JPS63148060A - 蓄熱、熱変換および冷温発生システムならびに方法 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、水素化マグネシウムとマグネシウム−水素系
（高温水素化物）および適当な低温金属水素化物と金属
−水素系（低温水素化物）の関係で作動する２つの可逆
的な金属水素化物と金属−水素系の組み合わせ、または
水素リザーバーと組み合わせた水素化マグネシウムとマ
グネシウム−水素系に基づく蓄熱および熱変換ならびに
冷温発生のための方法および装置に関する。

［従来の技術および問題点］ 適当な温度で使用できる熱を増やし、熱をより高温グレ
ードにするために、または冷却（冷凍および空調）する
ためにヒートポンプの能力と関連して作動する２つの金
属水素化物系と金属−水素系の組合せは既知である（バ
ー・ブフナー・イン・エネルギーシュパイヘルング・イ
ン・メタルヒドリーデン（Ｈ，Ｂｕｃｈｎｅｒ　ｉｎ　
”Ｅｎｅｒｇｉｅｓｐｅｉｃｈｅｒｕｎｇｉｎ　Ｍｅｔ
ａｌｌｈｙｄｒｉｄｅｎ”）、シュプリンガー（Ｓｐｒ
ｉｎｇｅｒ）、２９〜３１頁および２２３〜３３頁；エ
ム・ロン（Ｍ、　Ｒｏｎ）およびイプシロン・ヨゼフィ
ー（Ｙ、　Ｊｏｓｅｐｈｙ）、ツァイトシュリフト・フ
ユア・フィジカリッシェ”ヘミ−（Ｚｅｉｔｓｃｈｒｉ
ｆｔ　ｆｕｅｒＰｈｙｓｉｋａｌｉｓｃｈｅ　Ｃｈｅｍ
ｉｅ）新刊、第１４７巻、２４１頁（１９８６年）；デ
ー・エム・グリコシ（Ｄ、ＭＧｒｕｅｎ）ら、第１回世
界エネルギー会議（フロリダ、マイアミビーチ（Ｍｉａ
ｍｉ　Ｂｅａｃｈ）、１９７６年３月）会報、第２巻、
論文８８．７３頁：デー・エム・グリコシ、西ドイツ国
特許公開第２　６３３　９７４号、１９７７年；デー・
エム・グリコシら、アドバンシイズ・イン・ハイドロジ
エン・エナジー（Ａｄｖ、Ｈｙｄｒｏｇｅｎ　Ｅｎｅｒ
ｇｙ）、第４巻、１９３Ｉ頁（１９７９年）：ジャーナ
ル・オブ・レス・コモン・メタルズ（Ｊ、Ｌｅｓｓ　Ｃ
ｏｍｍｏｎ　Ｍｅｔａｌｓ）、第７４巻、４０１頁（１
９８０年）、ならびにアール・ゴーマン（Ｒ，Ｇｏｒｍ
ａｎ）およびピー・モリッツ（Ｐ、Ｍｏｒｉｚ）、ハイ
ドライド・ヒート・ポンプ（Ｈｙｄｒｉｄｅ　Ｈｅａｔ
　Ｐｕｍｐ）、−４＝ 第２巻、コスト、パーフォーマンス・アンド・コスト・
エフエクテイブネス（Ｃｏｓｔ　、　Ｐｅｒｆｏｒｍａ
ｎｃｅａｎｄ　Ｃｏ５ｔ　Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ
）、アルゴンヌ・ナショナル・ラボラトリ−・コントラ
クト（ＡｒｇｏｎｎｅＮａｔｉｏｎａｌ　Ｌａｂｏｒａ
ｔｏｒｙ　Ｃｏｎｔｒａｃｔ）、Ｎｏ、３１−１０９−
３８−４００１）。

上述の金属水素化物系は、いわゆる低温金属水素化物系
であり、以下のような特徴を有する。

低反応エンタルピー（３０ｋＪ１モルＨ２オーダーの大
きさのΔＨ）および低熱貯蔵容量、低水素貯蔵容量（１
〜２重量％）、 高水素解離圧力（これにより、例えば加熱または空調時
に適温で作動する蓄熱器またはヒートポンプにこの系を
使用するのに適当となる。）、比較的高価格、 水素化および脱水素化工程に関する主な動力学が満足す
べきであること、 特定のＬａ−Ｎ１−Ａｆ２系およびＭｎ−Ｎｉ−Ｆｅ系
を除いてヒステリシスが大きいこと、ならびに特定のＬ
ａ−Ｎ１−Ａ（２系およびＭｎ−Ｎｉ−Ｆｅ系を除いて
、濃度−圧力等温（ＣＰＩ）線図において相当無限に水
平な水素化物相プラトーが存在すること。

