圧力のもとでは、一定温度のため排熱の入熱温度よ
り、沸点温度を相当低くとる必要があり、しかも、ター
ビンから排出された蒸気を効率よく凝縮させるために、
凝縮温度を冷却温度より相当高くする必要がある。従っ
て、加熱温度と冷却温度との温度差を相当に大きく（通
常100℃以上）する必要があり、実際上150℃以下の中低
温度レベルの熱源及び10〜30℃程度の冷却源を用いてガ
スタービンを駆動させることは熱効率が悪く、設備費が
かさむため困難であった。
電するには、水、蒸気やフロンガスあるいは天然ガス等
の凝縮性熱媒体を加圧後、加熱により蒸発させた後、こ
の蒸気をガスタービンに導入してガスタービンを駆動さ
せた後、ガスタービンから排出された蒸気を冷却凝縮
し、次いでこの液状熱媒体を再度加熱し、加圧蒸気とし
て再びガスタービンに循環導入する方法が行われてい
る。しかしながら、このような方法では、ガスの沸点が
一定圧力のもとでは、一定温度のため排熱の入熱温度よ
り、沸点温度を相当低くとる必要があり、しかも、ター
ビンから排出された蒸気を効率よく凝縮させるために、
凝縮温度を冷却温度より相当高くする必要がある。従っ
て、加熱温度と冷却温度との温度差を相当に大きく（通
常100℃以上）する必要があり、実際上150℃以下の中低
温度レベルの熱源及び10〜30℃程度の冷却源を用いてガ
スタービンを駆動させることは熱効率が悪く、設備費が
かさむため困難であった。
本発明は、中低温レベルの熱源を用いて効率よくガスタ
ービンを駆動させて発電を行うことのできる発電方法及
び装置を提供することを目的とする。
ービンを駆動させて発電を行うことのできる発電方法及
び装置を提供することを目的とする。
本発明の第１の発明によれば、水素を吸蔵した水素貯蔵
合金〔Ａ〕、〔Ｂ〕及び〔Ｃ〕をそれぞれＴ（Ｉ）、Ｔ
（II）、Ｔ（III）の温度〔但し、Ｔ（Ｉ）＞Ｔ（II）
＞Ｔ（III）〕で加熱して、それぞれ、第２水素放出工
程、第１水素放出工程及び予熱工程を行わせる水素を吸
蔵した水素貯蔵合金の熱媒体による加熱工程と、水素を
放出した水素貯蔵合金〔Ｄ〕、〔Ｅ〕及び〔Ｆ〕をそれ
ぞれＴ（IV）、Ｔ（Ｖ）及びＴ（VI）の温度〔但し、Ｔ
（IV）＜Ｔ（Ｖ）＜Ｔ（VI）〕で冷却して、それぞれ第
２水素吸蔵工程、第１水素吸蔵工程及び予冷工程を行わ
せる冷却媒体による水素を放出した水素貯蔵合金の冷却
工程と、発電機に連結したガスタービンを水素により駆
動させ発電工程と、前記加熱工程における第２水素放出
工程と第１水素放出工程で放出された水素を発電工程に
導く水素配送工程と、発電工程から使用済み水素を前記
冷却工程における第２水素吸蔵工程及び第１水素吸蔵工
程に導入する水素配送工程からなり、かつ前記水素貯蔵
合金〔Ａ〕、〔Ｂ〕、〔Ｃ〕、〔Ｄ〕、〔Ｅ〕及び
〔Ｆ〕によるそれぞれの第２水素放出工程、第１水素放
出工程、予熱工程、第２水素吸蔵工程、第１水素吸蔵工
程及び予冷工程の終了後に、水素を吸蔵した水素貯蔵合
金〔Ｂ〕、〔Ｃ〕及び〔Ｄ〕をそれぞれＴ（Ｉ）、Ｔ
（II）、Ｔ（III）の温度で加熱して、それぞれ、第２
水素放出工程、第１水素放出工程及び予熱工程を行わせ
る水素を吸蔵した水素吸蔵合金の熱媒体による加熱工程
と、水素を放出した水素貯蔵合金〔Ｅ〕、〔Ｆ〕及び
〔Ａ〕をそれぞれＴ（IV）、Ｔ（Ｖ）及びＴ（VI）の温
度で冷却して、それぞれ第２水素吸蔵工程、第１水素吸
蔵工程及び予冷工程を行わせる冷却媒体による水素を放
出した水素貯蔵合金の冷却工程を行わせ、以下このよう
な加熱工程と冷却工程を順次繰返し行うことを特徴とす
る水素貯蔵合金を利用した発電方法が提供される。
合金〔Ａ〕、〔Ｂ〕及び〔Ｃ〕をそれぞれＴ（Ｉ）、Ｔ
（II）、Ｔ（III）の温度〔但し、Ｔ（Ｉ）＞Ｔ（II）
＞Ｔ（III）〕で加熱して、それぞれ、第２水素放出工
程、第１水素放出工程及び予熱工程を行わせる水素を吸
蔵した水素貯蔵合金の熱媒体による加熱工程と、水素を
放出した水素貯蔵合金〔Ｄ〕、〔Ｅ〕及び〔Ｆ〕をそれ
ぞれＴ（IV）、Ｔ（Ｖ）及びＴ（VI）の温度〔但し、Ｔ
（IV）＜Ｔ（Ｖ）＜Ｔ（VI）〕で冷却して、それぞれ第
２水素吸蔵工程、第１水素吸蔵工程及び予冷工程を行わ
せる冷却媒体による水素を放出した水素貯蔵合金の冷却
工程と、発電機に連結したガスタービンを水素により駆
動させ発電工程と、前記加熱工程における第２水素放出
工程と第１水素放出工程で放出された水素を発電工程に
導く水素配送工程と、発電工程から使用済み水素を前記
冷却工程における第２水素吸蔵工程及び第１水素吸蔵工
程に導入する水素配送工程からなり、かつ前記水素貯蔵
合金〔Ａ〕、〔Ｂ〕、〔Ｃ〕、〔Ｄ〕、〔Ｅ〕及び
〔Ｆ〕によるそれぞれの第２水素放出工程、第１水素放
出工程、予熱工程、第２水素吸蔵工程、第１水素吸蔵工
程及び予冷工程の終了後に、水素を吸蔵した水素貯蔵合
金〔Ｂ〕、〔Ｃ〕及び〔Ｄ〕をそれぞれＴ（Ｉ）、Ｔ
（II）、Ｔ（III）の温度で加熱して、それぞれ、第２
水素放出工程、第１水素放出工程及び予熱工程を行わせ
る水素を吸蔵した水素吸蔵合金の熱媒体による加熱工程
と、水素を放出した水素貯蔵合金〔Ｅ〕、〔Ｆ〕及び
〔Ａ〕をそれぞれＴ（IV）、Ｔ（Ｖ）及びＴ（VI）の温
度で冷却して、それぞれ第２水素吸蔵工程、第１水素吸
蔵工程及び予冷工程を行わせる冷却媒体による水素を放
出した水素貯蔵合金の冷却工程を行わせ、以下このよう
な加熱工程と冷却工程を順次繰返し行うことを特徴とす
る水素貯蔵合金を利用した発電方法が提供される。
本発明の第２の発明によれば、高圧水素導入口と低圧水
素排出口を備えたガスタービンと、該ガスタービンに連
結する発電機と、水素貯蔵合金を収容させた少なくとも
６個の容器と、該容器内の水素貯蔵合金を加熱又は冷却
する熱交換器と、該容器に弁を介して連結され、前記ガ
スタービンの高圧水素導入口に接続するた高圧水素ライ
ンと、該容器に弁を介して連結され、前記ガスタービン
