KR20040022220A - 고압에서 확장 저장 용량을 갖는 원자적으로 처리된 수소저장 합금, 및 가변량을 포함하는 고압 수소 저장 유닛 - Google Patents

고압에서 확장 저장 용량을 갖는 원자적으로 처리된 수소저장 합금, 및 가변량을 포함하는 고압 수소 저장 유닛 Download PDF

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KR20040022220A
KR20040022220A KR10-2004-7000400A KR20047000400A KR20040022220A KR 20040022220 A KR20040022220 A KR 20040022220A KR 20047000400 A KR20047000400 A KR 20047000400A KR 20040022220 A KR20040022220 A KR 20040022220A
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스탠포드 알. 오브신스키
로사 영
바오콴 황
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에너지 컨버젼 디바이시즈, 아이엔씨.
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Abstract

원자적으로 처리된 수소 저장 합금(52)은 수소 본딩 에너지와, 고압(도 2)에서 수소 저장 합금의 저장 용량을 확장 및 향상시키는 다중 수산화물 상의 스펙트럼을 포함하고, 고압 수소 저장 유닛(53)은 가변양의 수소 저장 합금을 포함하여 종래의 합금 또는 가압 수소 가스에 의해서만 획득될 수 있는 저장 용량 이상으로 유닛의 저장 용량을 향싱시킨다.

Description

고압에서 확장 저장 용량을 갖는 원자적으로 처리된 수소 저장 합금, 및 가변량을 포함하는 고압 수소 저장 유닛{ATOMICALLY ENGINEERED HYDROGEN STORAGE ALLOYS HAVING EXTENDED STORAGE CAPACITY AT HIGH PRESSURES AND HIGH PRESSURE HYDROGEN STORAGE UNITS CONTAINING VARIABLE AMOUNTS HEREOF}
수소는 다음 천년동안 "궁극적인 연료"이며, 수소는 무한하다. 수소는 지구에서 가장 풍부한 요소이며, 지구에서 물을 수소와 산소로 분할하는 다양한 공정에 의해 제조될 수 있는 무한한 청정 에너지원을 제공할 수 있다. 수소는 고상으로 저장 및 이송될 수 있다.
종래, 수소를 연료 또는 연료 보충으로서 사용하기 위해 다양한 처리가 행해지고 있다. 세계의 오일 보유량이 고갈되고 있지만, 수소는 실질적으로 무한하게 공급된다. 수소는 석탄, 천연가스 및 다른 탄화수소로부터 제조될 수 있거나, 물의 전기분해에 의해, 바람직하게는 수소를 주성분으로 하고, 자체가 거대한 수소 "용광로"로서 생각될 수 있는 태양으로부터의 에너지를 통해 형성될 수 있다. 더욱이, 수소는 화석 연료를 사용하지 않고, 예를 들어 원자력 또는 태양 에너지, 또는 어떤 다른 형태의 경제적인 에너지(예를 들어, 바람, 파도, 지열 등)를 사용하여 물을 전기분해함으로써 제조될 수 있다. 더욱이, 수소는 본래 저가 연료이다. 수소는 어떤 화악 연료의 유닛 중량 당 가장 높은 에너지 밀도를 갖고, 수소 "연소"의 주요 부산물이 물이기 때문에 본질적으로 오염시키지 않는다. 따라서, 수소는 개발국을 돕는 수단을 제공할 뿐만 아니라, 기후 변화, 공해, 전략적인 오일 의존 등의 다수의 세계 에너지 관련 문제를 해결하는 수단일 수 있다.
수소 저장 물질의 원자 처리의 가장 초기 작업은 미합중국 특허번호 제 4,623,597("'597 특허")의 스탠포드 알. 오브신스키(본 발명자들중 한 명)에 의해 기술되고, 내용은 참조로서 포함된다. 오브신스키는 최초로 전기화학 셀에서 음전극으로서 사용되는 무질서 다중성분 수소 저장 물질을 설명하였다. 상기 특허에서, 오브신스키는 무질서 물질이 수소 저장과 가역 특성을 크게 증가시키도록 특제될 수 있는 방법을 설명한다. 이러한 무질서 물질은 하나 이상의 비결정, 미정질, 중간영역 질서 또는 다결정(긴 영역 구성 질서의 부족)으로 형성되고, 다결정 물질은하나 이상의 위상, 구성, 변환 및 위치 변형과 무질서를 포함할 수 있고, 상기 위치 변형과 무질서는 상기 물질내에 설계될 수 있다. 이들 무질서 물질의 활성 물질의 구조는 하나 이상의 요소의 호스트 매트릭스와 이 호스트 매트릭스에 결합된 변경자(modifier)로 구성된다. 상기 변형자는 결과 물질의 무질서를 향상시키고, 따라서 다수의 촉매 활성측과 수소 저장측 스펙트럼을 만든다.
'597특허의 무질서 전극 물질은 다수의 기술에 의해 경량이고 저가의 요소로부터 형성되었고, 여기서 '597특허의 무질서 전극 물질은 높은 에너지 및 전력 밀도와, 낮은 비용을 초래하는 주로 비평형 준안정 상의 형성을 보증하였다. 그 결과, 저가이며 높은 에너지 밀도의 무질서 물질은 이러한 오보닉 배터리가 제 2 배터리로서, 그러나 주배터리로서 가장 유리하게 이용될 수 있게 하였으며, 대상 발명의 양수인으로부터의 허가 하에서 오늘날 전세계적으로 사용되고 있다.
'597 특허의 물질의 국부적 구조 및 화학적 질서의 테일러링(tailoring)은 소망하는 특성을 달성하는데 매우 중요하다. '597 특허의 양극의 향상된 특성은 국부적 화학 질서를 처리하고, 따라서 소망하는 무질서 물질을 만들기 위해 선택된 변형자 요소를 호스트 매트릭스에 결합함으로써 국부적 구조 질서에 의해 달성된다. 무질서 물질은 다수의 활성측에 기인되는 소망하는 전자 구성을 갖고 있었다. 저장측의 특성 및 수는 촉매 활성측과 독립하여 설계되었다.
다중 오비탈 변형자, 예를 들어 변환 요소는 다양한 유효 본딩 구성으로 인해 매우 증가된 수의 저장측을 제공하였고, 따라서 에너지 밀도의 증가를 초래하였다. 변형 기술은 특히 유일한 본딩 구성, 오비탈 중첩, 그리고 본딩측의 스펙트럼이 제공된 무질서의 가변도(varying degree)를 갖는 비평형 물질을 제공한다. 오비탈 중첩과 무질서 구조의 상이도로 인해, 상당한 양의 구조 전위가 충/방전 사이클, 또는 긴 사이클과 보관 수명에 기인하는 휴지 기간동안 발생된다.