以下に示す機能の内の１つまたはそれ以上を有する水素
化物蓄熱器またはヒートポンプに対する技術的解決策は
、これまでに見出されていない：２５０〜５００°Ｃの
範囲の高温熱の有効かつ損失の無い貯蔵（例えばスター
リング機関（バー・デー・ヘツク（Ｈ，Ｄ、Ｈｅｃｋ）
、ビルト・デル・ヴイッセンシャフト（Ｂｉｌｄ　ｄｅ
ｒ　Ｗｉｓｓｅｎｓｃｈａｆｔ）、１９８５年１１月、
１２６頁およびバー・クレインヴエフター（Ｈ，に１ｅ
ｉｎｗａｅｃｈｔｅｒ）、エネルギー（Ｅｎｅｒｇｉｅ
）、第３５巻、２２１頁（１９８３年））または他の熱
エネルギー機関にエネルギーを供給するため、およびソ
ーラーボイラーのために、これには火急の技術的必要性
がある。）、 例えば冷温発生と組み合わせてソーラー熱としてそのよ
うな高温熱（２５０〜５００°Ｃ）を貯蔵して、その結
果、例えばソーラー蓄熱器またはソーラーボイラーが晴
天時に冷凍機として同時に機能する（海水を脱塩して製
氷する）こと、ならびに熱をより高温グレードにするた
めに、２５０〜５００℃のポテンシャルを有する高温熱
の貯蔵、および熱変換による工業的に廃棄される熱また
は太陽熱の利用。

顕熱および潜熱の原理に基づいて作動する従来の蓄熱器
またはヒートポンプによるこのような問題点に対する技
術的解決策は、現時点では知られていない。水素化マグ
ネシウムまたはマグネシウムを基礎とする金属間水素化
物（例えばＭｇ２Ｎ１Ｈ，）により蓄熱および熱変換を
行なう高温水素化物の用法は未だ判明しておらず、その
実用性は実際には疑わしく（ニス・オフ（Ｓ、０ｎｏ）
、ソーラー・ハイドロジエン・エナジー・システムズ（
ＳｏｌａｒＨｙｄｒｏｇｅｎ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｓｙｓｔ
ｅｍｓ）、オックスフォード（Ｏｘｆｏｒｄ）、パーガ
モン（Ｐｅｒｇａｍｏｎ）、２０２頁（１９７９年））
、一方、その動力学および工業的適用性は満足できるも
のではないと言われている（ヴエー・ルンメル（Ｗ、Ｒ
ｕｍｍｅｌ）、シーメンス・フォルシュ（Ｓｉｅｍｅｎ
ｓ　Ｐｏｒｓｃｈ、）−エントヴイックルングスバ７一 −（Ｅｎｔｗｉｃｋｌｕｎｇｓｂｅｒ）、７．１．４４
頁（１９７８年））。

［発明の開示］ しかしながら、驚くべきことに、水素化マグネシウム系
とマグネシウム系、特にいわゆる「活性ＭｇＨ２Ｍｇ系
」と特に選択した低温金属水素化物系と金属系または必
要であれば水素リザーバーのいずれかとの組み合わせは
、蓄熱器またはヒートポンプとして際立って適当であり
、そのような種類の複合系により上述の目的を工業的に
実用化できることが見出された。

本発明の方法のマグネシウム水素化物系とマグネシウム
系は、２７０メツシュまたはそれ以下の粒子寸法の粉末
マグネシウムまたは５〜１０重量％のニッケルを含むマ
グネシウム合金を水素化することにより得られるもので
ある。本発明の方法における「活性ＭｇＨ２−Ｍｇ系」
は、以下の方法により得ることができる・ ヨーロッパ特許第３５６４号（１９７９年）または西ド
イツ国特許公開第３　４１０　６４０号（ｌ９８５年）
に記載されているように、穏やかな条件に付してマグネ
シウムを接触水素化する方法、アメリカ合衆国特許第４
　５５４　１５２号（１９８５年）に記載されているよ
うに、粉末マグネシウムまたは水素化マグネシウムに遷
移金属、特にニッケルを少量添加する方法、 １９８６年１１月２１日出願のアメリカ合衆国特許出願
第９３３，４５４号（対応する西ドイツ国特許出願第Ｐ
３　５４１　６３３．５号）に記載されているように、
触媒量のアントラセン存在下、少量の遷移金属塩により
粉末マグネシウムを処理する方法、または ヨーロッパ特許出願第ＥＰ−Ａ０　１１２　５４８号に
記載されているように、粉末マグネシウムに、少量の遷
移金属、特にニッケルを添加し、固体形態または有機溶
媒中で２成分混合物を粉砕する方法。

