KR102078574B1 - hydrogen absorption and release system - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수소 흡방출 시스템을 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 의한 수소 흡방출 시스템은 내부 공간을 갖고, 가스 주입을 위한 주입부와 가스 배출을 위한 배출부를 구비한 실린더 형태의 고압 탱크; 상기 고압 탱크의 내부 공간 중앙에 설치되는 쿨링부재; 상기 쿨링 부재를 중심으로 방사상으로 배치되고, 펠렛 형태의 수소 저장 물질들이 적층되는 차징 파이프들; 및 상기 쿨링 부재를 중심으로 방사상으로 배치되고 상기 차징 파이프들 사이에 배치되어 상기 차징 파이프들에 적층된 상기 수소 저장 물질들을 가열시키는 히팅 부재를 포함할 수 있다.The present invention provides a hydrogen adsorption and release system. Hydrogen adsorption and discharge system according to an embodiment of the present invention has an internal space, a high pressure tank of a cylinder type having an injection portion for gas injection and discharge portion for gas discharge; A cooling member installed at the center of the inner space of the high pressure tank; Charging pipes disposed radially about the cooling member and stacked with hydrogen storage materials in pellet form; And a heating member disposed radially about the cooling member and disposed between the charging pipes to heat the hydrogen storage materials stacked on the charging pipes.

Description

수소 흡장-방출 시스템{hydrogen absorption and release system} Hydrogen absorption and release system

본 발명은 수소를 저장하기 위한 수단으로서 수소 저장 시스템에 관한 것으로 보다 상세하게는 금속수소화물(Metal Hydride: MH)을 이용한 수소 흡방출 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a hydrogen storage system as a means for storing hydrogen, and more particularly to a hydrogen adsorption and release system using metal hydride (MH).

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.High efficiency and eco-friendly clean energy technology among energy-related technologies that have excellent characteristics as future energy media for the replacement of fossil fuels, which are exhausted worldwide as the industry develops rapidly, and the global conservation and efficient use of energy sources. Development is very urgent. Accordingly, interest in the development of hydrogen energy technology is increasing, and securing hydrogen energy utilization technology including hydrogen production, storage, and transportation 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 있으며, 수소 사용이 늘면서 자연스럽게 수소 생산과 저장기술에 대한 관심도가 높아지고 있다. When used as an energy source, hydrogen can be produced using indefinite water as a raw material. After use, hydrogen is recycled back to water, and no pollutants are generated except for the generation of very small NOx during combustion. In addition, hydrogen can be easily transported as a gas or a liquid and can be easily stored in various forms such as high pressure gas, liquid hydrogen, and metal hydride. In addition, it has the advantage that it is easy to use as fuel such as fuel or fuel cell by direct combustion. Therefore, hydrogen can be used in almost all fields used in current energy systems, such as fuel vehicles, hydrogen airplanes, fuel cells, etc. from basic industrial materials, and it is considered that it is most suitable for future energy systems. Increasingly, there is a growing interest in hydrogen production and storage technology.

수소 저장 기술중에 하나인 금속수소화물을 이용한 방식은 수소 저장 금속에 수소를 흡장시켜 저장하였다가 필요할 때에 방출시켜 연료로 사용하거나 연료전지에 주입하여 전기 에너지로 변환하여 사용할 수 있다.Metal hydride, which is one of the hydrogen storage technologies, can store and store hydrogen in a hydrogen storage metal, release it when necessary, and use it as fuel or inject it into a fuel cell and convert it into electrical energy.

이러한 금속수소화물을 이용한 수소 저장 시스템은 수소 흡장 및 방출에 상당한 시간이 소요되기 때문에 반응속도를 향상시키기 위한 성능 향상에 대한 연구가 시급한 실정이다.Since the hydrogen storage system using the metal hydride takes a considerable time for hydrogen storage and release, it is urgent to study the performance improvement to improve the reaction rate.

본 발명은 수소의 흡장 및 방출이 빠르게 이루어질 수 있는 수소 흡방출 시스템을 제공하는데 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a hydrogen adsorption and release system that can be quickly occluded and released hydrogen.