'597특허의 향상된 배터리는 높은 전기화학적 충전 및 방전 효율과, 높은 전기적 충전 출력을 산출하도록 설계된 특제의 국부적 화학 환경을 갖는 전극 물질을 포함하였다. 상기 물질의 국부적 화학 환경의 처리는 다른 요소와 함께 화학적으로 변형될 수 있는 호스트 매트릭스를 사용함으로써 가능하게 되어, '597 특허에 따라 수소 해리용 촉매 활성측과, 또한 수소 저장측의 매우 증가된 밀도를 만들 수 있었다.
'597 특허의 무질서 물질은 구성 원자들과 그들의 다양한 오비탈의 가변 3차원 상호작용으로 기인되는 이상 전자 구성을 갖도록 설계되었다. 무질서는 원자의 구성, 위치 및 변화 관계로부터 나왔다. 선택된 요소는 이들 오비탈과의 상호작용에 의해 무질서를 보다 변형하는데 이용되어, 소망하는 국부적 화학 환경을 만들었다.
또한, 이들 구성에 의해 생성된 내부 위상은 원자와 이온의 선택적인 확산을 허용하였다. '597에서 기술된 발명은 촉매 활성측 및 저장측의 형태와 수를 독립적으로 제어할 수 있기 때문에, 특정 사용을 위해 이상적인 물질을 만들었다. 상기 특성 모두는 중요한 양 차이를 만들뿐만 아니라 물질을 질적으로 변화시켜, 유일이며 새로운 물질이 만들어졌다.
'597 특허에 기술된 무질서는 물질의 벌크를 통해 또는 물질의 다수의 영역에 제공된 구조적 또는 구성적 무질서 형태에서의 원자 특성으로 될 수 있다. 또한, 무질서는 하나의 상과 다른 상과의 관계에 의해 원자 레벨에서 구조적 또는 구성적 무질서를 모방하는 물질 내에 미세 상을 만듬으로써 호스트 매트릭스에 도입될 수 있다. 예를 들면, 무질서 물질은 상이한 종류 또는 종류들의 결정 상의 미세 영역을 도입함으로써, 또는 비결정 상 또는 상들의 미세 영역을 도입함으로써, 또는 결정 상 또는 상들의 영역 외에 비결정 상 또는 상들의 영역을 도입함으로써 제조될 수 있다. 이들 다양한 상들 사이의 계면은 다수의 소망하는 측에 전기화학적 수소 저장을 제공하는 국부적 화학 환경에 풍부한 표면을 제공할 수 있다.
이들 동일한 원리가 단일 구조 상내에 적용될 수 있다. 예를 들면, 구조적 무질서는 무질서의 오브신스키 원리를 원자 또는 미세 스케일에 사용하여, 중요하고 향상되며 유일한 결과를 달성하기 위해 계획된 방법으로 물질을 근본적으로 변경할 수 있는 물질내에 도입된다.
'597 특허의 무질서 물질의 하나의 이점은 내독성이다. 다른 이점은 변형자 요소의 가변 백분율의 충분히 연속적인 범위로 변형될 수 있다. 이러한 능력은 호스트 매트릭스가 소망하는 모든 특성, 즉 높은 충/방전 효율, 고정밀도의 가역성, 높은 전기 효율, 긴 사이클 수명, 고밀도 에너지 저장, 무중독 및 최소한의 구조 변경을 갖는 수소 저장 물질을 특제 또는 처리하도록 변형자에 의해 처리될 수 있도록 한다.
본 발명이 출현될 때까지, 보다 높은 압력에서 확장된 수소 저장 능력을 갖는 저온 수소 저장 합금을 제공하도록, 오브신스키의 원자 처리 원리를 적용하지않았다. 따라서, 상당한 양의 합금을 저장 및 전달하는 것을 안전하고, 효율적이고, 신뢰할 수 있으며 비용적으로 효과적으로 제공하기 위해서는, 보다 높은 압력에서 확장 저장 능력을 갖는 저온 합금에 기술적으로 강제적이고 중대한 필요성이 남아있다.
사용되는 본 합금과 저장 유닛은 원자 처리의 오브신스키 원리의 응용에 의해 가능하게 되고, 수소 본딩 에너지와 다중 수산화물 상의 스펙트럼을 갖는 합금을 제조한다.
본 출원은 미합중국 출원 번호 제 09/435,497호이고, 미합중국 특허 번호 제 6,193,929호의 부분연속출원인 미합중국 출원 번호 제 09/444,810호의 부분연속출원이다.
본 발명은 일반적으로 수소 저장 유닛과 합금에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 고압에서 저장 용량을 확장 및 향상시킨 수소 본딩 에너지와 다중 수소화물 상의 스펙트럼을 포함하도록 원자적으로 처리된 수소 저장 합금에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 유닛의 저장 용량을 가압 수소 가스에 의해서만 얻을 수 있는 저장 용량 이상으로 향상시키기 위해 가변 양의 수소 저장 합금을 포함하는 고압 수소 저장 유닛을 포함한다.
도 1은 본 발명의 고상 수소 저장 유닛의 설명도.
도 2는 본 발명의 고상 수소 저장 유닛에 유효한 합금의 0℃와 25℃에서의 압력-구성-온도(PCT)도.
도 3은 본 발명의 고상 수소 저장 유닛에 유효한 합금에 대한 자연로그의 압력 대 확장 용량 사이의 선형 관계를 상세하게 보여주는 도 2와 동일한 PCT도.
도 4는 본 발명의 고상 수소 저장 유닛에 유효한 다른 합금의 0℃에서의 압력-구성-온도(PCT)도.
도 5는 본 발명의 고상 수소 저장 유닛에 유효한 다른 합금에 대한 자연로그의 압력 대 확장 용량 사이의 선형 관계를 상세하게 보여주는 도 3과 동일한 PCT도.
도 6은 본 발명의 고상 수소 저장 유닛에 연료를 보급하는 수소 연료보급 스테이션의 설명도.
도 7은 내부 연소 엔진 차량에 동력을 공급하는 수소 가스 공급 시스템을 개략적으로 보여주는 도면.
도 8은 연료 셀 차량에 동력을 공급하는 수소 가스 공급 시스템을 개략적으로 보여주는 도면.