蓄熱システムとしての「活性ＭｇＨ２Ｍｇ系」には以下
のような利点がある： マグネシウムの水素との反応エンタルピーが大きくＣ７
５ｋＪ１モルｔｂ）、これは、水素の燃焼熱の約１／３
であり、従って、（従来の塩水素化物リザーバーのＯ、
Ｉ　ｋＷ−ｈｒ／ｋｇに対して）Ｍ　ｇ　Ｈ２−Ｍｇ系
側の水素貯蔵容量が大きいこと（０，９ｋＷ−ｈｒ／ｋ
ｇＭｇまたは０　、８　ｋＷ　　ｈｒ／　ｋｇＭｇＨ２
）、水素貯蔵容量が大きいこと（７〜７．６重量％）、
低価格、 ＭｇＨ７Ｍｇ系、特に「活性ＭｇＨ２−Ｍｇ系」の動力
学、これにより低い水素圧力（２〜３バールまたはそれ
以下）で水素を供給することができ、このことは、熱回
収および冷温発生を同時に行なう場合に非常に重量であ
る、 ヒステリシスが存在せず、ＣＰＩ線図において殆ど水平
なプラトーであること、ならびに２５０〜５００℃の範
囲における高温の熱の貯蔵に対する有利な作動温度、こ
れは、（２８４℃に対応して１バール、また５２７℃に
対応して１５０バールである）水素圧力を書いてみると
選択できる。

本発明の方法の適当な低温金属水素化物系と金属系は、
水素化マグネシウム側の熱解離条件に付された場合に水
素化マグネシウムの水素解離圧力より小さく、水素化マ
グネシウムに戻る間、水素化マグネシウムの水素解離圧
力より大きい水素化解離圧力を有する系である。適当な
系には、鉄−チタン水素化物系またはチタン、ジルコニ
ウム、バナジウム、鉄、クロムおよびマンガンの金属合
金の水素化物、例えば合金Ｔ　１ｏ、５ａＺｒ０．０２
Ｖｏ、ｔ３Ｆｅｏ、ｏｓＣｒｏ、ｏｓＭｎ＋、ｓならび
にＬａＮ１５−ｘＡ（２ｘ（０≦Ｘ≦１５）およびＭｍ
Ｎｉｓ−ｘＦｅｘ（０≦Ｘ≦Ｉ　、０゜Ｍｍは合金であ
る。）のような種類の金属間化合物の水素化物が包含さ
れる。

本発明の蓄熱および熱変換ならびに冷温発生のための装
置は、最も簡単な場合、閉止バルブを介して低温合金ま
たは低温水素化物を含む容器（低温リザーバー）とつな
がっている水素化マグネシウムまたはマグネシウムを含
む容器（高温リザーバー）から成り、バルブを開くと、
いずれの方向にも水素が流れることができるようになっ
ている。

各蓄熱サイクルの最初では、高温リザーバーに＝１１− （水素化マグネシウムの形態で）水素を供給し、低温リ
ザーバーは何も供給しないままにしておく（純合金を含
んでいる）。蓄熱プロセスは、水素化マグネシウムの水
素解離圧力が、低温リザーバーの温度Ｔ１における低温
水素化物の水素解離圧力より高い温度Ｔ２で高温リザー
バーに熱を加えて水素化マグネシウムを解離し、水素を
低温リザーバーに流し込み、そこで水素は低温合金に吸
収されることから成る。水素化マグネシウムを解離する
には、温度Ｔ、において高温リザーバーに、水素化マグ
ネシウムの解離エンタルピーである７５ｋＪ１モルＭ　
ｇ　Ｈ２に等しい熱量Ｑ２を加える必要があり、一方、
同時に、温度Ｔ、で吸収される水素の１モル毎に対して
、合金の水素化熱に相当する熱量Ｑ、を低温リザーバー
から除去する必要がある。同時に、蓄熱の間に低温水素
化物が生成する時に放出される熱量Ｑ１は、水素化マグ
ネシウムの解離熱（Ｑ２）より概ね２〜３倍小さいこと
が重要である。温度ＴＩ（例えば室温）で低温リザーバ
ーにより発生する熱量Ｑ１は、周囲に放出されるかまた
は他の何か方法により除去されて低温熱の形態で利用さ
れる。

