JPH09264498A - 水素貯蔵利用装置 - Google Patents
水素貯蔵利用装置Info
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- JPH09264498A JPH09264498A JP8070611A JP7061196A JPH09264498A JP H09264498 A JPH09264498 A JP H09264498A JP 8070611 A JP8070611 A JP 8070611A JP 7061196 A JP7061196 A JP 7061196A JP H09264498 A JPH09264498 A JP H09264498A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Abstract
(57)【要約】
【課題】 信頼性及び経済性の高いコンパクトな水素貯
蔵利用装置を提供する。 【解決手段】 液化水素貯蔵容器への液化水素充填時の
フラッシュ水素ガス及び貯蔵時の前記容器からのボイル
オフ水素ガスを吸収する水素吸蔵合金を収容する合金容
器を備えた水素貯蔵装置及びこれと水素配管で連結され
た水素利用機器からなる水素貯蔵利用装置において、前
記水素利用機器と蓄熱槽との熱を交換する熱交換器と、
熱交換器と蓄熱槽との間で蓄熱媒体を循環させるための
第１配管経路と、前記合金容器に配置された熱交換器と
蓄熱槽との熱を交換する第２配管経路と、低温の蓄熱媒
体を第２の配管経路に導入するために接続された第３配
管経路と、この蓄熱媒体を蓄熱槽に導入するために接続
された第４配管経路とから構成されたものである。
蔵利用装置を提供する。 【解決手段】 液化水素貯蔵容器への液化水素充填時の
フラッシュ水素ガス及び貯蔵時の前記容器からのボイル
オフ水素ガスを吸収する水素吸蔵合金を収容する合金容
器を備えた水素貯蔵装置及びこれと水素配管で連結され
た水素利用機器からなる水素貯蔵利用装置において、前
記水素利用機器と蓄熱槽との熱を交換する熱交換器と、
熱交換器と蓄熱槽との間で蓄熱媒体を循環させるための
第１配管経路と、前記合金容器に配置された熱交換器と
蓄熱槽との熱を交換する第２配管経路と、低温の蓄熱媒
体を第２の配管経路に導入するために接続された第３配
管経路と、この蓄熱媒体を蓄熱槽に導入するために接続
された第４配管経路とから構成されたものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エネルギー源とし
て水素を貯蔵、利用する水素貯蔵利用装置に関する。
て水素を貯蔵、利用する水素貯蔵利用装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、石油等の化石燃料の枯渇と炭酸ガ
スの増加に起因する地球環境問題から、クリーンな水素
エネルギーが注目されている。水素エネルギーを現在の
電力システムにかわるエネルギーシステムとして実用化
するためには、燃料としての水素を安全且つ経済的に製
造、輸送、貯蔵し利用する機器及びシステムの開発が不
可欠である。特に、輸送、貯蔵については、その媒体と
して液化水素が、その軽量とコンパクト性の点から有望
視されている。
スの増加に起因する地球環境問題から、クリーンな水素
エネルギーが注目されている。水素エネルギーを現在の
電力システムにかわるエネルギーシステムとして実用化
するためには、燃料としての水素を安全且つ経済的に製
造、輸送、貯蔵し利用する機器及びシステムの開発が不
可欠である。特に、輸送、貯蔵については、その媒体と
して液化水素が、その軽量とコンパクト性の点から有望
視されている。
【０００３】然し乍ら、液化水素は、沸点が-252.9℃と
極低温のため、極めて蒸発しやすく、通常の貯蔵状態で
は、１日に１％程度が気化して、ボイルオフガスとして
大気中に逸散してしまう。また、液化水素を液化水素貯
蔵容器に充填する際には、全充填量の約10％にも達する
大量の液化水素が気化し、所謂フラッシュ水素ガスとし
て大気中に逸散してしまう。従って、安全性及び経済性
の点から、液化水素は、長期にわたる輸送、貯蔵には適
さない。
極低温のため、極めて蒸発しやすく、通常の貯蔵状態で
は、１日に１％程度が気化して、ボイルオフガスとして
大気中に逸散してしまう。また、液化水素を液化水素貯
蔵容器に充填する際には、全充填量の約10％にも達する
大量の液化水素が気化し、所謂フラッシュ水素ガスとし
て大気中に逸散してしまう。従って、安全性及び経済性
の点から、液化水素は、長期にわたる輸送、貯蔵には適
さない。
【０００４】このため、例えば、特開昭51-39423号公報
や特開平6-293290号公報に開示されているように、大量
の水素と可逆的に反応して、水素を吸収、放出する機能
を持つ水素吸蔵合金を補助的な貯蔵媒体として備え、こ
れにボイルオフ水素ガスを吸収、貯蔵させることによ
り、液化水素貯蔵あるいは輸送の安全性、信頼性及び経
済性の向上が図られている。
や特開平6-293290号公報に開示されているように、大量
の水素と可逆的に反応して、水素を吸収、放出する機能
を持つ水素吸蔵合金を補助的な貯蔵媒体として備え、こ
れにボイルオフ水素ガスを吸収、貯蔵させることによ
り、液化水素貯蔵あるいは輸送の安全性、信頼性及び経
済性の向上が図られている。
【０００５】一方、水素吸蔵合金は、その温度により水
素を吸収、放出する境となる圧力（平衡水素圧力)を大
きく変化させる。また、これに伴って、水素を吸収、放
出する速度も大きく変化する。特に、水素を放出する際
には吸熱するため、適当な加熱機構によりこの反応熱を
与えないと、放出反応が停止してしまう。
素を吸収、放出する境となる圧力（平衡水素圧力)を大
きく変化させる。また、これに伴って、水素を吸収、放
出する速度も大きく変化する。特に、水素を放出する際
には吸熱するため、適当な加熱機構によりこの反応熱を
与えないと、放出反応が停止してしまう。
【０００６】このため、特開昭63-121266号公報に開示
されているように、水素利用機器としての燃料電池の排
熱により、水素吸蔵合金を加熱する方法が図られてい
る。
されているように、水素利用機器としての燃料電池の排
熱により、水素吸蔵合金を加熱する方法が図られてい
る。
【０００７】この水素吸蔵合金を補助的な貯蔵媒体とし