본 발명은 수소 저장 물질들의 균일한 가열이 가능한 수소 흡방출 시스템을 제공하는데 목적이 있다.It is an object of the present invention to provide a hydrogen adsorption and release system capable of uniform heating of hydrogen storage materials.

본 발명은 빠른 가열과 빠른 냉각이 가능한 수소 흡방출 시스템을 제공하는데 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a hydrogen adsorption and release system capable of rapid heating and rapid cooling.

본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명의 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problem to be solved by the present invention is not limited to the above-described problem, and the objects not mentioned may be clearly understood by those skilled in the art from the present specification and the accompanying drawings. will be.

본 발명의 일 측면에 따르면, 내부 공간을 갖고, 가스 주입을 위한 주입부와 가스 배출을 위한 배출부를 구비한 실린더 형태의 고압 탱크; 상기 고압 탱크의 내부 공간 중앙에 설치되는 쿨링부재; 상기 쿨링 부재를 중심으로 방사상으로 배치되고, 펠렛 형태의 수소 저장 물질들이 적층되는 차징 파이프들; 및 상기 쿨링 부재를 중심으로 방사상으로 배치되고 상기 차징 파이프들 사이에 배치되어 상기 차징 파이프들에 적층된 상기 수소 저장 물질들을 가열시키는 히팅 부재를 포함하는 수소 흡방출 시스템이 제공될 수 있다.According to an aspect of the invention, the high pressure tank of the cylindrical form having an internal space, the inlet for gas injection and the discharge for gas discharge; A cooling member installed at the center of the inner space of the high pressure tank; Charging pipes disposed radially about the cooling member and stacked with hydrogen storage materials in pellet form; And a heating member disposed radially about the cooling member and disposed between the charging pipes to heat the hydrogen storage materials stacked on the charging pipes.

또한, 상기 고압 탱크의 내부 공간의 압력을 측정하는 압력 측정부; 및 상기 압력 측정부의 측정값 변화에 따라 상기 고압 탱크의 내부로 주입되는 가스량을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.In addition, the pressure measuring unit for measuring the pressure of the internal space of the high pressure tank; And a control unit controlling the amount of gas injected into the high pressure tank according to a change in the measured value of the pressure measuring unit.

또한, 상기 차징 파이프는 상기 수소 저장 물질로의 가스 유입이 원활하도록 다수의 슬롯들이 길이방향으로 형성될 수 있다.In addition, the charging pipe may be formed with a plurality of slots in the longitudinal direction to facilitate the inflow of gas into the hydrogen storage material.

또한, 상기 차징 파이프를 회전시키는 회전부재를 더 포함할 수 있다.In addition, it may further include a rotating member for rotating the charging pipe.

또한, 상기 고압 탱크는 외측 케이싱과 내측 케이싱을 갖는 2중 구조로 이루어지며, 상기 외측 케이싱과 상기 내측 케이싱 사이에는 쿨링을 위한 냉매가 흐르는 쿨링 공간이 제공될 수 있다.In addition, the high pressure tank has a double structure having an outer casing and an inner casing, and a cooling space through which a refrigerant for cooling flows may be provided between the outer casing and the inner casing.

또한, 상기 고압 탱크는 상기 쿨링 공간으로 냉매가 공급되는 냉매 공급포트와 상기 쿨링 공간에서 열교환된 냉매가 배출되는 냉매 배출포트를 포함할 수 있다.In addition, the high pressure tank may include a refrigerant supply port through which the refrigerant is supplied to the cooling space and a refrigerant discharge port through which the heat exchanged refrigerant from the cooling space is discharged.

또한, 상기 고압 탱크 내부의 온도를 측정하는 온도 센서들을 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 온도 센서들로부터 측정값을 제공받아 상기 고압 탱크 내부 온도가 수소 흡장 또는 수소 방출 온도를 유지하도록 상기 히팅 부재 또는 쿨링 부재를 제어할 수 있다.The apparatus may further include temperature sensors configured to measure a temperature inside the high pressure tank, wherein the control unit receives a measurement value from the temperature sensors so that the inside of the high pressure tank maintains a hydrogen occlusion or hydrogen discharge temperature. The cooling member can be controlled.