低温合金の例として鉄−チタンの組み合わせを用いた場
合、蓄熱プロセスは以下の式により表すことができる・ ＭｇＨ２＋７５ｋＪ１モル→Ｍｇ＋Ｈ２およびＦｅＴｉ
十Ｈ２→ＦｅＴｉＨ２＋２８ｋＪ／モル潜熱に基づいて
作動する蓄熱器とは対照的に、このように（閉止バルブ
を閉じて）「化学的に貯蔵された」熱は、所望の期間、
損失なしに貯蔵できる。

貯蔵した熱の回収方法は、締め切りバルブを開いて水素
を低温リザーバーから高温リザーバーに流し込むことに
より開始する。いずれかの方向の水素の流れを利用して
、例えばタービンを駆動する機械的エネルギーを発生で
きる。低温水素化物を解離するに十分な熱量Ｑ　＋　＝
　２８　ｋ　Ｊ　１モルは、熱回収の間に低温リザーバ
ー？こ供給する必要が有り、一方、高温リザーバー側で
は、水素化マグネシウムを生成する時に発生する熱量Ｑ
２＝７５ｋＪ１モルが放出される。

鉄−チタン水素化物を低温水素化物として使用する場合
、熱回収のプロセスは、以下の式ににり表される： Ｆ　ｅＴ　ｉＨ２＋　２８ｋＪ１モル→ＦｅＴｉ＋Ｈ，
４およびＭｇ＋Ｈｆｆｉ→ＭｇＨ、＋　７５ｋＪ１モル
低温リザーバー側で低温水素化物を解離するために必要
な熱量Ｑｌは、周囲または蓄熱器から得ることができ、
冷凍に利用できる冷却作用を生じる。例えば熱量Ｑ１を
建物内の空気から得る場合、冷却作用は空調に利用でき
る。他方、熱量Ｑ、を室温またはそれ以下の水タンクか
ら得る場合、冷却作用は、製氷に利用できる。このよう
に、蓄熱は、冷温製造と組み合わせることができる。

水素が低温水素化物から活性マグネシウムに戻る場合、
２つの反応容器間に生じる温度差は、スターリング機関
のような熱力学的機関を駆動して熱力学的効率を大きく
するために実際に利用できる（エル・エフ・ベーム（Ｒ
，Ｐ、Ｂｏｅｈｍ）、アプライド・エナジー（Ａｐｐｌ
　、　Ｅｎｅｒｇｙ）、第２３巻、２８１〜９２頁（１
９８６年））。

また、２つの反応容器の温度差は、熱ボルタ電池の電流
効率を大きくするのに同様に利用できる。

熱ＭＱ２を高温リザーバー側で回収する温度Ｔ２゛は、
系の水素圧力に主に影響され、水素圧力は水素化物の温
度Ｔ、゛における低温水素化物の水素解離圧力により決
定される。マグネシウムの最高水素化温度は、平衡時に
到達し、水素化圧力のみに影響され、式。

Ｐ　　（バール）＝−４，１５８７Ｔ＋７．４６４（Ｈ
３） により表される。

平衡温度は、熱回収の静的条件の間に到達する。

本発明の方法の蓄熱および熱回収の理想的に可逆的かつ
一定の条件下では、蓄熱効率は、１００％（Ｔ　、’　
＝　Ｔ　２およびＴ、’−Ｔ、）であろう。しかしなが
ら、実際の条件下では、Ｔ２°はＴ２より小さく、これ
は、以下の要因に基づくエネルギー損失が存在するであ
ろうことを意味する： 平衡条件が存在しないこと、 低温リザーバーの温度は、通常、蓄熱の間より熱回収の
間のほうが低い（Ｔ、”〈Ｔ１）こと、低温水素化物の
側ではヒステリシスが存在すること、および 低温ＣＰＩ線図において、水素化物相プラトーが傾斜し
ていること。

従って、ヒステリシスが存在せず、ＣＰＩ線図の水素化
物相が殆ど水平なプラトーである、蓄熱器としてのＭｇ
Ｈ２Ｍｇ系の利点は、本発明の要旨から特に明確になる
であろう。

また、本発明による蓄熱では、蓄えた熱をより高温グレ
ードに上げることを本発明の方法に加えることができ、
これは、熱変換器において、Ｔ、”がＴ、より高くなり
得ることを意味する。これは、熱回収の間、低温リザー
バーの温度を蓄熱の間に生じる温度以上（Ｔ　ｌ’　＞
　Ｔ　Ｉ）に上げることにより行うことができる。