て備えた液化水素貯蔵装置及び燃料電池などの水素利用
機器からなる水素貯蔵装置においては、蓄熱槽を備えて
いない。よって、燃料電池などの負荷の稼働状態及び液
化水素からの気化水素の発生速度に応じて、安全且つ有
効に水素を貯蔵、利用することは極めて難しかった。
て備えた液化水素貯蔵装置及び燃料電池などの水素利用
機器からなる水素貯蔵装置においては、蓄熱槽を備えて
いない。よって、燃料電池などの負荷の稼働状態及び液
化水素からの気化水素の発生速度に応じて、安全且つ有
効に水素を貯蔵、利用することは極めて難しかった。
【０００８】また例えば、電力需要は、昼間と夜間で大
きく異なるため、水素吸蔵合金容器と燃料電池等の水素
利用機器との間に、単に熱交換機構を設けただけでは、
電力需要の少ない夜間や、夏日の昼間の急激な気温の上
昇時に水素吸蔵合金容器の水素貯蔵容量を超えるボイル
オフ水素ガスが発生し、水素吸蔵合金容器のを超えた場
合には、余剰のボイルオフ水素ガスは廃棄せざるを得な
い。また、液化水素を液化水素貯蔵容器に充填する際
に、発生する大量のフラッシュ水素ガスを急速に安定し
て吸収、貯蔵する機能がないため、これを廃棄せざるを
得ない。
きく異なるため、水素吸蔵合金容器と燃料電池等の水素
利用機器との間に、単に熱交換機構を設けただけでは、
電力需要の少ない夜間や、夏日の昼間の急激な気温の上
昇時に水素吸蔵合金容器の水素貯蔵容量を超えるボイル
オフ水素ガスが発生し、水素吸蔵合金容器のを超えた場
合には、余剰のボイルオフ水素ガスは廃棄せざるを得な
い。また、液化水素を液化水素貯蔵容器に充填する際
に、発生する大量のフラッシュ水素ガスを急速に安定し
て吸収、貯蔵する機能がないため、これを廃棄せざるを
得ない。
【０００９】これに対して、水素吸蔵合金容器の水素貯
蔵容量及び水素吸収速度を十分に確保するために、用い
る水素吸蔵合金の量を多くする方法があるが、装置の大
型化と設備コストの上昇が避けられない。
蔵容量及び水素吸収速度を十分に確保するために、用い
る水素吸蔵合金の量を多くする方法があるが、装置の大
型化と設備コストの上昇が避けられない。
【００１０】一方、水素吸蔵合金がフラッシュ水素ガス
やボイルオフ水素ガスを吸収する際には反応熱が発生
し、その値は、水素ガス１molあたり約30kJである。こ
の値は、水素の燃焼熱（水素ガス１molあたり286kJ）の
約10％にも達する。しかし、従来の液化水素貯蔵と水素
吸蔵合金貯蔵を組み合わせた水素貯蔵装置では、この反
応熱を回収、利用できないため、水素エネルギーの利用
効率が低下してしまう。
やボイルオフ水素ガスを吸収する際には反応熱が発生
し、その値は、水素ガス１molあたり約30kJである。こ
の値は、水素の燃焼熱（水素ガス１molあたり286kJ）の
約10％にも達する。しかし、従来の液化水素貯蔵と水素
吸蔵合金貯蔵を組み合わせた水素貯蔵装置では、この反
応熱を回収、利用できないため、水素エネルギーの利用
効率が低下してしまう。
【００１１】このため、例えば、水素利用機器として、
高効率な熱併給発電が可能な燃料電池の適用性の高い都
市や郊外のエネルギー需要地では、安全性、信頼性及び
経済性の点から、水素貯蔵装置及び利用装置として実用
に供することは極めて難しかった。
高効率な熱併給発電が可能な燃料電池の適用性の高い都
市や郊外のエネルギー需要地では、安全性、信頼性及び
経済性の点から、水素貯蔵装置及び利用装置として実用
に供することは極めて難しかった。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点に
鑑みて成されたものであって、液化水素を用いて、フラ
ッシュ水素ガス、ボイルオフ水素ガスを水素吸蔵合金が
吸収する際の反応熱を有効利用するものである。
鑑みて成されたものであって、液化水素を用いて、フラ
ッシュ水素ガス、ボイルオフ水素ガスを水素吸蔵合金が
吸収する際の反応熱を有効利用するものである。
【００１３】また本発明の課題は、水素貯蔵利用装置の
エネルギー効率を向上させるものである。
エネルギー効率を向上させるものである。
【００１４】更に、燃料である水素の貯蔵装置の安全
性、信頼性及び経済性の点から適用が困難であった、高
効率な熱併給発電が可能な燃料電池を都市や郊外のエネ
ルギー需要地に適用するものである。
性、信頼性及び経済性の点から適用が困難であった、高
効率な熱併給発電が可能な燃料電池を都市や郊外のエネ
ルギー需要地に適用するものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明は、液化水素貯蔵
容器１への液化水素充填時のフラッシュ水素ガス及び貯
蔵時の前記液化水素貯蔵容器１からのボイルオフ水素ガ
スを吸収する水素吸蔵合金４と、この水素吸蔵合金４を
収容する水素吸蔵合金容器３とからなる水素貯蔵装置を
備え、この水素貯蔵装置と、水素配管37で連結された水
素利用機器５とから構成される水素貯蔵利用装置におい
て、次の配管経路を備える。
容器１への液化水素充填時のフラッシュ水素ガス及び貯
蔵時の前記液化水素貯蔵容器１からのボイルオフ水素ガ
スを吸収する水素吸蔵合金４と、この水素吸蔵合金４を
収容する水素吸蔵合金容器３とからなる水素貯蔵装置を
備え、この水素貯蔵装置と、水素配管37で連結された水
素利用機器５とから構成される水素貯蔵利用装置におい
て、次の配管経路を備える。
【００１６】即ち、前記水素利用機器５と蓄熱槽６との
間を蓄熱媒体７を介して熱交換する熱交換器９と、前記
熱交換器９と前記蓄熱槽６との間で、蓄熱媒体７を循環
させるための第１配管経路と、前記水素吸蔵合金容器３
に配置された熱交換器８と前記蓄熱槽６との間で、蓄熱
媒体７を循環させるための第２配管経路と、低温の蓄熱
媒体を前記第２の配管経路に導入するために接続された
第３配管経路と、前記低温の蓄熱媒体を前記蓄熱槽６に
導入するために接続された第４配管経路とから構成され
たものである。
間を蓄熱媒体７を介して熱交換する熱交換器９と、前記
熱交換器９と前記蓄熱槽６との間で、蓄熱媒体７を循環
させるための第１配管経路と、前記水素吸蔵合金容器３
に配置された熱交換器８と前記蓄熱槽６との間で、蓄熱
媒体７を循環させるための第２配管経路と、低温の蓄熱
媒体を前記第２の配管経路に導入するために接続された
第３配管経路と、前記低温の蓄熱媒体を前記蓄熱槽６に
導入するために接続された第４配管経路とから構成され
