JPS5891995A - 金属水素化物貯蔵容器 - Google Patents

金属水素化物貯蔵容器

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JPS5891995A
JPS5891995A JP56189962A JP18996281A JPS5891995A JP S5891995 A JPS5891995 A JP S5891995A JP 56189962 A JP56189962 A JP 56189962A JP 18996281 A JP18996281 A JP 18996281A JP S5891995 A JPS5891995 A JP S5891995A
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hydrogen gas
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hydrogen
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Mitsutaka Kawamura
河村 光隆
Shuichiro Ono
修一郎 小野
Yoshio Imamura
今村 嘉男
Yoichi Mizuno
陽一 水野
Haruhiro Tanaka
田中 治尋
Takeo Nishi
武郎 西
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Toyobo Co Ltd
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Agency of Industrial Science and Technology
Toyobo Co Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/0005Reversible uptake of hydrogen by an appropriate medium, i.e. based on physical or chemical sorption phenomena or on reversible chemical reactions, e.g. for hydrogen storage purposes ; Reversible gettering of hydrogen; Reversible uptake of hydrogen by electrodes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/32Hydrogen storage

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  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は伝熱性能を高めることによシ水素ガスの吸蔵、
・放出のサイクルタイムを短くすると共に水素吸蔵用合
金粉体の固化現象を防止することにより反応性を良好K
IN持できる量産に適し丸金属水素化物貯蔵容器に関す
るものである。
従来この種の貯蔵容器としては第1図に示す様ないわゆ
る外部熱謀流路型のものや、第2図に示す様ないわゆる
内部熱謀流路型のものが公知である。即ち第1図(8)
〜(C)は外部熱媒流絡型についての説明図で、その中
同図(8)は要部縦断面因、同図(至)は金属水素化物
貯蔵用カートリッジ2の要部断面図、同図(C)Fi同
図(2)のC−C線断面(2)である。
Ig1図囚に示す様に金属水素化物台蔵熱交換装置(以
下単に「熱交換装置」という)IKFi、金属水嵩化物
貯蔵用カートリッジ(以下単に「貯蔵カートリッジ」と
いう)2を複数本平行に配般すると共に各カートリッジ
2の同一方向端を集合ヘッダー8に接続し%更に簿合ヘ
ッダー8に水素ガス流路4を連結してtm成されている
。又貯蔵カートリッジ2F1g1図IB) 、 (C)
K:示す様に密閉筒5の軸方向中央部に水素ガス分配流
路6を挿入すると共1/C@挿入部を例えば焼結金網等
からなるフィルター7で管状に形成し、更に密閉筒5内
の空間に水素吸蔵用合金(以下単に「吸蔵合金」という
)8を装填せしめて成るものである。そして熱交換に際
しては上記の如く構成された熱交換装ailKおける貯
蔵カートリッジ2の部分を熱媒流路9内に挿設し、流路
