JPS5821995Y2

JPS5821995Y2 - 水素貯蔵装置

Info

Publication number: JPS5821995Y2
Application number: JP5453579U
Authority: JP
Inventors: 孝治蒲生; 良夫森脇; 伸行柳原; 勉岩城
Original assignee: 松下電器産業株式会社
Priority date: 1979-04-23
Filing date: 1979-04-23
Publication date: 1983-05-10
Also published as: JPS55155840U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は水素を安全かつ容易に操作ができる上に、しか
も長時間繰り返し継続使用しても劣化する事がなく、長
寿命で経済的な水素貯蔵および発生する水素貯蔵装置を
提供するものである。

従来、水素の貯蔵および発生は、主として高圧容器釦よ
び液化容器を使用して行なわれている。

しかしながら、現在特別な金属材料（水素を吸蔵したも
のは金属水素化物と言われる）を使用して水素を貯蔵、
発生させる原理が見出されている。

前記金属材料（以下金属水素化物という）による水素の
貯蔵、発生方法の利点は第１Ｋ単位容積当たりの水素貯
蔵量が大きいことである。

例えば水素の貯蔵量（ノルマル・リットル水素ガス／リ
ットル容積）は１５０気圧の高圧ボンベで１５０、液体
水素で８００であるのに対して、チタニウム−マンガン
合金水素化物で１１００、チタニウム水素化物で１６０
０もある。

第２に金属水素化物が常温常圧で安定であるので、取扱
い上安全なことである。

第３は設備が簡単なので設備費が安いこと等である。

これらの利点から今１でに金属水素化物を内蔵した各種
の方式の水素貯蔵容器が提案されている。

例えば、熱交換可能なように特定の熱伝達管を備えたも
の、あるいは粉粒状金属水素化物を各種の多孔質材料を
利用して種々の方法で分離し、粉粒状金属水素化物間の
熱伝導速度の増大、あるいは水素の吸蔵、放出繰り返し
による粉粒状物質の固定化の防止をはかったもの等があ
った。

これらは共に水素の貯蔵、発生の速度の減少および水素
貯蔵量の低下を防止したものである。

しかしながら、従来のこの種の容器では、以下に述べる
ように、なお性能的、経済的に不充分なものであった。

本考案は上記従来技術に鑑み、所定容器に内蔵された特
定粉粒状金属水素化物に熱の受授または圧力の増減によ
って水素を可逆的に吸着および脱着させるに当たり、粉
粒状物質を必要時に随時移動または回転させる水素貯蔵
装置を提供するものであり、これを用いることによって
一層効率的、一層安全に、かつ一層経済的に水素の貯蔵
、発生を遂行することができる。

以下、本考案の詳細について実施例とともに説明する。

１ず構成要素を順次説明する。

水素を可逆的に吸着釦よび脱着し得る粉粒状物質は、金
属水素化物の粉末、粒子または繊維状物が使用される。

金属水素化物とは、水素よりも電気陰性度の低い元素と
水素との化合物を言い、例えば、周期律表ＩＡ〜■Ａ
、Ｖｔ１ｆＡ、ＩＢ−ｖＢｏ元素（但り炭素、
窒素、燐を除く）、あるいは、これらから合成される合
金と水素との化合物を指す。

しかし、熱の受授あるいは圧力の増減により可逆的に水
素を貯蔵釦よび発生させることが必要であるので、元素
としては周期律表のＩＡアルカリ金属、ＩＩＩＡアルカ
リ土類金属から成るイオン結合型水素化物、むよびＩＩ
ＩＡ〜■Ａ、■族の金属から成る金属結合型水素化物が
好ましい。

一方、共有結合型水素化物を形成するＩＢ−ＶＢ族の金
属も、上記の金属との合金の形で形成すれば好ましい結
果が得られる。

本考案で使用される金属水素化物は、−例を挙げればマ
グネシウム水素化物、マグネシウム・銅合金水素化物、
マグネシウム−ニッケル合金水素化物、バナジウム・ニ
オブ合金水素化物、鉄のチタン合金水素化物、チタン・
マンガン合金水素化物、ランタン・ニッケル合金水素化
物、ミツシュメタル・ニッケル合金水素化物、カルシウ
ム・ニッケル合金水素化物などが好筐しいが、それらに
限定されるものではない。