또한, 상기 수소 저장 물질은 마그네슘과 그라파이터를 포함할 수 있다.In addition, the hydrogen storage material may include magnesium and graphite.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 차징 파이프들의 중앙에 쿨링 수단과 파징 파이프들 사이에 히팅 수단을 배치함으로써 빠른 가열과 냉각이 가능하여 흡장 온도 조건 또는 방출 온도 조건에 빠르게 대응할 수 있어 수소의 흡장 및 방출 시간을 단축시킬 수 있는 각별한 효과를 갖는다.According to an embodiment of the present invention, by arranging heating means between the cooling means and the charging pipes in the center of the charging pipes, rapid heating and cooling is possible, and thus it is possible to respond quickly to the storage temperature conditions or the discharge temperature conditions, so It has a special effect of shortening the release time.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 차징 파이프들을 회전시킴으로써 균일한 가열이 가능하여 수소 흡장율을 향상시킬 수 있는 각별한 효과를 갖는다.According to one embodiment of the present invention, by uniformly heating by rotating the charging pipe has a special effect that can improve the hydrogen storage rate.

본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the above-described effects, and effects that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the present specification and the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 흡방출 시스템을 보여주는 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 수소 저장 장치를 보여주는 사시도이다.
도 3은 도 2의 수소 저장 장치의 단면 사시도이다.
도 4는 도 2의 수소 저장 장치의 분해 사시도이다.
도 5는 도 2의 수소 저장 장치의 측단면도이다.
도 6은 도 2의 수소 저장 장치의 평단면도이다.1 is a block diagram showing a hydrogen adsorption and release system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view illustrating the hydrogen storage device shown in FIG. 1.
3 is a cross-sectional perspective view of the hydrogen storage device of FIG. 2.
4 is an exploded perspective view of the hydrogen storage device of FIG. 2.
FIG. 5 is a side cross-sectional view of the hydrogen storage device of FIG. 2.
FIG. 6 is a cross-sectional plan view of the hydrogen storage device of FIG. 2.

본 발명의 다른 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술하는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 만일 정의되지 않더라도, 여기서 사용되는 모든 용어들(기술 혹은 과학 용어들을 포함)은 이 발명이 속한 종래 기술에서 보편적 기술에 의해 일반적으로 수용되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 공지된 구성에 대한 일반적인 설명은 본 발명의 요지를 흐리지 않기 위해 생략될 수 있다. 본 발명의 도면에서 동일하거나 상응하는 구성에 대하여는 가급적 동일한 도면부호가 사용된다. 본 발명의 이해를 돕기 위하여, 도면에서 일부 구성은 다소 과장되거나 축소되어 도시될 수 있다.Other advantages and features of the present invention, and methods of achieving them will become apparent with reference to the following embodiments in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, and the present invention is only defined by the scope of the claims. If not defined, all terms used herein (including technical or scientific terms) have the same meaning as commonly accepted by universal techniques in the prior art to which this invention belongs. General descriptions of known configurations may be omitted so as not to obscure the subject matter of the present invention. In the drawings of the present invention, the same reference numerals are used for the same or corresponding configurations. In order to help the understanding of the present invention, some of the components in the drawings may be somewhat exaggerated or reduced.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다", "가지다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서상에 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 herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise", "have" or "include" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, one Or any other feature or number, step, operation, component, part, or combination thereof.

이하 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 일 예를 상세히 설명한다.Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 6.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 흡방출 시스템을 보여주는 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 수소 저장 장치를 보여주는 사시도이다.1 is a block diagram showing a hydrogen adsorption and release system according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a perspective view showing a hydrogen storage device shown in FIG.

도 1 및 도 2를 참조하면, 수소 흡방출 시스템(10)은 수소 저장 장치(100), 가스 공급부(20), 냉매 공급부(30), 제어부(40) 그리고 수소 배출부(50)를 포함할 수 있다.1 and 2, the hydrogen adsorption and discharge system 10 may include a hydrogen storage device 100, a gas supply unit 20, a refrigerant supply unit 30, a controller 40, and a hydrogen discharge unit 50. Can be.

