KR20110018310A - 금속 수소화물 수소저장탱크의 제조방법 - Google Patents

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올리비에르 길리아
막심 보충
미셸 라트로셰
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꼼미사리아 아 레네르지 아토미끄 에뜨 옥스 에너지스 앨터네이티브즈
쌍뜨르 나시오날 드 라 르셰르쉬 시앙띠피끄
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Abstract

벽(2, 3, 4, 5)들에 의해 형성됨과 함께 각각 금속 수소화물 분말(6)을 포함하는 밀폐형 기본 셀(1)들로 분할되는 밀폐형 컨테이너를 포함하는, 금속 수소화물 분말의 수소저장탱크의 제조방법에 있어서, 상기 셀(1)들의 각각은, 상기 컨테이너를 형성하는 일부의 벽들을 조립하여 개방 셀 또는 캐비티를 형성하는 단계, 금속 수소화물을 형성할 수 있는 물질의 하나 이상의 덩어리 조각(7)을 상기 캐비티 내에 배치하는 단계, 상기 셀(1)의 최종의 벽들을 조립하여 상기 셀을 밀폐하는 단계, 상기 컨테이너의 셀(1) 모두를 제조하기 위해 상술한 단계들을 반복하는 단계, 상기 컨테이너를 밀폐하고 그 컨테이너 내에 수소를 주입함으로써, 상기 덩어리 조각(7)을 금속 수소화물 분말로 변환시키는 단계를 실시함으로써 순차적으로 제조되는 것을 특징으로 하는 금속 수소화물 분말의 수소저장탱크의 제조방법.

Description

금속 수소화물 수소저장탱크의 제조방법{METHOD OF MANUFACTURING A METAL-HYDRIDE HYDROGEN STORAGE RESERVOIR}
본 발명은 금속 수소화물(metal hydrides)을 이용한 수소저장탱크의 제조방법에 관한 것이다.
보다 구체적으로는, 본 발명은 금속 수소화물 분말의 수소를 저장하기 위한 저장탱크를 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 기술분야는 일반적으로, 수소를 저장하기 위한 분야, 특히 수소를 금속 또는 합금의 고체 수소화물(solid hydrides)로서 저장할 수 있는 금속 또는 합금을 이용하여 수소를 저장하기 위한 분야로서 규정될 수 있다.
오일 가격의 상승과 그 오일 리저브(oil reserve)의 감소 때문에, 점점 더 수소가 각광받는 대체연료인 것으로 보인다.
실제로, 수소는 거의 무제한으로(quasi-unlimitedly)으로 입수할 수 있다. 즉, 수소는 석탄, 천연가스 및 그 밖의 탄화수소로부터 생성될 수 있을 뿐만 아니라, 화석연료로 되돌아가지 않고, 예를 들면 재생 에너지 또는 핵 에너지를 이용함으로써 물의 전기분해에 의해 생성될 수도 있다.
수소는 또한 저렴한 연료이며, 그 경제적인 이점은 오일 배럴(barrel) 가격의 상승에 따라 증대될 것이다.
더구나, 수소는 모든 화학연료 중에서 단위중량 당 가장 높은 에너지 밀도를 가지며, 그 연소의 주 생성물이 물이기 때문에 실용적으로 비오염성을 지닌다.
그러나, 수소의 주요한 단점 중 하나는, 특히 차량 추진을 위해 수소 적용 중에, 수소를 저장하기가 어렵다는 것이다.
전통적으로, 수소는 매우 높은 압력 하에서 탱크 내에 저장되며, 그렇지 않으면 매우 낮은 온도에서 액체로서 저장되는데, 이러한 조건은 가압(pressurization) 또는 액화(liquefaction)를 위해 상당한 에너지 공급을 필요로 한다.
고압 또는 저온은, 수소가 극히 가연성이므로 안전성과 관련하여 심각한 문제를 제기하며, 이에 따라 어떠한 누출도 방지되어야 한다.
더구나, 특정한 금속과 합금이 그 금속 또는 합금의 고체 수소화물의 형태로 수소의 가역적인 저장과 방출을 허용함이 알려져 있다.
