KR101907344B1 - Hydrogen storage apparatus using a metal hydride of pillar - Google Patents

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Abstract

수소 저장 장치가 개시된다. 수소 저장 장치는, 실린더 형태의 저장용기; 상기 저장용기의 내부공간에 수용되고, 개방형 기공(Open Pore)을 포함하는 다공질 금속으로 이루어진 다공성 수용부재; 기둥 형상의 우라늄, 감손 우라늄 및 Zr 계열 합금 중 어느 하나이고, 상기 기둥 형상의 축방향이 상기 저장용기의 축방향에 평행하게 배치되어 상기 다공성 수용부재로 둘러싸인 채로 상기 저장용기 내부에 수용되는 복수의 수소저장금속; 상기 저장용기와 유체 소통 가능하게 연결되어 상기 저장용기의 내부공간으로 수소를 공급하는 수소공급관; 상기 저장용기와 유체 소통 가능하게 연결되어 상기 저장용기의 내의 수소를 공급처로 배출하는 수소배출관; 및 상기 저장용기의 내부 또는 외부에 위치하여 상기 저장용기의 내부공간에 열을 공급하는 열공급원을 포함하고, 상기 기공은 수소의 저장 및 방출 과정에서 상기 복수의 수소저장금속으로부터 분산되는 수소저장금속 입자들을 수용하여 상기 다공성 수용부재 내에 분산시킬 수 있는 크기를 갖는 것을 특징으로 한다. 이러한 수소 저장 장치를 이용하면, 수소저장금속의 발화 위험이 없고, 용기의 내부공간에 금속수소화물이 균일하게 분포할 수 있고, 이에 의해 수소의 저장 및 방출이 빠르게 이루어질 수 있다.A hydrogen storage device is disclosed. The hydrogen storage device comprises: a cylinder-shaped storage container; A porous receiving member accommodated in an inner space of the storage container and made of a porous metal including an open pore; A plurality of pillar-shaped uranium, depleted uranium, and Zr-based alloys, wherein the columnar axial direction is parallel to the axial direction of the storage container and is surrounded by the porous storage member, Hydrogen storage metal; A hydrogen supply pipe fluidly connected to the storage vessel to supply hydrogen to the inner space of the storage vessel; A hydrogen outlet pipe fluidly connected to the storage vessel for discharging hydrogen in the storage vessel to a source; And a heat supply source positioned inside or outside the storage container to supply heat to the internal space of the storage container, wherein the pores are formed of a hydrogen storage metal material dispersed from the plurality of hydrogen storage metal And has a size capable of accommodating the particles and dispersing them in the porous receiving member. When such a hydrogen storage device is used, there is no risk of ignition of the hydrogen storage metal, and the metal hydride can be uniformly distributed in the inner space of the container, whereby the hydrogen can be stored and discharged quickly.

Description

기둥형상의 수소저장금속을 이용한 수소 저장 장치{HYDROGEN STORAGE APPARATUS USING A METAL HYDRIDE OF PILLAR}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a hydrogen storage device using a columnar hydrogen storage metal,

본 발명은 수소 저장 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수소의 저장 및 방출 효율 및 제작 안전성이 증대된 수소 저장 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hydrogen storage device, and more particularly, to a hydrogen storage device with enhanced hydrogen storage and discharge efficiency and fabrication safety.

산업이 급속도로 발전함에 따라 전 세계적으로 고갈되어 가는 화석 연료의 대체 및 지구의 환경보존과 에너지원의 효율적인 이용을 위하여 미래의 에너지 매체로 우수한 특성을 가지고 있는 에너지 관련 기술 중 고효율의 환경친화적 청정에너지 기술개발이 매우 시급하다. 이에 따라 수소에너지의 기술개발에 대한 관심이 높아지고 있으며, 수소의 제조와 저장, 수송 분야를 포함한 수소에너지 이용기술의 확보는 미래 21세기 에너지 안보 및 국가경쟁력을 결정하는 중요한 요소가 될 것이다.In order to replace the fossil fuels that are becoming depleted in the world as the industry develops rapidly, and to conserve the earth's environment and make efficient use of energy resources, among the energy-related technologies that have excellent characteristics as a future energy medium, Development is very urgent. As a result, interest in the development of hydrogen energy technology is increasing, and securing the use of hydrogen energy including hydrogen production, storage and transport will be an important factor in determining energy security and national competitiveness in the 21st century.

수소는 에너지원으로서 사용할 경우에 무한정인 물을 원료로 하여 제조할 수 있으며 사용 후에는 다시 물로 재순환이 이루어질 뿐만 아니라, 연소 시 극소량의 NOx 발생을 제외하고는 공해물질이 생성되지 않는다. 또한, 수소는 가스나 액체로서 쉽게 수송할 수 있으며 고압가스, 액체수소, 금속수소화물 등의 다양한 형태로의 저장이 용이하다. 또한, 직접 연소에 의한 연료 또는 연료전지 등의 연료로서의 사용이 간편한 장점을 가지고 있다. 따라서, 수소는 산업용의 기초소재로부터 일반 연료자동차, 수소비행기, 연료전지 등 현재의 에너지 시스템에서 사용되는 거의 모든 분야에 이용될 수 있어, 미래의 에너지시스템에 가장 적합한 것으로 판단되고 있다. When hydrogen is used as an energy source, it can be produced with unlimited amount of water as a raw material. In addition to recycling to water after use, no pollutants are generated except for a very small amount of NOx generated during combustion. In addition, hydrogen can be easily transported as a gas or a liquid, and is easily stored in various forms such as high-pressure gas, liquid hydrogen, and metal hydride. In addition, it has an advantage of being easy to use as a fuel such as a fuel or a fuel cell by direct combustion. Therefore, hydrogen is considered to be most suitable for future energy systems because it can be used in almost all fields used in current energy systems such as general fuel cars, hydrogen planes, and fuel cells from industrial basic materials.

한편, 핵융합에너지는 수소동위원소인 삼중수소와 중수소의 핵융합반응으로 생산될 수 있다.On the other hand, fusion energy can be produced by the fusion reaction of hydrogen isotopes tritium and deuterium.

핵융합반응의 원료인 삼중수소는 방사성 수소동위원소로서, 그 취급에 있어서 고도의 안전기술이 요구된다. 또한, 삼중수소는 국가 간 수출입통제를 받는 민감한 방사성물질이므로, 이를 효율적으로 사용하기 위하여 안전하게 저장하고, 정확한 재고를 측정하여 공급하는 기술이 중요하다.Tritium, a raw material of nuclear fusion reaction, is a radioactive hydrogen isotope and requires a high level of safety in its handling. In addition, since tritium is a sensitive radioactive material subject to cross-border import and export control, it is important to store it safely for efficient use and to measure and supply accurate inventory.

또한, 삼중수소 관련 기술은 국가 간 수출입이 통제되는 민감한 기술이기 때문에, 선진국으로부터의 기술이전에 제약이 많으며, 설사 해외에서 기술이 도입되어도, 타 분야 활용 또는 제 3국에의 기술 수출시 기술 공급국의 승인을 받아야하는 민감한 기술에 해당한다.In addition, since tritium-related technology is a sensitive technology that controls import and export between countries, there are many restrictions on technology transfer from developed countries. Even if technology is introduced from abroad, This is a sensitive technology that must be approved by.

토카막 등의 핵융합반응로에서 발생한 헬륨 등의 핵융합반응 생성물과 미반응 수소동위원소는 토카막배기체처리 공정의 팔라듐-은 합금 금속막 장치에서 헬륨과 순수 수소동위원소로 분리된다.The fusion reaction products such as helium and unreacted hydrogen isotopes in the fusion reaction of tokamak are separated into helium and pure hydrogen isotopes in the palladium - silver alloy metal membrane device of the tokamak exhaust treatment process.