熱回収の最初では、ＭｇＨｚ　　Ｍｇリザーバーが約１
５０°Ｃ以上の温度であることが必要である。

これは、そのような温度では、水素および「活性Ｍ　ｇ
　Ｈ２Ｍ　ｇ系ｊにより十分に速く満たすことができる
という理由だけのためである。そうでなく、高温リザー
バーが蓄熱に引き続いて既にそのような温度以下に冷却
されている場合、少量のりザーバー材料を１５０℃以上
の温度に上げる必要があるだけである。次に、水素化反
応が始まり、反応エンタルピーにより周囲のマグネシウ
ム粒子が加熱され、高温リザーバーの全体の温度が１５
０°Ｃ以上となり、マグネシウムを完全に水素化できる
。

この「点火」方法は、電気的熱源または火炎のいずれか
から誘導できる。太陽電池または熱ボルタ電池（後者は
、水素化マグネシウムリザーバーからの反応熱によりエ
ネルギーを供給される）は、ソーラー蓄熱の場合、電流
源となり得る。

高温蓄熱だけのためであって、冷却のためではなく水素
化マグネシウムリザーバーを使用する場合、低温水素化
物の形態の水素化マグネシウムから放出される水素の中
間貯蔵を省略するのが実用的であることがある。そうで
ない場合、水素は非加圧ガス容器または加圧容器に貯蔵
でき、後者の場合、体積が相当減少する。

エンジニャリング面から特に価格的に有利な中間水素貯
蔵の適用は、水素化マグネシウム蓄熱器を長距離の水素
供給ラインのような水素施設に配置することから成る。

そのようなパイプラインは、２５バールの圧力で操作さ
れるので、水素化マグネシウムの生成による熱発生に対
して特に適当な水素供給圧力が特徴となる。

他方、例えば２５バールの圧力の水素供給システムは、
水素化マグネシウムの熱分解の間に生じる水素解離圧力
故に、再度容易に水素を受は取ることができる。

パイプラインまたは他のりサーバー中の水素の発熱量は
、このようにしてソーラーエネルギーまたは廃棄熱を供
給することによる水素化マグネシウム生成の反応エンタ
ルピー（水素の発熱量の約ｌ／３）により増加できる。

低温金属水素化物を生成できる金属合金とＭｇＨ２を組
み合わせることにより冷温発生する可能性に加えて、Ｍ
ｇＨ２生成の反応熱は、通常の吸収式冷凍機に直接供給
できる。

添付図面を参照して、以下の実施例により本発明を説明
するが、これらの実施例は、本発明を限定するものでは
ない。

第１図では、装置は、高温リザーバーＡ１低温リザーバ
ーＢ１銅製導管Ｃ１閉止バルブＤおよびＥ１センサーＦ
、Ｇ（デジタルスケール）およびＨならびに２つの容器
間の調節器ＩおよびＫ（温度調節）ならびに熱の供給源
または消費源（例えば再循環サーモスタットＬ）を有し
て成る。Ｐは圧力を、Ｔは温度を意味し、図示するよう
に数字またはマノメーターで読み取る。

高温リザーバーＡは、断熱した高品質鋼の円筒状オート
クレーブ（例えば高さ７０龍、内径１８Ｑ　ｍｍ）であ
り、２５バールで操作できるように設計され、１．４１
ρの有効体積を有する。満足すべき熱出力および貯蔵材
料間の水素移動を確保するために、リザーバーは、熱伝
導性または水素伝導性ロンドを備えたアルミニウムプレ
ートを有する。

蓄熱の場合、リザーバーは集中太陽光線または電気ホッ
トプレート（１５００Ｗ）のいずれかにより＝１９− 加熱できる。熱回収の間、ホットプレートを除いて熱が
オートクレーブの蓋を介して流出できるか、または例え
ば皿の中の水を（沸騰させるために）加熱するため利用
できる。リザーバーにｌ０５４ｇの粉末マグネシウム（
アメリカ合衆国特許第４５５４．１５２号、添加剤とし
てニッケル（Ｎｉ（ＣＯＤ）ｚ）を１，５重量％含有、
２７０メツシュ）を加えて０　、７５　ｇ／ｃｍ３の貯
蔵材料密度とし、水素を充填する（３３０℃、１０バー
ル）。数サイクル後のＭ　ｇ　Ｈ２の可逆性水素含量は
、６．４重量％（７２ｇＨ２＝０．８５ｉ３Ｈ２）であ
った。