の低圧水素排出口に接続する低圧水素ラインと、該熱交
換器に弁を介して連結された加熱媒体導入ラインと、該
容器に弁を介して連結された冷却媒体導入ラインと、６
個の熱交換器を環状に連結する弁を有する熱交換器連結
ラインとからなる発電装置が提供される。
素排出口を備えたガスタービンと、該ガスタービンに連
結する発電機と、水素貯蔵合金を収容させた少なくとも
６個の容器と、該容器内の水素貯蔵合金を加熱又は冷却
する熱交換器と、該容器に弁を介して連結され、前記ガ
スタービンの高圧水素導入口に接続するた高圧水素ライ
ンと、該容器に弁を介して連結され、前記ガスタービン
の低圧水素排出口に接続する低圧水素ラインと、該熱交
換器に弁を介して連結された加熱媒体導入ラインと、該
容器に弁を介して連結された冷却媒体導入ラインと、６
個の熱交換器を環状に連結する弁を有する熱交換器連結
ラインとからなる発電装置が提供される。
次に、本発明を図面により説明する。第１図は、水素貯
蔵合金を利用した発電方法を実施するための原理を示す
装置系統図である。第１図において、１は水素を吸蔵し
た水素貯蔵合金M1の入った容器、２は吸蔵水素を放出し
た水素貯蔵合金M2の入った容器、３はガスタービン、４
は回転軸16でガスタービンに連結する発電機を示す。
蔵合金を利用した発電方法を実施するための原理を示す
装置系統図である。第１図において、１は水素を吸蔵し
た水素貯蔵合金M1の入った容器、２は吸蔵水素を放出し
た水素貯蔵合金M2の入った容器、３はガスタービン、４
は回転軸16でガスタービンに連結する発電機を示す。
第１図に示した装置系において、３方弁12及び13を閉じ
るとともに、ライン５を通して高温の熱媒体を容器１内
に導入して水素貯蔵合金M1を間接加熱し、同時にライン
６を通して低温の熱媒体を容器２に導入して水素貯蔵合
金M2を間接冷却する。水素貯蔵合金M1の加熱により、そ
れに吸蔵されていた水素が放出され、容器１及びライン
８、９内には、温度T1及び圧力P1の水素が充満される。
次に、３方弁12をライン８とライン14とが連結するよう
に、また３方弁13をライン15とライン11とが連結するよ
うにそれぞれ開く。その結果、温度T1及び圧力P1の水素
はガスタービン３に導入され、ここでガスタービン３及
びそれに連結された発電機４を駆動させた後、ライン11
を通って容器２に入り、ここで温度T2、圧力P2の条件で
水素貯蔵合金M2に吸蔵される。この場合、P1＞P2、T1＞
T2の関係にあり、この関係は水素貯蔵合金M1が加熱によ
り水素を放出し、また水素貯蔵合金M2が冷却により水素
を吸蔵する間維持される。従って、容器１と容器２との
間には水素に関して圧力差が生じ、この水素圧差によっ
てガスタービン３は駆動され、発電を得ることができ
る。
るとともに、ライン５を通して高温の熱媒体を容器１内
に導入して水素貯蔵合金M1を間接加熱し、同時にライン
６を通して低温の熱媒体を容器２に導入して水素貯蔵合
金M2を間接冷却する。水素貯蔵合金M1の加熱により、そ
れに吸蔵されていた水素が放出され、容器１及びライン
８、９内には、温度T1及び圧力P1の水素が充満される。
次に、３方弁12をライン８とライン14とが連結するよう
に、また３方弁13をライン15とライン11とが連結するよ
うにそれぞれ開く。その結果、温度T1及び圧力P1の水素
はガスタービン３に導入され、ここでガスタービン３及
びそれに連結された発電機４を駆動させた後、ライン11
を通って容器２に入り、ここで温度T2、圧力P2の条件で
水素貯蔵合金M2に吸蔵される。この場合、P1＞P2、T1＞
T2の関係にあり、この関係は水素貯蔵合金M1が加熱によ
り水素を放出し、また水素貯蔵合金M2が冷却により水素
を吸蔵する間維持される。従って、容器１と容器２との
間には水素に関して圧力差が生じ、この水素圧差によっ
てガスタービン３は駆動され、発電を得ることができ
る。
次に、水素貯蔵合金M1からの水素の放出が終った後、３
方弁12及び13を閉じるとともに、逆に、ライン６を通し
て高温の熱媒体を容器２に導入して水素貯蔵合金M2を間
接加熱し、同時にライン５を通して低温の熱媒体を容器
１に導入して水素貯蔵合金M1を間接冷却する。水素貯蔵
合金M2は、その加熱により吸蔵していた水素を放出し、
容器２及びライン10,11内には温度T2′、圧力P2′の水
素が充満される。次に、３方弁12をライン10とライン14
とが連結するように、また３方弁13をライン15とライン
９とが連結するようにそれぞれ開く。その結果、温度
T2′、圧力P2′の水素はガスタービン３に導入され、こ
こでガスタービン３及びそれに連結された発電機４を駆
動させた後、ライン９を通って容器１に入り、ここで温
度T1′、圧力P1′の条件で水素貯蔵合金M1に吸蔵され
る。この場合、P2′＞P1′、T2′＞T1′の関係にあり、
ガスタービン３は、この水素圧力差によって駆動され
る。
方弁12及び13を閉じるとともに、逆に、ライン６を通し
て高温の熱媒体を容器２に導入して水素貯蔵合金M2を間
接加熱し、同時にライン５を通して低温の熱媒体を容器
１に導入して水素貯蔵合金M1を間接冷却する。水素貯蔵
合金M2は、その加熱により吸蔵していた水素を放出し、
容器２及びライン10,11内には温度T2′、圧力P2′の水
素が充満される。次に、３方弁12をライン10とライン14
とが連結するように、また３方弁13をライン15とライン
９とが連結するようにそれぞれ開く。その結果、温度
T2′、圧力P2′の水素はガスタービン３に導入され、こ
こでガスタービン３及びそれに連結された発電機４を駆
動させた後、ライン９を通って容器１に入り、ここで温
度T1′、圧力P1′の条件で水素貯蔵合金M1に吸蔵され
る。この場合、P2′＞P1′、T2′＞T1′の関係にあり、
ガスタービン３は、この水素圧力差によって駆動され
る。
前記のような操作を繰返し行うことによってガスタービ
