JPH10194701A - 水素の吸収−放出方法および水素貯蔵容器 - Google Patents
水素の吸収−放出方法および水素貯蔵容器Info
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- JPH10194701A JPH10194701A JP8351368A JP35136896A JPH10194701A JP H10194701 A JPH10194701 A JP H10194701A JP 8351368 A JP8351368 A JP 8351368A JP 35136896 A JP35136896 A JP 35136896A JP H10194701 A JPH10194701 A JP H10194701A
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- 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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- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 水素吸蔵合金を利用して水素の吸収−放出を
行なうに当り、吸収−放出反応による発熱および吸熱を
補償するための、外部からの冷却および加熱の負担を軽
減する。 【解決手段】 水素貯蔵容器内に充填した水素吸蔵合金
の粒子の間隙を、水、シクロヘキサン、ｐ−キシレンの
ような、−１０℃〜１００℃の間に融点を有する熱緩衝
物質で満たし、その融解−凝固の潜熱を利用する。
行なうに当り、吸収−放出反応による発熱および吸熱を
補償するための、外部からの冷却および加熱の負担を軽
減する。 【解決手段】 水素貯蔵容器内に充填した水素吸蔵合金
の粒子の間隙を、水、シクロヘキサン、ｐ−キシレンの
ような、−１０℃〜１００℃の間に融点を有する熱緩衝
物質で満たし、その融解−凝固の潜熱を利用する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、水素吸蔵合金を利
用した水素の吸収−放出方法と、その方法を実施するた
めの水素貯蔵容器に関する。
用した水素の吸収−放出方法と、その方法を実施するた
めの水素貯蔵容器に関する。
【０００２】
【従来の技術】水素吸蔵特性の大きい合金として、Ｌａ
Ｎｉ5，ＬａＣｏ5，ＭｍＮｉ5(Ｍｍは「ミッシュメタ
ル」とよばれる希土類金属の混合物），ＴiＦｅ，ＴiＭ
ｎ1.5 ，Ｍｇ2 ＣｕあるいはＭｇ2 Ｎｉが知られてい
る。 これらの合金を利用した水素ガスの吸収−放出
は、従来の高圧ボンベが不要になる技術として有望視さ
れ、さまざまな研究開発が行なわれつつある。
Ｎｉ5，ＬａＣｏ5，ＭｍＮｉ5(Ｍｍは「ミッシュメタ
ル」とよばれる希土類金属の混合物），ＴiＦｅ，ＴiＭ
ｎ1.5 ，Ｍｇ2 ＣｕあるいはＭｇ2 Ｎｉが知られてい
る。 これらの合金を利用した水素ガスの吸収−放出
は、従来の高圧ボンベが不要になる技術として有望視さ
れ、さまざまな研究開発が行なわれつつある。
【０００３】いずれにしても、水素吸蔵合金Ｍによる水
素の吸収−放出反応は、つぎのように水素吸蔵に当って
発熱が生じ、水素放出に当って加熱がみられる。
素の吸収−放出反応は、つぎのように水素吸蔵に当って
発熱が生じ、水素放出に当って加熱がみられる。
【０００４】Ｍ＋Ｈ⇔ＭＨ＋Ｑ この性質を利用して高熱源から冷熱を得たり、低温から
高温に温度を高めるヒートポンプとして作動させるな
ど、種々の利用法が考えられている。
高温に温度を高めるヒートポンプとして作動させるな
ど、種々の利用法が考えられている。
【０００５】一方、水素の貯蔵手段として水素吸蔵合金
を使用するときは、吸収に伴って発生した熱を速やかに
除去し、また水素の放出に伴って吸収された熱を速やか
に補充して、系の温度の変化を小さく抑えてやる必要が
ある。 さもないと、装置が耐用温度を超える高温に到
達したり、水素の放出が停止したりしてしまう。
を使用するときは、吸収に伴って発生した熱を速やかに
除去し、また水素の放出に伴って吸収された熱を速やか
に補充して、系の温度の変化を小さく抑えてやる必要が
ある。 さもないと、装置が耐用温度を超える高温に到
達したり、水素の放出が停止したりしてしまう。