상기 분리된 순수 수소동위원소는 초저온 증류탑에서 경수소, 중수소 및 삼중수소로 분리되며, 이 중, 삼중수소는 저장공정과 연료주입계통을 통하여 다시 토카막으로 순환된다. 이때, 삼중수소저장공정에는 수소 저장 장치가 설치된다.The separated pure hydrogen isotope is separated into acetic acid, deuterium and tritium in a cryogenic distillation column, wherein the tritium is circulated back to the tokamak through the storage process and the fuel injection system. At this time, a hydrogen storage device is installed in the tritium storage process.

이와 같이 수소는 미래의 대체 에너지원으로서 수소 에너지를 이용하고자 하는 노력이 점차 증대되고 있으며, 이에 따라 수소 저장 장치의 개발에 주목되고 있다.As such, hydrogen has been increasingly used to utilize hydrogen energy as a future alternative energy source, and attention has been paid to the development of hydrogen storage devices.

종래의 대부분의 수소 저장 장치는 밀폐된 용기 내에 수소저장금속을 분말 형태로 수용하고 있고 상기 용기 내에 가열선을 설치하여 구성된다. 이러한 종래의 수소 저장 장치는 수소저장금속이 수소를 흡장하여 저장하고 수소를 탈장하여 방출하는 과정을 반복하면서 팽창 및 수축이 반복되고, 이에 의해 수소저장금속이 쉽게 분말화 되어서, 분말 형태의 수소저장금속이 용기 내에서 일부분으로 집중되어 수용되는 문제가 있었다. 예를 들면, 분말 형태의 수소저장금속이 용기의 내부공간의 아래쪽에 집중되는 문제가 있었다. 이에 의해, 수소저장금속이 용기 내에 고르게 분포하여 배치되기 어렵고, 이는 결과적으로 수소를 저장한 금속수소화물의 열전달이 저하되어 수소의 저장 및 방출 효율이 낮아지는 문제로 이어진다.Most conventional hydrogen storage devices are constructed by placing a hydrogen storage metal in powder form in a closed container and installing a heating wire in the container. Such a conventional hydrogen storage device repeatedly expands and contracts while repeating the process of occluding and storing hydrogen and releasing and releasing hydrogen, whereby the hydrogen storage metal is easily pulverized, There has been a problem that the metal is concentrated and accommodated in a part in the container. For example, there has been a problem that the hydrogen-storing metal in a powder form is concentrated under the inner space of the container. As a result, it is difficult for the hydrogen-storing metal to be uniformly distributed in the container, resulting in a decrease in the heat transfer of the metal-hydride storing the hydrogen, resulting in a problem of lowering the storage and emission efficiency of hydrogen.

또한, 종래의 수소 저장이 가능한 물질은 수소 저장 장치의 제작 공정 중에 대기중에 산화로 인해 수소 저장 성능의 저하가 발생하며, 일부는 급속한 산화로 인한 화재의 우려 또한 존재한다. 이는 수소 저장 장치의 제작 안전성을 위협하거나, 제작 비용의 증대로 이어지는 문제가 있다.In addition, a conventional hydrogen storage material is deteriorated in hydrogen storage performance due to oxidation in the atmosphere during the manufacturing process of the hydrogen storage device, and there is also a fear of fire due to rapid oxidation. This poses a threat to the safety of the production of the hydrogen storage device or leads to an increase in production cost.

미국특허 US6,015,041US Patent 6,015,041

본 발명은 수소저장금속의 발화 위험이 없는 수소 저장 장치를 제공하는데 목적이 있다.It is an object of the present invention to provide a hydrogen storage device free from ignition of hydrogen storage metal.

또한, 본 발명은 금속수소화물이 용기 내에 균일하게 분포하도록 하고 이에 의해 수소의 저장 및 방출이 빠르게 이루어질 수 있도록 한 수소 저장 장치를 제공하는데 목적이 있다.It is another object of the present invention to provide a hydrogen storage device capable of uniformly distributing metal hydrides in a container, thereby allowing rapid storage and release of hydrogen.

본 발명에 따른 수소저장금속의 발화 위험이 없는 수소 저장 장치는, 실린더 형태의 저장용기; 상기 저장용기의 내부공간에 수용되고, 개방형 기공(Open Pore)을 포함하는 다공질 금속으로 이루어진 다공성 수용부재; 기둥 형상의 우라늄, 감손 우라늄 및 Zr 계열 합금 중 어느 하나이고, 상기 기둥 형상의 축방향이 상기 저장용기의 축방향에 평행하게 배치되어 상기 다공성 수용부재로 둘러싸인 채로 상기 저장용기 내부에 수용되는 복수의 수소저장금속; 상기 저장용기와 유체 소통 가능하게 연결되어 상기 저장용기의 내부공간으로 수소를 공급하는 수소공급관; 상기 저장용기와 유체 소통 가능하게 연결되어 상기 저장용기의 내의 수소를 공급처로 배출하는 수소배출관; 및 상기 저장용기의 내부 또는 외부에 위치하여 상기 저장용기의 내부공간에 열을 공급하는 열공급원을 포함하는 것을 특징으로 한다.A hydrogen storage device free from ignition of hydrogen storage metal according to the present invention includes: a cylinder-shaped storage container; A porous receiving member accommodated in an inner space of the storage container and made of a porous metal including an open pore; A plurality of pillar-shaped uranium, depleted uranium, and Zr-based alloys, wherein the columnar axial direction is parallel to the axial direction of the storage container and is surrounded by the porous storage member, Hydrogen storage metal; A hydrogen supply pipe fluidly connected to the storage vessel to supply hydrogen to the inner space of the storage vessel; A hydrogen outlet pipe fluidly connected to the storage vessel for discharging hydrogen in the storage vessel to a source; And a heat supply source positioned inside or outside the storage container to supply heat to the internal space of the storage container.

저장용기의 실린더 형태는, 즉 내부공간을 갖도록 속인 빈 통형의 용기 형태를 의미한다.The cylindrical shape of the storage container means a hollow cylindrical container shape which is meant to have an internal space.

수소저장금속은 흡장 및 탈장을 통해 수소를 저장 및 방출한다. 여기서, 흡장은 수소가 수소저장금속과 반응하여 메탈 하이드라이드를 형성하는 반응을 의미하고, 탈장은 메탈 하이드라이드로 형성된 수소저장금속으로부터 수소가 방출되도록 열을 흡수하는 흡열반응을 의미한다. 따라서 수소를 흡장할 때에는 저장용기의 내부공간을 냉각해 주고, 수소를 탈장할 때에는 저장용기의 내부공간을 가열한다.The hydrogen storage metal stores and releases hydrogen through occlusion and herniation. Here, the occlusion refers to a reaction in which hydrogen reacts with a hydrogen-storing metal to form a metal hydride, and the hernia refers to an endothermic reaction in which heat is absorbed so that hydrogen is released from the hydrogen-storing metal formed of metal hydride. Therefore, when the hydrogen is occluded, the inner space of the storage container is cooled, and when the hydrogen is herniated, the inner space of the storage container is heated.

다공성 수용부재는 메탈폼(Metal form)일 수 있고, 상기 메탈폼은 구리, 니켈, 알루미늄 합금으로 구성되는 군으로부터 선택된 어느 하나로 이루어질 수 있다.The porous housing member may be a metal form, and the metal foam may be formed of any one selected from the group consisting of copper, nickel, and an aluminum alloy.

일 실시예로, 다공성 수용부재는 원통 형상일 수 있고 상기 저장용기의 축방향을 따라 다공성 수용부재에 관통된 다수의 삽입구멍을 포함할 수 있다. 이러한 경우, 기둥 형상의 수소저장금속은 다수의 삽입구멍의 전부 또는 일부에 삽입될 수 있다. In one embodiment, the porous receiving member can be cylindrical in shape and can include a plurality of insertion holes penetrating the porous receiving member along the axial direction of the storage container. In this case, the columnar hydrogen storage metal can be inserted into all or a part of the plurality of insertion holes.