ン３を駆動させ、発電を得ることができる。
ン３を駆動させ、発電を得ることができる。
なお、前記発電装置系においては、ガスタービンの熱効
率は水素の入口温度と出口温度により決まることから、
ライン14を通る水素を加熱してより高い温度でガスター
ビン３に導入することによって、ガスタービンの熱効率
を高めることができる。
率は水素の入口温度と出口温度により決まることから、
ライン14を通る水素を加熱してより高い温度でガスター
ビン３に導入することによって、ガスタービンの熱効率
を高めることができる。
第１図に示した発電装置系は、水素貯蔵合金を利用した
発電の原理を示すもので、平準化された発電を連続的に
得ることができないが、水素貯蔵合金の入った多数の容
器を組合せることにより、平準化された発電を連続的に
得ることができる。その例を第２図に示す。
発電の原理を示すもので、平準化された発電を連続的に
得ることができないが、水素貯蔵合金の入った多数の容
器を組合せることにより、平準化された発電を連続的に
得ることができる。その例を第２図に示す。
第２図（ａ）は、本発明の発電装置におけるガスタービ
ン装置系統図を示す。第２図（ａ）において、20はガス
タービン（水素タービン）、21は発電機、22はスーパー
ヒータ、23はリヒータ、26は制御装置を各示す。
ン装置系統図を示す。第２図（ａ）において、20はガス
タービン（水素タービン）、21は発電機、22はスーパー
ヒータ、23はリヒータ、26は制御装置を各示す。
第２図（ｂ）は水素放出及び水素吸蔵を行う水素供給及
び水素回収装置系統図を示す。第２図（ｂ）において、
A,B,C,D,E及びＦは、水素貯蔵合金Ma〜Mf（図示され
ず）がそれぞれ収容されている容器であり、またこの６
個の容器Ａ〜Ｆには熱交換器ａ〜ｆがそれぞれ配置され
ている。また、ライン120は低温熱媒体導入ライン、ラ
イン130は高温熱媒体導入ライン、ライン150は高圧水素
ライン、ライン140は低圧水素ラインを各示す。低温熱
媒体ライン120は、熱交換器ａ〜ｆに体し、それぞれ弁1
00、102、104、106、108及び110を介して連結してい
る。高温熱媒体ライン130は、熱交換器ａ〜ｆに対し、
それぞれ弁80、82、84、86、88及び90を介して連結して
いる。高圧水素ライン150は、容器Ａ〜Ｆに対し、それ
ぞれ弁40、41、42、43、44及び45を介して連結してい
る。低圧水素ライン140は、容器Ａ〜Ｆに対し、それぞ
れ、弁50、51、52、53、54及び55を介して連結してい
る。
び水素回収装置系統図を示す。第２図（ｂ）において、
A,B,C,D,E及びＦは、水素貯蔵合金Ma〜Mf（図示され
ず）がそれぞれ収容されている容器であり、またこの６
個の容器Ａ〜Ｆには熱交換器ａ〜ｆがそれぞれ配置され
ている。また、ライン120は低温熱媒体導入ライン、ラ
イン130は高温熱媒体導入ライン、ライン150は高圧水素
ライン、ライン140は低圧水素ラインを各示す。低温熱
媒体ライン120は、熱交換器ａ〜ｆに体し、それぞれ弁1
00、102、104、106、108及び110を介して連結してい
る。高温熱媒体ライン130は、熱交換器ａ〜ｆに対し、
それぞれ弁80、82、84、86、88及び90を介して連結して
いる。高圧水素ライン150は、容器Ａ〜Ｆに対し、それ
ぞれ弁40、41、42、43、44及び45を介して連結してい
る。低圧水素ライン140は、容器Ａ〜Ｆに対し、それぞ
れ、弁50、51、52、53、54及び55を介して連結してい
る。
また、各熱交換器ａ〜ｆは、それぞれ弁70、71、72、7
3、74及び75を有するラインによって環状に連結されて
いる。
3、74及び75を有するラインによって環状に連結されて
いる。
第２図に示した装置系において、先ず、水素の放出及び
吸蔵工程について詳述する（第２図（ｂ））。第２図
（ｂ）の装置系は、水素放出及び水素吸蔵が連続的に行
われるように、所定時間間隔を置いて、各容器を、予熱
工程、第１水素放出工程、第２水素放出工程、予冷工
程、第１水素吸蔵工程、第２水素吸蔵工程の６工程を順
次繰返し行わせるようにしたものである。今、容器Ｃで
予熱、容器Ｂで第１水素放出、容器Ａで第２水素放出、
容器Ｆで予冷、容器Ｅで第１水素吸蔵、容器Ｄで第２水
素吸蔵の各工程を行わせるとすると、この場合、各弁の
開閉を次の通り行う。
吸蔵工程について詳述する（第２図（ｂ））。第２図
（ｂ）の装置系は、水素放出及び水素吸蔵が連続的に行
われるように、所定時間間隔を置いて、各容器を、予熱
工程、第１水素放出工程、第２水素放出工程、予冷工
程、第１水素吸蔵工程、第２水素吸蔵工程の６工程を順
次繰返し行わせるようにしたものである。今、容器Ｃで
予熱、容器Ｂで第１水素放出、容器Ａで第２水素放出、
容器Ｆで予冷、容器Ｅで第１水素吸蔵、容器Ｄで第２水
素吸蔵の各工程を行わせるとすると、この場合、各弁の
開閉を次の通り行う。
〔第１回の弁の開閉操作〕 開放弁:80、71、72、85、106、74、75、111、40、41、5
3、54。
3、54。
閉鎖弁：前記開放弁以外の全て。
即ち、前記の如き弁の開閉操作を行うことにより、ライ
ン130からの高温熱媒体は、容器Ａ、容器Ｂ及び容器Ｃ
を順次流通した後、ライン132から系外へ排出され、一
方、ライン120からの低温熱媒体は、容器Ｄ、容器Ｅ及
び容器Ｆを順次流通した後、ライン122から系外へ排出
される。また、容器Ａ及び容器Ｂでは水素貯蔵合金から
の水素の放出が行われるが、この放出水素は、高圧水素
ライン150を通って、第２図（ａ）に示す高圧水素ライ
ン150を通ってタービン装置系に送られる。一方、容器
Ｄ及び容器Ｅでは水素貯蔵合金による低圧水素の吸蔵が
行われるが、この場合の低圧水素は、第１図（ａ）の低
圧水素ライン140から供給され、第２図（ｂ）の低圧水
素ライン140を通って容器Ｄ及び容器Ｅに導入される。