たものである。
【００１７】ここで、蓄熱媒体７としては、水が最適で
ある。
ある。
【００１８】また、水素利用機器５としては、燃料電池
及び／若しくは水素燃焼装置が適する。
及び／若しくは水素燃焼装置が適する。
【００１９】そして、水素吸蔵合金４としては、その平
衡水素圧力が、40℃で１MPaを超えないものが好まし
い。また、その平衡水素圧力が、100℃で大気圧を超え
るようにしてもよく、水素利用機器５の排熱温度レベル
で大気圧を超える様にしてもよい。
衡水素圧力が、40℃で１MPaを超えないものが好まし
い。また、その平衡水素圧力が、100℃で大気圧を超え
るようにしてもよく、水素利用機器５の排熱温度レベル
で大気圧を超える様にしてもよい。
【００２０】上記本発明の水素貯蔵利用装置では、水素
吸蔵合金容器内の水素吸蔵合金と水素利用機器との間を
蓄熱槽を介して熱交換する熱交換器を備えているため、
負荷需要をこえるボイルオフ水素ガスが発生した場合で
も、熱交換器で水素利用機器を稼働させて熱に変換して
蓄熱することができる。また、蓄熱媒体を水素吸蔵合金
容器内の熱交換器を経て蓄熱槽に導入する第１配管経路
を備えているため、水素吸蔵合金がフラッシュ水素ガス
やボイルオフ水素ガスを吸収する際に発生する反応熱を
有効に回収し、蓄熱槽に蓄熱することができる。
吸蔵合金容器内の水素吸蔵合金と水素利用機器との間を
蓄熱槽を介して熱交換する熱交換器を備えているため、
負荷需要をこえるボイルオフ水素ガスが発生した場合で
も、熱交換器で水素利用機器を稼働させて熱に変換して
蓄熱することができる。また、蓄熱媒体を水素吸蔵合金
容器内の熱交換器を経て蓄熱槽に導入する第１配管経路
を備えているため、水素吸蔵合金がフラッシュ水素ガス
やボイルオフ水素ガスを吸収する際に発生する反応熱を
有効に回収し、蓄熱槽に蓄熱することができる。
【００２１】このため、液化水素充填時のフラッシュ水
素ガスや貯蔵時のボイルオフ水素ガスを貯蔵規模及び負
荷規模に見合った、必要最小限の水素貯蔵容量を持つ水
素吸蔵合金容器で安定して貯蔵、利用できる。
素ガスや貯蔵時のボイルオフ水素ガスを貯蔵規模及び負
荷規模に見合った、必要最小限の水素貯蔵容量を持つ水
素吸蔵合金容器で安定して貯蔵、利用できる。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施例につき詳
述する。
述する。
【００２３】本発明の水素貯蔵利用装置の一実施例の構
成を、図１を用いて説明する。図１は、本発明の水素貯
蔵利用装置の概略説明図である。この図１において、液
化水素貯蔵容器１は、液化水素を貯蔵するものである。
ここへの液化水素充填時、フラッシュ水素ガスが発生す
る。また、液化水素貯蔵時、この液化水素貯蔵容器１か
らのボイルオフ水素ガスが発生する。これらフラッシュ
水素ガス及びボイルオフ水素ガスを吸収させるために、
水素吸蔵合金４が用意されている。この水素吸蔵合金４
は、水素吸蔵合金容器３に収容されている。これらを水
素貯蔵装置と称している。
成を、図１を用いて説明する。図１は、本発明の水素貯
蔵利用装置の概略説明図である。この図１において、液
化水素貯蔵容器１は、液化水素を貯蔵するものである。
ここへの液化水素充填時、フラッシュ水素ガスが発生す
る。また、液化水素貯蔵時、この液化水素貯蔵容器１か
らのボイルオフ水素ガスが発生する。これらフラッシュ
水素ガス及びボイルオフ水素ガスを吸収させるために、
水素吸蔵合金４が用意されている。この水素吸蔵合金４
は、水素吸蔵合金容器３に収容されている。これらを水
素貯蔵装置と称している。
【００２４】また、水素配管37で連結された水素利用機
器５と、上述の水素貯蔵装置とは、水素貯蔵利用装置を
構成している。この水素貯蔵利用装置は、以下Ａ〜Ｄの
配管経路を備えている。
器５と、上述の水素貯蔵装置とは、水素貯蔵利用装置を
構成している。この水素貯蔵利用装置は、以下Ａ〜Ｄの
配管経路を備えている。
【００２５】Ａ（第１配管経路）・・・・水素利用機器５と
蓄熱槽６との間を蓄熱媒体７を介して熱交換する熱交換
器９と、この熱交換器９と蓄熱槽６との間で、蓄熱媒体
７を循環させるためのもの、 Ｂ（第２配管経路）・・・・水素吸蔵合金容器３に配置され
た熱交換器８と蓄熱槽６との間で、蓄熱媒体７を循環さ
せるためのもの、 Ｃ（第３配管経路）・・・・低温の蓄熱媒体を上記第２の配
管経路に導入するために接続されたもの、 Ｄ（第４配管経路）・・・・低温の蓄熱媒体を、蓄熱槽６に
導入するために接続されたもの。
蓄熱槽６との間を蓄熱媒体７を介して熱交換する熱交換
器９と、この熱交換器９と蓄熱槽６との間で、蓄熱媒体
７を循環させるためのもの、 Ｂ（第２配管経路）・・・・水素吸蔵合金容器３に配置され
た熱交換器８と蓄熱槽６との間で、蓄熱媒体７を循環さ
せるためのもの、 Ｃ（第３配管経路）・・・・低温の蓄熱媒体を上記第２の配
管経路に導入するために接続されたもの、 Ｄ（第４配管経路）・・・・低温の蓄熱媒体を、蓄熱槽６に
導入するために接続されたもの。
【００２６】更に、詳細に本発明を、説明していく。上
述の水素貯蔵装置において、液化水素貯蔵容器１には、
液化水素２が充填される。その構成は、例えば、タンク
ローリー車（岩谷産業株式会社にカタログ掲載）用など
に用いられている、従来公知の容器構造のものが使え
る。
述の水素貯蔵装置において、液化水素貯蔵容器１には、
液化水素２が充填される。その構成は、例えば、タンク
ローリー車（岩谷産業株式会社にカタログ掲載）用など
に用いられている、従来公知の容器構造のものが使え
る。
【００２７】熱交換器８を備えた水素吸蔵合金容器３に
は、水素吸蔵合金４が充填されている。この熱交換器８
の熱交換構造は、例えば特公平1-59202号公報に示され
ているような、従来公知の構造が適用できる。
は、水素吸蔵合金４が充填されている。この熱交換器８
の熱交換構造は、例えば特公平1-59202号公報に示され
ているような、従来公知の構造が適用できる。
【００２８】また、上記水素利用機器５に関し、その具
体例である熱交換器９を備えた燃料電池５は、水素を燃
料とする水素利用機器の一例であり、電灯負荷などの電
力負荷10に、電送線38を通じて電力を供給する。この燃
料電池５としては、特にその形式に制限は無く、リン酸
型、溶融炭酸塩型、固体電解質型や固体高分子膜を電解