다른 실시예로, 다공성 수용부재는 상기 저장용기의 축방향을 따라 나열되어 포개어진 둘 이상의 메탈폼으로 이루어질 수 있고, 각각의 메탈폼은 삽입구멍을 포함할 수 있다. 이러한 경우, 상기 저장용기는 상기 저장용기의 내면에 일단부가 고정되어 길이방향이 상기 저장용기의 축방향과 평행하도록 배치된 격판을 포함하고, 상기 둘 이상의 메탈폼은 상기 격판과 결합하는 슬릿을 포함할 수 있다.In another embodiment, the porous receiving member may be comprised of two or more metal foams stacked and arranged along the axial direction of the storage vessel, and each metal foam may include an insertion hole. In this case, the storage container includes a diaphragm whose one end is fixed to the inner surface of the storage container and whose longitudinal direction is parallel to the axial direction of the storage container, and the two or more metal foams include slits that engage with the diaphragm can do.

상기 열공급원은 소정의 길이를 갖는 카트리지 히터를 포함하고, 상기 카트리지 히터의 길이의 일부 또는 전부는 상기 다수의 삽입구멍 중 하나 이상의 삽입구멍에 삽입될 수 있다.The heat supply source may include a cartridge heater having a predetermined length, and a part or all of the length of the cartridge heater may be inserted into at least one of the plurality of insertion holes.

상기 열공급원은 상기 저장용기의 외면을 감싸도록 상기 저장용기의 외면에 설치된 외부히터를 더 포함할 수 있다.The heat supply source may further include an external heater installed on the outer surface of the storage container so as to surround the outer surface of the storage container.

상기 수소 저장 장치는 상기 저장용기를 수용하여 밀폐된 차폐용기를 더 포함할 수 있다.The hydrogen storage device may further include a sealed enclosure enclosing the storage container.

상기 수소 저장 장치는 상기 저장용기 및 차폐용기 사이에 설치된 하나 이상의 열차폐부재를 더 포함할 수 있다.The hydrogen storage device may further include at least one heat shielding member installed between the storage container and the shielding container.

상기 수소 저장 장치는, 상기 수소공급관 상에 설치되어 상기 수소저장금속의 기둥 형상으로부터 입자 형태로 분해된 수소저장금속 입자가 상기 저장용기의 내부로부터 유출되는 것을 방지하는 제1 유출방지필터; 및 상기 수소배출관 상에 설치되어 상기 수소저장금속 입자가 상기 저장용기의 내부로부터 유출되는 것을 방지하는 제2 유출방지필터를 더 포함할 수 있다.The hydrogen storage device may further include a first outflow preventing filter installed on the hydrogen supply pipe to prevent the hydrogen storage metal particles decomposed from the columnar shape of the hydrogen storage metal into particles, from flowing out from the interior of the storage container; And a second outflow preventing filter installed on the hydrogen discharge pipe to prevent the hydrogen storage metal particles from flowing out from the inside of the storage container.

상기 제1 유출방지필터 및 제2 유출방지필터는 관형상의 소결 금속필터 또는 판형상의 소결 금속필터로 이루어질 수 있다.The first outflow preventing filter and the second outflow preventing filter may be formed of a tubular sintered metal filter or a plate-shaped sintered metal filter.

본 발명에 따른 수소 저장 장치에 의하면, 우라늄 또는 감손 우라늄으로 구성된 수소저장금속의 발화의 위험성을 대폭 줄여서 수소저장금속의 발화 위험이 없는 수소저장장치를 제공할 수 있는 이점이 있다.According to the hydrogen storage device of the present invention, the risk of ignition of the hydrogen storage metal composed of uranium or depleted uranium is greatly reduced, thereby providing a hydrogen storage device free from ignition of the hydrogen storage metal.

또한, 용기의 내부공간에 금속수소화물이 균일하게 분포할 수 있고, 이에 의해 수소의 저장 및 방출이 빠르게 이루어질 수 있다.Further, the metal hydride can be uniformly distributed in the inner space of the vessel, whereby the hydrogen can be stored and discharged quickly.

또한, 수소저장금속의 기둥 형상으로부터 분해되어 메탈폼 내로 분산된 수소저장금속 입자가 수소공급관 및 수소배출관을 통해 외부로 유출되는 것을 방지하여 수소공급관 및 수소배출관의 내부를 오염시키거나 수소 저장량이 감소하는 것을 방지할 수 있다.In addition, it is possible to prevent the hydrogen storage metal particles, which have been decomposed from the column shape of the hydrogen storage metal and dispersed into the metal foam, from flowing out through the hydrogen supply pipe and the hydrogen discharge pipe to pollute the inside of the hydrogen supply pipe and hydrogen discharge pipe, Can be prevented.

또한, 수소저장금속을 수용하고 있는 저장용기를 차폐용기 및 열차폐부재가 밀폐하여 보호하므로 저장용기로부터 수소의 누설을 방지, 수소저장금속 및 저장용기의 산화방지 및 열손실을 방지할 수 있다.Also, since the storage container containing the hydrogen storage metal is sealed and shielded by the shielding container and the heat shielding material, it is possible to prevent the leakage of hydrogen from the storage container, to prevent oxidation of the hydrogen storage metal and the storage container, and to prevent heat loss.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 저장 장치의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 다공성 수용부재 및 수소저장금속을 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 수소 저장 장치의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 저장용기, 다공성 수용부재, 수소저장금속 및 열공급원을 나타낸 분리 사시도이다.
도 5는 도 3의 A-A'선 단면도이다.
1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a hydrogen storage device according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 is a perspective view showing the porous housing member and the hydrogen storage metal shown in Fig. 1. Fig.
3 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a hydrogen storage device according to another embodiment of the present invention.
Fig. 4 is an exploded perspective view showing the storage container, the porous housing member, the hydrogen storage metal, and the heat supply source shown in Fig. 3;
5 is a sectional view taken along the line A-A 'in Fig.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 수소 저장 장치에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. Hereinafter, a hydrogen storage device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention is capable of various modifications and various forms, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing. In the accompanying drawings, the dimensions of the structures are enlarged to illustrate the present invention in order to clarify the present invention.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, the terms "comprises", "having", and the like are used to specify that a feature, a number, a step, an operation, an element, a part or a combination thereof is described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 저장 장치의 구성을 나타낸 사시도이다.1 is a perspective view illustrating a configuration of a hydrogen storage device according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 저장 장치(100)는, 저장용기(110), 다공성 수용부재(120), 수소저장금속(130), 수소공급관(140) 및 열공급원(160)을 포함한다.Referring to FIG. 1, a hydrogen storage device 100 according to an embodiment of the present invention includes a storage container 110, a porous housing member 120, a hydrogen storage metal 130, a hydrogen supply pipe 140, (160).

저장용기(110)는 다공성 수용부재(120)를 수용하며, 수용된 다공성 수용부재(120)를 외부로부터 보호한다. 저장용기(110)는 실린더 형태이다. 예를 들면, 내부공간을 갖는 속이 빈 원통 형상일 수 있다.The storage container 110 receives the porous accommodating member 120 and protects the accommodated porous accommodating member 120 from the outside. The storage container 110 is in the form of a cylinder. For example, it may be a hollow cylindrical shape having an internal space.

다공성 수용부재(120)는 다공성 소재로 이루어지고, 수소저장금속(130)을 수용하거나 감싸도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 다공성 수용부재(120)는 개방형 기공(Open Pore) 형태의 다공질 금속, 즉 메탈폼(Foam Metal)일 수 있고, 메탈폼에 다수의 삽입구멍(121)을 형성한 형태로 구성될 수 있다. 일 예로, 다공성 수용부재(120)는 도 2에 도시된 바와 같이 저장용기(110)의 내부공간의 길이에 대응하는 길이를 갖는 원기둥 형상일 수 있다. 이러한 경우, 삽입구멍(121)들은 원기둥 형상의 축방향을 따라 다공성 수용부재(120)에 관통될 수 있다. 이때, 삽입구멍(121)들은 방사상으로 배치된다. 여기서, 상기 메탈폼을 구성하는 금속의 종류에는 제한이 없으며, 예를 들면, 메탈폼은 구리(Cu), 니켈(Ni) 및 알루미늄 합금일 수 있다. 이러한 다공성 수용부재(120)의 기공, 즉 메탈폼의 기공은 수소의 저장 및 방출 과정에서 복수의 수소저장금속으로부터 분산되는 수소저장금속 입자들을 수용하여 다공성 수용부재(120) 내에 분산시킬 수 있는 크기를 갖는다.The porous housing member 120 is made of a porous material and can be configured to receive or enclose the hydrogen storage metal 130. For this purpose, the porous housing member 120 may be a porous metal in the form of an open pore, that is, a metal foam, and may have a plurality of insertion holes 121 formed in the metal foam. have. For example, the porous housing member 120 may have a cylindrical shape having a length corresponding to the length of the inner space of the storage container 110 as shown in FIG. In this case, the insertion holes 121 may penetrate the porous housing member 120 along the axial direction of the cylindrical shape. At this time, the insertion holes 121 are arranged radially. Here, the type of the metal constituting the metal foam is not limited. For example, the metal foam may be copper (Cu), nickel (Ni), and aluminum alloy. The pores of the porous housing member 120, that is, the pores of the metal foam, may have a size capable of accommodating the hydrogen-storing metal particles dispersed from the plurality of hydrogen-storing metals in the process of storing and discharging hydrogen, .