ン130からの高温熱媒体は、容器Ａ、容器Ｂ及び容器Ｃ
を順次流通した後、ライン132から系外へ排出され、一
方、ライン120からの低温熱媒体は、容器Ｄ、容器Ｅ及
び容器Ｆを順次流通した後、ライン122から系外へ排出
される。また、容器Ａ及び容器Ｂでは水素貯蔵合金から
の水素の放出が行われるが、この放出水素は、高圧水素
ライン150を通って、第２図（ａ）に示す高圧水素ライ
ン150を通ってタービン装置系に送られる。一方、容器
Ｄ及び容器Ｅでは水素貯蔵合金による低圧水素の吸蔵が
行われるが、この場合の低圧水素は、第１図（ａ）の低
圧水素ライン140から供給され、第２図（ｂ）の低圧水
素ライン140を通って容器Ｄ及び容器Ｅに導入される。
前記のようにして一定時間水素放出及び水素吸蔵操作を
続けると、容器Ａにおける水素貯蔵合金からの水素放出
が実質上終了すると共に、容器Ｄにおける水素貯蔵合金
による水素吸蔵が実質上終了し、また、容器Ｃにおける
水素貯蔵合金の予熱及び容器Ｆにおける水素貯蔵合金の
予冷が終了する。一方、容器Ｂにおける水素貯蔵合金は
未だ水素放出能を有し、容器Ｅにおける水素貯蔵合金は
未だ水素吸蔵能を有する。
続けると、容器Ａにおける水素貯蔵合金からの水素放出
が実質上終了すると共に、容器Ｄにおける水素貯蔵合金
による水素吸蔵が実質上終了し、また、容器Ｃにおける
水素貯蔵合金の予熱及び容器Ｆにおける水素貯蔵合金の
予冷が終了する。一方、容器Ｂにおける水素貯蔵合金は
未だ水素放出能を有し、容器Ｅにおける水素貯蔵合金は
未だ水素吸蔵能を有する。
前記の状態に達すると、次のように弁の開閉操作を行
う。
う。
〔第２回の弁の開閉操作〕 開放弁:82、72、73、87、108、75、70、101、41、42、5
4、55。
4、55。
閉鎖弁：前記以外の全ての弁。
即ち、前記の如き弁の開閉操作を行うことにより、ライ
ン130からの高温熱媒体はライン131経由で、容器Ｂ、容
器Ｃ及び容器Ｄを順次流通し、一方、ライン120、ライ
ン121経由からの低温熱媒体は、容器Ｅ、容器Ｆ及び容
器Ａを順次流通し、容器Ａで予冷、容器Ｂで第２水素放
出、容器Ｃで第１水素放出、容器Ｄで予熱、容器Ｅで第
２水素吸蔵、容器Ｆで第１水素吸蔵が行われるようにな
る。そして、前記の弁の開閉操作の間においても、弁の
開閉操作前の第１水素放出を行っていた容器Ｂの水素貯
蔵合金からの水素放出及び同じく第１水素吸蔵を行って
いた容器Ｅの水素貯蔵合金による水素吸蔵はそれぞれ継
続して行われることから、高圧水素ライン150を通して
のガスタービン装置系への高圧水素供給及び低圧水素ラ
イン140を通してのガスタービン装置系からの低圧水素
の回収は連続的に行われる。
ン130からの高温熱媒体はライン131経由で、容器Ｂ、容
器Ｃ及び容器Ｄを順次流通し、一方、ライン120、ライ
ン121経由からの低温熱媒体は、容器Ｅ、容器Ｆ及び容
器Ａを順次流通し、容器Ａで予冷、容器Ｂで第２水素放
出、容器Ｃで第１水素放出、容器Ｄで予熱、容器Ｅで第
２水素吸蔵、容器Ｆで第１水素吸蔵が行われるようにな
る。そして、前記の弁の開閉操作の間においても、弁の
開閉操作前の第１水素放出を行っていた容器Ｂの水素貯
蔵合金からの水素放出及び同じく第１水素吸蔵を行って
いた容器Ｅの水素貯蔵合金による水素吸蔵はそれぞれ継
続して行われることから、高圧水素ライン150を通して
のガスタービン装置系への高圧水素供給及び低圧水素ラ
イン140を通してのガスタービン装置系からの低圧水素
の回収は連続的に行われる。
第２図（ｂ）に示した如き水素供給及び水素回収装置系
において、前記のような弁の開閉操作を順次繰返し行う
ことにより、第２図（ａ）に示したガスタービン装置系
に必要な高圧水素供給と、ガスタービン装置系からの低
圧水素回収を連続的に行うことができ、これによって発
電機からは平準化された電力を連続的に得ることができ
る。
において、前記のような弁の開閉操作を順次繰返し行う
ことにより、第２図（ａ）に示したガスタービン装置系
に必要な高圧水素供給と、ガスタービン装置系からの低
圧水素回収を連続的に行うことができ、これによって発
電機からは平準化された電力を連続的に得ることができ
る。
また、第２図（ｂ）において示した弁60、61、62、63、
64及び65は、必ずしも必要とはされるものではないが、
予熱過程に入る直前の容器と予冷過程に入る直前の容器
とを連絡し、両容器内の水素圧力を均圧化するために設
けられたものである。このような両容器内の水素圧力を
均圧化するための弁操作は次の通りである。
64及び65は、必ずしも必要とはされるものではないが、
予熱過程に入る直前の容器と予冷過程に入る直前の容器
とを連絡し、両容器内の水素圧力を均圧化するために設
けられたものである。このような両容器内の水素圧力を
均圧化するための弁操作は次の通りである。
今、容器Ａにおいて第２水素放出が終了し、容器Ｄにお
いて第２水素吸蔵が終了し、前者が次の予冷工程及び後
者が次の予熱工程に入る状態であるとすると、開放状態
にあった弁40を閉にし、かつ同じく開放状態にあった弁
53を閉じると共に、均圧弁60及び63を開放する。このよ
うな弁操作により、容器Ａと容器Ｄは、他の容器とは独
立して連絡し、容器Ａに存在する残存高圧水素は低圧水
素を含む容器Ｄに流入し、容器Ａに存在する残存高圧水
素は低圧水素を含む容器Ｄに流入し、容器Ａ及び容器Ｄ
の水素圧は均圧化され中圧の水素圧となる。このような
条件に一定時間保持すると、容器Ａでは中圧水素の放出
が起り、容器Ｄで中圧水素の吸蔵が起り、その結果、こ
の両容器の水素圧を均圧化しない場合に比して、容器Ａ
での水素貯蔵合金の水素吸蔵量はより小さくなり、一
方、容器Ｄでの水素吸蔵量はより多くなり、単位重量当
りの水素貯蔵合金による水素吸蔵及び水素放出効率が高
められ、効率的な水素供給及び水素回収装置系が得られ
る。