본 발명은 수소를 압력 격납 용기로, 그리고 압력 격납 용기 외부로 이송하기 위한 적어도 하나의 수소 주입구/배출구 포트를 갖는 압력 격납 용기와, 상기 압력 격납 용기와 함께 배치된 수소 저장 합금을 포함하는 고상 수소 저장 유닛을 포함하는 것을 목적으로 한다. 상기 수소 저장 합금은 수소의 벌크 저장을 제공할 정도의 양으로 되고, 동일 온도와 플래토 종점 압력에서 상기 합금의 저장 용량보다, 주위 온도와 플래토 종점 압력의 적어도 2배의 압력에서 적어도 10% 높은 저장 용량을 갖는다.
바람직하게는, 상기 수소 저장 합금은 동일 온도와 플래토 종점 압력에서 상기 합금의 저장 용량보다, 주위 온도와 상기 플래토 종점 압력의 적어도 3배 이상의 압력에서 적어도 15% 높은 저장 용량을 갖는다. 보다 바람직하게는, 상기 수소 저장 합금은 동일 온도와 플래토 종점 압력에서 상기 합금의 저장 용량보다, 주위 온도와 상기 플래토 종점 압력의 적어도 4배 이상의 압력에서 적어도 20% 높은 저장 용량을 갖는다. 더욱 바람직하게는, 상기 수소 저장 합금은 동일 온도와 플래토 종점 압력에서 상기 합금의 저장 용량보다, 주위 온도와 상기 플래토 종점 압력의 적어도 5배 이상의 압력에서 적어도 23% 높은 저장 용량을 갖는다. 가장 바람직하게는, 상기 수소 저장 합금은 동일 온도와 플래토 종점 압력에서 상기 합금의 저장 용량보다, 주위 온도와 상기 플래토 종점 압력의 적어도 6배 이상의 압력에서 적어도 25% 높은 저장 용량을 갖는다.
선택적인 실시예에서는, 상기 수소 저장 합금은 주위 온도에서 5보다 작지만, 동일 온도에서 상기 플래토 압력 용량 곡선보다 큰 고압 확장 저장 용량 곡선을 갖는다. 바람직하게는, 상기 수소 저장 합금은 주위 온도에서 4.5보다 작지만, 동일 온도에서 플래토 압력 용량 곡선의 구배보다 큰 고압 확장 저장 용량 곡선을 갖는다. 보다 바람직하게는, 상기 수소 저장 합금은 주위 온도에서 4보다 작지만, 동일 온도에서 플래토 압력 용량 곡선의 구배보다 큰 고압 확장 저장 용량 곡선을 갖는다. 더욱 바람직하게는, 상기 수소 저장 합금은 주위 온도에서 3.5보다 작지만, 동일 온도에서 플래토 압력 용량 곡선보다 큰 고압 확장 저장 용량 곡선을 갖는다. 마지막으로 가장 바람직하게는, 상기 수소 저장 합금은 주위 온도에서 3보다 작지만, 동일 온도에서 플래토 압력 용량 곡선의 구배보다 큰 고압 확장 저장 용량 곡선 구배를 갖는다.
특히, 상기 수소 저장 합금은 변형된 Ti-Mn2합금 등의 AB2합금이고, 원자 퍼센트에서 2 내지 5% Zr, 26 내지 33% Ti, 7 내지 13% V, 8 내지 20% Cr, 36 내지42% Mn과, 1 내지 6% Ni, 2 내지 6% Fe, 및 0.1 내지 2% Al로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 요소를 포함한다. 상기 합금은 1원자 퍼센트까지의 미시메탈을 더 포함한다. 이러한 합금의 예들은 원자 퍼센트에서 1) 3.63% Zr, 29.8% Ti, 8.82% V, 9.85% Cr, 39.5% Mn, 2.0% Ni, 5.0% Fe, 1.0% Al 및 0.4% 미시메탈; 2) 3.6% Zr, 29.0% Ti, 8.9% V, 10.1% Cr, 40.1% Mn, 2.0% Ni, 5.1% Fe 및 1.2% Al; 3) 3.6% Zr, 28.3% Ti, 8.8% V, 10.0% Cr, 40.7% Mn, 1.9% Ni, 5.1% Fe 및 1.6% Al; 및 4) 1% Zr, 33% Ti, 12.54% V, 15% Cr, 36% Mn, 2.25% Fe 및 0.21% Al을 포함한다.
상기 저장 유닛은 충전 및 방출 동안 각각 상기 수소 저장 합금을 교대로 냉각 및 가열하는 열 관리 시스템을 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 저장 유닛은 상기 압력 용기의 내부를 구획으로 분할하는 수단을 더 포함할 수 있다. 상기 수단은 허니콤 구조, 금속 폼, 디스크 분할기, 스크린, 핀휠 분할기 및 이들 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
본 발명은 고상 수소 저장 유닛 및 합금으로 이루어진다. 가장 간단한 개념적 형태로, 저장 유닛(51)이 도 1에 도시된다. 저장 유닛은 압력 격납 용기(53)내에 배치된 수소 저장 합금(52)으로 이루어진다. 또한, 저장 유닛은 열 관리 시스템(54)를 포함할 수 있고, 여기서 열 관리 시스템(54)은 수소가 충전(상기 합금이 냉각)되고 있거나, 저장된 수소가 방출(상기 합금이 가열)되고 있는지에 따라 수소 저장 합금을 교대로 가열 및 냉각한다. 또한, 저장 유닛은 입/출력 라인(55)을 포함하고, 여기서 입/출력 라인(55)을 통해 수소가 공급되거나 수소 저장 유닛(51)으로부터 제거된다.
열 관리 시스템(54)은 저장 합금(52)으로부터 열을 부가 또는 제거할 수 있으면, 종래에 알려진 모든 형태의 시스템일 수 있다. 열 관리 시스템은 도 1에서 저장 유닛으로부터 분리된 유닛으로서 기술되지만, 반드시 필요한 것은 아니다. 실제로, 열 관리 시스템(54)의 통합은 가열 및 냉각의 균일성을 제공할 것이다. 본 발명의 저장 유닛에 특히 유효한 통합된 열 관리 시스템의 하나의 형태는 2000년 12월 20일에 출원되고 "통합된 열 관리 시스템을 포함하는 수소 저장 베드 시스템"의 명칭의 미합중국 특허 출원번호 제 09/742,827호에 기재되어 있고, 내용이 본 명세서에서 참조로서 포함된다.