가스 공급부(20)는 수소 저장 장치(100)에 수소가 포함된 가스를 공급할 수 있다. 수소 공급부(20)는 수소 저장 장치(100)에서 수소 흡장 작업을 위해 연결될 수 있다. 즉, 가스 공급부(20)는 고압 탱크(200)의 내부 공간과 유체 소통 가능하게 연결된 주입부(210)와 연결되어 고압 탱크(200) 내부공간으로 수소가 포함된 가스를 공급할 수 있다. The gas supplier 20 may supply a gas containing hydrogen to the hydrogen storage device 100. The hydrogen supply unit 20 may be connected to the hydrogen storage operation in the hydrogen storage device 100. That is, the gas supply unit 20 may be connected to the injection unit 210 connected in fluid communication with the internal space of the high pressure tank 200 to supply a gas containing hydrogen to the internal space of the high pressure tank 200.

수소 배출부(50)는 수소 흡장 작업을 통해 수소가 저장된 수소 저장 장치(100)로부터 수소를 사용처(공급처)로 공급한다. 수소 배출부(50)는 고압 탱크(200)의 내부 공간과 유체 소통 가능하게 연결된 배출부(220)와 연결될 수 있다.The hydrogen discharge unit 50 supplies hydrogen to a place of use (supply) from the hydrogen storage device 100 in which hydrogen is stored through a hydrogen occlusion operation. The hydrogen discharge unit 50 may be connected to the discharge unit 220 connected in fluid communication with the internal space of the high pressure tank 200.

즉, 수소 저장 장치(100)에는 수소 흡장 단계 또는 수소 방출 단계에 따라 선택적으로 가스 공급부(20) 또는 수소 배출부(50)가 연결될 수 있다.That is, the gas supply unit 20 or the hydrogen discharge unit 50 may be selectively connected to the hydrogen storage device 100 according to the hydrogen storage step or the hydrogen discharge step.

참고로, 가스는 수소 가스가 포함된 혼합 가스일 수 있으며, 수소 저장 장치로 공급된 혼합가스는 수소 저장 물질에 수소가 흡장되며, 수소가 제거된 나머지 혼합가스는 별도의 저장 탱크로 배출될 수 있다. For reference, the gas may be a mixed gas including hydrogen gas, and the mixed gas supplied to the hydrogen storage device may store hydrogen in the hydrogen storage material, and the remaining mixed gas from which hydrogen is removed may be discharged to a separate storage tank. have.

냉매 공급부(30)는 수소 저장 장치로 냉각을 위한 냉매를 공급한다. The coolant supply unit 30 supplies a coolant for cooling to the hydrogen storage device.

제어부(40)는 수소 저장 장치(100)로의 가스 공급 및 냉매 공급, 수소 저장 장치(100) 내부의 압력 및 온도를 제어할 수 있다. The controller 40 may control gas supply and refrigerant supply to the hydrogen storage device 100, and pressure and temperature inside the hydrogen storage device 100.

도 3은 도 2의 수소 저장 장치의 단면 사시도이고, 도 4는 도 2의 수소 저장 장치의 분해 사시도이며, 도 5 및 도 6은 도 2의 수소 저장 장치의 측단면도 및 평단면도이다.3 is a cross-sectional perspective view of the hydrogen storage device of FIG. 2, FIG. 4 is an exploded perspective view of the hydrogen storage device of FIG. 2, and FIGS.

도 3 내지 도 6을 참조하면, 수소 저장 장치(100)는 고압 탱크(200), 쿨링 부재(300), 차징 파이프(400)들, 히팅 부재(500)들을 포함할 수 있다.3 to 6, the hydrogen storage device 100 may include a high pressure tank 200, a cooling member 300, charging pipes 400, and heating members 500.

고압 탱크(200)는 컴팩트한 실린더 형태로 제공될 수 있다. 실린더 형태는 내부 공간(201)을 갖도록 속이 빈 통형의 용기 형태를 의미할 수 있다. The high pressure tank 200 may be provided in the form of a compact cylinder. The cylinder shape may mean a hollow cylindrical container shape having an inner space 201.