수소저장금속(130)은 수소저장금속(130)이 저장용기(110) 내에 수용된 상태에서 저장용기(110)의 내부공간의 온도 및 압력을 조절함으로써 수소를 저장 및 방출한다. 수소저장금속(130)은 기둥 형상인 것이 바람직하다. 왜냐하면, 수소저장금속(130)은 수소를 저장하는 과정에서 부피가 팽창하게 되고 따라서 내부응력이 발생하며, 이때 발생한 내부응력은 수소저장금속(130)을 파쇄시키게 되는데, 수소저장금속(130)이 기둥 형상으로 형성되는 경우에는 수소를 저장하는 과정에서 발생되는 내부응력을 견디는 능력이 향상될 수 있기 때문이다.The hydrogen storage metal 130 stores and releases hydrogen by regulating the temperature and pressure of the internal space of the storage container 110 while the hydrogen storage metal 130 is accommodated in the storage container 110. The hydrogen storage metal 130 is preferably columnar. This is because the hydrogen storage metal 130 expands in volume during the process of storing hydrogen and thus generates internal stress. The internal stress generated in this process causes the hydrogen storage metal 130 to be crushed, In the case of a columnar shape, the ability to withstand the internal stress generated in the process of storing hydrogen can be improved.

또한, 수소저장금속(130)은 기둥 형상의 우라늄, 감손 우라늄 및 Zr 계열 합금 중 어느 하나이다. 상기 Zr 계열 합금은, 예를 들어, ZrNi, ZrNi, ZrNixCoyFez(x=0.01~0.99, y=0.01~0.99, z=0.01~0.99, x+y+z=1)을 포함할 수 있다. 이러한 기둥 형상의 수소저장금속(130)은 취급이 용이하다. 즉, 수소저장금속은 대기와의 접촉에 의해 급속한 산화가 이루어질 우려가 있다. 특히 분말 형태의 수소저장금속의 경우, 특히 분말 형태의 우라늄, 감손 우라늄 및 Zr 계열 합금은 상온에서도 자연 발화할 수 있다. 그러나 수소저장금속(130)을 기둥 형상의 우라늄, 감손 우라늄 및 Zr 계열 합금 중 어느 하나로 이용하게 되면 대기중에서의 산화 및 급속한 산화로 인한 발화의 위험성을 대폭 줄일 수 있어 취급이 용이해진다.Further, the hydrogen storage metal 130 is any one of columnar uranium, depleted uranium, and Zr-based alloys. The Zr-based alloy includes, for example, ZrNi, ZrNi, ZrNi x Co y Fe z (x = 0.01 to 0.99, y = 0.01 to 0.99, z = 0.01 to 0.99, x + y + z = 1) . The columnar hydrogen storage metal 130 is easy to handle. That is, the hydrogen storage metal may be oxidized rapidly by contact with the atmosphere. Particularly in the case of powdered hydrogen storage metals, uranium, depleted uranium and Zr-based alloys, especially in powder form, can spontaneously ignite at room temperature. However, if the hydrogen storage metal 130 is used as one of columnar uranium, depleted uranium, and Zr-based alloys, the risk of ignition due to oxidation and rapid oxidation in the atmosphere can be greatly reduced and handling is facilitated.

바람직하게는, 수소저장금속(130)은 감손우라늄(DU: depleted uranium)일 수 있다. 감손우라늄의 경우에는 핵융합 시설의 토카막 등의 반응로에서 핵융합 에너지 생산에 필요로 하는 DT(deuterium-tritium, 중수소-삼중수소)반응을 위한 중수소-삼중수소의 원활한 공급이 가능할 정도로 탈장 압력이 높고 불균일화의 문제가 없기 때문이다.Preferably, the hydrogen storage metal 130 may be depleted uranium (DU). In the case of depleted uranium, the heroic pressure is high enough to enable the deuterium-tritium supply for DT (deuterium-tritium, deuterium-tritium) There is no problem of anger.

이러한 수소저장금속(130)은 다공성 수용부재(120)에 형성된 삽입구멍(121)들에 삽입되어 다공성 수용부재(120)의 내부에 수용된다. 이때, 수소저장금속(130)은 삽입구멍(121)들이 방사상으로 배치되어 있으므로 다공성 수용부재(120) 내에 방사상으로 배치된다.The hydrogen storage metal 130 is inserted into the insertion holes 121 formed in the porous housing member 120 and accommodated in the porous housing member 120. At this time, the hydrogen storage metal 130 is radially disposed in the porous housing member 120 because the insertion holes 121 are disposed radially.

한편, 수소저장금속(130)은 수소 저장시의 내부응력을 견디도록 기둥 형상으로 형성되지만 반복적인 수소의 저장 및 방출과정에서 기둥 형상의 수소저장금속(130)의 일부가 기둥 형상으로부터 수소저장금속 입자로 분해되어 분산될 수 있다. 이때, 수소저장금속 입자들은 다공성 수용부재(120)인 메탈폼의 개방형 기공을 통해 메탈폼 내로 분산될 수 있다.Meanwhile, the hydrogen storage metal 130 is formed in a columnar shape to withstand the internal stress during the hydrogen storage, but a part of the columnar hydrogen storage metal 130 in the process of repeated hydrogen storage / And can be dispersed. At this time, the hydrogen storing metal particles can be dispersed into the metal foam through the open pores of the metal foam, which is the porous housing member 120.

수소공급관(140)은 저장용기(110)의 내부로 수소를 공급한다. 이를 위해, 수소공급관(140)은 저장용기(110)의 내부공간과 유체 소통 가능하게 연결되어 저장용기(110)의 내부공간으로 수소, 예를 들면 삼중수소를 공급할 수 있다. The hydrogen supply pipe 140 supplies hydrogen to the inside of the storage container 110. For this purpose, the hydrogen supply pipe 140 is fluidly connected to the interior space of the storage vessel 110 to supply hydrogen, for example, tritium, to the interior space of the storage vessel 110.

수소배출관(150)은 저장용기(110)의 내부공간으로부터 수소를 공급처로 배출한다. 이를 위해, 수소배출관(150)은 저장용기(110)의 내부공간과 유체 소통 가능하게 연결되어 저장용기(110)의 내부공간으로부터 수소를 공급처로 배출할 수 있다. 예를 들면, 수소배출관(150)은 저장용기(110)의 내부공간으로부터 핵융합 시설의 토카막으로 삼중수소를 공급할 수 있다.The hydrogen discharge pipe 150 discharges hydrogen from the internal space of the storage container 110 to the supply source. To this end, the hydrogen discharge pipe 150 is fluidly connected to the inner space of the storage vessel 110 and is capable of discharging hydrogen from the inner space of the storage vessel 110 to the supply source. For example, the hydrogen discharge pipe 150 can supply tritium from the internal space of the storage container 110 to the tokamak of the nuclear fusion facility.