고체 수소화물 형태로의 수소의 저장은 액체 형태 또는 가압 탱크 내에 압축가스 형태로의 수소의 저장에 비하여 부피 저장 밀도가 높기 때문에 높은 효율을 갖는다.
고체 수소화물 형태의 수소의 저장은 또한 액체 형태 또는 탱크 내에 가스 형태의 수소의 저장보다 안전성의 문제가 적다.
고체 금속 또는 합금은 고부피 밀도를 갖는 수소를 흡수하고 또한 온도와 압력의 특정 조건 하에서 수소화물을 형성함으로써 다량의 수소를 저장할 수도 있으며, 수소는 이러한 조건을 변경함으로써 방출될 수도 있다.
최근에, 금속 수소화물을 적용하는 수소를 저장하기 위한 탱크 컨테이너는 그 컨테이너 내의 수소 저장 물질과 이러한 탱크 컨테이너의 일부인 열교환기의 배치의 관점에서 모두 동일한 디자인을 갖는다.
이러한 수소 저장 물질은 분말로서 나타나며 그 작업을 위해 요구되는 수소 압력에 견딜 수 있도록 설계되는 컨테이너 내에 삽입된다.
대부분 수행되는 탱크에 대하여, 그 분말은 수소화 반응(hydridation reaction)의 흡열 또는 발열에 내재하는 열 교환을 용이하게 하기 위하여 거의 복잡한 기하구조(complex geometry)를 갖는 금속 구조로 놓여진다.
실제로, 금속 분말 M을 고려하면, 수소 H2가 금속 기지(metal matrix)에 침투할 때 금속 수소화물이 형성됨으로써 금속 수소화물 MHx를 형성한다.
금속 수소화물의 형성은, 온도의 상승이 수소의 흡수를 차단하므로 만일 신속한 수소 장입(loading)을 얻는 것이 목적인 경우 제거되어야 할 열의 방출을 일으킨다.
따라서, 수소화물에 의한 수소를 저장하기 위한 탱크는 열교환기를 취급하기 위한 부분을 포함하며, 이 열교환기는, 강제대류가 있거나 또는 없는 열교환기를 포함한다.
이러한 열교환기의 설계 및 배치 방법은, 금속 또는 합금에 수소를 저장하는 동안과 또한 금속 또는 합금 수소화물로부터 수소의 저장으로부터의 방출(취출) 동안에 예상되는 흡수(absorption)와 탈착(desorption)에 대하여 매우 중요하다.
다음의 도해(diagram) 1에 나타난 바와 같이, 저장 중에는, 발열반응이 일어나 열이 방출되며, 저장으로부터의 방출(취출) 중에는, 흡열반응이 일어나 열은 금속 또는 합금 수소화물에 공급되어야 한다.
Figure pct00001
도해 1
이러한 탱크의 제조 중에, 열교환기의 구조는 먼저 가압 탱크 내부에 조립되고, 이어서 저장 물질, 즉 금속 또는 합금이 하나 이상의 충전 오리피스(filling orifice)를 통해 일반적으로 다중 셀(multiple cell)을 포함하는 열교환기의 구조에 분말로서 도입된다. 그 충전은 입자상의 중력식 유동(gravity flowing)에 의해 달성된다. 분말의 유동은 시스템을 진동 상태로 설정함으로써 조장된다.
이러한 기술은 분말의 유동 문제 때문에 제어하기가 어렵다.
또한, 충전 레벨(filling level), 즉 충전되어야 할 각 셀 내의 물질의 양은 매우 일정하지 않으며 제어하기가 거의 불가능하다.
또한, 취급 작업 중에 분말은 주위 분위기(surrounding atmosphere)에 의해 오염되어 산화될 위험성이 매우 높다.
문헌 [1]은 가스 압력을 견디는 컨테이너 안에 삽입되는 알루미늄 핀/튜브 열교환기를 포함하는 탱크를 기술하고 있다. 수소화물 분말은 중력에 의해 핀들 사이에 확실하게 주입된다. 입자상 물질(granular materials)의 기술분야의 숙련자라면, 이러한 분포가 완전히 균일하게 되지 않을 것임을 알 수 있다.
