JPS60249610A - 水素化金属を用いるエネルギ−変換装置 - Google Patents
水素化金属を用いるエネルギ−変換装置Info
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- JPS60249610A JPS60249610A JP10568984A JP10568984A JPS60249610A JP S60249610 A JPS60249610 A JP S60249610A JP 10568984 A JP10568984 A JP 10568984A JP 10568984 A JP10568984 A JP 10568984A JP S60249610 A JPS60249610 A JP S60249610A
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- pressure
- reactor
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- 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
- F01K25/06—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using mixtures of different fluids
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
魚ＪＬＩＬ酌
本発明は熱エネルギーを圧力エネルギーに変換する装置
に関するものであり、水素化金属を媒体として使用する
技術の改良に関するものである。
に関するものであり、水素化金属を媒体として使用する
技術の改良に関するものである。
【１立丑遣
水素化金属を用いて熱エネルギーを圧力エネルギーに変
換する試みは既に行われている。即ち、ＭＨ（ｍ＋ｎ）
ｊＭＨｍ ＋ ｒｖ２ Ｈ２＋ Δ Ｈ（Ｍは水素貯
蔵合金） なる反応を利用して、水素を水素化金属に吸収させた後
、′温度を上昇させて、より高圧の水素を発生せしめる
ものである。
換する試みは既に行われている。即ち、ＭＨ（ｍ＋ｎ）
ｊＭＨｍ ＋ ｒｖ２ Ｈ２＋ Δ Ｈ（Ｍは水素貯
蔵合金） なる反応を利用して、水素を水素化金属に吸収させた後
、′温度を上昇させて、より高圧の水素を発生せしめる
ものである。
ただ従来提案されている技術は、水素化金属を充填した
反応器を冷却しながら低圧の水素を供給して水素を吸蔵
させた後、同じ反応器を加熱して高圧の水素を放出させ
るという操作を繰り返す回分式のものである。
反応器を冷却しながら低圧の水素を供給して水素を吸蔵
させた後、同じ反応器を加熱して高圧の水素を放出させ
るという操作を繰り返す回分式のものである。
が ・ しようと る。 へ
上記の従来技術は次のような問題点を有する。
即ち、１）水素の吸蔵と放出を繰り返すにつれて水素化
金属は次第に微粉化するので、微粉化した粉末による装
置の閉塞が大きな問題となる。
金属は次第に微粉化するので、微粉化した粉末による装
置の閉塞が大きな問題となる。
２）高圧の水素を連続的に得るためには反応器を２基以
上設けて、サイクルをずらして操業しなけれ・ばならな
い。従ってバルブの切換え等、システムが複雑になる。
上設けて、サイクルをずらして操業しなけれ・ばならな
い。従ってバルブの切換え等、システムが複雑になる。
３）放出するに伴ない、水素の圧力が変化するので、高
圧水素を定常的に得ようとするには均圧槽等が必要とな
る。
圧水素を定常的に得ようとするには均圧槽等が必要とな
る。
４）全系を高圧操作条件で設計しなければならない。
５）微粉化した水素化金属は伝熱抵抗として作用し、そ
の伝熱特性の定量的把握ができないので、設計が困難で
ある。
の伝熱特性の定量的把握ができないので、設計が困難で
ある。
６）一つの反応器で加熱・冷却を繰り返すので、゛エネ
ルギー変換効率が低い。
ルギー変換効率が低い。
７）高圧水素ガスに同伴される水素化金属微粉末の分離
と反応系への戻駿などの処理に有効な手段がない。
と反応系への戻駿などの処理に有効な手段がない。
本発明はこのような従来技術の問題点を解決しようとす
るものである。
るものである。
本発明は従来回分式で行われていた水素化金属による水
素の吸蔵・放出を連続式で行うことにより上記の問題点
を解決するエネルギー変換装置を提供するものであり。
素の吸蔵・放出を連続式で行うことにより上記の問題点
を解決するエネルギー変換装置を提供するものであり。