入口9&から熱媒を導入して流路出口9bから導出する
一方、貯蔵カートリッジ2内では流路6を介して出入り
する水素ガスを貯蔵又け放出する様になっている。
ところで水素ガスO吸蔵・放出は氷雪化及び脱水素化反
応によって律速されるものでなく、伝熱によって律速さ
れるいわゆる伝熱律速型のものであるから、水嵩ガスの
吸蔵・放出のサイクルタイムを短くするには貯蔵カート
リッジ2VCおける半径方向の伝熱距離をできる限シ小
さく(従ってカートリッジ2の径dをできる限多小さく
)することが好ましい。しかし下記■〜@の如く構造上
の特殊性に基づ(諸問題が存在する為にカートリッジ2
の径dは余シ小さくすることができず、従って伝熱効率
を向上させるについては限界がある。
即ち ■吸蔵合金の収容量を同じにするという条件下に於ては
、貯蔵カートリッジ2の径を小さくしようとすれば該カ
ートリッジ20本数を増加しなければならないが、この
ときには集合ヘッダー8における水素ガス分配流路6と
の各接続部10も増加することになってその分水素ガス
漏れの危険性が高(なる。又管板9Cに多数の水素ガス
分配流・路6用の取付穴を形成する必要が生じ、熱#X
湘れの恐れを生ぜしめ、又製作の為の作業盆が増加する
@かと言って集合ヘッダー8を熱媒流路9内に装着する
構成にすると、熱媒流路9内の熱容量が大きくなって有
効熱利用率が低下する。
θ他方貯蔵カートリッジ)20木数を少なくする為に該
カートリッジ2を長尺にするということも考えられない
ではないが、この場合には円筒状フイVりを同じく長尺
にしなければならなくなって製作上の困難さが伴い、又
コストも相当品(なる。
O又その根な円筒伏フィルタの代わシに円形平板伏フイ
IVIを貯蔵カートリッジ2の一端又は両端Kt1ける
ことも考えられるが、侵入水素の合金粉体層8での圧損
が大きくなシ、奥まった位置へい(はど水素ガスの吸蔵
量が少な(なるのでカートリッジ2内の温度分布が太き
(なってしまう。
一方フイVター直後の合金粉体層8では水嵩化反応(即
ち水素ガスの吸蔵反応)Kよる体積膨張が著しいので、
該粉体層8aが固化現象を起こす危険性もある。
又第2図における貯蔵容器1′は、いわゆる多管円筒型
熱交換器の胴1oと、伝熱管たる熱媒流路11と2両固
定管板12.18の夫々によって囲まれる空間内で且つ
胴10の内周側に環状の水素ガス流路14を形成する様
だ合金粉体を装填せしめて構成される。同合金粉体層1
5と環状の水素ガス流路14とはフィルター16で区切
られている。
そして熱交換に際しては端室ノズル17から熱媒を導入
して合金粉体層16内の熱媒流路11を通過さ誓た後、
端室ノズ/I/18から導出する一方。
胴ノズル19から導入された水素ガスは、水素ガス流路
14を介して合金粉体層15内に入シ水素ガスの吸蔵・
門出を行なわしめる様になっている。
ところでこの様な内部熱媒流路型のものにおいても水素
ガスの吸蔵・放出のサイクルタイムを短くする為には伝
熱距離、即ち熱媒流路11相互間の距離lを短くするこ
とが好ましいが、下記Φ〜のの如く構造上の特殊性に基
づ(諸問題が存在する為にその距離lを余シ短くするこ
とはできず。
従って伝熱効率を向上させることには限界がある。
即ち 0ffi離lを小さくするには熱媒流路11を多ぐすれ
ばよいが、このときは両固定管板12.18を補強する
為その肉厚を厚くしなければならず。
有効熱利用率が低下する。又熱交換器皐位容緻当シの合
金装填量が低下するので2その分熱交換性能が低下する
@又合金粉体層15の径は比較的大き(なるのテ、フィ
kl’−16から侵入する水素ガスの合金粉体層16で
の圧損が大きくなシ、内部中心位置へ向かうほど水素ガ
スの吸蔵量が少なくなるので。
合金粉体層15内の温度分布が太きくついてしまう。
θ肥に上記した様に合金粉体層15の径が大きくなる(
従って層高が高(なる)為に、その重力の影響で該粉体
層15の下方中央で合金粉体が固化する危険性もある。
本発明は、こうした事情に着目してなされたものでその
目的とするところは、伝熱性能を高めることによシ水素
ガスの吸蔵−放出のサイクルタイムを短くすると共に吸
蔵合金粉体の固化現象を防止することによシ反応性を良
好に維持できる量産に適した金属水素化物貯蔵容器を提
供しようとするにある。
しかしてこの様な目的を達成し得た本発明の貯蔵容器と
け、少なくとも一方の金属板の適所に溝部を設けてなる
2?枚の金属板を張シ合わせることによシ該溝部を水素
吸蔵用合金収納部とすると共和、該収納部の少なくとも