문헌 [2]는 탈착을 제어하기 위한 히팅코일(heating coil)을 구비하고 또한 절연재를 구비하는 이중벽 포위체(enclosure)를 포함하며, 암모니아로 공급되는 냉각튜브를 포함함과 함께 수소 흡수를 제어하기 위해 핀들을 구비하는 수소저장탱크에 관한 것이다.
이 탱크에는, 특정되지 않는 금속 수소화물 분말이 충전된다.
이러한 탱크를 제조하는 방법은 상세히 설명되지 않았지만 확실히 위에 설명된 대로이다.
문헌 [3]과 문헌 [4]는 교환기, 물과 수소 유체를 주입하기 위한 시스템, 및 작동 압력을 견디는 케이싱(casing)을 포함하는 수소화물 탱크에 관한 것이다.
탱크의 내부는 여러 칸막이로 분할되어 있고, 이 각각의 칸막이는 분쇄된 금속 수소화물의 입자가 놓여지는 셀들을 형성하는, 알루미늄 폼(aluminium foam)과 같은 물질의 기지(matrix)를 포함한다.
이러한 탱크의 제조방법은 복잡하고 시간이 오래 걸리며 또한 비싸다.
문헌 [5]는 열교환기를 구비한 탱크 안으로 수소화물 분말을 유동시키기 위한 이축 진동시스템(bi-axial vibration system)을 기술하고 있다. 이러한 시스템을 사용하는 방법은 시간이 오래 걸리고 제어하기가 매우 어렵다. 수소화물 분말의 충전은 불규칙적이며 탱크 전체에 걸쳐 균일하지 않다.
또 다른 제조기술이 있다. 이는 분말을 압축하여 열교환기의 튜브에 조립함으로써 정제(tablet)를 제조하는 단계로 이루어진다. 이는 또한 알루미늄 폼 실린더로 알라네이트(alanate) 분말과 같은 분말을 동시에 압축(≪동시 압축(co-compacted)≫)하는 것이 가능하다.
그래서, 문헌 [6]은 수소화물 NaAlH4 분말이 알루미늄 폼으로 동시에 압축(≪동시 압축≫)되는 탱크를 기술하고 있고. 정제는 냉각 및 수소주입 장치에 의해 교차(cross)된다.
그런데, 이러한 탱크를 제조하는 방법은 복잡하고, 시간이 오래 걸리며 비싸다.
상기한 기술로부터, 간단하고, 신뢰성 있고, 제어 가능하고, 재현성 있고, 사용 조작이 쉬우며, 제한된 수의 단계를 포함하고 또한 비용이 높지 않은, 금속 수소화물 분말을 이용하여 수소저장탱크를 제조하는 방법의 필요성이 존재함을 알았다.
금속 수소화물을 탱크 내에 규칙적으로 분포시키고, 완전하게 규정되고 임의로 하지 않는 특정의 정확한 충전 레벨을 얻도록 하기 위해 충전레벨을 제어할 수 있는 방법의 필요성이 존재하였다.
또한, 높은 열 효율을 갖는, 즉 수소화물이 삽입되는 복합 열교환기를 포함하는 탱크를 얻는 것이 가능한 수소저장탱크를 제조하는 방법의 필요성이 존재하였다.
제조단계 중에 분말의 순도가 보존되는 금속 수소화물 분말을 이용하여 수소저장탱크를 제조하는 방법의 필요성도 존재하였다.
또한, 수소화물을 활성화하여 "발산(decrepitation)"에 의해 수소화물 분말을 제조하기가 어려운 점이 있었다.
이 발산은, 수소화물 물질의 치밀한 조각(dense piece)에 그 자체를 삽입하는 것에 의한 수소가 이 조각을, 분말을 형성하는 작은 조각들의 크기로 파열시킴으로써 수소화물 물질을 분말로 줄이는 과정과 같은 기술분야의 숙련자에게 알려져 있다. 분말로 줄어들게 되는 조각의 크기에 따라, 이는 몇 번의 수소화(hydridation)/탈수(dehydridation) 사이클을 통해 달성될 뿐이다.
일정한 사이클의 회수 - 수소화 반응이 시작될 수 있었을 때 순간부터 상당히 감소된 회수, 예를 들면 센티미터의 조각(centimetric piece)에 대해 5∼10회 사이클 - 이후, 분말 입자의 크기는 안정화된다.