ａ、冷却用伝熱配管を備え水素化金属粉に水素を吸蔵さ
せる水素吸蔵用反応器。
せる水素吸蔵用反応器。
ｂ、その下方に連設され該反応器の圧力を保持しつつ水
素を吸゛蔵した水゛素化金属粉を上方から下方へ重力で
移動させる第１圧力保持機構、Ｃ９第１圧力保持機構の
下方に連設され加熱用伝熱配管を備え水素を吸蔵した水
素化金属粉を加熱して、より高圧の水素を放出させる水
素放出用反応器、 ｄ、その下方に連設され該反応器の圧力を保持しつつ水
素を放出した水素化金属粉を上方から下方へ重力で移動
させる第２圧力保持機構、及びｅ、第２圧力保持機構か
ら排出される水素を放出した水素化金属粉を水素気流に
より水素吸蔵用反応器へ循環移送する配管 より構成される。
素を吸゛蔵した水゛素化金属粉を上方から下方へ重力で
移動させる第１圧力保持機構、Ｃ９第１圧力保持機構の
下方に連設され加熱用伝熱配管を備え水素を吸蔵した水
素化金属粉を加熱して、より高圧の水素を放出させる水
素放出用反応器、 ｄ、その下方に連設され該反応器の圧力を保持しつつ水
素を放出した水素化金属粉を上方から下方へ重力で移動
させる第２圧力保持機構、及びｅ、第２圧力保持機構か
ら排出される水素を放出した水素化金属粉を水素気流に
より水素吸蔵用反応器へ循環移送する配管 より構成される。
これを添付図面により詳細に説明する。第１図において
、記号１は水素吸蔵用反応器であり、冷却用伝熱配管１
１を備えている。低圧の水素と共にライン５から供給さ
れた水素化金属粉は、この反応器中を重力により移動し
ながら水素を吸蔵する。その際発生する熱量は配管１１
を流れる低温媒体（冷水など）により除去されて、水素
化金属粉は反応器出口の温度及び圧力での平衡値まで水
素を吸蔵する。
、記号１は水素吸蔵用反応器であり、冷却用伝熱配管１
１を備えている。低圧の水素と共にライン５から供給さ
れた水素化金属粉は、この反応器中を重力により移動し
ながら水素を吸蔵する。その際発生する熱量は配管１１
を流れる低温媒体（冷水など）により除去されて、水素
化金属粉は反応器出口の温度及び圧力での平衡値まで水
素を吸蔵する。
記号２は第１圧力保持機構、例えばロックホッパーなと
で、上部圧力遮断弁２１、下部圧力遮断弁２２を有し、
水素吸蔵用反応器ｌの下方に連設されている。各圧力遮
断弁は電磁的手段などにより開閉され、まず上部圧力遮
断弁２１を開いて水素吸蔵用反応器ｌから重力により流
下してくる水素を吸蔵した水素化金属粉をホウパ一部２
３に受け入れ、次いで上部圧力遮断弁２１を閉じて下部
圧力遮断弁２２を開けば、ホッパ一部２３の水素化金属
粉は重力により下方に連設された水素放出用反応器３に
流下する。このようにして、ホッパ一部の上下に設けら
れた１対の圧力遮断弁の働きにより、水素吸蔵用反応器
及び水素放出用反応器の各々の固有の圧力に変化を与え
ることなく前者から後者へ水素化金属粉を移動させるこ
とができる。
で、上部圧力遮断弁２１、下部圧力遮断弁２２を有し、
水素吸蔵用反応器ｌの下方に連設されている。各圧力遮
断弁は電磁的手段などにより開閉され、まず上部圧力遮
断弁２１を開いて水素吸蔵用反応器ｌから重力により流
下してくる水素を吸蔵した水素化金属粉をホウパ一部２
３に受け入れ、次いで上部圧力遮断弁２１を閉じて下部
圧力遮断弁２２を開けば、ホッパ一部２３の水素化金属
粉は重力により下方に連設された水素放出用反応器３に
流下する。このようにして、ホッパ一部の上下に設けら
れた１対の圧力遮断弁の働きにより、水素吸蔵用反応器
及び水素放出用反応器の各々の固有の圧力に変化を与え
ることなく前者から後者へ水素化金属粉を移動させるこ
とができる。
水素放出用反応器３は第１圧力保持機構の下方に連設さ
れており、加熱用伝熱配管３１を備えている。第１圧力
保持機構から供給された水素を吸蔵した水素化金属粉は
、この反応器中を流下しながら伝熱配管３１を流れる高
温媒体（熱水など）により加熱されて温度が上昇し、吸
蔵されている水素の１部を放出して、その温度における
平衡圧まで圧力を上昇させる。ここで放出された水素は
高圧水素配管３２により抜き出される。記号３３は保圧
弁、３４は流量計を示す。このようにして水素を放出し
た水素化金属粉は水素放出用反応轢の底部から、その下
方に連設され上下に圧力遮断弁４１．４２及°びホッパ
一部４３を有する口・ンクホッパーなどの第２圧力保持
機構により抜き出される。
れており、加熱用伝熱配管３１を備えている。第１圧力
保持機構から供給された水素を吸蔵した水素化金属粉は
、この反応器中を流下しながら伝熱配管３１を流れる高
温媒体（熱水など）により加熱されて温度が上昇し、吸