고압 탱크(200)에는 가스 공급부와 연결되는 주입포트(202)와 수소 배출부와 연결되는 배출포트(204)를 갖는다. 고압 탱크(200)는 탱크 본체(210)와 탱크 본체(210)의 상단에 제공되는 상단 플랜지(220) 그리고 하단에 제공되는 하단 플랜지(230)를 포함한다. The high pressure tank 200 has an injection port 202 connected to the gas supply unit and a discharge port 204 connected to the hydrogen discharge unit. The high pressure tank 200 includes a tank body 210, an upper flange 220 provided at an upper end of the tank body 210, and a lower flange 230 provided at a lower end thereof.

상단 플랜지(220)는 탱크 내부의 기밀성 향상을 위해 제1플랜지(222)와 제2플랜지(224)로 이루어지는 2중 플랜지 구조로 이루어지며, 그 사이에는 패킹(226)이 제공된다. 주입포트(202)와 배출포트(204)는 제1플랜지(222)에 형성된다. 제1플랜지(222)에는 내부 압력을 측정하기 위한 압력 측정 포트(206)가 제공되며, 압력 측정 포트(206)에는 압력 측정기(207;도2 참조)가 연결될 수 있다.The upper flange 220 has a double flange structure consisting of a first flange 222 and a second flange 224 to improve the airtightness inside the tank, and a packing 226 is provided therebetween. The injection port 202 and the discharge port 204 are formed in the first flange 222. The first flange 222 may be provided with a pressure measuring port 206 for measuring internal pressure, and the pressure measuring port 206 may be connected with a pressure measuring device 207 (see FIG. 2).

하단 플랜지(230)는 상단 플랜지(220)와 동일하게 탱크 내부의 기밀성 향상을 위해 제3플랜지(232)와 제4플랜지(234)로 이루어지는 2중 플랜지 구조로 이루어진다. 제3플랜지(232)와 제4플랜지(234) 사이에는 패킹(236)이 제공된다. 하단 플랜지(230)의 제4플랜지(234)에는 제1관통공(235a)들과 제2관통공(235b)이 제공된다. 제1관통공(235a)들에는 고압 탱크 내부를 히팅하기 위한 히팅 부재(500)가 관통 설치되며, 제2관통공(235b)에는 고압 탱크 내부를 쿨링하기 위한 쿨링 부재(300)가 관통 설치될 수 있다. The lower flange 230 has a double flange structure consisting of the third flange 232 and the fourth flange 234 to improve the airtightness inside the tank, similar to the upper flange 220. A packing 236 is provided between the third flange 232 and the fourth flange 234. The fourth flange 234 of the lower flange 230 is provided with first through holes 235a and second through holes 235b. The first through hole 235a is provided with a heating member 500 for heating the inside of the high pressure tank, and the second through hole 235b is installed with a cooling member 300 for cooling the inside of the high pressure tank. Can be.

한편, 탱크 본체(210)는 외측 케이싱(212)과 내측 케이싱(214)을 갖는 2중 구조로 이루어지며, 외측 케이싱(212)과 내측 케이싱(214) 사이에는 쿨링을 위한 냉매가 흐르는 쿨링 공간이 제공될 수 있다. 탱크 본체(210)는 쿨링 공간으로 냉매가 공급되는 냉매 공급포트(215)와 쿨링 공간에서 열교환된 냉매가 배출되는 냉매 배출포트(216)를 포함한다. 냉매는 냉매 공급부(30)로부터 제공받을 수 있다. Meanwhile, the tank body 210 has a double structure having an outer casing 212 and an inner casing 214, and a cooling space in which a refrigerant for cooling flows is formed between the outer casing 212 and the inner casing 214. Can be provided. The tank body 210 includes a coolant supply port 215 through which coolant is supplied to a cooling space, and a coolant discharge port 216 through which coolant heat exchanged from a cooling space is discharged. The refrigerant may be provided from the refrigerant supply unit 30.

한편, 고압 탱크(200)는 내부 온도를 측정하는 온도 센서(미도시됨)들을 포함할 수 있다. 온도 센서들은 탱크 본체(210)의 일측에 관통설치된 센서 포트(218)들에 설치될 수 있다. 제어부(40;도 1에 표시됨)는 온도 센서들로부터 측정값을 제공받아 고압 탱크(200) 내부 온도가 수소 흡장 또는 수소 방출 온도를 유지하도록 히팅 부재(500) 또는 쿨링 부재(300)를 제어할 수 있다. Meanwhile, the high pressure tank 200 may include temperature sensors (not shown) for measuring internal temperature. The temperature sensors may be installed in the sensor ports 218 installed through one side of the tank body 210. The control unit 40 (shown in FIG. 1) receives the measured value from the temperature sensors to control the heating member 500 or the cooling member 300 such that the internal temperature of the high pressure tank 200 maintains the hydrogen storage or hydrogen discharge temperature. Can be.