분말 조각 또는 입자의 표면에 있는 오염된 층의 존재 때문에 이러한 활성화를 시작하기가 매우 어려운 경우가 있다.
라트로체(Latroche)의 문헌 [7]에 기술된 바와 같이, 상기한 분말을 활성화하는데 복잡한 방법이 사용되고 있다.
이 문헌에서 설명되는 방법에서는, 수소화 물질은 여러 가지의 가열 및 냉각 속도에서, 그리고 일부를 수소 분위기 하에서, 또한 수소화물의 표준 사용 중에 이용되는 온도 구간을 벗어나는 온도 구간 내에서 몇 번의 열 사이클을 거치게 된다.
본 발명의 목적은, 상술한 필요성을 현저히 충족시키는, 금속 수소화물 분말의 수소를 저장하기 위한 저장탱크의 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 종래기술의 단점, 제한 및 불리점을 갖지 않음과 아울러 종래기술의 문제점을 해결한, 금속 수소화물 분말의 수소를 저장하기 위한 저장태크의 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명에 따라, 본 발명의 상기 목적 및 다른 목적은, 벽들에 의해 형성됨과 함께 각각 금속 수소화물 분말을 포함하는 밀폐형 기본(기초, 단위) 셀(closed elementary cell)들로 분할되는 밀폐형 포위체(closed enclosure)를 포함하는, 금속 수소화물 분말의 수소를 저장하기 위한 저장탱크의 제조방법에 있어서, 상기 셀들의 각각이 다음의 단계 a), b) 및 c)를 실시함으로써 순차적으로 제조되는 것을 특징으로 하는 상기 제조방법에 의해 달성된다.
a) 상기 셀들을 형성하는 전부가 아닌 임의(일부)의 벽들을 조립하여 개방 캐비티(open cavity) 또는 폐포(alveolar) 셀을 형성하는 단계,
b) 금속 수소화물을 형성할 수 있는 물질의 하나 이상의 덩어리(고체) 조각(massive piece)을 상기 캐비티 또는 폐포 셀 내에 배치하되, 상기 덩어리 조각의 부피는 덩어리 조각이 상기 셀 내의 자유공간에 남겨질 정도로 하는 단계,
c) 상기 셀을 형성하는 최종의 벽들을 조립하여 상기 셀을 밀폐하는 단계,
d) 상기 포위체의 셀 모두를 제조하기 위해 요구되는 회수 동안 상기 단계, a), b), c)를 반복하되, 수소가 상기 셀에 들어가거나 나가도록 하기 위하여 각 셀이 그 벽들에 형성된 하나 이상의 오리피스(orifice)를 구비하는 단계,
e) 상기 포위체를 밀폐하는 단계,
f) 상기 포위체 내에 수소를 주입함으로써, 각 셀 내에 있는 물질의 덩어리 조각을 금속 수소화물 분말로 변환시키는 단계,
g) 상기 단계 f)를 선택적으로 반복하고,
상기 단계 b), c), d) 및 e)가 예를 들면 글로브 박스(glove box)와 같은 밀폐형 포위체 내에서, 보호 분위기(protective atmosphere) 하에 실시되는 단계.
상기 보호 분위기란, 일반적으로 비산화성의 비습기 분위기(non-oxidizing, non-humid atmosphere), 예를 들면 아르곤, 질소 또는 그 혼합물과 같은 불활성 가스의 분위기를 의미한다.
본 발명에 따른 방법은 하나 이상의 덩어리(고체) 조각, 예를 들면 금속 수소화물을 형성할 수 있고 수소첨가(hydrogenation)에 의해 바로 금속 수소화물 분말이 아니라 수소화물 분말로 변환되는 물질의 조각이 탱크의 포위체의 기본적인 개개의 셀들 각각에 놓여진다는 점에서 종래기술의 금속 수소화물에 의한 수소저장탱크의 제조방법과 기본적으로 다르다.
금속 또는 금속 합금 수소화물 분말이 아닌 금속 또는 금속 합금 잉곳(ingot) 등의 본 발명에 따른 덩어리(고체) 조각을 이용함으로써, 탱크의 제조, 장착은 상당히 용이하게 되어, 그 지속기간은 단축되고 그 비용 또한 절감된다.