低温リザーバーＢは、サーモスタットにより加熱または
冷却できる水またはグリザンチン（Ｇｌｙｓａｎｔｉｎ
、不凍剤）と水との混合物を満たした熱容器またはジュ
ワー瓶に収容された貯蔵材料としてのＴ　ｉｏ、９ｓＺ
ｒ０．０２Ｖｏ、４３Ｆｅｏ、ｏｓｃｒｏ、ｏ５Ｍ＋１
＋、５５１１１００５ｋｇを有する市販の１．３の水素
化物リザーバーである。低温リザーバーを有する熱容器
はデジタル天秤Ｇ（重量範囲３２ｋｇ、分解能０．１ｇ
）に配置し、水素の吸収または放出による重量変化をア
ナログ出力でき、チャート（第２図の実線）に記録でき
るようになっている。系の水素圧力（Ｐ（ｄｉｇ）、マ
ノメーター、第２図の破線および第３図の実線）ならび
に高温リザーバー内のホットプレートの下の温度（第２
図および第３図の点−長い実線の鎖線）および低温リザ
ーバーの外側表面の温度（第２図の点−短い実線の鎖線
）もチャートに示す（第２図および第３図の点線は、閉
止バルブを閉じた場合の高温リザーバーの加熱および冷
却を示す）。高温リザーバーの温度は、ホットプレート
により調節した。

実施例１ 蒼！迭第２図の範囲Ｓ） 高温リザーバーを２０℃から４２５°Ｃに（１時間で）
加熱し、その温度で５時間保持しく第２図の点−短丈線
の鎖線）、最大速度３３．６ｇＨ２／ｈで６９．４ｇの
水素を高温リザーバーから低温リザーバーに排出し、そ
こで水素は吸収された（第２図の実線）。このプロセス
の間、サーモスタットＬの温度は２０℃に保持した。

へ耳凶（第２図の範囲Ｒ） 蓄熱の終了と同時に、バルブを開き、ホットプレートを
取り除き、オートクレーブの上部表面を露出させて、熱
を周囲に放散させた。サーモスタットの温度を２０℃に
維持し、２５時間で６０．Ｏｇの水素が、６時間で６９
．０ｇの水素が吸収され（第２図の実線）、それらは、
蓄熱の間に放出された水素のそれぞれ８６５％、９９４
％であった。

（同じ条件に更に１４時間さらした場合、更に僅かに０
．４ｇが高温リザーバーに更に吸収された。）高温リザ
ーバーの蓄熱容量は、この場合、０．７１ｋＷ−ｈｒて
あり、６９．Ｏｇの水素の吸収に対応する。高温リザー
バーの加熱容量は、実際には一定で０　、３　ｋＷであ
り、即ち、初めの約２．５時間の周囲への熱の放散だけ
により決定される。この間の高温リザーバーの温度は、
４２５〜３００℃であった（第２図の点−長実線の鎖線
）。試験は９回繰り返したが、同じ結果が得られた。

実施例２ サーモスタットの温度を＋１０℃にした以外は、実施例
１と同様に試験を実施した。

Ａ旌 最大速度４０．４ｇＨ２／ｈで６時間で６９０ｇの水素
を低温リザーバーに吸収させた。

熱回収 ６時間で６９０ｇの水素を高温リザーバーに吸収させた
（蓄熱容量０　、７１　ｋＷ−ｈｒ）。高温リザーバー
の加熱容量は、最初の約２．５時間実際には一定で０．
２６ｋＷであった。（沸騰させるために）オートクレー
ブの上の蓋に冷水のポットを配置することにより高温リ
ザーバーにストレスを加えると、リザーバーの加熱容量
は、０．５２ｋＷに増えた。試験を更に８回繰り返した
が、同じ結果が得られた。

実施例３ サーモスタットの温度を＋３０℃にした以外は、実施例
１と同様に試験した。

賭 最大速度２６．０ｇＨ２／ｈで６時間で６０．６ｇの水
素を低温リザーバーに吸収させた。

熱回収 ６時間で６２．６ｇの水素を高温リザーバーに吸収させ
た（蓄熱容量０　、６５　ｋＷ−ｈｒ）。高温リザーバ
ーの加熱容量は、最初の２時間、実際には一定で０．３
３ｋＷであった。