質に用いたものも適用できる。また、その熱交換構造
は、例えばリン酸型燃料電池であれば「燃料電池の技術
と経済性 株式会社シーエムシー社発行 1985年18頁」に
示されているような、従来公知の構造が適用できる。
体例である熱交換器９を備えた燃料電池５は、水素を燃
料とする水素利用機器の一例であり、電灯負荷などの電
力負荷10に、電送線38を通じて電力を供給する。この燃
料電池５としては、特にその形式に制限は無く、リン酸
型、溶融炭酸塩型、固体電解質型や固体高分子膜を電解
質に用いたものも適用できる。また、その熱交換構造
は、例えばリン酸型燃料電池であれば「燃料電池の技術
と経済性 株式会社シーエムシー社発行 1985年18頁」に
示されているような、従来公知の構造が適用できる。
【００２９】これらの液化水素貯蔵容器１、水素吸蔵合
金容器３及び燃料電池５内の水素極（図示せず）は、バ
ルブ13、バルブ15及びバルブ16を介して、水素ガスを流
通させる水素配管37で連結されている。また、液化水素
貯蔵容器１は、バルブ12を介して液化水素注入口27を有
している。そして、水素吸蔵合金容器３は、バルブ14を
介して、フラッシュ水素導入口28を備える。
金容器３及び燃料電池５内の水素極（図示せず）は、バ
ルブ13、バルブ15及びバルブ16を介して、水素ガスを流
通させる水素配管37で連結されている。また、液化水素
貯蔵容器１は、バルブ12を介して液化水素注入口27を有
している。そして、水素吸蔵合金容器３は、バルブ14を
介して、フラッシュ水素導入口28を備える。
【００３０】上記水素吸蔵合金容器３に備えられた熱交
換器８は、蓄熱媒体７を充填した蓄熱槽６と、この蓄熱
媒体７を循環させるためのポンプ21及びバルブ19を介し
て、熱媒配管24で連結されている。また、前記蓄熱槽６
には、前記蓄熱媒体７に浸漬された蓄熱媒体入口30及び
蓄熱媒体出口31が備えられている。そして、蓄熱媒体導
入口36は、バルブ18を介して、蓄熱槽６内の蓄熱媒体７
に浸漬された蓄熱媒体出口29と熱媒配管39で連結されて
いる。更に、バルブ17を介して水素吸蔵合金容器３に備
えられた熱交換器８と蓄熱媒体７を充填した蓄熱槽６と
を連結する熱媒配管24に連結され、蓄熱媒体導入口36か
ら導入された蓄熱媒体が、水素吸蔵合金容器３に備えら
れた熱交換器８を経由して、蓄熱媒体出口31で蓄熱槽６
内の蓄熱媒体７に連結される。
換器８は、蓄熱媒体７を充填した蓄熱槽６と、この蓄熱
媒体７を循環させるためのポンプ21及びバルブ19を介し
て、熱媒配管24で連結されている。また、前記蓄熱槽６
には、前記蓄熱媒体７に浸漬された蓄熱媒体入口30及び
蓄熱媒体出口31が備えられている。そして、蓄熱媒体導
入口36は、バルブ18を介して、蓄熱槽６内の蓄熱媒体７
に浸漬された蓄熱媒体出口29と熱媒配管39で連結されて
いる。更に、バルブ17を介して水素吸蔵合金容器３に備
えられた熱交換器８と蓄熱媒体７を充填した蓄熱槽６と
を連結する熱媒配管24に連結され、蓄熱媒体導入口36か
ら導入された蓄熱媒体が、水素吸蔵合金容器３に備えら
れた熱交換器８を経由して、蓄熱媒体出口31で蓄熱槽６
内の蓄熱媒体７に連結される。
【００３１】尚、熱媒体入口30、バルブ19、熱交換器
８、熱媒配管24、ポンプ21及び熱媒体出口31のルート
は、第２配管経路を構成している。
８、熱媒配管24、ポンプ21及び熱媒体出口31のルート
は、第２配管経路を構成している。
【００３２】燃料電池５は、蓄熱媒体７を充填した蓄熱
槽６及び蓄熱媒体７を循環させるためのポンプ22を介し
て熱媒配管25で連結され、蓄熱槽６内の蓄熱媒体７に浸
漬された蓄熱媒体入口32及び蓄熱媒体出口33を備える。
尚、熱媒体入口32、熱媒配管25、熱交換器９、ポンプ22
及び熱媒体出口33のルートは、第１配管経路を構成して
いる。
槽６及び蓄熱媒体７を循環させるためのポンプ22を介し
て熱媒配管25で連結され、蓄熱槽６内の蓄熱媒体７に浸
漬された蓄熱媒体入口32及び蓄熱媒体出口33を備える。
尚、熱媒体入口32、熱媒配管25、熱交換器９、ポンプ22
及び熱媒体出口33のルートは、第１配管経路を構成して
いる。
【００３３】給湯負荷などの熱負荷11は、蓄熱媒体７を
充填した蓄熱槽６及び前記蓄熱媒体７を循環させるため
のポンプ23を介して熱媒配管26で連結され、蓄熱槽６内
の蓄熱媒体７に浸漬された蓄熱媒体入口35及び蓄熱媒体
出口34を備える。
充填した蓄熱槽６及び前記蓄熱媒体７を循環させるため
のポンプ23を介して熱媒配管26で連結され、蓄熱槽６内
の蓄熱媒体７に浸漬された蓄熱媒体入口35及び蓄熱媒体
出口34を備える。
【００３４】次に、この水素貯蔵利用装置を、100戸規
模の集合住宅用のエネルギー供給装置として構成した場
合の具体例について、説明する。
模の集合住宅用のエネルギー供給装置として構成した場
合の具体例について、説明する。
【００３５】まず、負荷の規模と、必要な水素貯蔵量に
ついて検討する。「1993年版、資源エネルギー年鑑、資
源エネルギー庁監修、通産資料調査会発行、p652」によ
れば、日本における家庭用電力需要に相当する年間の電
灯電力需要総量は、182,909×106kWhである。これを、
４人家族の家庭一戸当たり、１日当たりに換算すると、
16.7kWh／日となる。また、「1993年版、資源エネルギ
ー年鑑、資源エネルギー庁監修、通産資料調査会発行、
p726」によれば、都市ガス需要量は、家庭一戸当たり、
一日当たり14kWh／日と推定される。
ついて検討する。「1993年版、資源エネルギー年鑑、資
源エネルギー庁監修、通産資料調査会発行、p652」によ
れば、日本における家庭用電力需要に相当する年間の電
灯電力需要総量は、182,909×106kWhである。これを、
４人家族の家庭一戸当たり、１日当たりに換算すると、
16.7kWh／日となる。また、「1993年版、資源エネルギ
ー年鑑、資源エネルギー庁監修、通産資料調査会発行、
p726」によれば、都市ガス需要量は、家庭一戸当たり、
一日当たり14kWh／日と推定される。
【００３６】よって、一戸当たり、一日当たりの電力負
荷及び熱負荷を各々、20kWh／(日・戸)、20kWh／(日・戸)
と想定できる。更に、燃料電池の発電効率及び熱利用効
率を各々、リン酸型燃料電池の典型的な値である40.0
％、50.0％とすると、100戸の集合住宅、一日当たりに