쿨링 부재(300)는 냉매 공급부(30)로부터 제공받은 냉매가 흐르는 유로를 갖는 2중관 형태의 냉매 파이프(310)를 포함한다. 쿨링 부재(300)는 고압 탱크의 내부 공간의 중앙에 길이방향으로 설치될 수 있다. 쿨링 부재(300)에는 냉매 공급부(30)로부터 냉매를 제공받아 고압 탱크(200) 내부를 쿨링한다.The cooling member 300 includes a double pipe type refrigerant pipe 310 having a flow path through which the coolant provided from the coolant supply unit 30 flows. The cooling member 300 may be installed in the longitudinal direction at the center of the inner space of the high pressure tank. The cooling member 300 receives a coolant from the coolant supply unit 30 to cool the inside of the high pressure tank 200.

차징 파이프(400)들은 쿨링 부재(300)를 중심으로 방사상으로 배치될 수 있다. 차징 파이프(400)에는 펠렛(pellt) 형태의 수소 저장 물질(90)이 적층되게 수납될 수 있다. 본 실시예에서는 차징 파이프(400)가 120도 간격으로 총 3개가 배치된 것으로 도시하고 설명하였으나 이에 한정되는 것은 아니다. The charging pipes 400 may be disposed radially about the cooling member 300. The charging pipe 400 may contain a hydrogen storage material 90 stacked in a pellet form. In the present exemplary embodiment, three charging pipes 400 are disposed at 120-degree intervals, but the present invention is not limited thereto.

차징 파이프(400)는 수소 저장 물질(90)로의 가스 유입이 원활하도록 다수의 슬롯(410)들이 길이방향으로 형성된다. 본 발명은 차징 파이프(400)에 적재된 수소 저장 물질들이 균일하게 가열되도록 차징 파이프(400)를 회전시키는 회전부재(490)를 포함할 수 있다. 회전 부재(490)는 하단 플랜지(230) 상에 설치될 수 있다. 이에 따라, The charging pipe 400 is formed with a plurality of slots 410 in the longitudinal direction to facilitate the inflow of gas into the hydrogen storage material (90). The present invention may include a rotating member 490 for rotating the charging pipe 400 so that the hydrogen storage materials loaded on the charging pipe 400 are uniformly heated. The rotating member 490 may be installed on the bottom flange 230. Accordingly,

히팅 부재(500)는 내부에 발열체(히팅 코일)가 구비된 히터 파이프(510)를 포함한다. 히팅 파이프(510)들은 쿨링 부재(300)를 중심으로 방사상으로 배치되고 차징 파이프(400)들 사이에 배치되어 차징 파이프(400)들에 적층된 수소 저장 물질(90)들을 가열시킨다. The heating member 500 includes a heater pipe 510 provided with a heating element (heating coil) therein. The heating pipes 510 are disposed radially about the cooling member 300 and disposed between the charging pipes 400 to heat the hydrogen storage materials 90 stacked on the charging pipes 400.

수소 저장 물질(90)은 차징 파이프(400) 내에 수용된 상태에서 고압 탱크(200)의 내부 온도 및 압력을 조절함으로써 수소를 저장 및 방출한다. 본 실시예에 따르면, 수소 저장 물질은 마그네슘에 그라파이터(ENG)가 포함된 수소저장합금일 수 있다. 마그네슘에 수소를 저장하기 위한 흡장 조건은 350℃, 10bar이고, 방출조건은 340℃, 9bar로 비교적 조절하기 용이한 영역대를 갖는다. 그러나, 본 발명에서 수소 저장 물질은 마그네슘에 한정되는 것은 아니며, 란타넘-니켈계(系)의 수소저장합금, 타이타늄-철합금, 란타넘-니켈합금, 마그네슘-니켈합금 등이 적용될 수 있다. The hydrogen storage material 90 stores and releases hydrogen by adjusting the internal temperature and pressure of the high pressure tank 200 in the state accommodated in the charging pipe 400. According to the present embodiment, the hydrogen storage material may be a hydrogen storage alloy including graphite (ENG) in magnesium. The storage conditions for storing hydrogen in magnesium are 350 ° C. and 10 bar, and the discharge condition is 340 ° C. and 9 bar, and has a relatively easy-to-control area. However, in the present invention, the hydrogen storage material is not limited to magnesium, and a lanthanum-nickel-based hydrogen storage alloy, a titanium-iron alloy, a lanthanum-nickel alloy, a magnesium-nickel alloy, and the like may be applied.