実施例４ サーモスタットの温度を＋４０℃にした以外は、実施例
１と同様に試験した。

賭 最大速度２４．０ｇＨ２／ｈで６時間で３６．４ｇの水
素を低温リザーバーに吸収させた。

熱回収 ６時間で３７．６ｇの水素を高温リザーバーに吸収させ
た（蓄熱容量０　、３８　ｋＷ−ｈｒ）。高温リザーバ
ーの加熱容量は、最初の１．２時間、実際には一定で０
．３３ｋＷであった。

実施例５ 蓄熱 実施例１と同様に蓄熱工程を実施し、同じ結果を得た。

蓄熱の完了時に、閉止バルブを閉じて高温リザーバーを
室温まで放冷した。

熱回収 サーモスタットの温度を２０℃（こ維持し、高温リザー
バーを毎分５℃の速度で加熱した。高温リザーバーの温
度が急激に上昇すると同時に、水素は、約１５０℃で高
温リザーバー側で吸収され始めた。試験を繰り返したが
、サーモスタットの温度を＋１０℃にした場合と同じ結
果が得られた。

実施例６（製氷） 賭 実施例１と同様に蓄熱工程を実施したが、氷水で満たし
たジュワー瓶を使用して低温リザーバーを冷却した。最
大速度４６．０ｇＨ２／ｈで３時間で低温リザーバーに
６７．２ｇの水素を吸収させた。

次に、高温リザーバーを３０６℃に冷却し、ジュワー瓶
の氷水を０°Ｃの水と置換した。

熱回収および冷温発生 ホットプレートを取り外して閉止バルブを開いた。高温
リザーバーにより水素が急激に吸収され、温度が約１０
℃上昇するのが認められた。３時間で５９０ｇの水素が
高温リザーバーに吸収され、更に２時間で２．５ｇが吸
収された。これは、０６４ｋＷ−ｈｒの蓄熱容量に対応
する。高温リザーバーの加熱容量は、最初の２．３時間
では殆ど一定で０．２３ｋＷであった。熱回収の間、ジ
ュワー瓶中の０℃の水中で１．９ｋｇの氷が得られ、こ
れは、０．１８ｋＷ−ｈｒの冷却容量に対応し、０．０
７６ｋＷの平均冷却出力を産生ずる。試験を２回繰り返
したが、同じ結果が得られた。

実施例７（熱変換） 」然 高温リザーバーを２０℃から３４９℃に（４５分にわた
り）加熱し、その温度で２３時間保持し、高温リザーバ
ーから７６ｇの水素を取り出し、低温リザーバーに移し
て吸収させた。この工程の間、低温リザーバーの冷媒の
温度は一２０℃に保持し、最終的に系の圧力は、４３バ
ールに達した。

−可■ 蓄熱の完了時にサーモスタットの温度を上げて２９°Ｃ
に保持し、（初期圧力２４．３バールで）閉止バルブを
閉じた。ホットプレートを取り除いて、一旦高温リザー
バーを３５０℃に冷却して断熱プレートに置換した。一
旦、閉止バルブを開くと、高温リザーバー内の温度は急
激に３７３℃まで上昇し、２時間３７３〜３６８℃のま
まであり、次の２時間で３４０℃に低下した。最初の４
時間で５９．０ｇの水素が高温リザーバーに吸収され、
次の１２時間でｌＯｇが吸収された。高温リザーバーの
蓄熱容量は、０．７１ｋＷ−ｈｒであり、最初の４時間
の熱出力は０．１５ｋＷで殆ど一定であった。

従って、最初の２時間の３４９℃から３７３〜３６８℃
の「熱利用」は、２４〜１９°Ｃの温度差に対応する。

試験を繰り返したが、同じ結果が得られた。

実施例８（加圧水素容器による蓄熱） 本試験では、低温リザーバーは、１７℃で５バールに水
素加圧した５０ｇの容器に置換した。

Ａ邑（第３図の範囲Ｓ） 高温リザーバーを２０℃から４２５℃に（１時間で）加
熱し、その温度で３時間保持しく第３図の一点鎖線）、
容器の水素圧力は、２１．２バールに増えた（第３図の
実線、Ｈａ６９．Ｏｇに対応）。

終肌捌（第３図の範囲Ｒ） ホットプレートを取り除き、高温リザーバーの温度を１
０分で３８７℃に下げ（第３図の一点鎖線）、その点で
、高温リザーバーは、水素を吸収し始めた（第３図の実
線）。約２．２時間（第３図）で、容器内の水素圧力は
、２１．２バールから５゜８バールに低下し、その後、
一定のままであり、高温リザーバーの温度は、同時に３
８７℃から２８５℃に低下した。この１５．４バールの
圧力降下は、高温リザーバー側の６５ｇの水素の吸収お
よびＯ、’６７　ｋＷ−ｈｒの蓄熱容量に対応する。平
均加熱出力は、０．３４ｋＷであった。