蔵されている水素の１部を放出して、その温度における
平衡圧まで圧力を上昇させる。ここで放出された水素は
高圧水素配管３２により抜き出される。記号３３は保圧
弁、３４は流量計を示す。このようにして水素を放出し
た水素化金属粉は水素放出用反応轢の底部から、その下
方に連設され上下に圧力遮断弁４１．４２及°びホッパ
一部４３を有する口・ンクホッパーなどの第２圧力保持
機構により抜き出される。
第２圧力保持機構から排出された水素化金属粉は、水素
供給管５２から供給される水素気流により循環移送配管
５を経て水素吸蔵用反応器ｌへ循環補給される。記号５
３は減圧弁、５４はがＬ量調節計を示す。
供給管５２から供給される水素気流により循環移送配管
５を経て水素吸蔵用反応器ｌへ循環補給される。記号５
３は減圧弁、５４はがＬ量調節計を示す。
１月
このようにして、水素化金属粉は本装置内を循環使用さ
れ、水素供給管５２から供給される低圧の水素はより高
圧の水素として高圧水素配管３２かも取り出される。水
素供給管から供給する水素は新規な水素源から供給して
もよいし、高圧水素配管から取り出された水素の圧力エ
ネルギーを他の機械的エネルギー又は電気的エネルギー
に変換するなどの仕事をさせることにより低圧化した水
素を再度使用してもよい。
れ、水素供給管５２から供給される低圧の水素はより高
圧の水素として高圧水素配管３２かも取り出される。水
素供給管から供給する水素は新規な水素源から供給して
もよいし、高圧水素配管から取り出された水素の圧力エ
ネルギーを他の機械的エネルギー又は電気的エネルギー
に変換するなどの仕事をさせることにより低圧化した水
素を再度使用してもよい。
水素を低圧から高圧化するエネルギーは水素放出用反応
器の加熱用伝熱配管に供給される高温媒体（熱水など）
の熱エネルギーが変換されたものであり、その熱エネル
ギー変換率は使用する水素化金属の特性、即ち温度変化
に伴なう水素吸蔵量及び平衡圧の変化の程度によって異
なる。それ故利用できる低温及び高温の熱媒体の温度及
び所要の圧力に応じて、最適の特性を有する水素化金属
を選択使用すればよい。
器の加熱用伝熱配管に供給される高温媒体（熱水など）
の熱エネルギーが変換されたものであり、その熱エネル
ギー変換率は使用する水素化金属の特性、即ち温度変化
に伴なう水素吸蔵量及び平衡圧の変化の程度によって異
なる。それ故利用できる低温及び高温の熱媒体の温度及
び所要の圧力に応じて、最適の特性を有する水素化金属
を選択使用すればよい。
実施例１
猶１図に示した構成の装置を使用した。水素吸蔵用反応
器は直径２７０ｍｍ、高さ１０００ｍｍで伝熱面積０．
８ｍ２の冷却用伝熱配管を有するものを使用した。水素
放出用反応器は直径２５０ｍｍ、高さ１０００ｍｍで伝
熱面積０．６ｍ２の加熱用伝熱配管を有するものを使用
した。第１及び第２圧力保持機構はそれぞれ上下に高圧
用電磁遮断弁を有するロックホッパーを用いた。
器は直径２７０ｍｍ、高さ１０００ｍｍで伝熱面積０．
８ｍ２の冷却用伝熱配管を有するものを使用した。水素
放出用反応器は直径２５０ｍｍ、高さ１０００ｍｍで伝
熱面積０．６ｍ２の加熱用伝熱配管を有するものを使用
した。第１及び第２圧力保持機構はそれぞれ上下に高圧
用電磁遮断弁を有するロックホッパーを用いた。
直径３ｍｍ以下に破砕した１ ３Ｋｇの水素化金属（Ｌ
ｍＮｔｓ）を装置外部であらかじめ活、性化し、水素ガ
スを十分に吸蔵したものを、水素吸蔵用反応器及び水素
放出用反応器にそれぞれノズル１６及びノズル３６から
充填した。この活性化された水素化金属はＩＫｇについ
て約１１２ＮＪｌｊの水素を吸蔵しており、金属原子に
対して０．３５ａ ｔ ｏｍ Ｈ／ ａ ｔ ｏｍ Ｍ
ｅ ｔ ａ １の状態になっているものと推定される。
ｍＮｔｓ）を装置外部であらかじめ活、性化し、水素ガ
スを十分に吸蔵したものを、水素吸蔵用反応器及び水素
放出用反応器にそれぞれノズル１６及びノズル３６から
充填した。この活性化された水素化金属はＩＫｇについ
て約１１２ＮＪｌｊの水素を吸蔵しており、金属原子に
対して０．３５ａ ｔ ｏｍ Ｈ／ ａ ｔ ｏｍ Ｍ
ｅ ｔ ａ １の状態になっているものと推定される。
水素吸蔵用反応器の冷却用伝熱配管に２２°Ｃの冷却水
、水素放出用反応器の加熱用伝熱配管に８５°Ｃの熱水
を通じたところ、水素吸蔵用反応器の圧力は３．５Ｋｇ
／ｃｍ２Ｇ、水素放出用反応器の圧力は１２Ｋｇ／ｃｍ
２Ｇを示した。この圧力は、それぞれの温度における平
衡圧に相当する圧力である。
、水素放出用反応器の加熱用伝熱配管に８５°Ｃの熱水
を通じたところ、水素吸蔵用反応器の圧力は３．５Ｋｇ