실제로, 덩어리 조각은 분말보다 취급하기가 훨씬 더 쉽고 물질의 손실이 더 일어나지 않으며 그 주변에 오염이 없다.
본 발명에 따른 방법은 간단하고, 신뢰할 수 있고, 제어 가능하며 재현 가능하다.
충전 레벨, 즉 충전되는 각 셀 내의 물질의 양은 완전하게 제어되며, 이는 탱크의 전체 충전 레벨에 적용된다.
탱크의 충전은 완전히 균일하고, 균질하고, 전체로 검사되고, 제어되며 종래기술의 방법에서처럼 임의로 행하지 않는다.
또한, 얻어지는 최종 탱크는 그 제조방법에 기인하여, 더 높은 열 효율을 얻는데 쉽게 적용되며 사용하기가 훨씬 더 쉽다.
본 발명에 따른 제조방법의 다른 주요한 이점은, 이 방법이 산화 및/또는 물과 입자의 표면과의 오염에 매우 민감한 수소화물 분말의 취급 작업을 회피한다는 것이다.
제안된 방법이 까다로운 분말 취급 작업을 회피한다는 사실에 덧붙여, 덩어리 조각의 표면을 세정하기 위해(수소화를 개시할 수 있도록 하기 위해) 매우 쉽지만 분말의 입자 마다 그것을 행하는 것이 가능하지 않다는 이점도 있다.
실제로, 분말은 같은 질량의 고체보다 훨씬 더 큰 특정 표면적을 항시 가지며, 따라서 입자의 표면 오염에 극히 더 민감하다. 오염된 분말은, 그 흡수속도(absorption kinetics) 및 그 저장능력(storage potential)이 상당히 감소되거나 심지어 취소됨을 보인다. 잉곳과 같은 덩어리 물질은 훨씬 더 작은 특정 표면적을 가지며, 따라서 취급 작업 중에 분위기의 작용에 훨씬 덜 민감하고 세정하기가 훨씬 더 쉽다.
또한, 셀들에 놓여지는 물질은 분말의 형태로 있는 수소화물보다 산화에 훨씬 덜 민감한 금속 또는 금속 합금이다.
따라서, 상기 방법에 사용되는 물질의 형태(덩어리와 비(非)분말 형태) 및 그 특성(금속 또는 금속 합금이고 금속 수소화물이 아님) 양쪽이 본 발명에 따른 방법에서 유리한 점이 있다.
본 발명에 따른 방법은 조립, 제조 및 금속 수소화물의 수소저장탱크의 사용을 용이하게 하기 위해 금속 수소화물을 구성하는 물질의 성질들 중 하나에서 대부분을 이룬다고 할 수 있다.
실제로, 금속 수소화물 분말은 덩어리 금속 또는 금속 합금의 발산에 의해 얻어질 수 있다(이 분말은 덩어리 물질을 분쇄함으로써 얻어질 수도 있지만, 이 경우는 본 명세서에서 관심대상이 아니다).
이미 앞서 지적한 바와 같은 발산은, 몇 번의 수소첨가 사이클에 있어서 잉곳의 형태로 있는 금속 물질, 즉 금속 또는 합금의 어느 한쪽이 금속 또는 금속 합금의 결정 격자(crystalline lattice)로의 수소 원자의 삽입에 기인하여 물질의 고유팽윤(intrinsic swelling)의 효과 하에 작은 입자로 분쇄될 수 있는 현상이다. 이 결과로서 금속 또는 금속 합금 수소화물 분말이 생기며, 그 입자 크기는 일반적으로 수 마이크로미터 정도에서 균형 잡히게 된다.
일반적으로, 본 발명에 따른 방법이 분말이라기 보다 수소탱크의 셀들 안에 직접 덩어리 조각이라고 불리는 덩어리 부재(massive parts)를 주입하는 단계로 이루어지는 것을 고려할 수도 있다.
이러한 셀들의 벽은 일반적으로, 물질에 열을 전달하거나 제거하기 위해 열교환기를 형성한다.