압력 용기(53)는 저장 유닛(51)의 동작 온도에서 수소의 평형과 충전 압력을 포함하는 어떤 물질 또는 물질들로부터 형성될 수 있다. 또한, 상기 물질은 저장된 수소 및 수소 저장 합금(52)과 반응하지 않아야 하고, 상기 시스템의 전형적인 동작 온도를 견디어야 한다. 또한, 상기 물질은 그것을 통해 수소 확산을 방지해야 하고, 용기의 수명 이상으로 수소 약화에 영향을 받지 않아야 한다. 상기 온도와 압력은 물론 사용되는 특정 저장 합금(52)에 의존할 것이다. 전형적으로, 본 명세서에서 설명된 합금에 대해서는 압력이 500바(bar)까지의 범위로 될 수 있고, 온도는 200℃까지의 범위로 될 것이다. 압력 용기(53)에 대한 전형적인 구성 물질은 스테인리스강 등의 금속을 포함한다. 또한, 압력 용기(53)는 상기 용기를 절연 물질 외부에 구성함으로써, 또는 금속 등의 열전도성 물질의 외부 또는 내부를 절연함으로서 열 절연이 이루어질 수 있다. 압력 용기(53)의 절연 여부는 압력 용기를 통해 외부 가열 및 냉각의 사용 여부에 의존할 것이다. 외부 가열 및 냉각이 존재하면, 압력 용기(53)의 절연은 이러한 목적에 어긋날 것이다. 또한, 압력 용기(53)는 탄소섬유 강화 중합 에폭시 물질 등의 탄소섬유 강화 중합 물질로만, 또는 다른 물질(예를 들어, 다층 압력 용기)과 혼합하여 구성될 수 있다. 이러한 섬유 강화 중합 및 다층 구성 물질의 이점은 중량을 절약하는 것이다.
일반적으로, 본 발명의 저장 유닛에 유효한 벌크 수소 저장 합금(52)은 동일 온도와 플래토 종점 압력에서 상기 합금의 저장 용량보다, 주위 온도와 플래토 종점 압력의 적어도 2배의 압력에서 적어도 10% 높은 저장 용량을 갖는 것이다. 이들 용어는 본 발명의 합금(OV586, 하기 표 1에 기술되는 구성)에 대한 PCT도인 도 2를 참조하여 가장 효과적으로 설명될 수 있다. 도 2는 0℃(심볼 ●) 및 25℃(심볼 ■)의 2가지 다른 온도에 대한 합금의 평형 수소 압력 대 저장 용량을 도시한다. 곡선의 한계는 "플래토 압력"으로 칭하는 상대적으로 평탄한 수평부를 나타낸다. 이 플래토 압력은 일정한 압력이 아니지만, 상대적으로 큰 용량 증가 이상의 압력 변화가 최소로 된다. 그리고, 저장된 수소의 양이 어떤 값 이상으로 증가하면, 곡선 구배가 변경되어, 압력은 주어진 용량 증가보다 많이 상승된다. 본 예의 플래토 압력이 상대적으로 평탄하지만, 일부 합금의 PCT 곡선의 평탄부는 상당히 구배될 수 있고, 상기 물질은 본 발명의 한계내에 있는 것을 유념해야 한다. 따라서, 중요한 것은 곡선 구배가 변경되는 점에서의 압력이다. 이 점은 본 명세서에서 "플래토 종점 압력"으로서 칭해진다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 주위 온도는 대략 -20℃ 내지 50℃(즉, 연간 야외 온도의 범위) 사이가 된다. 따라서, 전형적인 주위 온도에서, 본 발명의 저장 합금은 플래토 종점 압력에서 용량을 초과한 추가 저장 용량을 갖는다. 이 추가 용량은 동일 온도와 플래토 종점 압력에서 합금의 저장 용량보다 적어도 10% 높다.
바람직하게는, 상기 수소 저장 합금은 동일 온도와 플래토 종점 압력에서 상기 합금의 저장 용량보다, 주위 온도와 상기 플래토 종점 압력의 적어도 3배 이상의 압력에서 적어도 15% 높은 저장 용량을 갖는다. 보다 바람직하게는, 상기 수소 저장 합금은 동일 온도와 플래토 종점 압력에서 상기 합금의 저장 용량보다, 주위 온도와 상기 플래토 종점 압력의 적어도 4배 이상의 압력에서 적어도 20% 높은 저장 용량을 갖는다. 더욱 바람직하게는, 상기 수소 저장 합금은 동일 온도와 플래토 종점 압력에서 상기 합금의 저장 용량보다, 주위 온도와 상기 플래토 종점 압력의 적어도 5배 이상의 압력에서 적어도 23% 높은 저장 용량을 갖는다. 가장 바람직하게는, 상기 수소 저장 합금은 동일 온도와 플래토 종점 압력에서 상기 합금의 저장 용량보다, 주위 온도와 상기 플래토 종점 압력의 적어도 6배 이상의 압력에서 적어도 25% 높은 저장 용량을 갖는다.
선택적으로, 본 발명의 저장 유닛에 유효한 벌크 수소 저장 합금(52)은 주위 온도에서 5보다 작지만, 동일 온도에서 플래토 압력 용량 곡선의 구배보다 큰 고압 확장 저장 용량 곡선 구배를 갖는다. 여기서 도 3을 참조하면, 이들 용어를 이해하고 규정하는데 유효할 것이다. 도 3은 도 2와 동일한 PCT 곡선이다. 확장 용량은 플래토 종점 압력을 초과한 용량/압력 곡선의 범위이다. 도 3으로부터 이해될 수 있는 바와 같이, 이 곡선부는 공식 Ln(P)=M(C)+B를 갖는 라인에 일치될 수 있다. 즉, 일치된 라인은 수소 저장 용량(C) 대 자연로그의 압력(P)을 도시하고, 여기서 M은 일치된 라인의 구배이고, B는 상기 라인의 자연로그의 압력 절편이다. 이 라인의 구배는 매우 중요하다. 상기 라인의 구배가 매우 높으면, 고압 확장 저장 용량이 거의 없다. 상기 라인의 구배가 매우 낮으면, 그래프의 구배 플래토 저장 영역으로부터 구별될 수 없을 것이다(따라서, "확장" 용량이 없을 것이고, 전체 용량은 플래토 용량일 것이다). 따라서, 확장 용량 라인의 구배에 이론적인 상한이 존재하지 않지만, 실제 상기 구배에 대략 5의 상한을 설정하는 것으로 제한한다.