必要な水素量として、1,500Nm3（=1,800 L-liqH）とな
る。ここで、液化水素の輸送、充填周期を15日とする
と、必要な水素貯蔵量は23,000Nm3（=27,100L-liqH）と
なる。燃料電池の排熱は、22,500kWh（発電効率40.0
％、熱利用効率50.0％の場合）であり、これで熱負荷3
0,000kWhを賄える。
荷及び熱負荷を各々、20kWh／(日・戸)、20kWh／(日・戸)
と想定できる。更に、燃料電池の発電効率及び熱利用効
率を各々、リン酸型燃料電池の典型的な値である40.0
％、50.0％とすると、100戸の集合住宅、一日当たりに
必要な水素量として、1,500Nm3（=1,800 L-liqH）とな
る。ここで、液化水素の輸送、充填周期を15日とする
と、必要な水素貯蔵量は23,000Nm3（=27,100L-liqH）と
なる。燃料電池の排熱は、22,500kWh（発電効率40.0
％、熱利用効率50.0％の場合）であり、これで熱負荷3
0,000kWhを賄える。
【００３７】次に、上記の負荷規模に見合う本発明の水
素貯蔵利用装置の性能仕様について述べる。まず、30,0
00L-liqH規模の液化水素貯蔵容器１のフラッシュ水素ガ
スとボイルオフ水素ガスを各々、10vol％／１充填、１v
ol％／日とし、ボイルオフ水素ガスによる負荷稼働率を
80％とする。この結果、液化水素による貯蔵量は、23,0
00Nm3（=27,100 L-liqH）、フラッシュ水素ガスを吸収
する水素吸蔵合金容器３による貯蔵量は、2,300Nm3とな
る。
素貯蔵利用装置の性能仕様について述べる。まず、30,0
00L-liqH規模の液化水素貯蔵容器１のフラッシュ水素ガ
スとボイルオフ水素ガスを各々、10vol％／１充填、１v
ol％／日とし、ボイルオフ水素ガスによる負荷稼働率を
80％とする。この結果、液化水素による貯蔵量は、23,0
00Nm3（=27,100 L-liqH）、フラッシュ水素ガスを吸収
する水素吸蔵合金容器３による貯蔵量は、2,300Nm3とな
る。
【００３８】ここで、水素吸蔵合金４として、１〜1.5w
t％の水素貯蔵量を持つ公知のLaNi5合金を用い、また燃
料電池５としては、80℃程度の排熱回収が可能なリン酸
型燃料電池を用いている。更に、この燃料電池５の規模
を300kWとし、蓄熱媒体７として水を用いて、燃料電池
５の排熱で20℃の水を燃料電池５の排熱温度レベルであ
る80℃に昇温して蓄熱槽６で蓄熱し、給湯等の熱負荷11
を賄うものとする。尚、蓄熱容量は、有効利用できる排
熱の全量に相当する19,332,000kJとする。ここでは、蓄
熱媒体７として水を用いているが、これは、安価で熱容
量が大きい上、そのまま給湯等の熱負荷11に供給できる
など、多くの利点を有するためである。尚、前記燃料電
池５の排熱温度が100℃以上の場合には、加圧水や、オ
イルを蓄熱媒体７として用いることができる。
t％の水素貯蔵量を持つ公知のLaNi5合金を用い、また燃
料電池５としては、80℃程度の排熱回収が可能なリン酸
型燃料電池を用いている。更に、この燃料電池５の規模
を300kWとし、蓄熱媒体７として水を用いて、燃料電池
５の排熱で20℃の水を燃料電池５の排熱温度レベルであ
る80℃に昇温して蓄熱槽６で蓄熱し、給湯等の熱負荷11
を賄うものとする。尚、蓄熱容量は、有効利用できる排
熱の全量に相当する19,332,000kJとする。ここでは、蓄
熱媒体７として水を用いているが、これは、安価で熱容
量が大きい上、そのまま給湯等の熱負荷11に供給できる
など、多くの利点を有するためである。尚、前記燃料電
池５の排熱温度が100℃以上の場合には、加圧水や、オ
イルを蓄熱媒体７として用いることができる。
【００３９】以上の基本条件に、耐圧容器、蓄熱媒体容
器等の実際のシステム構成を考慮すると、構成機器の諸
元は、表１に示すようになる。尚、ここで用いるLaNi5
合金は約19トンである。
器等の実際のシステム構成を考慮すると、構成機器の諸
元は、表１に示すようになる。尚、ここで用いるLaNi5
合金は約19トンである。
【００４０】
【表１】
【００４１】その結果、液化水素貯蔵容器１と水素吸蔵
合金貯蔵容器３及び燃料電池５を含む全システムの体積
は242ｍ3、重量は94,600kgとなる。各構成要素の平均の
高さを約３ｍとすると、約９ｍ四方の設置面積となり、
100戸規模の集合住宅への設置可能性は十分あると言え
る。また、蓄熱槽６については、水深を約２ｍとする
と、10ｍ×20ｍ程度の設置スペースとなり、地下水槽と
して設置できる大きさである。
合金貯蔵容器３及び燃料電池５を含む全システムの体積
は242ｍ3、重量は94,600kgとなる。各構成要素の平均の
高さを約３ｍとすると、約９ｍ四方の設置面積となり、
100戸規模の集合住宅への設置可能性は十分あると言え
る。また、蓄熱槽６については、水深を約２ｍとする
と、10ｍ×20ｍ程度の設置スペースとなり、地下水槽と
して設置できる大きさである。
【００４２】尚、水素吸蔵合金４としては、LaNi5に代
表されるCaCu5型構造の水素吸蔵合金、ZrMn2、TiMn2あ
るいはMg2Niに代表されるMgZn2型構造を持つラベス相水
素吸蔵合金、TiFe、TiCoに代表されるCsCl型の水素吸蔵
合金及びこれらの水素吸蔵合金を基に組成多元化などで
水素吸収放出特性等の改良を図った水素吸蔵合金を用い
ることができる。用いる水素吸蔵合金４の特性の内、特
に平衡水素圧力と水素吸収量は、設備コストに係わる合
金量と、安全性、信頼性に係わる水素吸収、貯蔵、放出
圧力の決定因子として重要である。この観点から、本水
素貯蔵利用装置が、よりその効果を発揮できる合金性能
を、以下に具体的に述べる。
表されるCaCu5型構造の水素吸蔵合金、ZrMn2、TiMn2あ
るいはMg2Niに代表されるMgZn2型構造を持つラベス相水
素吸蔵合金、TiFe、TiCoに代表されるCsCl型の水素吸蔵
合金及びこれらの水素吸蔵合金を基に組成多元化などで
水素吸収放出特性等の改良を図った水素吸蔵合金を用い
ることができる。用いる水素吸蔵合金４の特性の内、特
に平衡水素圧力と水素吸収量は、設備コストに係わる合
金量と、安全性、信頼性に係わる水素吸収、貯蔵、放出
圧力の決定因子として重要である。この観点から、本水
素貯蔵利用装置が、よりその効果を発揮できる合金性能