いて第２水素吸蔵が終了し、前者が次の予冷工程及び後
者が次の予熱工程に入る状態であるとすると、開放状態
にあった弁40を閉にし、かつ同じく開放状態にあった弁
53を閉じると共に、均圧弁60及び63を開放する。このよ
うな弁操作により、容器Ａと容器Ｄは、他の容器とは独
立して連絡し、容器Ａに存在する残存高圧水素は低圧水
素を含む容器Ｄに流入し、容器Ａに存在する残存高圧水
素は低圧水素を含む容器Ｄに流入し、容器Ａ及び容器Ｄ
の水素圧は均圧化され中圧の水素圧となる。このような
条件に一定時間保持すると、容器Ａでは中圧水素の放出
が起り、容器Ｄで中圧水素の吸蔵が起り、その結果、こ
の両容器の水素圧を均圧化しない場合に比して、容器Ａ
での水素貯蔵合金の水素吸蔵量はより小さくなり、一
方、容器Ｄでの水素吸蔵量はより多くなり、単位重量当
りの水素貯蔵合金による水素吸蔵及び水素放出効率が高
められ、効率的な水素供給及び水素回収装置系が得られ
る。
また、前記容器の均圧化工程の終了後、前記第１回弁の
開閉操作を行って、容器Ａを予冷、容器Ｂを第２水素放
出、容器Ｃを第１水素放出、容器Ｄを予熱、容器Ｅを第
２水素吸蔵、容器Ｆを第１水素吸蔵の各状態にする。
開閉操作を行って、容器Ａを予冷、容器Ｂを第２水素放
出、容器Ｃを第１水素放出、容器Ｄを予熱、容器Ｅを第
２水素吸蔵、容器Ｆを第１水素吸蔵の各状態にする。
以上の説明から、第２図（ｂ）に示した如き水素供給及
び水素回収装置系を用いることにより、第２図（ａ）に
示したガスタービン装置系に対し、高圧水素を連続的に
供給し、またこのガスタービン装置系から排出される低
圧水素を連続的に回収し得ることがわかる。
び水素回収装置系を用いることにより、第２図（ａ）に
示したガスタービン装置系に対し、高圧水素を連続的に
供給し、またこのガスタービン装置系から排出される低
圧水素を連続的に回収し得ることがわかる。
次に、第２図（ａ）に示されたガスタービン装置系につ
いて詳述すると、ライン150から供給された高圧水素
は、スーパーヒータ22により加熱された後、弁29を通っ
た後、多段膨張型ガスタービン20に入り、ここでタービ
ン駆動力として使用された後、ライン32を通って抜出さ
れ、リヒータ23で再加熱された後、タービン20に再導入
され、水素タービン駆動力として利用される。その後、
低圧水素ライン140を通って第２図（ｂ）の装置系に送
られる。ガスタービン20で得られた動力は、回転軸を介
して発電機21に伝達される。ガスタービン20としては、
通常、多段膨張型のものが用いられる。この場合、第２
図（ａ）に示すように、ガスタービン20から排出された
水素は、これをガスタービン20に再導入する前にリヒー
タ23により加熱する。この加熱温度は高い程好ましい。
リヒータ23の加熱は、ライン30及びライン31を通る高温
熱媒体により行われる。
いて詳述すると、ライン150から供給された高圧水素
は、スーパーヒータ22により加熱された後、弁29を通っ
た後、多段膨張型ガスタービン20に入り、ここでタービ
ン駆動力として使用された後、ライン32を通って抜出さ
れ、リヒータ23で再加熱された後、タービン20に再導入
され、水素タービン駆動力として利用される。その後、
低圧水素ライン140を通って第２図（ｂ）の装置系に送
られる。ガスタービン20で得られた動力は、回転軸を介
して発電機21に伝達される。ガスタービン20としては、
通常、多段膨張型のものが用いられる。この場合、第２
図（ａ）に示すように、ガスタービン20から排出された
水素は、これをガスタービン20に再導入する前にリヒー
タ23により加熱する。この加熱温度は高い程好ましい。
リヒータ23の加熱は、ライン30及びライン31を通る高温
熱媒体により行われる。
スーパーヒータ22においても加熱温度は高い程好まし
く、高圧水素ライン150を通る水素温度よりも、高い温
度にするのがよい。スーパーヒータ22の加熱は、ライン
30及びライン31を通る高温熱媒体により行われる。
く、高圧水素ライン150を通る水素温度よりも、高い温
度にするのがよい。スーパーヒータ22の加熱は、ライン
30及びライン31を通る高温熱媒体により行われる。
第２図（ａ）において、26は調速調圧機構（S.C.GOV.）
であり、27は圧力検知調節器、29は調速調圧弁である。
であり、27は圧力検知調節器、29は調速調圧弁である。
第２図（ａ）及び（ｂ）に示した発電装置系において、
容器Ａ〜容器Ｆに収容させる水素貯蔵合金は、従来各種
のものが知られており、水素放出温度に対して種々の平
衡水素圧を示すものが数多く知られている。本発明で用
いるその具体的種類は、その加熱に利用される熱源温度
に応じて適当に選ばれる。
容器Ａ〜容器Ｆに収容させる水素貯蔵合金は、従来各種
のものが知られており、水素放出温度に対して種々の平
衡水素圧を示すものが数多く知られている。本発明で用
いるその具体的種類は、その加熱に利用される熱源温度
に応じて適当に選ばれる。
ここで第２図（ｂ）に示される水素貯蔵合金を含む水素
供給及び水素回収系を１セットとすると、セット内容器
Ａ〜容器Ｆに収容する水素貯蔵合金は通常同一のものを
用いる。
供給及び水素回収系を１セットとすると、セット内容器
Ａ〜容器Ｆに収容する水素貯蔵合金は通常同一のものを
用いる。
また、第２図（ｂ）では１セット内に容器Ａ〜容器Ｆの
６基を用いているが、熱源の条件により６基より多い容
器を用いて、より効率の良い熱回収を行うことができ
る。
６基を用いているが、熱源の条件により６基より多い容
器を用いて、より効率の良い熱回収を行うことができ
る。
本発明の発電装置系は、低温熱源〜高温熱源に対して任
意に適用することができるが、殊に、従来、廃熱として
有効に利用されていない150℃以下の中低温熱源に対し
て有利に適用することができる。
意に適用することができるが、殊に、従来、廃熱として
有効に利用されていない150℃以下の中低温熱源に対し