容器の構成要素である圧力調整パルプは、容器内に内蔵
された水素を、可逆的に吸着および脱着し得る粉粒状金
属水素化物に水素を吸着および脱着させるため、所定の
圧力（真空から水素充填印加圧力１で）を維持するため
に使用される。

それは最大圧力２００気圧、通常使用５０気圧までに耐
えうるものを使用する。

容器材料としては通常ステンレス鋼製あるいはアルミニ
ウム製で製動され、水素を可逆的に吸着および脱着する
粉粒状物質をその内部に保持する。

また、粉粒状物質が水素ガスの発生時において飛散する
ことを防止するため、通常、耐圧容器から圧力調整パル
プ用バイブまでの空隙に、多孔質材でできたフィルター
を保持する。

容器の形状は円筒でもよいが、耐圧容器の最長軸に垂直
な方向の断面の外壁形状が多角形にすると容器内に収納
した金属水素化物を混合し易くなる。

これを使用した場合の操作方法は、耐圧容器を最長軸方
向を水平方向にして固定保持し、毎回の水素吸蔵、放出
操作の終了毎に、多角形の側面を回転させて、内蔵した
粉粒状金属水素化物を機械的に攪拌、移動させて再固定
するもので、■サイクル毎に粉粒状金属水素化物が固定
化しないよウニ、上記耐圧容器の回転操作を行なってか
ら、次回の水素吸蔵、放出操作を行なう。

第１〜２図は本考案の実施例を示す。

ステンレス鋼製の内容積１０１Ｊツトルの耐圧容器１に
粉粒状金属水素化物の流出防止用の多孔体フィルタ４と
圧力調整バルブ５をもった水素ガス出入管６を取り付け
る。

耐圧容器１には粒状のＴｉＭｎ１．５合金を４５Ｋｇ内
蔵した。

常温で耐圧容器１内を真空ポンプで引いて空気を除去し
た後、圧力調整パルプ５から水素ガス３を約３０気圧で
印加すれば粒状ＴｉＭｎ１゜５合金は、常温の下
、直ちに水素を吸蔵しはじめ、約１時間の後に飽和に達
し、粉粒状のＴｉＭｎ１．５合金水素化物２を形
成した。

この時の全吸蔵水素量は約１Ｏｒｒ？に達した。

水素吸蔵反応が完全に終了してから、圧力調整パルプ５
を閉じて耐圧容器１内を約７〜８気圧に保持し、水素吸
蔵操作過程は完了した。

次いで、常温の下パルプ５を開くと、水素ガスが最初の
数分間は約７〜８気圧で、その後はほぼ一定の２〜３気
圧で定常的に発生し、全量で８．３ｒｒ？の水素ガス
を放出し、使用する事が出来た。

上記の操作において、水素の発生がほぼ無くなってから
パルプ５を閉じ水素発生操作を終了した。

耐圧容器１の底面に刻印された番号Ｉの順序にしたがっ
て駆動装置８で容器１を回動させ、固定設置状態を変え
る。

この回動装置は図示していないが、たとえばローラーで
支持されたエンドレスベルト上に容器を配し、エンドレ
スベルトの移動方向とは逆方向に容器を多角形の一辺を
一単位として回動させる装置が考えられる。

この回動装置８により容器１の固定設置状態を変える。

この場合回動順序を示すため、容器の多角形面に番号等
のマーキングを施すと取扱いが容易である。

この操作によって金属水素化物粉粒物の固結化を防止す
る。

より具体的に述べれば、第１図の如く第１回目の水素吸
蔵・放出操作では、番号のが下面にあったから、次回は
番号■が下に来るように固定した。

しかる後、水素出入管６を水素ガス充填装置に再び接続
し、第２回目の水素吸蔵操作に入った。

このような容器の回動操作（回動装置は図示しない）を
行なう事により、耐圧容器１の内部の粉粒状金属水素化
物２を攪拌、移動させる。

第１図に示したように、耐圧容器１の外壁断面の形状を
多角形にして、容器固定時の安定性を増大すると共に、
容器側向に金属水素化物粉末を攪拌、移動させるための
刻印を施し、この刻印に従って、■サイクル毎に容器１
を回転させて用いた結果、金属水素化物粉末の固結化に
よる耐圧容器の応力破壊現象はもちろん、水素の吸蔵、
放出反応速度の劣化もほとんど発生しなかった。