열공급원(160)은 저장용기(110)의 내부공간에 열을 공급한다. 열공급원(160)은 저장용기(110)의 내부 또는 외부에 위치할 수 있다. 일 예로, 열공급원(160)은 카트리지 히터일 수 있다. 카트리지 히터는 다공성 수용부재(120)의 삽입구멍(121) 전체 중 일부에 일부분이 삽입되어 저장용기(110)의 내부공간에 열을 공급할 수 있다. 카트리지 히터는 저장용기(110) 외부의 전원과 직접 연결되거나 전선 피드쓰루(electrical feed-through)를 통해 연결되어 전원의 공급이 이루어질 수 있다.The heat supply source 160 supplies heat to the inner space of the storage container 110. The heat supply source 160 may be located inside or outside the storage container 110. For example, the heat supply source 160 may be a cartridge heater. The cartridge heater can be partially inserted into a part of the entire insertion hole 121 of the porous housing member 120 to supply heat to the internal space of the storage container 110. The cartridge heater may be connected directly to a power source outside the storage container 110 or through an electrical feed-through to supply power.

이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 저장 장치는 수소공급관(140)을 통해 저장용기(110)의 내부공간으로 수소(예를 들면, 삼중수소)가 공급되고, 저장용기(110)의 내부로 공급된 수소는 다공성 수용부재(120)의 삽입구멍(121) 내에 수용된 수소저장금속(130)과 흡장 반응하여 저장되고, 수소를 저장하고 있는 수소저장금속(130), 즉 금속수소화물로부터 수소를 방출하고자 하는 경우 열공급원(160)을 통해 저장용기(110)의 내부공간에 열을 공급하여 수소를 저장한 수소저장금속(130)을 가열함으로써 수소저장금속(130)의 흡장 반응의 역방향으로 반응하여 수소저장금속(130)에 저장된 수소를 탈장하여 방출시킬 수 있고, 방출되는 수소는 수소배출관(150)을 통해 공급처, 예를 들면 핵융합 시설의 토카막으로 공급될 수 있다.The hydrogen storage device according to an embodiment of the present invention is configured to supply hydrogen (for example, tritium) to the inner space of the storage container 110 through the hydrogen supply pipe 140, The supplied hydrogen is stored by being occluded and reacted with the hydrogen storage metal 130 contained in the insertion hole 121 of the porous storage member 120 and is stored in the hydrogen storage metal 130 storing the hydrogen, The heat is supplied to the internal space of the storage container 110 through the heat supply source 160 to heat the hydrogen storage metal 130 storing the hydrogen to thereby heat the hydrogen storage metal 130 in a reverse direction The hydrogen stored in the hydrogen storage metal 130 may be discharged and discharged, and the hydrogen may be supplied to the supply source, for example, the tokamak of the fusion facility through the hydrogen discharge pipe 150.

이러한 수소의 저장 및 방출 과정이 반복되면 수소저장금속(130)은 일부가 기둥 형상으로부터 수소저장금속 입자로 분해되어 분산될 수 있고, 이때 수소저장금속 입자들은 메탈폼의 개방형 기공을 통해 메탈폼 내로 분산되며, 수소저장금속 입자들은 방사상으로 배치된 기둥 형상의 수소저장금속(130)의 주변으로 분포하게 되고, 이에 의해 저장용기(110)의 내부공간에 수소저장금속(130)이 균일하게 분포될 수 있고, 이는 금속수소화물이 균일하게 분포되도록 한다. 수소저장금속(130)이 균일하게 분포됨에 따라 수소의 저장 및 방출이 빠르게 이루어질 수 있다.When the hydrogen storage and discharge processes are repeated, a part of the hydrogen storage metal 130 may be decomposed and dispersed into hydrogen storage metal particles, and the hydrogen storage metal particles may be dispersed into the metal foam through the open pores of the metal foam And the hydrogen storage metal particles 130 are distributed around the radially arranged columnar hydrogen storage metal 130 so that the hydrogen storage metal 130 is uniformly distributed in the inner space of the storage container 110 Which allows the metal hydride to be uniformly distributed. As the hydrogen storage metal 130 is uniformly distributed, the storage and release of hydrogen can be performed rapidly.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 수소 저장 장치의 구성을 나타낸 단면도이고, 도 4는 도 3에 도시된 저장용기, 다공성 수용부재, 수소저장금속 및 열공급원을 나타낸 분리 사시도이다.FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a hydrogen storage device according to another embodiment of the present invention, and FIG. 4 is an exploded perspective view illustrating the storage container, the porous storage member, the hydrogen storage metal, and the heat supply source shown in FIG.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 수소 저장 장치(200)는 저장용기(210), 다공성 수용부재(220), 수소저장금속(230), 수소공급관(240), 수소배출관(250), 열공급원(260), 차폐용기(270), 열차폐부재(280), 제1 유출방지필터(291) 및 제2 유출방지필터(292)를 포함한다.3 and 4, a hydrogen storage device 200 according to another embodiment of the present invention includes a storage container 210, a porous housing member 220, a hydrogen storage metal 230, a hydrogen supply pipe 240, A hydrogen discharge pipe 250, a heat supply source 260, a shielding container 270, a heat shield member 280, a first outflow preventing filter 291 and a second outflow preventing filter 292.

저장용기(210)는 다공성 수용부재(220)를 수용하며, 수용된 다공성 수용부재(220)를 외부로부터 보호한다. 저장용기(210)는 실린더 형태이다. 예를 들면, 내부공간을 갖는 속이 빈 원통 형상일 수 있다.The storage container 210 receives the porous accommodating member 220 and protects the accommodated porous accommodating member 220 from the outside. The storage container 210 is in the form of a cylinder. For example, it may be a hollow cylindrical shape having an internal space.

다공성 수용부재(220)는 다공성 소재로 이루어지고, 수소저장금속(230)을 수용하거나 감싸도록 구성될 수 있다. 다공성 수용부재(220)는 저장용기(210)의 축방향을 따라 나열되어 포개어진 둘 이상의 메탈폼으로 이루어질 수 있고, 각각의 다공성 수용부재(220)는 삽입구멍(221)을 포함하며 저장용기(210)의 내부공간에 수용되어 포개어질 수 있다. 또한 다공성 수용부재(220)는 원 형상에서 일부분이 절개된 절개부(223)가 형성될 수 있고, 상기 절개부(223)는 다공성 수용부재(220)가 저장용기(210) 내에 수용될 때 저장용기(210)의 내면과 이격되어 저장용기(210) 내에 관인입공간(210a)을 형성할 수 있다.The porous housing member 220 is made of a porous material and can be configured to receive or enclose the hydrogen storage metal 230. The porous storage member 220 may be formed of two or more metal foams stacked in the axial direction of the storage container 210 and each porous storage member 220 includes an insertion hole 221, 210). ≪ / RTI > The porous storage member 220 may be formed with a cut portion 223 cut in a circular shape and the cutout portion 223 may be formed in the storage container 210 when the porous storage member 220 is received in the storage container 210 And may be spaced apart from the inner surface of the container 210 to form an inlet space 210a in the storage container 210. [

다공성 수용부재(220)가 서로 포개어지는 둘 이상의 메탈폼으로 이루어지는 경우, 저장용기(210)는 저장용기의 내면에 일단부가 고정되어 길이방향이 상기 저장용기의 축방향과 평행하도록 배치된 격판(211)을 포함하며, 각각의 다공성 수용부재(220)는 상기 격판(211)과 결합하는 슬릿(222)을 포함할 수 있다.When the porous housing member 220 is made of two or more metal foams which are superimposed on each other, the storage vessel 210 is fixed at one end to the inner surface of the vessel, and the diverging plate 211 And each of the porous receiving members 220 may include a slit 222 that engages with the partition 211.