て有利に適用することができる。
次に、低温熱源に対して第２図に示す本発明装置を適用
した場合の主要操作条件について示す。
した場合の主要操作条件について示す。
水素貯蔵合金の種類 ：希土類系 （水素貯蔵合金）熱源 温度（水素放出温度） :110〜90℃ 冷却温度（水素吸蔵温度） :30〜45℃ 高圧水素圧力（ライン150） :10気圧 低圧水素圧力（ライン140） :1気圧 スーパーヒータ温度（水素温度）:140℃ リヒーター温度（水素温度） :135℃ 水素循環量 :1Kg/s 電量 :2300kw 〔効果〕 本発明によれば、従来発電に供することのできなかった
低レベルの熱源を用いて効率的に発電を行うことができ
る上、従来の発電方式とは異なり、昇圧にポンプ動力が
不要であり、タービンから排出されるガスの凝縮器や凝
縮ガスの循環装置等が不要であるため、発電装置系は簡
単になり、かつ経済的である。
低レベルの熱源を用いて効率的に発電を行うことができ
る上、従来の発電方式とは異なり、昇圧にポンプ動力が
不要であり、タービンから排出されるガスの凝縮器や凝
縮ガスの循環装置等が不要であるため、発電装置系は簡
単になり、かつ経済的である。
本発明は、化学工場やその他の生産工場で生成される低
レベルの廃熱や、地熱を利用して有利に発電を行うこと
ができ、その産業的意義は多大である。
レベルの廃熱や、地熱を利用して有利に発電を行うこと
ができ、その産業的意義は多大である。
第１図は水素貯蔵合金を用いた発電原理を示す発電装置
系統図である。第２図は、本発明の発電装置系統図を示
し、第２図（ａ）は、ガスタービン装置系、第２図
（ｂ）は、水素貯蔵合金を含む水素供給及び水素回収装
置系を示す。 3,20……ガスタービン、4,21……発電機、5,130……高
温熱媒体ライン、6,120……低温熱媒体ライン、150……
高圧水素ライン、140……低圧水素ライン、Ａ〜Ｆ……
水素貯蔵合金を収容した容器、ａ〜ｆ……熱交換器。
系統図である。第２図は、本発明の発電装置系統図を示
し、第２図（ａ）は、ガスタービン装置系、第２図
（ｂ）は、水素貯蔵合金を含む水素供給及び水素回収装
置系を示す。 3,20……ガスタービン、4,21……発電機、5,130……高
温熱媒体ライン、6,120……低温熱媒体ライン、150……
高圧水素ライン、140……低圧水素ライン、Ａ〜Ｆ……
水素貯蔵合金を収容した容器、ａ〜ｆ……熱交換器。
Claims (3)
- 【請求項１】水素を吸蔵した水素貯蔵合金〔Ａ〕、
〔Ｂ〕及び〔Ｃ〕をそれぞれＴ（Ｉ）、Ｔ（II）、Ｔ
（III）の温度〔但し、Ｔ（Ｉ）＞Ｔ（II）＞Ｔ（II
I）〕で加熱して、それぞれ、第２水素放出工程、第１
水素放出工程及び予熱工程を行わせる水素を吸蔵した水
素貯蔵合金の熱媒体による加熱工程と、水素を放出した
水素貯蔵合金〔Ｄ〕、〔Ｅ〕及び〔Ｆ〕をそれぞれＴ
（IV）、Ｔ（Ｖ）及びＴ（VI）の温度〔但し、Ｔ（IV）
＜Ｔ（Ｖ）＜Ｔ（VI）〕で冷却して、それぞれ第２水素
吸蔵工程、第１水素吸蔵工程及び予冷工程を行わせる冷
却媒体による水素を放出した水素貯蔵合金の冷却工程
と、発電機に連結したガスタービンを水素により駆動さ
せ発電工程と、前記加熱工程における第２水素放出工程
と第１水素放出工程で放出された水素を発電工程に導く
水素配送工程と、発電工程から使用済み水素を前記冷却
工程における第２水素吸蔵工程及び第１水素吸蔵工程に
導入する水素配送工程からなり、かつ前記水素貯蔵合金
〔Ａ〕、〔Ｂ〕、〔Ｃ〕、〔Ｄ〕、〔Ｅ〕及び〔Ｆ〕に
よるそれぞれの第２水素放出工程、第１水素放出工程、
予熱工程、第２水素吸蔵工程、第１水素吸蔵工程及び予
冷工程の終了後に、水素を吸蔵した水素貯蔵合金
〔Ｂ〕、〔Ｃ〕及び〔Ｄ〕をそれぞれＴ（Ｉ）、Ｔ（I
I）、Ｔ（III）の温度で加熱して、それぞれ、第２水素
放出工程、第１水素放出工程及び予熱工程を行わせる水
素を吸蔵した水素貯蔵合金の熱媒体による加熱工程と、
水素を放出した水素貯蔵合金〔Ｅ〕、〔Ｆ〕及び〔Ａ〕
をそれぞれＴ（IV）、Ｔ（Ｖ）及びＴ（VI）の温度で冷
却して、それぞれ第２水素吸蔵工程、第１水素吸蔵工程
及び予冷工程を行わせる冷却媒体による水素を放出した
水素貯蔵合金の冷却工程を行わせ、以下このような加熱
工程と冷却工程を順次繰返し行うことを特徴とする水素
貯蔵合金を利用した発電方法。 - 【請求項２】発電工程に導入する水素を加熱する特許請
求の範囲第１項の方法。 - 【請求項３】高圧水素導入口と低圧水素排出口を備えた
ガスタービンと、該ガスタービンに連結する発電機と、
水素貯蔵合金を収容させた少なくとも６個の容器と、該
容器内の水素貯蔵合金を加熱又は冷却する熱交換器と、
該容器に弁を介して連結され、前記ガスタービンの高圧
水素導入口に接続するた高圧水素ラインと、該容器に弁
を介して連結され、前記ガスタービンの低圧水素排出口
に接続する低圧水素ラインと、該熱交換器に弁を介して
連結された加熱媒体導入ラインと、該容器に弁を介して
連結された冷却媒体導入ラインと、６個の熱交換器を環
状に連結する弁を有する熱交換器連結ラインとからなる
発電装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61315614A JPH0713469B2 (ja) | 1986-12-23 | 1986-12-23 | 水素貯蔵合金を利用した発電方法及び装置 |
| US07/026,905 US4739180A (en) | 1986-12-23 | 1987-03-17 | Method and apparatus for generating electric energy using hydrogen storage alloy |