【０００６】この問題の解決策として、従来は水素ガス
の出入のためのパイプを多数設け、容器内壁に金属製の
フィンをとりつけたり、加熱−冷却のための熱媒体を通
すコイルを設けたりしている。 しかし、水素吸蔵合金
は、水素の移動が容易であるように通常は粉末で使用さ
れ、また粒状のものも使用中に繰り返される体積変化で
崩壊して微粉末になり、粉末状のものは熱伝導がよくな
いから、これらの対策も所詮は根本的なものとなってい
ない。
の出入のためのパイプを多数設け、容器内壁に金属製の
フィンをとりつけたり、加熱−冷却のための熱媒体を通
すコイルを設けたりしている。 しかし、水素吸蔵合金
は、水素の移動が容易であるように通常は粉末で使用さ
れ、また粒状のものも使用中に繰り返される体積変化で
崩壊して微粉末になり、粉末状のものは熱伝導がよくな
いから、これらの対策も所詮は根本的なものとなってい
ない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、水素
の吸収−放出に伴う発熱および吸熱をその場において吸
収緩和することによって、水素吸蔵合金粉末の熱伝導が
よくないという問題を軽減した水素の吸収−放出方法
と、その方法の実施に使用する装置を提供することにあ
る。
の吸収−放出に伴う発熱および吸熱をその場において吸
収緩和することによって、水素吸蔵合金粉末の熱伝導が
よくないという問題を軽減した水素の吸収−放出方法
と、その方法の実施に使用する装置を提供することにあ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の水素の吸収−放
出方法は、容器内に充填した水素吸蔵合金の粒子の周囲
を−１０℃から１００℃の範囲の融点をもつ熱緩衝物質
で満たしておき、水素の吸収に伴う発熱が熱緩衝物質を
溶融させ、水素の放出に伴う吸熱が熱緩衝物質を凝固さ
せる過程で潜熱を利用することにより、水素の吸収−放
出時の系への熱の供給および系からの熱の除去の必要量
を軽減したことを特徴とする。 ここで、水素吸蔵合金
の粒子とは、粉末および粉末を圧粉成形して得られる二
次粒子の両方を包含する意味である。
出方法は、容器内に充填した水素吸蔵合金の粒子の周囲
を−１０℃から１００℃の範囲の融点をもつ熱緩衝物質
で満たしておき、水素の吸収に伴う発熱が熱緩衝物質を
溶融させ、水素の放出に伴う吸熱が熱緩衝物質を凝固さ
せる過程で潜熱を利用することにより、水素の吸収−放
出時の系への熱の供給および系からの熱の除去の必要量
を軽減したことを特徴とする。 ここで、水素吸蔵合金
の粒子とは、粉末および粉末を圧粉成形して得られる二
次粒子の両方を包含する意味である。
【０００９】この方法を実施するための本発明の水素貯
蔵容器は、図１に示すように、水素ガスを導入および放
出する手段、具体的にはポンプ（２）をそなえ、かつ内
部を加熱および冷却する手段、具体的にはコイル（３）
をそなえた容器（１）内に、水素吸蔵合金の粒子（４）
を充填し、粒子の空隙部を、−１０℃から１００℃まで
の範囲に融点を有する熱緩衝物質（５）で満たしてなる
水素貯蔵容器である。
蔵容器は、図１に示すように、水素ガスを導入および放
出する手段、具体的にはポンプ（２）をそなえ、かつ内
部を加熱および冷却する手段、具体的にはコイル（３）
をそなえた容器（１）内に、水素吸蔵合金の粒子（４）
を充填し、粒子の空隙部を、−１０℃から１００℃まで
の範囲に融点を有する熱緩衝物質（５）で満たしてなる
水素貯蔵容器である。
【００１０】水素吸蔵合金としては、前記した種々の組
成の合金が任意に使用できる。 水素ガス中はしばしば
Ｏ2，ＣＯ，ＣＯ2，Ｈ2Ｏ，Ｈ2Ｓなどの酸化性の成分が
不純物として混入して来て、水素吸蔵合金がそれによっ
て酸化され性能の低下をみることがあるので、この対策
として出願人は、水素吸蔵合金の粒子の表面を酸化に耐
える金属、具体的にはＣｒ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ａｇ，Ａｕ，
Ｒｈ，ＩｒおよびＴｌからえらばれた金属の被膜で被覆
することを、さきに提案した（特公平５−４００３６
号）。 この技術は、本発明に対しても適用可能であ
る。
成の合金が任意に使用できる。 水素ガス中はしばしば
Ｏ2，ＣＯ，ＣＯ2，Ｈ2Ｏ，Ｈ2Ｓなどの酸化性の成分が
不純物として混入して来て、水素吸蔵合金がそれによっ