を、以下に具体的に述べる。
【００４３】まず、平衡水素圧力については、夏日の日
中の最高到達温度に相当する40℃で通常の耐圧容器の信
頼性を確保できる、１MPaを超えないものが好ましい。
これにより、本発明水素貯蔵利用装置の適用範囲が、気
象条件の過酷な所にも拡がる。このような水素吸蔵合金
として、例えば上記のLaNi5水素吸蔵合金やCaNi5水素吸
蔵合金、TiCo水素吸蔵合金、ZrMn2水素吸蔵合金、Mg2Ni
水素吸蔵合金及びこれらの水素吸蔵合金を基に組成多元
化などで特性の改良を図った水素吸蔵合金などが適用で
きる。
中の最高到達温度に相当する40℃で通常の耐圧容器の信
頼性を確保できる、１MPaを超えないものが好ましい。
これにより、本発明水素貯蔵利用装置の適用範囲が、気
象条件の過酷な所にも拡がる。このような水素吸蔵合金
として、例えば上記のLaNi5水素吸蔵合金やCaNi5水素吸
蔵合金、TiCo水素吸蔵合金、ZrMn2水素吸蔵合金、Mg2Ni
水素吸蔵合金及びこれらの水素吸蔵合金を基に組成多元
化などで特性の改良を図った水素吸蔵合金などが適用で
きる。
【００４４】また、水素吸蔵合金４の平衡水素圧力は、
100℃で大気圧を超えることが望ましい。これにより、
蓄熱媒体７として、種々の利点を有する水を用いて水素
吸蔵合金４を加熱する。そして、貯蔵されている水素
を、燃料電池５など水素利用機器に安定して供給でき、
その信頼性が向上する。ここで使用される水素吸蔵合金
としては、例えば上記のLaNi5合金やCaNi5水素吸蔵合
金、TiFe水素吸蔵合金及びこれらの水素吸蔵合金を基に
組成多元化などで特性の改良を図った水素吸蔵合金など
が適用できる。
100℃で大気圧を超えることが望ましい。これにより、
蓄熱媒体７として、種々の利点を有する水を用いて水素
吸蔵合金４を加熱する。そして、貯蔵されている水素
を、燃料電池５など水素利用機器に安定して供給でき、
その信頼性が向上する。ここで使用される水素吸蔵合金
としては、例えば上記のLaNi5合金やCaNi5水素吸蔵合
金、TiFe水素吸蔵合金及びこれらの水素吸蔵合金を基に
組成多元化などで特性の改良を図った水素吸蔵合金など
が適用できる。
【００４５】更に、燃料電池５からの排熱温度レベルが
100℃以上である場合には、水素吸蔵合金４の平衡水素
圧力が、水素利用機器の排熱温度レベルで大気圧を超え
ることが好ましい。これにより、例えば300℃以上の排
熱回収が可能な固体電解質型の燃料電池や溶融炭酸塩型
の燃料電池５と、水素吸収量がLaNi5水素吸蔵合金の約
３倍以上にも達するMg2Ni合金やMg単体を水素吸蔵合金
４として用いることができる。これを蓄熱媒体７とし
て、オイルなどを用いて加熱し、貯蔵されている水素を
大気圧以上の圧力で安定して燃料電池５など水素利用機
器に供給できる。よって、信頼性の向上とともに、使用
合金量の低減により、設備コストも軽減され、小型化が
図れるので、その適用範囲も拡がる。尚、この観点か
ら、常に300℃以上の高温の発生が可能な水素燃焼機器
を、水素利用機器として、燃料電池と併用することもで
きる。
100℃以上である場合には、水素吸蔵合金４の平衡水素
圧力が、水素利用機器の排熱温度レベルで大気圧を超え
ることが好ましい。これにより、例えば300℃以上の排
熱回収が可能な固体電解質型の燃料電池や溶融炭酸塩型
の燃料電池５と、水素吸収量がLaNi5水素吸蔵合金の約
３倍以上にも達するMg2Ni合金やMg単体を水素吸蔵合金
４として用いることができる。これを蓄熱媒体７とし
て、オイルなどを用いて加熱し、貯蔵されている水素を
大気圧以上の圧力で安定して燃料電池５など水素利用機
器に供給できる。よって、信頼性の向上とともに、使用
合金量の低減により、設備コストも軽減され、小型化が
図れるので、その適用範囲も拡がる。尚、この観点か
ら、常に300℃以上の高温の発生が可能な水素燃焼機器
を、水素利用機器として、燃料電池と併用することもで
きる。
【００４６】次に、液化水素の貯蔵と、利用方法を説明
する。液化水素の充填について説明すると、タンクロー
リーなどで輸送されてきた液化水素は、液化水素注入口
27より液化水素貯蔵容器１に充填される。また、この時
に発生するフラッシュ水素ガスは、フラッシュ水素導入
口28から水素吸蔵合金容器３内に導入され、水素吸蔵合
金４に吸収される。尚、あらかじめ水素吸蔵合金４が、
水素をほとんど放出した状態になるよう、水素吸蔵合金
４に貯蔵された水素で燃料電池５を運転しておくことが
望ましい。
する。液化水素の充填について説明すると、タンクロー
リーなどで輸送されてきた液化水素は、液化水素注入口
27より液化水素貯蔵容器１に充填される。また、この時
に発生するフラッシュ水素ガスは、フラッシュ水素導入
口28から水素吸蔵合金容器３内に導入され、水素吸蔵合
金４に吸収される。尚、あらかじめ水素吸蔵合金４が、
水素をほとんど放出した状態になるよう、水素吸蔵合金
４に貯蔵された水素で燃料電池５を運転しておくことが
望ましい。
【００４７】この時、バルブ12及びバルブ13は全閉状態
とし、バルブ14は全開状態とする。バルブ15及びバルブ
16は、燃料電池５が稼働している時は負荷に応じた水素
を供給できる様に、開度が調節される。更に、フラッシ
ュ水素ガスと水素吸蔵合金４との反応熱を回収して蓄熱
するために、蓄熱媒体導入口36から導入された室温レベ
ルの蓄熱媒体７が、水素吸蔵合金容器3に備えられた熱
交換器８を経由して、蓄熱媒体出口31で蓄熱槽６内の蓄
熱媒体７に連結されるよう、バルブ17を全開に、一方バ
ルブ19を全閉にする。液化水素の充填が完了した時点
で、バルブ12及びバルブ14を全閉とする。この結果、有
効に蓄熱される熱は、800kWhにも達する。
とし、バルブ14は全開状態とする。バルブ15及びバルブ
16は、燃料電池５が稼働している時は負荷に応じた水素
を供給できる様に、開度が調節される。更に、フラッシ
ュ水素ガスと水素吸蔵合金４との反応熱を回収して蓄熱
するために、蓄熱媒体導入口36から導入された室温レベ
ルの蓄熱媒体７が、水素吸蔵合金容器3に備えられた熱
交換器８を経由して、蓄熱媒体出口31で蓄熱槽６内の蓄
熱媒体７に連結されるよう、バルブ17を全開に、一方バ
ルブ19を全閉にする。液化水素の充填が完了した時点
で、バルブ12及びバルブ14を全閉とする。この結果、有