| DE89203332T DE3786674T2 (de) | 1986-12-23 | 1987-03-19 | Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie mit Hilfe einer Wasserstoff speichernden Legierung. |
| EP87302391A EP0275619B1 (en) | 1986-12-23 | 1987-03-19 | Method and apparatus for generating electric energy using hydrogen storage alloy |
| EP89203332A EP0370587B1 (en) | 1986-12-23 | 1987-03-19 | Apparatus for generating electric energy using hydrogen storage alloy |
| DE8787302391T DE3776317D1 (de) | 1986-12-23 | 1987-03-19 | Verfahren und vorrichtung zur erzeugung elektrischer energie mit hilfe einer sauerstoff speichernden legierung. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61315614A JPH0713469B2 (ja) | 1986-12-23 | 1986-12-23 | 水素貯蔵合金を利用した発電方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63159624A JPS63159624A (ja) | 1988-07-02 |
| JPH0713469B2 true JPH0713469B2 (ja) | 1995-02-15 |
Family
ID=18067483
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61315614A Expired - Lifetime JPH0713469B2 (ja) | 1986-12-23 | 1986-12-23 | 水素貯蔵合金を利用した発電方法及び装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4739180A (ja) |
| EP (1) | EP0275619B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0713469B2 (ja) |
| DE (2) | DE3776317D1 (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5174367A (en) * | 1989-03-13 | 1992-12-29 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Thermal utilization system using hydrogen absorbing alloys |
| FR2697579A1 (fr) * | 1992-10-30 | 1994-05-06 | Adell Jean Jacques | Procédé et dispositif de production d'énergie mécanique à partir d'une source de chaleur et application. |
| US6195999B1 (en) * | 2000-01-06 | 2001-03-06 | General Motors Corporation | Electrochemical engine |
| US6376926B1 (en) * | 2000-09-27 | 2002-04-23 | Software & Hardware Security & New Technologies, Inc. | Power generation system |
| US6441508B1 (en) * | 2000-12-12 | 2002-08-27 | Ebara International Corporation | Dual type multiple stage, hydraulic turbine power generator including reaction type turbine with adjustable blades |
| US8847417B2 (en) * | 2008-02-08 | 2014-09-30 | Everlite Hybrid Industries, Llc | Combination heater and electrical generator system and related methods |
| US8511073B2 (en) * | 2010-04-14 | 2013-08-20 | Stewart Kaiser | High efficiency cogeneration system and related method of use |
| NL2000849C2 (nl) * | 2007-09-10 | 2009-03-11 | Hans Van Rij | Inrichting en werkwijze voor het omzetten van warmte in mechanische energie. |
| US8004102B2 (en) * | 2009-04-03 | 2011-08-23 | Praxair Technology, Inc. | Refrigeration generation method and system |