상술한 바와 같은 수소 흡방출 시스템에서의 소수 흡장은 다음과 같다. The minority occlusion in the hydrogen adsorption-discharge system as described above is as follows.

우선, 고압 탱크(200) 내부를 퍼지한 후, 고압 탱크(200) 내부 온도 및 압력을 흡장 조건에 맞춘다. 고압 탱크(200)의 압력은 가스(수소 가스 또는 수소 가스가 포함된 혼합가스) 주입을 통해 조절하고, 온도는 히팅 부재(500)에 의해 조절한다. 고압 탱크9200) 내부의 온도 및 압력이 흡장 조건에 도달되면 수소 저장 물질(90)들이 수소를 흡장시켜 저장하게 된다. 이 과정에서 고압 탱크(200)의 내부 압력에 변동이 생길 수 있기 때문에 내부 압력 변동을 실시간으로 체크하여 압력 변동에 따라 추가적으로 가스를 고압 탱크(200) 내부로 주입하여 압력 조건을 일정하게 유지시킨다. First, after purging the inside of the high pressure tank 200, the internal temperature and pressure of the high pressure tank 200 are adjusted to the occlusion conditions. The pressure of the high pressure tank 200 is controlled by injecting gas (mixed gas containing hydrogen gas or hydrogen gas), and the temperature is controlled by the heating member 500. When the temperature and pressure inside the high pressure tank 9200 reach the storage condition, the hydrogen storage materials 90 store and store hydrogen. In this process, since a change may occur in the internal pressure of the high pressure tank 200, the internal pressure change is checked in real time to additionally inject gas into the high pressure tank 200 according to the pressure change to maintain a constant pressure condition.

반대로, 상기와 같이 수소가 저장된 고압 탱크(200)는 사용처로 안전하게 보관 및 이동이 가능하며, 필요에 따라 수소를 방출하여 사용하게 된다. 수소 방출은 수소 흡장 과정처럼 고압 탱크(200) 내부의 압력과 온도를 방출 조건으로 세팅함으로써 수소를 방출시킨다. 수소 방출시 고압 탱크(200)에는 질소 가스와 같은 불활성 가스를 주입하여 압력을 조절할 수 있다.On the contrary, the high pressure tank 200 in which hydrogen is stored as described above can be safely stored and moved to a place of use, and releases and uses hydrogen as necessary. The hydrogen release releases hydrogen by setting the pressure and temperature inside the high pressure tank 200 to the release condition as in the hydrogen occlusion process. When the hydrogen is discharged, the high pressure tank 200 may be injected with an inert gas such as nitrogen gas to adjust the pressure.

이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.The foregoing detailed description illustrates the present invention. In addition, the above-mentioned contents show preferred embodiments of the present invention, and the present invention can be used in various other combinations, modifications, and environments. That is, changes or modifications may be made within the scope of the concept of the invention disclosed in this specification, the scope equivalent to the disclosures described above, and / or the skill or knowledge in the art. The foregoing embodiments illustrate the best state for implementing the technical idea of the present invention, and various modifications required in the specific application field and use of the present invention are possible. Thus, the detailed description of the invention is not intended to limit the invention to the disclosed embodiments. Also, the appended claims should be construed to include other embodiments.