試験を４回繰り返したが、同じ結果が得られた。

実施例は例示的なものであり、本発明を限定するもので
はなく、本発明の概念および範囲を逸脱しない他の態様
が当業者に暗示されていることが理解されよう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のシステムの模式図、第２図は、第１
図のシステムを作動させた場合の圧力および温度曲線を
示すグラフ、第３図は、低温リザーバーを加圧水素容器
に置換して第１図のシステムを作動させた場合の圧力お
よび温度曲線を示すグラフである。 Ａ・・・高温リザーバー、Ｂ・・・低温リザーバー、Ｃ
・・・導管、Ｄ、Ｅ・・・閉止バルブ、Ｆ、Ｇ、Ｈ・・
・センサー、１．Ｋ・・調節器、Ｌ・・再循環サーモス
タット。 特許出願人　シュツウディエンゲゼルシャフト・コール
・ミツト・ベシュレンクテル・ ハフラング

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第１密閉容器および第２密閉容器、該容器を接続す
   る気体導管、導管路を開閉する手段、第１容器内に有る
   水素化マグネシウムならびに第２容器内に有る低温解離
   性金属水素化物を生成できる金属または合金を有して成
   る蓄熱および熱変換ならびに冷温発生を行うシステムで
   あって、低温金属は、水素化マグネシウムの熱解離の間
   は水素化マグネシウムの水素解離圧力より低く、水素化
   マグネシウムに戻る間は水素化マグネシウムの水素解離
   圧力より高い水素解離圧力を有することを特徴とするシ
   ステム。 ２、水素化マグネシウムが活性水素化マグネシウムであ
   る特許請求の範囲第１項記載のシステム。 ３、活性水素化マグネシウムは、２７０メッシュ以下の
   粒子寸法の粉末マグネシウムを水素化することにより得
   た活性水素化マグネシウムである特許請求の範囲第２項
   記載のシステム。 ４、活性水素化マグネシウムは、ニッケル添加マグネシ
   ウムを水素化することにより得た活性水素化マグネシウ
   ムである特許請求の範囲第２項記載のシステム。 ５、低温解離性金属が、鉄−チタンである特許請求の範
   囲第１項記載のシステム。 ６、低温解離性金属が、チタン、ジルコニウム、バナジ
   ウム、鉄、クロムおよびマンガンの合金である特許請求
   の範囲第１項記載のシステム。 ７、合金のモル基準の組成が、おおよそ Ｔｉ＿０＿．＿９＿８Ｚｒ＿０＿．＿０＿２Ｖ＿０＿．
   ＿４＿３Ｆｅ＿０＿．＿０＿９Ｃｒ＿０＿．＿０＿５Ｍ
   ｎ＿１＿．＿５である特許請求の範囲第６項記載のシス
   テム。 ８、低温解離性金属が、一般式： ＬａＮｉ＿５−ｘＡｌｘ ［式中、０≦ｘ≦１．５である。］ により表される特許請求の範囲第１項記載のシステム。 ９、低温解離性金属が、一般式： ＭｍＮｉ＿５−ｘＦｅｘ ［式中、０≦ｘ≦１．０、Ｍｍは合金である。］により
   表される特許請求の範囲第１項記載のシステム。 １０、第１容器に熱を供給する手段および第１容器から
   熱を吸収する手段の少なくとも１つを含む特許請求の範
   囲第１項記載のシステム。 １１、第２容器に熱を供給する手段および第２容器から
   熱を吸収する手段の少なくとも１つを含む特許請求の範
   囲第１項記載のシステム。 １２、第１密閉容器および第２密閉容器に気体導管を接
   続し、第１容器に金属マグネシウムまたは水素化マグネ
   シウムを、第２容器に低温解離性金属水素化物またはそ
   の金属もしくは金属合金を供給し、第１容器の金属は水
   素化物として存在し、第１容器を加熱し、それにより、
   中の水素化マグネシウムをマグネシウムに転化し、また
   、水素を第２容器に流し込んでその中の金属を水素化物
   に転化し、それにより第１容器に加えられた熱化学的エ
   ネルギーを水素化物の形態で第２容器に蓄積し、その後
   、第２容器の水素化物を分解して蓄積した熱化学的エネ
   ルギーを放出することを含んで成る熱を蓄積して、その
   後、放出する方法。