도 3에 도시된 합금 OV586에 대한 특정 PCT 곡선에 대해, 0℃(심볼 ◆)와 25℃(심볼 ●)에서의 PCT 곡선의 확장 용량 곡선은 공식 Ln(P)=M(C)+B를 갖는 라인에 일치하게 되었다. 0℃에 대해서는, 최상의 일치 라인이 Ln(P)=3.20(C)-2.66이고, 25℃에 대해서는 최상의 일치 라인이 Ln(P)=2.73(C)-1.29이다.
실제 응용에서, 라인 구배가 작아질수록, 주어진 압력 증가에 대한 저장 상승이 보다 커진다. 따라서, 바람직한 합금은 주위 온도에서 4.5보다 작지만, 동일 온도에서 플래토 압력 용량 곡선의 구배보다 큰 고압 확장 저장 용량 곡선 구배를 갖는다. 보다 바람직한 합금은 주위 온도에서 4보다 작지만, 동일 온도에서 플래토 압력 용량 곡선의 구배보다 큰 고압 확장 저장 용량 곡선 구배를 갖는다. 더욱 바람직한 합금은 주위 온도에서 3.5보다 작지만, 동일 온도에서 플래토 압력 용량 곡선의 구배보다 큰 고압 확장 저장 용량 곡선 구배를 갖는다. 마지막으로, 가장 바람직한 합금은 주위 온도에서 3보다 작지만, 동일 온도에서 플래토 압력 용량 곡선의 구배보다 큰 고압 확장 저장 용량 곡선 구배를 갖는다.
도 4는 도 2와 유사하지만, 본 발명의 다른 합금(OV555, 하기 표 1에 기재된 구성)에 대한 PCT도이다. 도 4는 0℃에서 합금의 평형 수소 압력 대 저장 용량을도시한다. 도 5는 도 4와 동일한 PCT 곡선이다. 도 5로부터 이해될 수 있는 바와 같이, 상기 곡선의 확장 용량 영역은 공식 Ln(P)=M(C)+B를 갖는 라인에 다시 일치하게 된다. 이 경우, 상기 라인은 공식 Ln(P)=4.42(C)-5.34를 갖는다.
이론에 얽매이지 않고 싶지 않지만, 발명자들은 본 발명의 합금에 의해 나타나는 보다 높은 압력에서의 유효한 확장 용량이 합금의 원자 처리에 기인되는 것으로 생각한다. 즉, 상기 합금은 다중 합금 성분으로 설계되어, 수소 본딩 에너지의 스펙트럼을 제공한다. 따라서, 다중 수산화물 상(phase)이 존재하고, 일부가 보다 높은 압력에서 얻기 쉬으며, 따라서 합금의 저장 용량을 확장한다. 따라서, 이 확장 용량은 원자적으로 처리된 합금에 이용될 수 없다. 특히, 처리되지 않은 AB5합금은 이러한 확장 저장 용량을 나타내지 않는다. 이러한 합금에 대해서는 확장 저장 라인의 구배가 10 내지 20의 질서(order)로 된다. 따라서, 대부분 추가 용량은 보다 높은 압력이 흡수 수소에 어떻게 적용될지라도 달성될 수 없다.
유효한 수소 저장 합금은 일반적으로 AB2합금이고, 보다 상세하게는 변형된 TiMn2합금이다. 본 발명의 저장 유닛에 유효한 특정 합금계는 원자 퍼센트에서 2 내지 5% Zr, 26 내지 33% Ti, 7 내지 13% V, 8 내지 20% Cr, 36 내지 42% Mn과, 1 내지 6% Ni, 2 내지 6% Fe, 및 0.1 내지 2% Al로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 요소이다. 또한, 상기 합금은 1원자 퍼센트까지의 미시메탈(Mn)을 포함할 수 있다. 이러한 계열 내에 포함되는 3가지 특정 합금이 (원자 퍼센트에서) 있다.
합금 Zr Ti V Cr Mn Ni Fe Al Mm
Ov539 3.63 29.8 8.82 9.85 39.5 2.0 5.0 1.0 0.4
Ov555 1 33 12.54 15 36 - 2.25 0.21 -
Ov586 3.6 29.0 8.9 10.1 40.1 2.0 5.1 1.2 -
Ov587 3.6 28.3 8.8 10.0 40.7 1.9 5.1 1.6 -
본 발명의 합금이 자연 발화될 수 있지만, 상기 합금은 필요시에 "자연 발화되지 않는 수소 저장 합금"의 명칭으로 2001년 6월 4일에 오브신스키 등에 의해 출원된 미합중국 특허출원 번호 제_호에서 오브신스키 등에 의해 기술된 원자 처리의 원리를 사용하여 자연 발화되지 않을 수 있고, 내용은 본 명세서에서 참조로서 포함된다.
본 발명의 저장 유닛이 저장 합금으로 완전히 적재될 필요가 없는 것을 유념해야 한다. 압력 용기의 볼륨의 일부는 비어있는 채로 남아있을 수 있고, 수소는 압축된 형태로 압력 용기내에 저장될 것이다. 즉, 전체 저장 용량과 중량/비용 사이의 트레이드 오프가 이루어질 수 있다. 일부 소비 애플리케이션은 중량 및 비용의 감소로 인해 보다 작은 양의 저장 합금으로 이익을 얻을 수 있지만, 다른 애플리케이션은 추가된 중량과 비용이 주어져도 상기 유닛내에 보다 많은 저장 합금을 포함시킴으로써 보다 높은 용량으로 이익을 얻을 수 있다. 따라서, 1 내지 100 볼륨 퍼센트의 유효 내부 볼륨(즉, 마이너스 분할기 및 열 관리 시스템)은 소비자 필요에 따라 저장 물질로 채워질 수 있다. 어떤 경우에는, 사용된 저장 합금의 양에 관계없이, 모든 유닛은 본 합금의 확장 저장 용량의 추가 이익을 얻을 것이다.
본 발명의 저장 유닛은 압력 용기의 내부를 구획으로 분할하는 수단을 더 포함할 수 있다. 이것은 종래 기술에 잘 알려져 있다. 이러한 구획은 수소 저장 합금이 평탄하지 않게 분배되는 것을 방지하는 것을 돕는다. 이것은 저장 합금 파우더가 사용동안 침전될 때 발생될 수 있다. 이러한 침전은 합금 충전으로 확장되는 동안 압력 용기의 팽창 및/또는 파괴를 야기할 수 있는 조밀 스폿(dense spot)을 야기할 수 있다. 따라서, 이것이 발생될 가능성을 감소시키기 위해, 저장 물질은 개개의 구획으로 분할될 수 있다. 종래에 알려진 어떤 수단이 압력 용기의 내부 볼륨을 분할하는데 사용될 수 있지만, 특정 수단은 허니콤 구조, 금속폼, 디스크 분할기, 스크린, 핀휠 분할기 및 이들 조합을 포함한다.