격판(211)은 저장용기(210)의 단면의 원 형상에 수직하고 저장용기(210)의 길이방향에 평행하도록 저장용기(210)의 내부에 배치되고, 격판(211)의 장축방향은 저장용기(210)의 내부공간의 길이에 대응하는 길이일 수 있고 격판(211)의 단축방향은 저장용기(210)의 단면의 원 형상의 지름보다 작은 길이일 수 있다. 이러한 격판(211)은 저장용기(210)의 내부공간에 수용되는 둘 이상 포개어지는 다공성 수용부재(220)가 저장용기(210) 내에서 일방향으로 회전하여 각각의 다공성 수용부재(220)가 일방향으로 회전하는 것을 방지하기 위한 구성일 수 있다.The diaphragm 211 is disposed inside the storage container 210 so as to be perpendicular to the circular shape of the cross section of the storage container 210 and parallel to the longitudinal direction of the storage container 210, The length of the partition 211 may be a length corresponding to the length of the inner space of the storage vessel 210 and the length of the short axis of the partition 211 may be less than the circular diameter of the cross section of the storage vessel 210. The diaphragm 211 is configured such that two or more superposed porous storage members 220 accommodated in the inner space of the storage container 210 are rotated in one direction in the storage container 210 so that each of the porous storage members 220 is rotated in one direction It may be a configuration for preventing rotation.

슬릿(222)은 격판(211)과 평행하도록 각각의 다공성 수용부재(220)에 형성되며, 격판(211)이 삽입될 수 있는 깊이일 수 있다.The slits 222 may be formed in each porous housing member 220 so as to be parallel to the partition plate 211 and may be a depth into which the partition plate 211 can be inserted.

다공성 수용부재(220)의 다수의 삽입구멍(221)은 슬릿(222)의 주변에 배치될 수 있다. 이때, 다수의 삽입구멍(221)의 배열 형태에는 특별한 제한은 없으며, 예를 들면, 슬릿(222)의 양측에서 복수의 열로 배치될 수 있다.The plurality of insertion holes 221 of the porous housing member 220 can be disposed around the slit 222. [ At this time, the arrangement of the plurality of insertion holes 221 is not particularly limited, and may be arranged in a plurality of rows on both sides of the slit 222, for example.

이러한 다공성 수용부재(220)는 둘 이상의 서로 포개어지는 메탈폼으로 구성되고 슬릿(222)을 포함하는 것을 제외하고는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 저장 장치의 다공성 수용부재(220)와 동일하므로 더 구체적인 설명은 생략하기로 한다.The porous storage member 220 is the same as the porous storage member 220 of the hydrogen storage device according to an embodiment of the present invention except that the porous storage member 220 is composed of two or more metal foams superimposed on each other and includes a slit 222 A more detailed description will be omitted.

수소저장금속(230)은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소저장금속(130)과 동일하므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.The hydrogen storage metal 230 is the same as the hydrogen storage metal 130 according to an embodiment of the present invention, and thus a detailed description thereof will be omitted.

수소공급관(240)은 저장용기(210)의 내부로 수소를 공급한다. 이를 위해, 수소공급관(240)은 저장용기(210)의 내부공간과 유체 소통 가능하게 연결되어 저장용기(210)의 내부공간으로 수소, 예를 들면 삼중수소를 공급할 수 있다. 이때, 수소공급관(240)은 일부분이 저장용기(210) 내의 관인입공간(210a)에 삽입되어 저장용기(210) 내의 격판(211)의 일측에 위치할 수 있다.The hydrogen supply pipe 240 supplies hydrogen to the inside of the storage container 210. For this purpose, the hydrogen supply pipe 240 may be in fluid communication with the interior space of the storage vessel 210 to supply hydrogen, for example, tritium, to the interior space of the storage vessel 210. At this time, the hydrogen supply pipe 240 may be positioned at one side of the partition 211 in the storage container 210 by being inserted into the inlet space 210 a, which is a part of the storage container 210.

수소배출관(250)은 저장용기(210)의 내부공간으로부터 수소를 공급처로 배출한다. 이를 위해, 수소배출관(250)은 저장용기(210)의 내부공간과 유체 소통 가능하게 연결된다. 이때, 수소배출관(250)은 일부분이 저장용기(210) 내의 관인입공간(210a)에 삽입되어 수소공급관(240)이 위치하지 않은 격판(211)의 다른 일측에 위치할 수 있다. 이러한 수소배출관(250)은 저장용기(210)의 내부공간으로부터 수소를 공급처로 배출할 수 있다. 예를 들면, 수소배출관(250)은 저장용기(210)의 내부공간으로부터 핵융합 시설의 토카막으로 삼중수소를 공급할 수 있다.The hydrogen discharge pipe 250 discharges hydrogen from the internal space of the storage container 210 to the supply source. To this end, the hydrogen discharge pipe 250 is fluidly connected to the interior space of the storage vessel 210. At this time, the hydrogen discharge pipe 250 may be positioned at the other side of the diaphragm 211 where the hydrogen supply pipe 240 is not inserted, and a part of the hydrogen discharge pipe 250 is inserted into the mouth space 210a, which is a tube in the storage container 210. The hydrogen discharge pipe 250 can discharge hydrogen from the internal space of the storage container 210 to the supply source. For example, the hydrogen discharge pipe 250 can supply tritium from the internal space of the storage container 210 to the tokamak of the fusion facility.

열공급원(260)은 저장용기(210)의 내부공간에 열을 공급한다. 열공급원(260)은 저장용기(210)의 내부 및 외부에 위치할 수 있다. 일 예로, 열공급원(260)은 카트리지 히터(261) 및 외부히터(262)를 포함할 수 있다. The heat supply source 260 supplies heat to the inner space of the storage container 210. The heat supply source 260 may be located inside and outside the storage container 210. As an example, the heat supply source 260 may include a cartridge heater 261 and an external heater 262.

카트리지 히터(261)는 다공성 수용부재(220)의 삽입구멍(221) 전체 중 일부에 일부분이 삽입되어 저장용기(210)의 내부공간에 열을 공급할 수 있다. 카트리지 히터(261)는 저장용기(110) 외부의 전원과 직접 연결되거나 전선 피드쓰루(electrical feed-through)를 통해 연결되어 전원의 공급이 이루어질 수 있다.The cartridge heater 261 may be partially inserted into a part of the entire insertion hole 221 of the porous housing member 220 to supply heat to the internal space of the storage container 210. The cartridge heater 261 may be directly connected to a power source external to the storage container 110 or may be connected through an electrical feed-through to supply power.

외부히터(262)는 저장용기(210)의 외면을 감싸도록 저장용기(210)의 외면에 설치될 수 있다. 일 예로, 외부히터(262)는 코일타입히터일 수 있다. 이러한 경우, 코일타입의 외부히터(262)는 저장용기(210)의 외면에 나선형으로 감겨서 저장용기(210)를 감싸는 형태일 수 있다. 이러한 외부히터(262)는 저장용기(210) 및 차폐용기(270)에 대하여 피드쓰루로 처리되어 설치될 수 있다.The external heater 262 may be installed on the outer surface of the storage container 210 so as to surround the outer surface of the storage container 210. As an example, the external heater 262 may be a coil type heater. In this case, the coil-type external heater 262 may be spirally wound around the outer surface of the storage container 210 to surround the storage container 210. The external heater 262 may be installed in the storage vessel 210 and the shielding vessel 270 through feed-through processing.

차폐용기(270)는 저장용기(210)를 수용한다. 이를 위해, 차폐용기(270)는 저장용기(210)의 외경보다 큰 내경을 갖는 관 형태일 수 있다. 예를 들면, 원통형 관 형상일 수 있다. 차폐용기(270)는 저장용기(210)를 수용하여 밀폐되며, 이에 의해 저장용기(210)에 가해진 열의 손실을 차단하고, 저장용기(210)로부터의 수소의 누설을 방지하고, 수소저장금속(230) 및 저장용기(210)를 외부로부터 보호하여 산화를 방지할 수 있다.The shielding container 270 receives the storage container 210. To this end, the shielding container 270 may be in the form of a tube having an inner diameter larger than the outer diameter of the storage container 210. For example, it may be in the form of a cylindrical tube. The shielding vessel 270 is adapted to receive and seal the storage vessel 210 to thereby prevent the loss of heat applied to the storage vessel 210 and to prevent leakage of hydrogen from the storage vessel 210, 230 and the storage container 210 are protected from the outside to prevent oxidation.