効に蓄熱される熱は、800kWhにも達する。
【００４８】尚、従来技術では、これを有効に利用でき
ないばかりか、フラッシュ水素ガスを安定して吸収でき
ず、廃棄せざるを得なかったものである。
ないばかりか、フラッシュ水素ガスを安定して吸収でき
ず、廃棄せざるを得なかったものである。
【００４９】次に、このようにして貯蔵した液化水素で
燃料電池５を駆動して、電力負荷10及び熱負荷11に、電
力及び熱を供給する利用方法について述べる。 （１）負荷の電力、熱需要がボイルオフ水素ガスの発生
速度を超える場合 昼間の空調負荷などのピークに相当する場合である。こ
の場合は、バルブ13、バルブ15及びバルブ16を全開状態
として液化水素貯蔵容器１及び水素吸蔵合金貯蔵容器５
より水素ガスを燃料電池に供給する。
燃料電池５を駆動して、電力負荷10及び熱負荷11に、電
力及び熱を供給する利用方法について述べる。 （１）負荷の電力、熱需要がボイルオフ水素ガスの発生
速度を超える場合 昼間の空調負荷などのピークに相当する場合である。こ
の場合は、バルブ13、バルブ15及びバルブ16を全開状態
として液化水素貯蔵容器１及び水素吸蔵合金貯蔵容器５
より水素ガスを燃料電池に供給する。
【００５０】この時、バルブ17を全閉状態に、バルブ19
を全開状態として、蓄熱槽６内の蓄熱媒体７を水素吸蔵
合金貯蔵容器３内の熱交換器８を経由して、蓄熱媒体入
口30と蓄熱媒体出口31の間で循環させ、水素吸蔵合金４
を加熱して水素ガスを放出させる。 （２）負荷の電力、熱需要がボイルオフ水素ガスの発生
速度と同等の場合 この場合は、バルブ13及びバルブ16を全開状態として、
液化水素貯蔵容器１より水素ガスを燃料電池に供給す
る。
を全開状態として、蓄熱槽６内の蓄熱媒体７を水素吸蔵
合金貯蔵容器３内の熱交換器８を経由して、蓄熱媒体入
口30と蓄熱媒体出口31の間で循環させ、水素吸蔵合金４
を加熱して水素ガスを放出させる。 （２）負荷の電力、熱需要がボイルオフ水素ガスの発生
速度と同等の場合 この場合は、バルブ13及びバルブ16を全開状態として、
液化水素貯蔵容器１より水素ガスを燃料電池に供給す
る。
【００５１】この時、バルブ17及びバルブ19を全閉状態
として、水素吸蔵合金４が水素ガスを吸収、放出しない
ようにする。 （３）負荷の電力、熱需要がボイルオフ水素ガスの発生
速度を下まわる場合 夜間の負荷が小さい場合である。この場合は、バルブ1
3、バルブ15及びバルブ16を全開状態として、液化水素
貯蔵容器１より水素吸蔵合金貯蔵容器３及び燃料電池に
水素ガスを供給する。
として、水素吸蔵合金４が水素ガスを吸収、放出しない
ようにする。 （３）負荷の電力、熱需要がボイルオフ水素ガスの発生
速度を下まわる場合 夜間の負荷が小さい場合である。この場合は、バルブ1
3、バルブ15及びバルブ16を全開状態として、液化水素
貯蔵容器１より水素吸蔵合金貯蔵容器３及び燃料電池に
水素ガスを供給する。
【００５２】この時、水素吸蔵合金貯蔵容器５はボイル
オフ水素ガスを吸収して発熱するため、これを蓄熱する
ために、蓄熱媒体導入口36から導入された室温レベルの
蓄熱媒体７が、水素吸蔵合金容器３に備えられた熱交換
器８を経由して蓄熱媒体出口31で蓄熱槽６内の蓄熱媒体
７に連結されるよう、バルブ17を全開に、一方バルブ19
を全閉にする。 （４）負荷の電力、熱需要がボイルオフ水素ガスの発生
速度を下まわり、且つ水素吸蔵合金の貯蔵容量を超える
場合 長期にわたり負荷が小さい場合あるいは燃料電池５が停
止した場合である。この場合は、バルブ13、バルブ15及
びバルブ16を全開状態として液化水素貯蔵容器１及び水
素吸蔵合金貯蔵容器３より水素ガスを燃料電池５に供給
する。この時、燃料電池５の発電量が電力負荷10に見合
うよう運転条件を調節し、余剰の熱は蓄熱槽６内の蓄熱
媒体７を燃料電池５内の熱交換器９を経由して蓄熱媒体
入口32と蓄熱媒体出口33の間で循環させ、蓄熱させる。
オフ水素ガスを吸収して発熱するため、これを蓄熱する
ために、蓄熱媒体導入口36から導入された室温レベルの
蓄熱媒体７が、水素吸蔵合金容器３に備えられた熱交換
器８を経由して蓄熱媒体出口31で蓄熱槽６内の蓄熱媒体
７に連結されるよう、バルブ17を全開に、一方バルブ19
を全閉にする。 （４）負荷の電力、熱需要がボイルオフ水素ガスの発生
速度を下まわり、且つ水素吸蔵合金の貯蔵容量を超える
場合 長期にわたり負荷が小さい場合あるいは燃料電池５が停
止した場合である。この場合は、バルブ13、バルブ15及
びバルブ16を全開状態として液化水素貯蔵容器１及び水
素吸蔵合金貯蔵容器３より水素ガスを燃料電池５に供給
する。この時、燃料電池５の発電量が電力負荷10に見合
うよう運転条件を調節し、余剰の熱は蓄熱槽６内の蓄熱
媒体７を燃料電池５内の熱交換器９を経由して蓄熱媒体
入口32と蓄熱媒体出口33の間で循環させ、蓄熱させる。
【００５３】また、バルブ17を全閉状態に、バルブ19を
全開状態として、蓄熱槽６内の蓄熱媒体７を水素吸蔵合
金貯蔵容器３内の熱交換器８を経由して蓄熱媒体入口30
と蓄熱媒体出口31の間で循環させ、水素吸蔵合金４を加
熱して水素ガスを放出し、ボイルオフ水素ガスが吸収で
きる状態にする。この結果、従来は廃棄せざるを得なか
った過剰なボイルオフ水素ガスも有効にエネルギーとし
て利用できる。
全開状態として、蓄熱槽６内の蓄熱媒体７を水素吸蔵合
金貯蔵容器３内の熱交換器８を経由して蓄熱媒体入口30
と蓄熱媒体出口31の間で循環させ、水素吸蔵合金４を加
熱して水素ガスを放出し、ボイルオフ水素ガスが吸収で
きる状態にする。この結果、従来は廃棄せざるを得なか
った過剰なボイルオフ水素ガスも有効にエネルギーとし
て利用できる。
【００５４】尚、蓄熱媒体導入口36、バルブ17、熱交換
器８、熱媒配管24、ポンプ21、熱媒体出口31及び蓄熱槽
６のルートは、第３配管経路を構成している。また、蓄
熱媒体入口36、熱媒配管39、バルブ18、蓄熱媒体出口29
4及び蓄熱槽６のルートは、第４配管経路を構成してい
る。
器８、熱媒配管24、ポンプ21、熱媒体出口31及び蓄熱槽
６のルートは、第３配管経路を構成している。また、蓄
熱媒体入口36、熱媒配管39、バルブ18、蓄熱媒体出口29
4及び蓄熱槽６のルートは、第４配管経路を構成してい
る。
【００５５】ここで、燃料電池５の排熱は、常に蓄熱槽
６内の蓄熱媒体７を燃料電池５内の熱交換器９を経由し