| TW201444716A (zh) * | 2013-05-21 | 2014-12-01 | Nat Univ Tsing Hua | 具有燃料電池及氣動引擎的動力混合式運輸設備 |
| US11131208B2 (en) * | 2016-09-01 | 2021-09-28 | Rolls-Royce North American Technologies, Inc. | Embedded electric generator in turbine engine |
| CN108488048B (zh) * | 2018-02-22 | 2020-06-30 | 上海柯来浦能源科技有限公司 | 一种利用地源热发电的系统 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3225538A (en) * | 1960-03-25 | 1965-12-28 | Catacycle Company Inc | Conversion of heats of chemical reactions to sensible energy |
| NL302138A (ja) * | 1963-02-19 | |||
| US4085590A (en) * | 1976-01-05 | 1978-04-25 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Hydride compressor |
| US4198827A (en) * | 1976-03-15 | 1980-04-22 | Schoeppel Roger J | Power cycles based upon cyclical hydriding and dehydriding of a material |
| DE2807075C2 (de) * | 1978-02-18 | 1986-12-18 | Daimler-Benz Ag, 7000 Stuttgart | Verfahren zum Betrieb eines Heizkraftwerkes und geeignetes Heizkraftwerk |
| US4358931A (en) * | 1978-04-27 | 1982-11-16 | Terry Lynn E | Power cycles based upon cyclical hydriding and dehydriding of material of a material |
| US4281255A (en) * | 1978-07-03 | 1981-07-28 | Sherman Victor L | Source of energy and a method of generating energy |
| US4537031A (en) * | 1980-03-03 | 1985-08-27 | Terry Lynn E | Power cycles based upon cyclical hydriding and dehydriding of a material |
| DE3150900A1 (de) * | 1981-12-22 | 1983-06-30 | Linde Ag, 6200 Wiesbaden | "verfahren zur umwandlung von waermeenergie in mechanische energie" |
| US4503682A (en) * | 1982-07-21 | 1985-03-12 | Synthetic Sink | Low temperature engine system |
| DE3313226C1 (de) * | 1983-04-13 | 1985-02-14 | Gisbert 7901 Berghülen Noppeney | Verfahren zur Umsetzung von Wärmeenergie in mechanische Energie |
| JPS61108831A (ja) * | 1984-11-01 | 1986-05-27 | Japan Steel Works Ltd:The | 金属水素化物を利用した発電方法 |
-
1986
- 1986-12-23 JP JP61315614A patent/JPH0713469B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1987
- 1987-03-17 US US07/026,905 patent/US4739180A/en not_active Expired - Fee Related
- 1987-03-19 DE DE8787302391T patent/DE3776317D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1987-03-19 EP EP87302391A patent/EP0275619B1/en not_active Expired
- 1987-03-19 DE DE89203332T patent/DE3786674T2/de not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0275619B1 (en) | 1992-01-22 |
| US4739180A (en) | 1988-04-19 |
| DE3776317D1 (de) | 1992-03-05 |
| JPS63159624A (ja) | 1988-07-02 |
| DE3786674D1 (de) | 1993-08-26 |
| EP0275619A1 (en) | 1988-07-27 |
| DE3786674T2 (de) | 1993-12-23 |
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