열차폐부재(280)는 저장용기(210)에서 외부로의 열전달을 차단한다. 이를 위해, 열차폐부재(280)는 저장용기(210) 및 차폐용기(270) 사이에 설치된다. 일 예로, 열차폐부재(280)는 원통형 관 형상의 금속 또는 금속 포일 형태일 수 있다. 이러한 열차폐부재(280)는 하나 이상의 층으로 저장용기(210) 및 차폐용기(270) 사이에 설치될 수 있다.The heat shield member 280 blocks heat transfer from the storage container 210 to the outside. To this end, the heat shielding member 280 is installed between the storage container 210 and the shielding container 270. In one example, the heat shield member 280 may be in the form of a cylindrical tubular metal or metal foil. This heat shielding member 280 may be installed between the storage container 210 and the shielding container 270 as one or more layers.

제1 유출방지필터(291)는 수소공급관(240) 상에 설치되어 수소저장금속의 기둥 형상으로부터 입자 형태로 분해된 수소저장금속 입자가 저장용기(210)의 내부로부터 유출되는 것을 방지한다. 즉, 제1 유출방지필터(291)는 수소공급관(240)을 통해 상기 수소저장금속 입자가 유출되는 것을 방지한다. The first outflow preventing filter 291 is provided on the hydrogen supply pipe 240 to prevent hydrogen storage metal particles decomposed from the columnar shape of the hydrogen storage metal into particles, from flowing out from the interior of the storage container 210. That is, the first outflow preventing filter 291 prevents the hydrogen storage metal particles from flowing out through the hydrogen supply pipe 240.

일 예로, 제1 유출방지필터(291)는 관형상의 소결 금속필터 또는 판형상의 소결 금속필터일 수 있다. 관 형상의 경우 제1 유출방지필터(291)는 수소공급관(240)의 저장용기(210) 내로 삽입된 부분의 끝의 개구를 감싸도록 설치될 수 있고, 이때 저장용기(210) 내의 관인입공간(210a) 내에 위치할 수 있다. 판형상인 경우 제1 유출방지필터(291)는 수소공급관(240)의 내부의 통로상에 배치되도록 설치될 수 있다. 이때, 제1 유출방지필터(291)는 저장용기(210) 내의 관인입공간(210a) 또는 저장용기(210)의 외측에 위치할 수 있다.For example, the first outflow preventing filter 291 may be a tubular sintered metal filter or a plate-shaped sintered metal filter. In the case of the tubular shape, the first outflow preventing filter 291 may be installed to surround the opening of the end of the portion of the hydrogen supply pipe 240 inserted into the storage container 210, Lt; RTI ID = 0.0 > 210a. ≪ / RTI > In the case of the plate shape, the first outflow preventing filter 291 may be provided so as to be disposed on the passage inside the hydrogen supply pipe 240. At this time, the first outflow preventing filter 291 may be located outside the inlet space 210a or the storage container 210, which is a tube in the storage container 210. [

제2 유출방지필터(292)는 수소배출관(250) 상에 설치되어 상기 수소저장금속 입자가 저장용기(210)의 내부로부터 유출되는 것을 방지한다. 제2 유출방지필터(292)가 수소배출관(250) 상에 설치되는 구조는 제1 유출방지필터(291)와 유사하므로 제1 유출방지필터(291)의 설명으로 대신하도록 하고 더 구체적인 설명은 생략하기로 한다.The second outflow preventing filter 292 is installed on the hydrogen discharge pipe 250 to prevent the hydrogen storage metal particles from flowing out from the inside of the storage container 210. The structure in which the second outflow preventing filter 292 is provided on the hydrogen exhausting pipe 250 is similar to the first outflow preventing filter 291 and therefore is not described in the description of the first outflow preventing filter 291, .

이러한 본 발명의 다른 실시예에 따른 수소 저장 장치에서 수소저장금속(230)이 수소, 예를 들면, 삼중수소를 저장 및 방출하는 과정은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 저장 장치와 동일하므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.The process of storing and discharging hydrogen, for example, tritium, in the hydrogen storage metal 230 in the hydrogen storage device according to another embodiment of the present invention is the same as that of the hydrogen storage device according to the embodiment of the present invention, A description thereof will be omitted.

이러한 본 발명의 다른 실시예에 따른 수소 저장 장치는 다공성 수용부재(220)가 서로 포개어지는 둘 이상의 메탈폼으로 이루어지므로 반복적인 수소저장금속(230)의 삼중수소의 저장 및 방출과정으로 인해 수소저장금속(230)의 기둥 형상으로부터 분해되어 분산되는 수소저장금속 입자를 수용하는 영역을 복수로 분획하여 제공할 수 있고, 이에 따라 수소저장금속 입자가 다공성 수용부재(220)의 전체 길이 중 일부분으로 집중되어 수용되는 것이 방지될 수 있다.Since the hydrogen storage device according to another embodiment of the present invention is made of two or more metal foams in which the porous storage members 220 are superposed on each other, It is possible to provide a plurality of regions for storing the hydrogen-storing metal particles, which are decomposed and dispersed from the columnar shape of the metal 230, into a plurality of fractions so that the hydrogen-storing metal particles are concentrated in a part of the entire length of the porous housing member 220 And can be prevented from being accommodated.

또한, 수소를 저장 및 방출하는 과정에서 수소저장금속(230)의 가열이 저장용기(210) 내에 위치하는 카트리지 히터(261) 및 저장용기(210)를 감싸는 코일타입의 외부히터(262)에 의해 이루어지므로 더욱 용이하게 수소저장금속(230)을 가열할 수 있고, 이에 의해 수소저장금속(230) 및 수소의 반응이 빠르게 이루어질 수 있다.The hydrogen storage metal 230 is heated by the external heater 262 of the coil type surrounding the cartridge heater 261 and the storage container 210 in which the hydrogen storage metal 230 is stored in the storage container 210 So that the hydrogen storage metal 230 can be heated more easily, whereby the hydrogen storage metal 230 and hydrogen can be reacted quickly.

또한, 반복적인 수소의 저장 및 방출 과정에 의해 수소저장금속(230)의 기둥 형상으로부터 분해되어 메탈폼 내로 분산된 수소저장금속 입자가 수소공급관(240) 및 수소배출관(250) 상에 설치된 제1 유출방지필터(291) 및 제2 유출방지필터(292)에 의해 저장용기(210) 및 차폐용기(270)의 외부로 유출되는 것이 방지되며, 이에 의해 수소공급관(240) 및 수소배출관(250)의 내부를 오염시키거나 수소 저장량이 감소하는 것이 방지될 수 있다.Further, hydrogen storage metal particles, which are decomposed from the columnar shape of the hydrogen storage metal 230 by the repeated hydrogen storage and release processes and dispersed into the metal foam, are introduced into the hydrogen supply pipe 240 and the hydrogen discharge pipe 250, The hydrogen is prevented from flowing out of the storage container 210 and the shielding container 270 by the outflow preventing filter 291 and the second outflow preventing filter 292, And the hydrogen storage amount can be prevented from decreasing.

또한, 차폐용기(270) 내에 저장용기(210)가 수용되어 밀폐되고, 저장용기(210) 및 차폐용기(270) 사이에 열차폐부재(280)가 설치되므로 저장용기(210)로부터의 수소의 누설을 방지하고, 수소저장금속(230) 및 저장용기(210)를 외부로부터 보호하여 산화를 방지할 수 있고, 저장용기(210)에 가해진 열의 손실을 방지할 수 있다.Since the storage container 210 is accommodated and sealed in the shield container 270 and the heat shield member 280 is installed between the storage container 210 and the shield container 270, The hydrogen storage metal 230 and the storage vessel 210 can be protected from the outside to prevent the oxidation and the loss of heat applied to the storage vessel 210 can be prevented.

제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.The description of the disclosed embodiments is provided to enable any person skilled in the art to make or use the present invention. Various modifications to these embodiments will be readily apparent to those skilled in the art, and the generic principles defined herein may be applied to other embodiments without departing from the scope of the invention. Thus, the present invention is not intended to be limited to the embodiments shown herein but is to be accorded the widest scope consistent with the principles and novel features presented herein.