て蓄熱媒体入口32と蓄熱媒体出口33の間で循環させるこ
とにより蓄熱され、その一部は、水素吸蔵合金４を加熱
して水素ガスを放出させるエネルギーとして利用され
る。
６内の蓄熱媒体７を燃料電池５内の熱交換器９を経由し
て蓄熱媒体入口32と蓄熱媒体出口33の間で循環させるこ
とにより蓄熱され、その一部は、水素吸蔵合金４を加熱
して水素ガスを放出させるエネルギーとして利用され
る。
【００５６】更に、蓄熱媒体７は、給湯などの熱負荷11
の熱需要量に応じて、蓄熱媒体入口35と蓄熱媒体出口34
の間で循環され、一部は熱負荷11で消費される。このた
め、バルブ18及びバルブ20は、給湯などの熱負荷11によ
る蓄熱媒体７の消費量に応じて過不足なく蓄熱槽６に供
給されるよう、その開度が調整される。
の熱需要量に応じて、蓄熱媒体入口35と蓄熱媒体出口34
の間で循環され、一部は熱負荷11で消費される。このた
め、バルブ18及びバルブ20は、給湯などの熱負荷11によ
る蓄熱媒体７の消費量に応じて過不足なく蓄熱槽６に供
給されるよう、その開度が調整される。
【００５７】このようにして、本発明の水素貯蔵利用装
置では、フラッシュ水素ガス、ボイルオフ水素ガスを水
素吸蔵合金が吸収する際の反応熱を回収し、蓄熱槽に蓄
熱し、有効利用できるため、高いエネルギー効率が実現
できる。同時に、蓄熱槽は、水素吸蔵合金の貯蔵容量を
超えるボイルオフ水素ガスが発生した場合でも、これを
廃棄することなく、熱として有効に貯蔵、利用でき、効
率面のみならず、安全性、信頼性の面でも大きな利点を
有する。
置では、フラッシュ水素ガス、ボイルオフ水素ガスを水
素吸蔵合金が吸収する際の反応熱を回収し、蓄熱槽に蓄
熱し、有効利用できるため、高いエネルギー効率が実現
できる。同時に、蓄熱槽は、水素吸蔵合金の貯蔵容量を
超えるボイルオフ水素ガスが発生した場合でも、これを
廃棄することなく、熱として有効に貯蔵、利用でき、効
率面のみならず、安全性、信頼性の面でも大きな利点を
有する。
【００５８】
【発明の効果】本発明の水素貯蔵利用装置によれば、液
化水素充填時のフラッシュ水素ガス及び貯蔵時のボイル
オフ水素ガスを貯蔵規模及び負荷規模に見合った、必要
最小限の水素貯蔵容量を持つ水素吸蔵合金容器で安定し
て貯蔵し、これをエネルギーとして高効率で利用でき
る。
化水素充填時のフラッシュ水素ガス及び貯蔵時のボイル
オフ水素ガスを貯蔵規模及び負荷規模に見合った、必要
最小限の水素貯蔵容量を持つ水素吸蔵合金容器で安定し
て貯蔵し、これをエネルギーとして高効率で利用でき
る。
【００５９】また、燃料である水素を利用して高効率な
熱併給発電が可能な燃料電池を都市や郊外のエネルギー
需要地に適用できるものであり、その工業的価値は極め
て大きい。
熱併給発電が可能な燃料電池を都市や郊外のエネルギー
需要地に適用できるものであり、その工業的価値は極め
て大きい。
【図１】本発明の水素貯蔵利用装置の概略説明図であ
る。
る。
１ 液化水素貯蔵容器 ２ 液化水素 ３ 水素吸蔵合金容器 ４ 水素吸蔵合金 ５ 燃料電池（水素利用機器） ６ 蓄熱槽 ７ 蓄熱媒体 ８、９ 熱交換器 10 電力負荷 11 熱負荷 12、13、14、15、16、17、18、19、20 バルブ 21、22、23 ポンプ 24、25、26 熱媒配管 27 液化水素注入口 28 フラッシュ水素導入口、 29 31、33、34 蓄熱媒体出口 30 32、35 蓄熱媒体入口 36 蓄熱媒体導入口 37 水素配管 38 電送線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 米津 育郎 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 西尾 晃治 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内
Claims (6)
- 【請求項１】 液化水素貯蔵容器１への液化水素充填時
のフラッシュ水素ガス及び貯蔵時の前記液化水素貯蔵容
器１からのボイルオフ水素ガスを吸収する水素吸蔵合金
４と、この水素吸蔵合金４を収容する水素吸蔵合金容器
３とからなる水素貯蔵装置を備え、 前記水素貯蔵装置と、水素配管37で連結された水素利用
機器５とから構成される水素貯蔵利用装置において、 前記水素利用機器５に配置された熱交換器９と、前記熱
交換器９と蓄熱槽６との間で、蓄熱媒体７を循環させる
ための第１配管経路と、 前記水素吸蔵合金容器３に配置された熱交換器８と前記
蓄熱槽６との間で、蓄熱媒体７を循環させるための第２
配管経路と、 低温の蓄熱媒体を前記第２の配管経路に導入するために
接続された第３配管経路と、 前記低温の蓄熱媒体を前記蓄熱槽６に導入するために接
続された第４配管経路と、から構成されたことを特徴と
する水素貯蔵利用装置。 - 【請求項２】 前記蓄熱媒体７が、水であることを特徴
とする請求項１記載の水素貯蔵利用装置。 - 【請求項３】 前記水素利用機器５が、燃料電池及び／
若しくは水素燃焼装置であることを特徴とする請求項１
記載の水素貯蔵利用装置。 - 【請求項４】 前記水素吸蔵合金４の平衡水素圧力が、
40℃で１MPaを超えないことを特徴とする請求項１記載
の水素貯蔵利用装置。 - 【請求項５】 前記水素吸蔵合金４の平衡水素圧力が、
100℃で大気圧を超えることを特徴とする請求項１記載
の水素貯蔵利用装置。 - 【請求項６】 前記水素吸蔵合金４の平衡水素圧力が、
前記水素利用機器５の排熱温度レベルで大気圧を超える
ことを特徴とする請求項１記載の水素貯蔵利用装置。
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| JP07061196A Expired - Fee Related JP3583857B2 (ja) | 1996-03-26 | 1996-03-26 | 水素貯蔵利用装置 |
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1997
- 1997-03-24 US US08/822,065 patent/US5728483A/en not_active Expired - Fee Related
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