덩어리 조각은 분말로의 변환에 내재하는 부피의 변경을 위해 요구되는 공간을 갖는 캐비티 내에 주입되며, 이 목적은, 물질이 분말로 변환되기만 하면, 바람직하게는 열 효율을 최적화시키는 효과를 갖는 각 셀의 벽 모두와 접촉하게 하되 그 벽이 변형·변경·푸쉬 백(push back)되지 않게 하는 것이다.
금속 수소화물을 형성할 수 있는 물질의 덩어리 조각은 다면체의 형상을 갖는다.
금속 수소화물을 형성할 수 있는 물질의 덩어리 조각은 바람직하게는, 셀들과 호환되는 치수를 갖는 평행육면체, 더 바람직하게는, 직육면체의 형상을 갖는다.
금속 수소화물을 형성할 수 있는 물질의 덩어리 조각은 블럭, 예를 들면 50×50×100 mm 크기를 갖는 더 큰 크기의 덩어리 조각으로부터 바람직하게는 위에서 규정한 바와 같이 보호성 제어 분위기(protective controlled atmosphere), 즉 비산화와 비습기 분위기에서 각 캐비티에 적합된 치수로 절취될 수 있다.
여기에서, 원시 주조금속(raw cast metal)과 같은 물질의 블럭은 일반적으로 ≪잉곳≫으로 나타내진다.
잉곳으로 절취되는 금속과 같은 물질의 블럭은 일반적으로 ≪조각≫으로 나타내진다.
이러한 조각은 상술한 바와 같이, 일반적으로 다면체, 바람직하게는 평행육면체 형상을 갖는다.
본 발명에 따른 방법의 특별히 유리한 특징에 의하면, 금속 수소화물을 형성할 수 있는 물질의 덩어리 조각은 캐비티 또는 폐포 셀 안에 놓여지기 전(즉, 단계 b) 이전)에 보호 분위기에서 기계가공 처리된다.
이러한 기계가공은 연삭(grinding), 절단(severing), 절삭(cutting-out), 스크래핑(scrapping), 스트리핑(stripping)(블라스팅(blasting)), 줄다듬질(filing), 선삭(turning), 밀링(milling), 샌딩(sanding) 또는 그 조합일 수 있다.
놀랍게도, 간단한 스크래핑 또는 스트리핑(stripping)(블라스팅)과 같은 이러한 기계가공은 상술한 문헌 [7]에서 설명한 바와 같은 복잡한 활성화 작업(activation operation)에 의지할 필요 없이 극히 간단한 방식으로, 금속 수소화물을 형성할 수 있는 물질의 조각의 활성화와 발산을 가능하게 한다.
극히 놀라운 일은, 예를 들면 물질의 표면의 간단한 스크래핑 또는 스트리핑(블라스팅)에 의한 간단한 기계가공에 의해 그 발산의 목적으로 어떻게든 물질을 활성화시킨다는 것이다.
이러한 활성화는 예를 들면 열 사이클링(thermal cycling)에 의한 공지의 복잡한 활성화 방법보다 훨씬 더 간단하지만 우수한 결과를 보인다.
금속 수소화물을 형성할 수 있는 물질은, 만약 고체 블럭의 형태로 초기에 비수소화물 상태로 얻어진다면, 수소화 성질을 갖는 모든 물질로부터 선택될 수 있다. 이 점에서, 문헌 [8]을 참조할 수 있다.
금속 수소화물을 형성할 수 있는 물질은 TiFe, LaNi5, Mm-Ni, Ti-Cr, CaNi5, Ti-Cr, Ti-Mn, Zr-Mn, Ti-Mn-V, Zr-Fe-Cr, Ti-Zr-V, Ti-Fe-Mn, Ti-Fe-Ni 등의 금속간 화합물 AB5, AB2, A2B, AB3, A2B7, A2B17; V-Ti-Fe 또는 V-Ti-Cr 등의 바나듐 중에 BCC 구조를 갖는 고체 용액의 형태의 물질; Mg, Be, Ti, Zr, V, La, U, Y 등의 순수 금속; Mg-Ni, Mg-Cu 등의 마그네슘 합금과 같은 금속 합금; 위에 열거한 물질로부터 2종의 물질 또는 2종 이상의 물질의 혼합물로부터 선택될 수 있다.