／ｃｍ２Ｇ、水素放出用反応器の圧力は１２Ｋｇ／ｃｍ
２Ｇを示した。この圧力は、それぞれの温度における平
衡圧に相当する圧力である。
各ロックホッパーの圧力遮断弁のスイ・ンチを入れ、圧
力遮断弁の間欠的な作動により両反応器から水素化金属
粉を定量的に排出すると同時に、減圧弁５３を４．５Ｋ
ｇ／ｃｍ２Ｇに設定し、流量調節計５４により流量を１
８ＮＭ／ｍｉｎに調節した３０°Ｃの水素をノズル５５
から供給して第２０ククホッパ−４から排出された水素
化金属粉を循環移送配管５により水素吸蔵用反応器１に
循環供給した。 水素供給管５２のノズル５５から水素
を供給すると同時に、保圧弁３３をｉ２ｘｇ／Ｃｍ２Ｇ
に設定し、ノズル３５から流出する水素′を流量計３４
により計測したところ、１８ＮＪ１／ｍｉｎであった。
力遮断弁の間欠的な作動により両反応器から水素化金属
粉を定量的に排出すると同時に、減圧弁５３を４．５Ｋ
ｇ／ｃｍ２Ｇに設定し、流量調節計５４により流量を１
８ＮＭ／ｍｉｎに調節した３０°Ｃの水素をノズル５５
から供給して第２０ククホッパ−４から排出された水素
化金属粉を循環移送配管５により水素吸蔵用反応器１に
循環供給した。 水素供給管５２のノズル５５から水素
を供給すると同時に、保圧弁３３をｉ２ｘｇ／Ｃｍ２Ｇ
に設定し、ノズル３５から流出する水素′を流量計３４
により計測したところ、１８ＮＪ１／ｍｉｎであった。
この水素発生量より、水素化金属の循環量はおよそ１４
Ｋ ｇ ／ Ｈｒと推定される。
Ｋ ｇ ／ Ｈｒと推定される。
この状態は安定に継続し水素化金属粉及び水素ガスは円
滑に循環した。なお水素吸蔵用反応器出口の水素化金属
粉の温度は３５°Ｃ１水素放出用反応器出口の水素化金
属粉の温度は８０°Ｃであった。
滑に循環した。なお水素吸蔵用反応器出口の水素化金属
粉の温度は３５°Ｃ１水素放出用反応器出口の水素化金
属粉の温度は８０°Ｃであった。
即ち水素吸蔵用反応器において水素ガスを吸蔵した水素
化金属粉は第１０ツクホツパーにより間欠的により高圧
の水素放出用反応器に移動し、ここで熱水のエネルギー
により高圧の水素を発生し水素ガスを放出する。水素ガ
スは系外に取り出され、外部仕事をした後回びこの系に
戻されて、水素放出用反応器から第２０ツクホツパーを
経て排出される水素化金属粉をエアリフトの如く上部の
！素吸蔵用反応器に戻す。このように水素化金属粉及び
水素ガスの循環が繰り返され、定常的な圧力エネルギー
が取り出された。
化金属粉は第１０ツクホツパーにより間欠的により高圧
の水素放出用反応器に移動し、ここで熱水のエネルギー
により高圧の水素を発生し水素ガスを放出する。水素ガ
スは系外に取り出され、外部仕事をした後回びこの系に
戻されて、水素放出用反応器から第２０ツクホツパーを
経て排出される水素化金属粉をエアリフトの如く上部の
！素吸蔵用反応器に戻す。このように水素化金属粉及び
水素ガスの循環が繰り返され、定常的な圧力エネルギー
が取り出された。
Ｌ豆二皇Ｊ
（１）水素の吸蔵と放出を繰り返すにつれて水素化金属
は次第に微粉化するので、１基の反応基で水素の吸蔵・
放出を行わせる回分式反応基では微粉化した粉末による
装置の閉塞が大きな間題となるが、水素化金属粉を常に
運動状態で使用する本発明装置では微粉による装置閉塞
を回避できる。
は次第に微粉化するので、１基の反応基で水素の吸蔵・
放出を行わせる回分式反応基では微粉化した粉末による
装置の閉塞が大きな間題となるが、水素化金属粉を常に
運動状態で使用する本発明装置では微粉による装置閉塞
を回避できる。
（２）回分式操作に伴うバルブの切換え等の複雑なシス
テムや操作が不要になる。
テムや操作が不要になる。
（３）放出される水素の圧力が常に一定で、均圧槽等が
不要である。
不要である。
（４）高圧系と低圧系を別個に設計できるので、設備費
が節約できる。
が節約できる。
（５）水素化金属が微粉化しても、常に運動状態で伝熱
面に接触するので伝熱抵抗が大きな問題とならず、装置
設計が容易である。
面に接触するので伝熱抵抗が大きな問題とならず、装置
設計が容易である。
（６）個々の反応器は常に冷却又は加熱状態に保たれる
ので、回分式のように一つの反応器で冷却・加熱のサイ
クルを行う必要がなく、熱効率が向上する。
ので、回分式のように一つの反応器で冷却・加熱のサイ
クルを行う必要がなく、熱効率が向上する。
（７）高圧水素ガスに同伴される水素化金属微粉を回収
した場合、低圧系に戻せばよいので処理が容易である。
した場合、低圧系に戻せばよいので処理が容易である。
（８）水素化金属充填量を減らすことができるので反応
器が小型化できる。
