JPS62108702A - 水素貯蔵精製容器 - Google Patents

水素貯蔵精製容器

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JPS62108702A
JPS62108702A JP60248729A JP24872985A JPS62108702A JP S62108702 A JPS62108702 A JP S62108702A JP 60248729 A JP60248729 A JP 60248729A JP 24872985 A JP24872985 A JP 24872985A JP S62108702 A JPS62108702 A JP S62108702A
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JP
Japan
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hydrogen
vessel
pipe
hydrogen storage
container
Prior art date
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Pending
Application number
JP60248729A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasushi Nakamura
泰 中村
Ryoichi Suzuki
良一 鈴木
Koji Umagoe
馬越 剛二
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TOUYOKO KAGAKU KK
Toyoko Kagaku Co Ltd
Nippon Steel Corp
Original Assignee
TOUYOKO KAGAKU KK
Toyoko Kagaku Co Ltd
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C11/00Use of gas-solvents or gas-sorbents in vessels
    • F17C11/005Use of gas-solvents or gas-sorbents in vessels for hydrogen
    • 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
    • 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
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/45Hydrogen technologies in production processes

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • 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】 (座業上の利用分野ン 本発明は、水素吸紙金属材料に水素を吸点させて貯蔵精
製する水素貯蔵精製容器に関するものである。
(従来の技術) 水素を貯蔵・輸送する方法として、高圧タンク中へ水素
ガスを充填する方法、および圧縮冷却により液化して保
存タンク中に保持する方法がある。
しかし前者は、非常に高圧の状態であること及び水素が
非常に爆発性の高いガスであることから、安全性の面で
問題があり、又後者では圧縮冷却並びに極低温の液体と
して、その温度を維持することが必要なために、大量の
エネルギーを必要とし、かつ容器材料に強度・靭性等の
優れたものが必要であるために高価な容器が必要となる
このような理由から、新しい水素の貯蔵・輸送法の研究
が活発化し、近年ある温度、圧力采件下で水素を可逆的
に吸蔵・放出する水系吸蔵金IA ?オ料による水素の
貯蔵・恰送方法が、多くの研元機関で研究されるように
なった。
また、水素吸蔵金属材料による水素の貯蔵の際。
はとんど全ての水素は、金属材料内部に金属水系化物と
いう化合物の形で入り込んでいるのに71して、水素ガ
ス中に含まれるN2 、 Ar 、 CH4、CO2等
の不純物ガス成分はガス状で存在している。
そこで、このガス状で存在するこれらの不?I4物を、
一部ガス状で存在する水素といっしょに放出すると、そ
の後で放出される水素は、不純物の少ない純度の高いも
のが得られる。この原理を利用した水素の貯蔵・精製装
置が考えられている。
これらの原理を利用した水素貯蔵装置、精製装置として
は、オランダ国特許第6901276号、オランダ国特
許第6906305号、米国特許第3516263号公
報等がある。これらは従来の圧力容器に、何ら工夫なし
に水素吸蔵金属材料を充填させたもので、多数回の水素
吸蔵・放出によって、粉末合金は容器中に密につまり、
次第に水素吸蔵・放出能力が減退し、実用的ではなかっ
た。
これらの欠点を改善するために多(の研究がなされ、そ
の結果として特公和55−17280号、特公昭57−
49800号公報等がある。これらは水素吸蔵合金を結