Claims (11)

실린더 형태의 저장용기;
상기 저장용기의 내부공간에 수용되고, 개방형 기공(Open Pore)을 포함하는 다공질 금속으로 이루어진 다공성 수용부재;
기둥 형상의 우라늄, 감손 우라늄 및 Zr 계열 합금 중 어느 하나이고, 상기 기둥 형상의 축방향이 상기 저장용기의 축방향에 평행하게 배치되어 상기 다공성 수용부재로 둘러싸인 채로 상기 저장용기 내부에 수용되는 복수의 수소저장금속;
상기 저장용기와 유체 소통 가능하게 연결되어 상기 저장용기의 내부공간으로 수소를 공급하는 수소공급관;
상기 저장용기와 유체 소통 가능하게 연결되어 상기 저장용기의 내의 수소를 공급처로 배출하는 수소배출관; 및
상기 저장용기의 내부 또는 외부에 위치하여 상기 저장용기의 내부공간에 열을 공급하는 열공급원을 포함하고,
상기 개방형 기공의 기공 크기는 수소저장금속으로부터 수소의 흡장 및 탈장 과정에서 분해된 수소저장금속 입자들이 상기 개방형 기공을 통해 상기 다공성 수용부재 내로 분산될 수 있는 크기임을 특징으로 하는,
수소저장금속의 발화 위험이 없는 수소 저장 장치.
A cylinder-shaped storage container;
A porous receiving member accommodated in an inner space of the storage container and made of a porous metal including an open pore;
A plurality of pillar-shaped uranium, depleted uranium, and Zr-based alloys, wherein the columnar axial direction is parallel to the axial direction of the storage container and is surrounded by the porous storage member, Hydrogen storage metal;
A hydrogen supply pipe fluidly connected to the storage vessel to supply hydrogen to the inner space of the storage vessel;
A hydrogen outlet pipe fluidly connected to the storage vessel for discharging hydrogen in the storage vessel to a source; And
And a heat supply source located inside or outside the storage container to supply heat to the inner space of the storage container,
Wherein the pore size of the open pores is such that the hydrogen-storing metal particles decomposed during hydrogen occlusion and herniation from the hydrogen storage metal can be dispersed into the porous storage member through the open pores.
Hydrogen storage A hydrogen storage device without the risk of ignition of metals.
제1항에 있어서,
상기 다공성 수용부재는 상기 저장용기의 축방향에 평행하도록 상기 다공성 수용부재에 관통된 다수의 삽입구멍을 포함하고,
상기 기둥 형상의 수소저장금속은 상기 다수의 삽입구멍 전부 또는 일부에 삽입되어 있는 것을 특징으로 하는,
수소저장금속의 발화 위험이 없는 수소 저장 장치.
The method according to claim 1,
Wherein said porous receiving member includes a plurality of insertion holes penetrating said porous receiving member so as to be parallel to the axial direction of said storage container,
Characterized in that the columnar hydrogen storage metal is inserted into all or part of the plurality of insertion holes.
Hydrogen storage A hydrogen storage device without the risk of ignition of metals.
제2항에 있어서,
상기 다공성 수용부재는 메탈폼(Metal form)인 것을 특징으로 하는,
수소저장금속의 발화 위험이 없는 수소 저장 장치.
3. The method of claim 2,
Characterized in that the porous receiving member is a metal form.
Hydrogen storage A hydrogen storage device without the risk of ignition of metals.
제3항에 있어서,
상기 다공성 수용부재는 상기 저장용기의 축방향을 따라 나열되어 포개어진 둘 이상의 메탈폼으로 이루어지는 것을 특징으로 하는,
수소저장금속의 발화 위험이 없는 수소 저장 장치.
The method of claim 3,
Characterized in that the porous housing member is made of two or more metal foams stacked and arranged along the axial direction of the storage vessel.
Hydrogen storage A hydrogen storage device without the risk of ignition of metals.
제4항에 있어서,
상기 저장용기는 상기 저장용기의 내면에 일단부가 고정되어 길이방향이 상기 저장용기의 축방향과 평행하도록 배치된 격판을 포함하고,
상기 둘 이상의 메탈폼은 상기 격판과 결합하는 슬릿을 포함하는 것을 특징으로 하는,
수소저장금속의 발화 위험이 없는 수소 저장 장치.
5. The method of claim 4,
Wherein the storage container includes a diaphragm having one end fixed to the inner surface of the storage container and arranged so that its longitudinal direction is parallel to the axial direction of the storage container,
Characterized in that the two or more metal foams comprise slits that engage the diaphragm.
Hydrogen storage A hydrogen storage device without the risk of ignition of metals.
제2항에 있어서,
상기 열공급원은 소정의 길이를 갖는 카트리지 히터를 포함하고,
상기 카트리지 히터의 길이의 일부 또는 전부는 상기 다수의 삽입구멍 중 하나 이상의 삽입구멍에 삽입되는 것을 특징으로 하는,
수소저장금속의 발화 위험이 없는 수소 저장 장치.
3. The method of claim 2,
Wherein the heat supply source includes a cartridge heater having a predetermined length,
Characterized in that part or all of the length of the cartridge heater is inserted into at least one of the plurality of insertion holes.
Hydrogen storage A hydrogen storage device without the risk of ignition of metals.
제2항에 있어서,
상기 열공급원은 상기 저장용기의 외면을 감싸도록 상기 저장용기의 외면에 설치된 외부히터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
수소저장금속의 발화 위험이 없는 수소 저장 장치.
3. The method of claim 2,
Wherein the heat supply source further comprises an external heater installed on the outer surface of the storage container so as to surround the outer surface of the storage container.
Hydrogen storage A hydrogen storage device without the risk of ignition of metals.
제1항에 있어서,
상기 수소 저장 장치는 상기 저장용기를 수용하여 밀폐된 차폐용기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
수소저장금속의 발화 위험이 없는 수소 저장 장치.
The method according to claim 1,
Characterized in that the hydrogen storage device further comprises a sealed enclosure enclosing the storage container.
Hydrogen storage A hydrogen storage device without the risk of ignition of metals.
제8항에 있어서,
상기 수소 저장 장치는 상기 저장용기 및 차폐용기 사이에 설치된 하나 이상의 열차폐부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
수소저장금속의 발화 위험이 없는 수소 저장 장치.
9. The method of claim 8,
Wherein the hydrogen storage device further comprises at least one heat shielding member disposed between the storage container and the shielding container.
Hydrogen storage A hydrogen storage device without the risk of ignition of metals.
제1항에 있어서,
상기 수소 저장 장치는,
상기 수소공급관 상에 설치되어 상기 수소저장금속의 기둥 형상으로부터 입자 형태로 분해된 수소저장금속 입자가 상기 저장용기의 내부로부터 유출되는 것을 방지하는 제1 유출방지필터; 및
상기 수소배출관 상에 설치되어 상기 수소저장금속 입자가 상기 저장용기의 내부로부터 유출되는 것을 방지하는 제2 유출방지필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
수소저장금속의 발화 위험이 없는 수소 저장 장치.
The method according to claim 1,
The hydrogen storage device includes:
A first outflow preventing filter installed on the hydrogen supply pipe to prevent the hydrogen storage metal particles, which have been decomposed from the columnar shape of the hydrogen storage metal, into particles, from flowing out from the interior of the storage container; And
And a second outflow preventing filter provided on the hydrogen discharge pipe to prevent the hydrogen storage metal particles from flowing out from the inside of the storage container.
Hydrogen storage A hydrogen storage device without the risk of ignition of metals.
제10항에 있어서,
상기 제1 유출방지필터 및 제2 유출방지필터는 관형상의 소결 금속필터 또는 판형상의 소결 금속필터로 이루어지는 것을 특징으로 하는,
수소저장금속의 발화 위험이 없는 수소 저장 장치.
11. The method of claim 10,
Wherein the first outflow preventing filter and the second outflow preventing filter are formed of a tubular sintered metal filter or a plate-shaped sintered metal filter.
Hydrogen storage A hydrogen storage device without the risk of ignition of metals.
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