器が小型化できる。
第１図は本発明装置の構成を示す図である。
出願人 日 揮 株 式 会 社
代理人 弁理士 青 麻 昌 二
Claims (1)
- ａ、冷却用伝熱配管を備え水素化金属粉に水素を吸蔵さ
せる水素吸蔵用反応器、ｂ、その下方に連設され該反応
器の圧力を保持しつつ水素を吸蔵した水素化金属粉を上
方から下方へ重力で移動させる第１圧力保持機構、Ｃ６
−第１圧力保持機構の下方に連設され加熱用伝熱配管を
備え水素を吸蔵した水素化金属粉を加熱してより高圧の
水素を放出させる水素放出用反応器、ｄ、その下方に連
設され該反応器の圧力を保持しつつ水素を放出した水素
化金属粉を上方から下方へ重力で移動させる第２圧力保
持機構、及びｅ、第２圧力保持機構から排出される水素
を放出し７た水素化金属粉を水素気流により水素吸蔵用
反応器へ循環移送する配管より構成される水素化金属を
用いるエネルギー変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59105689A JPH0658107B2 (ja) | 1984-05-26 | 1984-05-26 | 水素化金属を用いるエネルギー変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59105689A JPH0658107B2 (ja) | 1984-05-26 | 1984-05-26 | 水素化金属を用いるエネルギー変換装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60249610A true JPS60249610A (ja) | 1985-12-10 |
| JPH0658107B2 JPH0658107B2 (ja) | 1994-08-03 |
Family
ID=14414364
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59105689A Expired - Lifetime JPH0658107B2 (ja) | 1984-05-26 | 1984-05-26 | 水素化金属を用いるエネルギー変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0658107B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007132183A3 (en) * | 2006-05-11 | 2009-04-16 | Rm Energy As | Method and apparatus for a vapor cycle with a condenser containing a sorbent |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50136547A (ja) * | 1974-04-18 | 1975-10-29 | ||
| JPS5977083A (ja) * | 1982-10-27 | 1984-05-02 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 排熱回収装置 |
-
1984
- 1984-05-26 JP JP59105689A patent/JPH0658107B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50136547A (ja) * | 1974-04-18 | 1975-10-29 | ||
| JPS5977083A (ja) * | 1982-10-27 | 1984-05-02 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 排熱回収装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007132183A3 (en) * | 2006-05-11 | 2009-04-16 | Rm Energy As | Method and apparatus for a vapor cycle with a condenser containing a sorbent |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0658107B2 (ja) | 1994-08-03 |
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