一方端に水素ガス流路を連結してsl成した点に要旨を
有するものである。
以下実施例図面に基づき本発明の構成及び作用効果を貌
明するが、下記実施例Fi委(までも−代表例であって
前・後記の趣旨に沿って溝部の断面形吠や長さを変更す
ること等は全て本発明の技術的範囲に属する。
第8図(4)は本発明に係る貯蔵容器の一部切欠概略斜
視歯で、同図03)IIi同図囚のB−B線断面図であ
る。これらの図において貯蔵容器1〃け、同一平面上に
略平行に形成された複数(図で#′i4本)の柱状の水
素吸蔵用合金収納部(以下単に「合金収納部」という)
20の一端に水雲ガス流路21を連結すると共に、他端
に合金装填用ヘッダー22を連結して構成される。又合
金収納部20ilt、ll1l当な間隔毎に溝部2B&
を略平行に形成せしめた2枚の金属板II、2gを、そ
の5s28a、28a   −が相対向して断面が略円
形になる様[iり合わせて形成され、又その長さは導入
水素ガスが内部まで入シ易くする(!I]ち水素ガスの
圧力又は温度分布を生じさせない様にする)為に比較的
短(している。伺2枚の金属板28.28の告り合わせ
に当っては、各金属板28.28の接着面に銀ろうをメ
ッキするか流し込んだ後、ホットプレスで圧着するか又
はリベット止めして同金属板2L2Bを固着すればよい
。岡念の為、固着した同金属板211.280絢端N2
6.27VC溶接又は&lう付けを施してもよい。
又水素ガス流路21は、一端21bを閉鎖tA′部とす
る一方、他端21aKは流路21内に装入する水雲ガス
入口ノズル210を形成せしめ、更に該流路21内に円
筒状フィルター24を嵌装すると共に、*フィルター2
4は水素ガス入口ノズル21(lの突入部に取付けられ
ている。
又合金装填用ヘッダー22は、一端22bをめくら状態
とする一方、他端228には合金装填口25を形成せし
めている。同金属板28.28と水素ガス流路21及び
合金装填用ヘッダー22との連結作業(切欠加工及び溶
接作業)を容品にする様に8g4図に示す様に水素ガス
流路21及び合金装填用ヘッダー22を角筒状(21’
、22’)とすることもできる。又合金装填用ヘッダー
を省略して水素ガス流路21に該ヘッダー22の役目を
兼ね備えさせる様にすることもできる。従ってこの場合
に#i第6図に示す様に各合金収納部20の一端(水素
ガス流路21とは反対側の端部)をめくら状態にすると
共に、予め合金粉体を水素ガス流路21から各合金収納
部20に装填せしめた後。
端部につば付水素ガス入ロノズル210を取付けた状態
の円筒状フィルター24を水素ガス流路21内に装填し
1次いで前記入口ノズル21(lのっぽと水素ガス流路
21の端部とを溶接等で固着すればよい。同水素ガス流
路21内に円筒状フィルター24を嵌装する代わpK、
各合金収納部20と水素ガス流路21との各連結部内に
円板伏の74ルターを装着せしめるようにしてもよい。
さて第8図の如く構成されてなる貯蔵容器l“を実際の
熱交換に供するに当っては、無謀条件に応じて例えば第
6図に示す様に外筒80内に複数(図ではfsN)重ね
合わせ配設すると共に各水素ガス入ロノズA/21(l
を外筒80の側面81の外部へ突出させて、因に表われ
ない水嵩ガス発生装着と連通する集合ヘッダー3′に連
結せしめる。また外筒80の側面R1および82は夫々
適当に絞ると共に、比較的小口径の筒体81m、82&
を外@SO内部と夫々連通する様に取付ける。従ってこ
の様にsgaした一種の外部熱謀流路型の熱交換器にお
いては、筒体82aから熱媒を導入し、筒体81畠から
導出する一方、集合ヘッダー3′から各水素ガス入ロノ
ズA/21e及び各水素ガス流路21を介して水素の導
入・1出を行なうことによ  。
シ、全ての合金収納部20内で水素ガスの吸蔵・放出が
均一に行なわれ、熱媒を貯蔵容器1“との熱交換が効率
良く行なわれる。この場合第7図(II!6図■−W#
i!断面図)i/c示す様に各合金収納部20の径は小
さく、シかも前述の様にその長さは比較的短(形成せし
めているので、各合金収納部20内の伝熱距離dは短く
、又合金収納部20内の長さ方向にわたって水素ガスの
圧力分布及び温度分布≠!はぼ均一に維持される。従っ
て水素ガスの吸蔵・放出のサイクルタイムを短(するこ
とができ、I!に各合金収納部20内で合金粉体が水素
ガスの圧力や自重によって固化することはない。従って
金属板28.2BIICよる伝熱面積の拡大と相まって
貯蔵容器1”C+伝熱性能は大きく向上する。従ってこ