て酸化され性能の低下をみることがあるので、この対策
として出願人は、水素吸蔵合金の粒子の表面を酸化に耐
える金属、具体的にはＣｒ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ａｇ，Ａｕ，
Ｒｈ，ＩｒおよびＴｌからえらばれた金属の被膜で被覆
することを、さきに提案した（特公平５−４００３６
号）。 この技術は、本発明に対しても適用可能であ
る。
【００１１】熱緩衝物質としては、前記のように−１０
℃〜１００℃の範囲に融点を有する物質を使用する。
それにより、後記する作用および効果の記述から理解さ
れるように、水素の吸収−放出反応の速度が実用可能な
範囲内にある温度領域で操業を行なうことが可能であ
る。 具体例としては、つぎの物質が挙げられる。（カ
ッコ内は融点） 水（０℃） シクロヘキサン（６．２℃） ベンゼン（５．５℃） ｐ−キシレン（１６℃） ジフェニルメタン（２６．３℃） ビフェニル（７０．５℃） トリフェニルメタン（９３℃）
℃〜１００℃の範囲に融点を有する物質を使用する。
それにより、後記する作用および効果の記述から理解さ
れるように、水素の吸収−放出反応の速度が実用可能な
範囲内にある温度領域で操業を行なうことが可能であ
る。 具体例としては、つぎの物質が挙げられる。（カ
ッコ内は融点） 水（０℃） シクロヘキサン（６．２℃） ベンゼン（５．５℃） ｐ−キシレン（１６℃） ジフェニルメタン（２６．３℃） ビフェニル（７０．５℃） トリフェニルメタン（９３℃）
【００１２】
【作用および効果】いま、水素を吸収した状態で熱緩衝
物質の融点より高い状態に系があるとすると、(または
系を熱媒体により加熱して、融点以上の温度域に高めた
とすると)、減圧により貯蔵されている水素を放出させ
るとき、水素放出は吸熱反応であるから、系の温度は低
下する。 その様子は、図２のグラフのＡ点から右下方
に向う線に沿う変化としてあらわされる。 系の温度が
低下して熱緩衝物質の融点Ｍに至ると、この物質の凝固
が始まり、しばらくの間は潜熱の放出によって系の温度
が保たれる。 熱緩衝物質の凝固が終ると、再び系の温
度は低下して行く。
物質の融点より高い状態に系があるとすると、(または
系を熱媒体により加熱して、融点以上の温度域に高めた
とすると)、減圧により貯蔵されている水素を放出させ
るとき、水素放出は吸熱反応であるから、系の温度は低
下する。 その様子は、図２のグラフのＡ点から右下方
に向う線に沿う変化としてあらわされる。 系の温度が
低下して熱緩衝物質の融点Ｍに至ると、この物質の凝固
が始まり、しばらくの間は潜熱の放出によって系の温度
が保たれる。 熱緩衝物質の凝固が終ると、再び系の温
度は低下して行く。
【００１３】水素の吸収は、上記と逆に起る。 すなわ
ち、系の水素分圧を高めることにより水素吸蔵合金によ
る水素の吸収が始まり、発熱をみる。 それに伴って、
温度は図のＢ点から右上に向って上昇し、凝固していた
熱緩衝物質の溶融がはじまり、ほぼ全部が溶融するま
で、系の温度はＭ点に維持される。 溶融が終ると、系
の温度は再び上昇に向う。
ち、系の水素分圧を高めることにより水素吸蔵合金によ
る水素の吸収が始まり、発熱をみる。 それに伴って、
温度は図のＢ点から右上に向って上昇し、凝固していた
熱緩衝物質の溶融がはじまり、ほぼ全部が溶融するま
で、系の温度はＭ点に維持される。 溶融が終ると、系
の温度は再び上昇に向う。
【００１４】このようにして、本発明によれば、水素の
吸収−放出に当って、熱緩衝物質の融解−凝固の潜熱が
利用できる分、その物質の融点付近に系の温度が維持さ
れるため、水素の放出または吸収を促すため系に与え、
または除くことが必要な熱の量を少なくすることがで
き、安定な操業が可能になる。 したがって、水素貯蔵
容器がそなえるべき加熱−冷却の手段がより小容量のも
ので足り、設備費、運転費の両面でコストを低く抑える
ことができる。
吸収−放出に当って、熱緩衝物質の融解−凝固の潜熱が
利用できる分、その物質の融点付近に系の温度が維持さ
れるため、水素の放出または吸収を促すため系に与え、
または除くことが必要な熱の量を少なくすることがで
き、安定な操業が可能になる。 したがって、水素貯蔵
容器がそなえるべき加熱−冷却の手段がより小容量のも
ので足り、設備費、運転費の両面でコストを低く抑える
ことができる。
【００１５】