着剤で結合し、あるいは多孔質金属焼結体からなる隔壁
を設けて、金属水素化物を分割保持し、水素ガスの出入
りを容易にしたものである。
これらの発明によって容器の底部になる水素吸蔵合金が
密になることを防ぎ、水素の拡散を良くしている。しか
しながらこれらの発明は、水素吸蔵合金を多孔体に成形
するために、あるいは多孔質金属焼結体からなる隔壁を
設けるためにコスト上昇を招く。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明はより経済性の高い、実用的な容器構造について
実験検討し、容器底部になる水素吸蔵合金粉末が智にな
らず、水素の拡散が十分に行われ、しかも優れた性能を
有する水素貯蔵精製容器を提供するものである。
(問題点を解決するための手段・作用)本発明による水
素貯蔵精製容器は、その容器内部の水素吸蔵用合金粉末
が充填されている合金層の下部に、水素ガス導入管を設
け、上部の空隙部に水素ガス放出管を設けたものである
このような構造とすることにより、水素ガスが容器内に
導入される時には、ガスの拡散によって水素吸蔵合金粉
末は上方へ浮上する作用を受け、容器底部になる水素吸
蔵合金が密になるのを防ぎ、さらに水素放出時において
は、容器上部の空隙部に設けられた放出管から、水素吸
蔵合金から解離された水素ガスが放出されることにより
、水素吸蔵合金は再び上方へ浮上して、合金粉末の過密
化を防ぎ、水素の拡散を良くし、水素吸蔵・放出性能を
劣化させないという効果を奏するものである。
また、さらに水素吸蔵合金粉末層の下部に、部分的に加
熱冷却できる加熱冷却管を設けることにより、氷菓精製
時には水素放出管から離れた下部の水素吸蔵合金を加熱
して、放出される高純度水素によって、水素吸蔵合金粉
末の空隙部分に存在する不純物を含んだガスを効率良く
洗浄し、同時に下方からのガス拡散によって、容器底部
になる水素吸蔵合金が密になるのを防ぐ。
なお水素ガス導入管及び水素ガス放出管としては、容器
内部が数μmの孔径なもつ金属焼結体を用いることによ
り、容器下層及び容器上部の広い範囲から水素導入・放
出することになり、より前記の効果を高めることが出来
る。
(実施例) 実施例1 第1図は本発明による水素貯蔵精製容器の内部構造の一
例を示すものである。■は円筒状の水素貯蔵容器で、数
μmの孔径をもつ金属焼結体の水素放出管2が、容器上
部の空隙部分7に設置されており、容器下部に水素導入
管6が設置されている。
容器内径は380101121、長さは約2000g、
容器内容積は約200t、この内部にFeTi系の水素
吸蔵合金粉末4が約500 Kg充填され、水素吸蔵合
金を加熱冷却する加熱冷却管5が設けられている。
水素を貯蔵する場合は、水素ガスが水素導入管6を通し
て容器内に導入され、水素吸蔵をさせるが、この時には
加熱冷却管5には約30℃の冷却水が循環され、水素吸
蔵を促進させる。このようにして容器内に85m3の水
素が貯蔵される。
次に水素を取り出す時には、加熱冷却管5に約70℃の
熱媒を流して水素吸蔵合金4を加熱し、水素放出管2よ
り水素な社)る。このような水素吸風及び水素放出操作
によって、容器内の水素吸蔵合金粉末4は、水素ガスの
移動に伴って上方に動き、下部水素吸蔵合金粉末が密に
なるのを防ぎ、水素吸蔵・放出性能の劣化を防止する。
比較のために第4図に示した従来容器によって加熱冷却
管5に約30℃の冷却水を流しながら、水素ガス85m
3を水素導入・放出管8を通して水素吸蔵合金に吸蔵さ
せ、次に加熱冷却W5に約70℃の熱媒を流しながら、
水素吸蔵合金を加熱して水素放出を行なった。
本発明による容器及び従来容器による水素吸蔵時間の変
化を調べた結果を、表1のA、Bに各々示した。
100回の水素吸蔵放出を繰返した後の水素吸蔵速度は
、本発明ではほとんど変化しないのに対して、従来容器
の場合には、容器下部の水素吸蔵合金が密になり、硬化
したために、水素の拡散が悪くなって約1.4倍の時間
がかかった。
表1 実施例2 第2図は本発明による水素貯蔵精製容器の内部構造の一
例を示すものである。1は円筒状の水素貯蔵容器で、数
μmの孔径なもつ金属焼結体の水素放出管2が、容器上
部の空隙部分7に設置されており、容器下部に水素導入
管6が設置されている。
容器内径は38011m+121.長さは約20001
g1m、容器内容積は約200t、この内部にFeTi
系の水素吸蔵合金4が、粉末状で約500Kg’Jj填
され、容器下部層の水素吸蔵合金を、部分的に加熱する
部分加熱管3が、また水素吸蔵合金全体を加熱冷却する
加熱冷却管5が設けられている。
99.99%の水素が、水素導入管6を通して容器内に
導入され、水素吸蔵合金に吸蔵させるが、この時加熱冷
却管5及び部分加熱管3には、約30℃の冷却水が循環
され水素吸蔵を促進させる。このようにして容器内に8
5m3の水素が貯蔵される。
次に水素を取り出す時は、まず水素吸蔵合金を加熱せず
に、約1.5 m3の水素を迅速に放出させ、容器空間
部分に濃縮されている不純物ガス成分を効率良くパージ
する。次に部分加熱管3に約70℃の熱媒を流して、水
素吸蔵合金を加熱し、放出される高純度水素によって容
器内を効率良く洗浄する。
要求される所定の純度の水素が、水素放出管2より放出