の様な貯蔵容器11を複数(図でFi5個)積層せしめ
いわゆる並行流方式で熱交換させた場合の熱交換効率は
極めて優れたものとなる。
同各合金収納部20のピッチPや各貯蔵容器1#O積層
間隔h#は、熱媒との熱交換条件に応じて自由に選定す
ればよい。
又上記の91施例では合金収納部20の断面形状が略内
形のものを示したが、上側金属板23′(溝部23’a
)及び下側金属板28“(ta4部28へ)を張υ合わ
せた後の合金収納部20の断面形状を。
第8図乃至第14図に例示する様に形成せしめることが
できる。但し第9.10図において溝部2 B11hの
両@壁28〃bは可撓檎Φとし、水素ガス吸蔵時におけ
る合金粉体の体積膨張を吸収する様にしたものである。
又第11.12図におはる88及び84は1合金収納部
20内に挿入したインナーフィンであ17.更に第18
.14図におけるas及び86は1合金収納部20の外
面に取付けたアウターフィンであシ、いず・れも伝熱性
能を更に向上させる機能を発揮する。
本発明の金属水素化物貯蔵容器は以上の如く構成される
が、要は金属板に比較的断面積の小さい柱状の水素吸蔵
用合金収納部を適当な間隔で複数設ける様にし九ので、
水素ガスの吸蔵・放−出のサイクルタイふを短くすると
共に吸蔵合金粉体の固化現象を防止することによシ、金
属水素化物の水素化及び脱水素化反応性を良好に維持し
て伝熱性能vtiF L <高めることができる様にな
つ九。又上記水素吸蔵用合金収納部は2枚の金属板を簡
単な成形加工によって張シ合わせることによυ得られる
ので1本発明の貯蔵容器は大量生産にも適しておシ極め
て経済的である。
【図面の簡単な説明】
第1図は公知の金属水素化物貯蔵容器を組込んだ外部熱
謀流路型の熱交換器を示し、li4図(A)は要部縦断
面図、同図@は貯蔵カートリッジ2の要部断面図、同t
kJ(C)は同図@)のC−C@断面図である。又第2
図は公知の金属水素化物貯蔵容器を組込んだ内部熱媒流
路型の熱交換器を示し、同図(A)は要部縦断面図、同
図(6)は同図囚のB−B@断面図である。 第8図■は本発明の実施例たる貯蔵容器の一部切欠概略
斜視図で、同図面は同図囚のII−B線断面図、第4図
及び第5図は他の実施例容器、第6図は第8図に示す実
施例容器を組込んだ外部熱謀流路型の熱交換器、第7囚
は第6図の■−■線断面図、第8図乃至第14図は変形
実施例容器IIctIPける金属板の部分横断面図であ
る。 1.1′、lI′・・・金属水素化物貯蔵容器20・・
・水素吸蔵用合金収納部 21−・水素ガス流路  22・・・合金装填・用ヘッ
ダー囚・・・金属板     冴・・・円筒伏フィルタ
ー80・・・外筒      81,82・・・外ll
llIIIl面81a、82a・・・筒体    8B
、u・・・インナーフィン85 、as−・・アウター
フィン 出願人  工業技術院長 出願人  東洋紡績株式会社 第9図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)少なくとも一方の金属板の適所に溝部を設けてな
    る2枚の金属板を張シ合わせることによル該溝部を水素
    吸蔵用合金収納部とすると共に、該収納部の少なくとも
    一方端に水素ガス流路を連結したことを特徴とする金属
    水素化物貯蔵容器。
JP56189962A 1981-11-26 1981-11-26 金属水素化物貯蔵容器 Granted JPS5891995A (ja)

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JPS5891995A true JPS5891995A (ja) 1983-06-01
JPH0231001B2 JPH0231001B2 (ja) 1990-07-11

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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US9096433B2 (en) 2009-11-13 2015-08-04 Commissariat á l'énergie atomique et aux énergies alternatives Hydrogen storage tank with metal hydrides

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