【実施例】ＴｉＭｎ1.5 合金の平均粒度１００メッシュ
の粉末の表面に、無電解メッキによって厚さ約１μｍの
Ｐｄ被膜を形成した。 これを内部に加熱−冷却用の熱
媒体を通すコイルをそなえた容器に充填し、脱ガスした
蒸留水を満たした。
の粉末の表面に、無電解メッキによって厚さ約１μｍの
Ｐｄ被膜を形成した。 これを内部に加熱−冷却用の熱
媒体を通すコイルをそなえた容器に充填し、脱ガスした
蒸留水を満たした。
【００１６】まず常温で水素を吸蔵させ、その際に熱媒
体により発生する熱を除去して容器内の温度の上昇を５
０℃までに抑えた。 続いて減圧して水素を放出させ
た。その間は、熱媒体による熱の供給は行なわず、温度
が低下するにまかせた。 ０℃に降下したところで凝固
が始まったが、水素の放出に実質上問題はなかった。
体により発生する熱を除去して容器内の温度の上昇を５
０℃までに抑えた。 続いて減圧して水素を放出させ
た。その間は、熱媒体による熱の供給は行なわず、温度
が低下するにまかせた。 ０℃に降下したところで凝固
が始まったが、水素の放出に実質上問題はなかった。
【００１７】次に、水素を放出して水が凝固している容
器に熱媒体を送り、一部の水を融解させた。 その状態
で水素ガスを圧入し、吸収させた。 吸収に伴う発熱で
水が融け、吸収が進行する間、容器内の温度はほぼ０℃
に保たれ、全体の溶融後、温度の上昇が始まった。
器に熱媒体を送り、一部の水を融解させた。 その状態
で水素ガスを圧入し、吸収させた。 吸収に伴う発熱で
水が融け、吸収が進行する間、容器内の温度はほぼ０℃
に保たれ、全体の溶融後、温度の上昇が始まった。
【００１８】このようにして、水素吸蔵合金１ｇあたり
０．１モルの水素の吸収−放出を、０〜５０℃の温度範
囲において行なうことができた。
０．１モルの水素の吸収−放出を、０〜５０℃の温度範
囲において行なうことができた。
【図１】 本発明の水素貯蔵容器の構成を概念的に示す
縦断面図。
縦断面図。
【図２】 本発明の作用を説明するための、時間と系の
温度との関係を示すグラフ。
温度との関係を示すグラフ。
１ 容器 ２ 水素ガスを導入および放出する手段（ポンプ） ３ 加熱および冷却する手段（コイル） ４ 水素吸蔵合金の粒子 ５ 熱緩衝物質
Claims (4)
- 【請求項１】 容器内に充填した水素吸蔵合金の粒子の
周囲を−１０℃から１００℃の範囲の融点をもつ熱緩衝
物質で満たしておき、水素の吸収に伴う発熱が熱緩衝物
質を溶融させ、水素の放出に伴う吸熱が熱緩衝物質を凝
固させる過程で潜熱を利用することにより、水素の吸収
−放出時の系への熱の供給および系からの熱の除去の必
要量を軽減したことを特徴とする水素の吸収−放出方
法。 - 【請求項２】 水素吸蔵合金の粒子として、合金の粒子
または圧粉成形体の表面を、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｉｒ，
Ａｕ，Ａｇ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｃｏ，ＣｕおよびＴｌからえ
らんだ金属で被覆したものを使用する請求項１の水素の
吸収−放出方法。 - 【請求項３】 熱緩衝物質として、水、シクロヘキサ
ン、ベンゼン、ｐ−キシレン、ビフェニル、ジフェニル
メタンおよびトリフェニルメタンからえらんだものを使
用する請求項１の水素の吸収−放出方法。 - 【請求項４】 水素ガスを導入および放出する手段をそ
なえ、かつ内部を加熱および冷却する手段をそなえた容
器内に、水素吸蔵合金の粒子を充填し、粒子の空隙部
を、−１０℃から１００℃までの範囲に融点を有する熱
緩衝物質で満たしてなる水素貯蔵容器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8351368A JPH10194701A (ja) | 1996-12-27 | 1996-12-27 | 水素の吸収−放出方法および水素貯蔵容器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8351368A JPH10194701A (ja) | 1996-12-27 | 1996-12-27 | 水素の吸収−放出方法および水素貯蔵容器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10194701A true JPH10194701A (ja) | 1998-07-28 |