그러나, 주목해야 할 점은, 4개의 순수 금속에 대하여는 고온과 평형압력에서 그 사용조건이 탱크의 가동을 위해 가장 적합하지 않다는 것이다.
각 셀에 남겨 둘 자유공간의 선택은 그 자체 물질에 의존하는 분말의 고유팽윤에 의존할 것이다.
이 자유공간의 선택은 또한 각 셀, 즉 교환기의 각 캐비티의 원하는 분말 밀도(질량을 부피로 나눈 값)에 의존한다. 이러한 밀도는 본 발명에 따른 방법에 의해 완전하게 제어될 수 있다. 그 밀도는 열전도율을 조절함과 함께 벽들을 변형시키지 않고 수소화를 수반하는 팽윤 중에 셀, 즉 캐비티의 벽에 분말을 밀어붙일 수 있는 방법을 조절할 것이다. 이러한 효과는 수소화물 분말의 특성에 의존한다. 따라서, 빈 공간은 수소화물 분말의 구성물질에 따라 채용될 필요가 있다.
빈 공간은 일반적으로, 발산이 각 셀의 벽의 어떠한 변형도 야기하지 않고 벽이 변형되고 푸쉬 백됨이 없이 수소화물의 팽창이 셀의 벽에 의해 억제되도록 선택된다. 즉, 각 셀은 발산의 종료시에 그 형상과 그 초기 부피를 유지한다.
각 셀 내의 빈 공간은 일반적으로, 셀 부피의 적어도 20%, 바람직하게는 20∼50%, 더 바람직하게는 20∼30%를 차지한다. 덩어리 조각은 셀의 나머지 부피, 예를 들면 70∼80%를 차지한다.
≪발산≫의 종료시에, 금속 수소화물 분말은 그 분말을 포함하는 기본 셀의 벽 모두와 접촉하여 있는 것이 바람직하지만, 벽이 변형되거나 푸쉬 백되지 않고 따라서 기본 셀의 초기 부피 또는 그 형상의 변경이 없는 것이 유리하다.
셀들의 벽 전체는 바람직하게는, 열교환기를 이루며, 따라서 각 셀은 열교환기의 캐비티를 형성한다. 즉, 셀들의 벽은 예를 들면, 밀폐형 포위체 안에 삽입된 열교환기의 핀이다.
상기한 방법은 수소를 주입하여 방출하기 위한 도관을 장착하는 단계와 열전달유체를 수송하기 위한 도관을 장착하는 단계를 포함할 수도 있다.
본 발명에 따른 방법의 다른 이점은, 첨부한 도면과 관련하여 예시하고 또한 제한하지 않는, 이후의 상세한 설명으로부터 명백하게 보여질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 방법, 즉 더 구체적으로는 그 방법의 단계 f)와 g)를 개략적으로 예시한 도면이다.
도 2는 탱크의 열 조절을 맡는 열전달유체와 수소를 주입하기 위한 시스템을 나타낸 것으로, 본 발명에 따른 방법, 즉 더 정확하게는 그 방법의 단계 f)와 g)를 개략적으로 예시한 도면이다.
본 발명에 따른 방법은 벽(2, 3, 4, 5)들에 의해 형성되며 각각 금속 수소화물 분말을 포함하는 밀폐형 기본 셀(1)들로 분할되는 밀폐형 포위체(챔버(chamber))를 포함하는, 금속 수소화물 분말의 수소를 저장하기 위한 탱크의 제조방법이다.
이와 같이, 복수의 셀(1) 중 하나는 도 1에 나타내져 있는 반면, 그 셀들 중 4개는 도 2에 예시되어 있다.
기본 셀들을 형성하는 벽 전체는 열을 셀들 내부에 있는 물질에 가져오고 및/또는 이 물질로부터 열을 제거하기 위한 열교환기를 이룬다.
벽(2, 3, 4, 5)들은 중공(hollow) 구조일 수 있으며, 열전달유체는 벽들을 통해 유동할 수 있고 및/또는 이 벽들은 밀폐형 포위체 내에 배치된 열교환기의 핀들일 수 있다.