10: 수소 흡방출 시스템 100 : 수소 저장 장치
200 : 고압 탱크 300 : 쿨링 부재
400 : 차징 파이프 500 : 히팅 부재10: hydrogen absorption and discharge system 100: hydrogen storage device
200: high pressure tank 300: cooling member
400: charging pipe 500: heating member

Claims (8)

내부 공간을 갖고, 가스 주입을 위한 주입부와 가스 배출을 위한 배출부를 구비한 실린더 형태의 고압 탱크;
상기 고압 탱크의 내부 공간 중앙에 설치되는 쿨링부재;
상기 쿨링 부재를 중심으로 방사상으로 배치되고, 펠렛 형태의 수소 저장 물질들이 적층되는 차징 파이프들; 및
상기 쿨링 부재를 중심으로 방사상으로 배치되고 상기 차징 파이프들 사이에 배치되어 상기 차징 파이프들에 적층된 상기 수소 저장 물질들을 가열시키는 히팅 부재를 포함하는 수소 흡방출 시스템. A high pressure tank having an internal space, the cylinder having an injection portion for gas injection and an discharge portion for gas discharge;
A cooling member installed at the center of the inner space of the high pressure tank;
Charging pipes disposed radially about the cooling member and stacked with hydrogen storage materials in pellet form; And
And a heating member disposed radially about the cooling member and disposed between the charging pipes to heat the hydrogen storage materials stacked on the charging pipes. 제 1 항에 있어서,
상기 고압 탱크의 내부 공간의 압력을 측정하는 압력 측정부; 및
상기 압력 측정부의 측정값 변화에 따라 상기 고압 탱크의 내부로 주입되는 가스량을 제어하는 제어부를 포함하는 수소 흡방출 시스템. The method of claim 1,
A pressure measuring unit measuring a pressure of an internal space of the high pressure tank; And
And a control unit for controlling an amount of gas injected into the high pressure tank according to a change in a measured value of the pressure measuring unit. 제 1 항에 있어서,
상기 차징 파이프는
상기 수소 저장 물질로의 가스 유입이 원활하도록 다수의 슬롯들이 길이방향으로 형성된 수소 흡방출 시스템. The method of claim 1,
The charging pipe is
And a plurality of slots are formed in the longitudinal direction to facilitate gas inflow into the hydrogen storage material. 제 3 항에 있어서,
상기 차징 파이프를 회전시키는 회전부재를 더 포함하는 수소 흡방출 시스템. The method of claim 3, wherein
And a rotating member for rotating the charging pipe. 제 1 항에 있어서,
상기 고압 탱크는
외측 케이싱과 내측 케이싱을 갖는 2중 구조로 이루어지며, 상기 외측 케이싱과 상기 내측 케이싱 사이에는 쿨링을 위한 냉매가 흐르는 쿨링 공간이 제공되는 수소 흡방출 시스템. The method of claim 1,
The high pressure tank
And a double structure having an outer casing and an inner casing, wherein a cooling space through which a refrigerant for cooling flows is provided between the outer casing and the inner casing. 제 5 항에 있어서,
상기 고압 탱크는
상기 쿨링 공간으로 냉매가 공급되는 냉매 공급포트와 상기 쿨링 공간에서 열교환된 냉매가 배출되는 냉매 배출포트를 포함하는 수소 흡방출 시스템. The method of claim 5, wherein
The high pressure tank
And a refrigerant supply port through which the refrigerant is supplied to the cooling space, and a refrigerant discharge port through which the refrigerant heat-exchanged in the cooling space is discharged. 제 2 항에 있어서,
상기 고압 탱크 내부의 온도를 측정하는 온도 센서들을 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 온도 센서들로부터 측정값을 제공받아 상기 고압 탱크 내부 온도가 수소 흡장 또는 수소 방출 온도를 유지하도록 상기 히팅 부재 또는 쿨링 부재를 제어하는 수소 흡방출 시스템. The method of claim 2,
Further comprising temperature sensors for measuring the temperature inside the high pressure tank,
And the control unit receives the measured values from the temperature sensors to control the heating member or the cooling member such that the temperature inside the high pressure tank maintains the hydrogen storage or hydrogen discharge temperature. 제 1 항에 있어서,
상기 수소 저장 물질은 마그네슘과 그라파이터를 포함하는 수소 흡방출 시스템.

The method of claim 1,
And the hydrogen storage material comprises magnesium and graphite.

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