Family
ID=18416826
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8351368A Pending JPH10194701A (ja) | 1996-12-27 | 1996-12-27 | 水素の吸収−放出方法および水素貯蔵容器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10194701A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001313049A (ja) * | 2000-04-28 | 2001-11-09 | Japan Metals & Chem Co Ltd | 燃料電池用水素供給装置 |
| WO2003106899A1 (ja) * | 2002-01-10 | 2003-12-24 | Ｉｐトレーディング・ジャパン株式会社 | 水素吸蔵合金、水素吸蔵合金ユニット、並びに、水素吸蔵合金を用いたヒートポンプ及び水素圧縮装置 |
| JP2004108570A (ja) * | 2002-07-22 | 2004-04-08 | Toyota Motor Corp | 水素貯蔵容器 |
| JP2016196382A (ja) * | 2015-04-03 | 2016-11-24 | 株式会社神戸製鋼所 | 水素供給方法及び水素供給装置 |
| KR20190059462A (ko) * | 2017-11-23 | 2019-05-31 | 서울여자대학교 산학협력단 | 액상의 수소 저장 물질 |
| US10435296B2 (en) | 2016-09-30 | 2019-10-08 | Korea Institute Of Science And Technology | Liquid hydrogen storage material and method of storing hydrogen using the same |
-
1996
- 1996-12-27 JP JP8351368A patent/JPH10194701A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001313049A (ja) * | 2000-04-28 | 2001-11-09 | Japan Metals & Chem Co Ltd | 燃料電池用水素供給装置 |
| JP4644334B2 (ja) * | 2000-04-28 | 2011-03-02 | 日本重化学工業株式会社 | 燃料電池用水素供給装置 |
| WO2003106899A1 (ja) * | 2002-01-10 | 2003-12-24 | Ｉｐトレーディング・ジャパン株式会社 | 水素吸蔵合金、水素吸蔵合金ユニット、並びに、水素吸蔵合金を用いたヒートポンプ及び水素圧縮装置 |
| JP2004108570A (ja) * | 2002-07-22 | 2004-04-08 | Toyota Motor Corp | 水素貯蔵容器 |
| JP2016196382A (ja) * | 2015-04-03 | 2016-11-24 | 株式会社神戸製鋼所 | 水素供給方法及び水素供給装置 |
| US10435296B2 (en) | 2016-09-30 | 2019-10-08 | Korea Institute Of Science And Technology | Liquid hydrogen storage material and method of storing hydrogen using the same |
| KR20190059462A (ko) * | 2017-11-23 | 2019-05-31 | 서울여자대학교 산학협력단 | 액상의 수소 저장 물질 |
| US10934164B2 (en) | 2017-11-23 | 2021-03-02 | Korea University Research And Business Foundation | Liquid hydrogen storage material |
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