도 6은 수소가 (또한, 고상 단일 스테이지 압축기로서 이용될 수 있는) 스테이션 저장 탱크(40)로부터 공급될 수 있으며, 차량 저장 유닛(즉, 본 발명의 저장 유닛)내에 제조된 수산화물 형성의 소비 열이 획득되어, 스테이션 저장 베드(40)로 이송되어, 수소를 압축 및/또는 방출하기 위해 수소 저장 합금을 가열하도록 조성하는 방법을 상세하게 나타내는 수소 연료보급 스테이션의 설명도이다. 특히, 고압 수소는 수소 공급 라인(44a)을 통해 계측기기(43)로부터 차량의 수소 저장 베드(51)로 분배된다. 수소의 일부 또는 전체는 베드(51)내의 수소 저장 물질내에 흡수됨으로써, 수소 형성의 열을 방출한다. 이 열은 초과 수소 흐름, 또는 냉각수 등의 일부 다른 형태의 냉각에 의해 제거된다. 열은 저장 베드(51)에 남아있고, 뜨거운 냉각제 반환 라인(45a)을 통해 계측기기(43)로 이송된다. 그리고, 냉각제는 뜨거운 냉각제 반환 라인(45b)을 통해 계측기기(43)로부터 스테이션 수소 저장 베드(40)로 이송된다. 뜨거운 냉각제는 그 열을 베드(40)내의 수소 저장 물질로 방출하여, 적합한 압축을 유지 및/또는 저장된 수소를 방출하기 위해 요구된 열(탈수산화 열(heat of dehydriding))을 제공하도록 조성된다. 방출된 수소는 수소 저장 라인(44b)을 통해 계측기기(43)로 공급되어, 마지막으로 차량 수소 저장 베드(51)로 이송된다. 이러한 설정은 고압에서 차량 저장 베드(51)의 매우 빠른 충전을 허용하고, 방출된 열의 소비와 베드(51)의 과열을 더 제거한다.
수소 연료보급 스테이션은 차량의 저장 탱크로부터의 소비 열을 사용하여 스테이션 압축기/저장 베드(40)을 가열하는 것에 관련되어 기술되었지만, 상기 압축기/저장 베드를 가열하고 차량의 저장 탱크을 냉각하는 다른 소스가 사용될 수 있는 것을 유념해야 한다. 예를 들면, 수소가 재형성 공정을 통해 현지에서 제조되면, 재형성 공정으로부터의 소비 열이 상기 압축기를 가열하는데 사용될 수 있다. 또한, 소비 열이 이용될 수 없으면, 천연가스 또는 전기 열이 사용될 수 있다. 더욱이, 연료보급 스테이션의 수도 공급 등과 같이, 물은 차량의 저장 탱크를 냉각하는데 사용될 수 있다.
수소 동력 내부 연소 엔진 및 연료 셀 차량
본 합금, 저장 물질 시스템 및 인프라스트럭처는 다수의 애플리케이션에 수소를 공급하는데 사용될 수 있다. 이러한 애플리케이션의 하나는 자동차 분야이다. 특히, 인프라스트럭처 시스템은 자동차에 수소를 공급하는 수단으로서 사용될 수 있고, 저장 시스템은 이러한 차량의 내부 연소 엔진(ICE) 또는 연료 셀(FC)에 대한 수소 소스로서 사용될 수 있다.
도 7은 ICE(내부 연소 엔진) 차량용 수소 가스 공급 시스템을 개략적으로 나타내고, 여기서 수소 가스 공급 시스템은 수소 엔진(21)에 수소 가스를 공급하기 위한 것이다. 상기 시스템은 수소 가스 저장 유닛(51)과, 엔진(21)로부터 수소 가스 저장 유닛(51)으로 방출된 엔진 소비 열(소모 가스 또는 엔진 냉각제 형태로)을 안내하는 엔진 소비 열 전달 공급 관통로(23)를 갖는다. 또한, 상기 시스템은 엔진(21)으로 되돌아가 수소 저장 물질을 가열하는데 사용된 어떤 엔진 냉각제를 반환하기 위한 반환 관통로(24)와, 사용된 소모 가스를 방출하기 위한 소모 가스 구멍(27)을 포함한다. 상기 시스템은 수소 가스를 수소 가스 저장 유닛(51)으로부터 엔진(21)으로 안내하는 수소 가스 공급 관통로(25)를 더 포함한다. 엔진 소비 열 전달 공급 관통로(23)는 수소 가스 저장 유닛(51)으로 도입될 소비 열의 온도를 조절하는 온도 조절부(26)가 제공된다. 이러한 시스템과 함께, ICE내에 생성된 소비 열은 ICE에 사용하는 수소를 방출하도록, 수소 가열 물질을 가열하는데 효율적으로 사용될 수 있다.
도 8은 FC(연료 셀) 차량에 대한 수소 가스 공급 시스템을 개략적으로 나타내고, 여기서 수소 가스 공급 시스템은 연료 셀(28)에 수소 가스를 공급하는 것이다. 상기 시스템은 수소 가스 저장 유닛(51); 및 연료 셀 소비 열과, 연료 셀(28)로부터 수소 가스 연소실(30)로 방출된 사용되지 않은 연료를 안내하는 연료 셀 소비 열/수소 전달 공급 관통로(29)를 갖는다. 연료 셀로부터의 소비 열은 가열된 가스 또는 가열된 수성 전해액의 형태로 될 수 있다. 수소 연소실(30)은 연료 셀(28)로부터의 소비 열을 이용하고, 그리고 수소를 연소함으로써 열 전달 매체(바람직하게는, 연료 셀로부터의 수성 전해액의 형태로)를 가열한다. 수소는 연료 셀(28)로부터 사용되지 않은 수소를 통해, 그리고 수소 공급 라인(34)을 통해 수소 저장 유닛(51)으로부터 공급된 신선한 수소를 통해 연소실(30)로 공급된다. 가열된 열 전달 매체는 공급 라인(33)을 통해 수소 저장 유닛(51)으로 공급된다. 또한, 상기 시스템은 연료 셀(28)로 되돌아가 수소 저장 물질을 가열하는데 사용된 어떤 연료 셀 수성 전해액을 반환하는 반환 관통로(36)와, 사용된 연소실 가스를 방출하는 소모 가스 구멍(35)을 포함한다. 상기 시스템은 수소 가스 공급 유닛(51)으로부터 연료 셀(28)로 수소 가스를 안내하는 수소 가스 공급 관통로(31)를 더 포함한다.