また従来の円柱型耐圧容器の如く、転倒やころがりの危
険性もなく安全性の面でも向上した。

第３図は、第１図の水素貯蔵容器を使用して測定した時
の水素発生速度特性を、従来の多孔質材内蔵の円柱型容
器を垂直設定した場合のそれと比較して示したものであ
る。

図中、Ａが本考案の容器（第１図のもの）を使用した場
合、Ｂが従来の多孔質材を隔壁にした内部構造を有する
縦型容器の場合を示している。

ここで水素放出相対速度とは、一定時間（３０分間）に
放出した水素量の総量の最高値をｌＯＯとした時の相対
値として示したものである。

第３図のように、粉粒状水素貯蔵材の移動を行なうこと
により、従来と比べて著しく特性が改善される。

なお上記実施例においては、水素貯蔵材料としてＴｉ
Ｍｎ１．５合金を用いたが、必ずしもＴｉＭｎ
１．５合金ばかりでなく、ＬａＮｉ５等の稀土類系合金
、ＴｉＦｅ等のその他のＴｉ系合金、Ｍｇ２Ｎｉ等のＭ
ｇ系合金、ＣａＮｉ５等のＣａ系合金等を用いてもよい
。

以上のよ５に本考案にトいては粉粒状金属水素化物を封
入した容器を所定時間毎に回転させるので、粉粒状金属
水素化物の固結を防止でき、従来接触と比較すると次の
ような効果を有する。

すなわち、（１）従来は、粉粒状金属水素化物の固結化
による水素吸蔵、放出反応の劣化防止対策としては、水
素貯蔵材の内蔵容器内に粉粒体の加熱、冷却用の熱伝達
管を配管したものあるいは種々の多孔質材料を介在させ
たもの等の手段によったが、本考案では従来の如く、実
質的に水素貯蔵量の低下を招くような容器内構造物や媒
介物等を挿入する必要は全くない。

また、（２）従来の加熱、冷却管挿入型の容器では、配
管体積分だけ金属水素化物が減少するから水素の貯蔵量
が減少するという事以外に、配管内を流れる熱媒体とし
て約２００℃以下においては、水および有機塩素化物な
どが使用されうるが、これ以上の温度では作用流体の入
手が困難であり、その為、２００℃以上の高温を必要と
するＭｇ系合金水素貯蔵材には、この種の容器は使用で
きなかった。

また配管密度にも限度があるから、配管から離れた部分
の粉粒体は繰り返し使用による固結化は免れず、それゆ
え水素化による微粉末化の比較的少ない材料しか適用さ
れ得なかった。

また、多孔質材料の介在型の容器では、上記加熱、冷却
管挿入型と同じく、内容積に占める多孔質材の割合だけ
水素貯蔵量が減少する事以外に多孔度が問題となり、平
均粒径数μｍ以下となるような稀土類系合金（例えばＬ
ａＮ１５）やＴｉ−Ｍｎ系合金（例えばＴｉＭｎ１，５
）などの使用極めて緻密な多孔質材を用いなければなら
ない。

それゆえ多孔質材に十分な効果を発揮させるためには利
用材料の微粉末化の程度に応じて、各種の多孔質材を選
択して用いなければならなかった。

それでも平均濾過精度１μｍ以下の多孔質材の入手は困
難であるため、粉径１μｍ以下になりやすいＴｉ−Ｍ
ｎ系合金等の使用には問題があった。

これらに反して本考案に釦いては容器自体を回動させる
ことにより、粉粒状水素貯蔵材の粗密化や固結化などを
防ぐものであるから、どんな微粉化特性を有する水素貯
蔵材でも使用可能である。

さらに（３）本考案の水素貯蔵容器は、内部を特別に加
工したり、配管を施したりする必要がないため、容器自
体のコストが安く、複雑な構造を有していないから保守
、点検も容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の水素貯蔵装置の一実施例を示す正面図
、第２図はその一部を断面にした側面図、第３図は本考
案の装置と従来の装置の水素発生速度特性の比較を示す
。１・・・・・・耐圧容器、２・・−・・・金属水素化物
、７・・・・・・マーキング、８・・・・・・回転装置
。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

（１）熱受授および圧力増減により水素を貯蔵・放出さ
せる粉粒状水素化物を密封収納する水素貯蔵容器と、前
記水素貯蔵容器を回動させる装置を具備する水素貯蔵装
置。
（２）実用新案登録請求の範囲第１項に釦いて、前記水
素貯蔵容器に移動順序を示すマーキングを施したことを
特徴とする水素貯蔵装置。