された後、加熱冷却管5に約70℃の熱媒を流し、水素
吸蔵合金を全体的に加熱して高純度水素を得る。このよ
うな水素吸蔵及び水素放出操作によって、容器内の水素
吸蔵合金粉末は、水素ガスの移動にともなって上方に動
き、下部水素吸蔵合金粉末が密になるのを防ぎ、水素吸
蔵・放出性能の劣化を防止する。
比較のtこめに第4図に示しtこ従来の容器によって、
99.99%の水素を水素導入・放出管8を通して水素
吸蔵合金に吸蔵させ、次に水素吸蔵合金を加熱せずに水
素導入・放出管8を通して約1.5yn3放出させ、次
に加熱冷却管5に約70℃の熱媒を流して水素吸蔵合金
を加熱し、水素放出を行なった。
本発明による容器による水素吸蔵時間の変化を調べた結
果、表10Cに示したように、100回の水素吸蔵・放
出を繰返した後の水素吸蔵速度はほとんど変化しなかっ
た。
一方、高感度のガスクロマトグラフ−質量分析計で、不
純物であるN2 、Ar 、 CH4、CO2、Co、
0、を分析して、本発明容器による水素の純度を調べた
結果、99.99999%の純度に到達するまでの放出
量は、約3.0m3であり、その割合は全体の約3.5
係であった。
また従来の容器を使用した場合では、99.99999
係の純度に到達するまでの放出量は約15m3であり、
その割合は全体の約18%であった。
このように、本発明による水素貯蔵精製容器によって、
水素吸蔵・放出性能を良好に保ち、かつ高純度水素を高
収率で取り出すことができた。
実施例3 第3図は本発明のだめの容器の内部構造の一例を示すも
のである。容器lは水素吸蔵合金を加熱冷却するための
熱媒が流れるジャケットで覆われており、このジャケッ
トは、水素吸蔵合金の下部を部分的に加熱冷却する部分
加熱管3と、加熱冷却管5とに分割され、容器内部に水
素吸蔵合金粉末約5 Q Kgが充填されている。
この容器を用いて、まず99.99%の水素を導入管6
を通して水素を貯蔵させる。次に合金を加熱せずに約0
.157713の水素を水素放出管2から放出させ、次
いで部分加熱管3に約70℃の熱媒を流して水素吸蔵合
金を加熱し、放出される高純度水素によって容器内を効
率良(洗浄する。
要求される所定の純度の水素が、水素放出管より放出さ
れた後、部分加熱管3及び加熱冷却管5に約70℃の熱
媒な流し、水素吸蔵合金を全体的に加熱して高純度水素
を得る。
高感度のガスクロマトグラフ−質量分析計で不純物を分
析して水素の純度を調べた結果、99.99999%の
純度に到達するまでの放出量は約0.28 m3.その
割合は全体の約3.3%であった。
一方、比較のために同容器を用い、従来法と同じように
水素導入管6を用いずに、水素放出管2を用いて水素を
導入・吸蔵させ、次に部分加熱管3と加熱管5を加熱し
て水素放出管2から水素を放出させた。
このときの水素放出量と純度の関係を測定した結果、9
9.99999%の純度に到達するまでの放出量は約1
.2m3であり、その割合は全体の約14チであった。
また、100回の水素吸蔵・放出を繰返した後の水素吸
蔵合金は、不発明容器では初めと同じであったのに対し
て、従来の水素放出管2かも水素導入・放出させた場合
では水素吸蔵合金が密になり、水素の拡散が悪くなって
約1.5倍の時間を必要とし、た。
以上のように、本発明容器は水素吸蔵・放出性能を良好
に保ち、かつ高純度水素を効率良く得ることができる。
(発明の効果) 本発明による水素貯蔵精製容器は、非常に簡単な内部構
造でありながら、水素吸蔵合金粉末が密になるのを防止
して、水素拡散を迅速に行なうことが出来ろと同時に、
損失分を少なく高純度の水素を取り出すことのできるの
で、水素精製容器としても優れた効果を発揮し、実用的
な水素貯蔵精製容器として極めて有効なものである。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図、第3図は本発明の容器の構造の一例を
示す説明図、第4図は従来容器の構成図である。 1・・・水素貯蔵容器   2・・・水素放出管:3・
・・部分加熱冷却管  4・・・水素吸蔵合金粉末5・
・加熱冷却管    6・・・水素導入管7・・容器空
隙部分   8・・水素導入・放出管代理人 弁理士 
茶野木 立 夫 第1図 第2図 3邪分加処官

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 水素貯蔵容器内の水素吸蔵用合金粉末が充填されて
    いる下部に水素ガス導入管を、上部の空隙部に水素ガス
    放出管を設けたことを特徴とする水素貯蔵精製容器。 2 水素吸蔵用合金粉末層の下部に部分的に加熱冷却可
    能な加熱冷却管が設けられた特許請求の範囲第1項記載
    の水素貯蔵精製容器。
JP60248729A 1985-11-08 1985-11-08 水素貯蔵精製容器 Pending JPS62108702A (ja)

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JP60248729A JPS62108702A (ja) 1985-11-08 1985-11-08 水素貯蔵精製容器

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