본 발명은 바람직한 실시예 및 절차와 관련하여 설명되었지만, 본 발명을 설명된 실시예와 절차로 한정되지 않는 것이 이해될 것이다. 이에 반하여, 첨부된 특허청구범위에 의해 정의된 바와 같이 본 발명의 정신과 범위내에 포함될 수 있는 모든 대안, 변경 및 등가물을 포함한다.

Claims (42)

  1. 고상 수소 저장 유닛으로서,
    a) 압력 격납 용기; 및
    b) 상기 압력 격납 용기와 함께 배치된 수소 저장 합금을 포함하며,
    상기 압력 격납 용기는 수소를 상기 압력 격납 용기로, 그리고 상기 압력 격납 용기 외부로 이송시키기 위한 적어도 하나의 수소 주입구/배출구 포트를 갖고,
    상기 수소 저장 합금은 수소의 벌크 저장을 제공할 정도의 양으로 되고, 동일 온도와 플래토 종점 압력에서 상기 합금의 저장 용량보다, 주위 온도와 플래토 종점 압력의 적어도 2배의 압력에서 적어도 10% 높은 저장 용량을 갖는 것을 특징으로 하는 고상 수소 저장 유닛.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 수소 저장 합금은 동일 온도와 플래토 종점 압력에서 상기 합금의 저장 용량보다, 주위 온도와 상기 플래토 종점 압력의 적어도 3배 이상의 압력에서 적어도 15% 높은 저장 용량을 갖는 것을 특징으로 하는 고상 수소 저장 유닛.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 수소 저장 합금은 동일 온도와 플래토 종점 압력에서 상기 합금의 저장 용량보다, 주위 온도와 상기 플래토 종점 압력의 적어도 4배 이상의 압력에서 적어도 20% 높은 저장 용량을 갖는 것을 특징으로 하는 고상 수소저장 유닛.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 수소 저장 합금은 동일 온도와 플래토 종점 압력에서 상기 합금의 저장 용량보다, 주위 온도와 상기 플래토 종점 압력의 적어도 5배 이상의 압력에서 적어도 23% 높은 저장 용량을 갖는 것을 특징으로 하는 고상 수소 저장 유닛.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 수소 저장 합금은 동일 온도와 플래토 종점 압력에서 상기 합금의 저장 용량보다, 주위 온도와 상기 플래토 종점 압력의 적어도 6배 이상의 압력에서 적어도 25% 높은 저장 용량을 갖는 것을 특징으로 하는 고상 수소 저장 유닛.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 유닛은 충전 및 방전 동안 각각 상기 수소 저장 합금을 교대로 냉각 및 가열하는 열 관리 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고상 수소 저장 유닛.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 수소 저장 합금은 AB2합금을 포함하는 것을 특징으로 하는 고상 수소 저장 유닛.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 수소 저장 합금은 변형된 Ti-Mn2합금을 포함하는 것을 특징으로 하는 고상 수소 저장 유닛.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 수소 저장 합금은 원자 퍼센트에서 2 내지 5% Zr, 26 내지 33% Ti, 7 내지 13% V, 8 내지 20% Cr, 36 내지 42% Mn과, 1 내지 6% Ni, 2 내지 6% Fe, 및 0.1 내지 2% Al로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 고상 수소 저장 유닛.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 수소 저장 합금은 1원자 퍼센트까지의 미시메탈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고상 수소 저장 유닛.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 수소 저장 합금은 원자 퍼센트에서 3.63% Zr, 29.8% Ti, 8.82% V, 9.85% Cr, 39.5% Mn, 2.0% Ni, 5.0% Fe, 1.0% Al 및 0.4% 미시메탈을 포함하는 것을 특징으로 하는 고상 수소 저장 유닛.
  12. 제 9항에 있어서, 상기 수소 저장 합금은 원자 퍼센트에서 3.6% Zr, 29.0% Ti, 8.9% V, 10.1% Cr, 40.1% Mn, 2.0% Ni, 5.1% Fe 및 1.2% Al을 포함하는 것을 특징으로 하는 고상 수소 저장 유닛.
  13. 제 9항에 있어서, 상기 수소 저장 합금은 원자 퍼센트에서 3.6% Zr, 28.3% Ti, 8.8% V, 10.0% Cr, 40.7% Mn, 1.9% Ni, 5.1% Fe 및 1.6% Al을 포함하는 것을 특징으로 하는 고상 수소 저장 유닛.
  14. 제 9항에 있어서, 상기 수소 저장 합금은 원자 퍼센트에서 1% Zr, 33% Ti, 12.54% V, 15% Cr, 36% Mn, 2.25% Fe 및 0.21% Al을 포함하는 것을 특징으로 하는 고상 수소 저장 유닛.
  15. 제 1항에 있어서, 상기 유닛은 상기 압력 용기의 내부를 구획으로 분할하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고상 수소 저장 유닛.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 압력 용기를 구획으로 분할하는 수단은 허니콤 구조, 금속 폼, 디스크 분할기, 스크린, 핀휠 분할기 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 고상 수소 저장 유닛.
  17. 동일 온도와 플래토 종점 압력에서 상기 합금의 저장 용량보다, 주위 온도와 플래토 종점 압력의 적어도 2배의 압력에서 적어도 10% 높은 저장 용량을 갖는 수소 저장 합금.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 수소 저장 합금은 동일 온도와 플래토 종점 압력에서 상기 합금의 저장 용량보다, 주위 온도와 상기 플래토 종점 압력의 적어도 3배 이상의 압력에서 적어도 15% 높은 저장 용량을 갖는 것을 특징으로 하는 수소 저장 합금.
  19. 제 17항에 있어서, 상기 수소 저장 합금은 동일 온도와 플래토 종점 압력에서 상기 합금의 저장 용량보다, 주위 온도와 상기 플래토 종점 압력의 적어도 4배 이상의 압력에서 적어도 20% 높은 저장 용량을 갖는 것을 특징으로 하는 수소 저장 합금.
  20. 제 17항에 있어서, 상기 수소 저장 합금은 동일 온도와 플래토 종점 압력에서 상기 합금의 저장 용량보다, 주위 온도와 상기 플래토 종점 압력의 적어도 5배 이상의 압력에서 적어도 23% 높은 저장 용량을 갖는 것을 특징으로 하는 수소 저장 합금.
  21. 제 17항에 있어서, 상기 수소 저장 합금은 동일 온도와 플래토 종점 압력에서 상기 합금의 저장 용량보다, 주위 온도와 상기 플래토 종점 압력의 적어도 6배 이상의 압력에서 적어도 25% 높은 저장 용량을 갖는 것을 특징으로 하는 수소 저장 합금.
  22. 고상 수소 저장 유닛으로서,
    a) 압력 격납 용기; 및
    b) 상기 압력 격납 용기와 함께 배치된 수소 저장 합금을 포함하며,
    상기 압력 격납 용기는 수소를 상기 압력 격납 용기로, 그리고 상기 압력 격납 용기 외부로 이송시키기 위한 적어도 하나의 수소 주입구/배출구 포트를 갖고,
    상기 수소 저장 합금은 수소의 벌크 저장을 제공할 정도의 양으로 되고, 주위 온도에서 5보다 작지만, 동일 온도에서 플래토 압력 용량의 구배보다 큰 고압 확장 저장 용량 구배를 갖는 것을 특징으로 하는 고상 수소 저장 유닛.
  23. 제 22항에 있어서, 상기 수소 저장 합금은 주위 온도에서 4.5보다 작지만, 동일 온도에서 플래토 압력 용량의 구배보다 큰 고압 확장 저장 용량 구배를 갖는 것을 특징으로 하는 고상 수소 저장 유닛.
  24. 제 22항에 있어서, 상기 수소 저장 합금은 주위 온도에서 4보다 작지만, 동일 온도에서 플래토 압력 용량의 구배보다 큰 고압 확장 저장 용량 구배를 갖는 것을 특징으로 하는 고상 수소 저장 유닛.
  25. 제 22항에 있어서, 상기 수소 저장 합금은 주위 온도에서 3.5보다 작지만, 동일 온도에서 플래토 압력 용량의 구배보다 큰 고압 확장 저장 용량 구배를 갖는 것을 특징으로 하는 고상 수소 저장 유닛.
  26. 제 22항에 있어서, 상기 수소 저장 합금은 주위 온도에서 3보다 작지만, 동일 온도에서 플래토 압력 용량의 구배보다 큰 고압 확장 저장 용량 구배를 갖는 것을 특징으로 하는 고상 수소 저장 유닛.
  27. 제 22항에 있어서, 상기 유닛은 충전 및 방전 동안 각각 상기 수소 저장 합금을 교대로 냉각 및 가열하는 열 관리 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고상 수소 저장 유닛.
  28. 제 22항에 있어서, 상기 수소 저장 합금은 AB2합금을 포함하는 것을 특징으로 하는 고상 수소 저장 유닛.
  29. 제 28항에 있어서, 상기 수소 저장 합금은 변형된 Ti-Mn2합금을 포함하는 것을 특징으로 하는 고상 수소 저장 유닛.
  30. 제 29항에 있어서, 상기 수소 저장 합금은 원자 퍼센트에서 2 내지 5% Zr, 26 내지 33% Ti, 7 내지 13% V, 8 내지 20% Cr, 36 내지 42% Mn과, 1 내지 6% Ni, 2 내지 6% Fe, 및 0.1 내지 2% Al로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 고상 수소 저장 유닛.
  31. 제 30항에 있어서, 상기 수소 저장 합금은 1원자 퍼센트까지의 미시메탈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고상 수소 저장 유닛.
  32. 제 31항에 있어서, 상기 수소 저장 합금은 원자 퍼센트에서 3.63% Zr, 29.8% Ti, 8.82% V, 9.85% Cr, 39.5% Mn, 2.0% Ni, 5.0% Fe, 1.0% Al 및 0.4% 미시메탈을 포함하는 것을 특징으로 하는 고상 수소 저장 유닛.
  33. 제 30항에 있어서, 상기 수소 저장 합금은 원자 퍼센트에서 3.6% Zr, 29.0% Ti, 8.9% V, 10.1% Cr, 40.1% Mn, 2.0% Ni, 5.1% Fe 및 1.2% Al을 포함하는 것을 특징으로 하는 고상 수소 저장 유닛.
  34. 제 30항에 있어서, 상기 수소 저장 합금은 원자 퍼센트에서 3.6% Zr, 28.3% Ti, 8.8% V, 10.0% Cr, 40.7% Mn, 1.9% Ni, 5.1% Fe 및 1.6% Al을 포함하는 것을 특징으로 하는 고상 수소 저장 유닛.
  35. 제 30항에 있어서, 상기 수소 저장 합금은 원자 퍼센트에서 1% Zr, 33% Ti, 12.54% V, 15% Cr, 36% Mn, 2.25% Fe 및 0.21% Al을 포함하는 것을 특징으로 하는 고상 수소 저장 유닛.
  36. 제 22항에 있어서, 상기 유닛은 상기 압력 용기의 내부를 구획으로 분할하는수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고상 수소 저장 유닛.
  37. 제 36항에 있어서, 상기 압력 용기를 구획으로 분할하는 수단은 허니콤 구조, 금속 폼, 디스크 분할기, 스크린, 핀휠 분할기 및 이들 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 고상 수소 저장 유닛.
  38. 주위 온도에서 5보다 작지만, 동일 온도에서 플래토 압력 용량의 구배보다 큰 고압 확장 저장 용량 구배를 갖는 수소 저장 합금.
  39. 제 38항에 있어서, 상기 수소 저장 합금은 주위 온도에서 4.5보다 작지만, 동일 온도에서 상기 플래토 압력 용량의 구배보다 큰 고압 확장 저장 용량 구배를 갖는 것을 특징으로 하는 수소 저장 합금.
  40. 제 38항에 있어서, 상기 수소 저장 합금은 주위 온도에서 4보다 작지만, 동일 온도에서 상기 플래토 압력 용량의 구배보다 큰 고압 확장 저장 용량 구배를 갖는 것을 특징으로 하는 수소 저장 합금.
  41. 제 38항에 있어서, 상기 수소 저장 합금은 주위 온도에서 3.5보다 작지만, 동일 온도에서 상기 플래토 압력 용량의 구배보다 큰 고압 확장 저장 용량 구배를 갖는 것을 특징으로 하는 수소 저장 합금.
  42. 제 38항에 있어서, 상기 수소 저장 합금은 주위 온도에서 3보다 작지만, 동일 온도에서 플래토 압력 용량의 구배보다 큰 고압 확장 저장 용량 구배를 갖는 것을 특징으로 하는 수소 저장 합금.
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