이하에서는, 간략화를 위해, 모든 기본 셀들과 이 셀들을 규정하는 벽들에 의해 형성된 조립체를 ≪교환기≫라고 칭한다.
이 교환기는 탱크를 형성하는 밀폐형 포위체 내에 그 자체로 배치되어 있다.
본 발명에 따른 방법은 예를 들면 아래에 설명하는 바와 같이 실시될 수 있다.
교환기는 일반적으로 금속 부재들을 조립함으로써 만들어질 수 있다.
교환기와 이에 따른 그 기본 셀들의 벽들을 구성하는 금속 또는 합금은 바람직하게는, 양호한 열전도도 성질을 갖는다.
이러한 금속 또는 합금은 알루미늄과 그 합금, 및 도체와 같지 않지만 탱크의 수소화물 물질과 더 물리 화학적으로 친화성을 갖는 경우가 있는 스테인레스강으로부터 선택될 수 있다.
기본 셀(1)은 어떠한 형상도 가질 수 있고, 예를 들면 그 기본 셀은 다면체, 예를 들면 평행육면체, 바람직하게는 직육면체의 형상을 가질 수 있다.
유리하게는, 셀(1)은 그 셀이 조립을 용이하도록 하기 위해 수용되는 물질 조각인 블럭과 유사한 형상을 갖는다.
또한, 상기 셀(1)의 크기는, 그 셀이 직육면체의 형상을 갖는 경우에 변할 수 있으며, 상기 직육면체는 25×25×50mm의 크기, 또한 20×20×40mm와 같은 더 작은 크기, 또는 2×2×4mm와 같은 더욱 더 작은 크기를 가질 수 있다.
실제로, 셀(1)은 탱크 시스템의 질량과 열 효율 사이의 원하는 절충에 따라 약간 커질 수 있다.
셀(1) 모두는 같은 형상을 가질 수 있고 최적으로 같은 크기 또는 그 밖에 다른 셀(1)은 그 형상 및/또는 크기에 의해 달라질 수 있다.
이는, 구체적으로 말하면, 종래기술의 방법에 의해 제조되는 교환기의 기하구조보다 훨씬 더 복잡한 기하구조를 갖는 열교환기의 제조를 가능하게 하는 본 발명에 따른 방법의 이점들 중 하나이다. 이와 같이 본 발명에 따른 방법에 의해 제조되는 교환기는 열 교환기의 최적화(optimization)에 더 적합되어 탱크의 열 효율의 향상을 가능하게 하는 기하구조를 갖는다.
복잡한 기하구조를 갖는 교환기를 포함하는 탱크의 제조는, 수소 흡수 물질이 제조 중에도 셀 각각에 쉽게 배치될 수 있는 조각(7)을 블럭의 형태로 제공되므로 분말로의 충전 제약이 회피된다는 사실에 의해 본 발명의 방법에 따라 가능하다. 따라서, 그 물질은 탱크 전체에 쉽게 분포된다.
장착 중에, 교환기의 조립은 캐비티 또는 폐포 셀을 보여준다.
캐비티, 폐포 셀이란, 비밀폐형 기본 셀, 즉 하나의 셀을 의미하며, 그 셀의 하나 이상의 벽(2, 3, 4, 5)은 아직 조립되지 않았지만 셀을 형성한다.
각각의 폐포 셀, 캐비티(1)에 있어서, 금속 수소화물을 형성할 수 있는 물질의 하나 이상의 조각인 블럭(7)이 도 1의 좌측과 도 2의 우측에 예시된 바와 같이 도입되었다.
도 1과 도 2에 있어서, 단일 조각인 블럭이 각각의 폐포 셀 내에 예시되어 있지만, 수개의 조각이 각 폐포 셀 내에 도입될 수 있음은 매우 분명한 사실이다.
금속 수소화물을 형성할 수 있는 물질은, 만약 고체 블럭의 형태로 비수소화물 상태로 초기에 얻어진다면, 수소화 성질을 갖는 모든 물질로부터 선택될 수 있다. 이 점에서, 문헌 [8]을 참조할 수 있다. 이러한 물질은 TiFe, LaNi5, Mm-Ni, Ti-Cr, CaNi5, Ti-Cr, Ti-Mn, Zr-Mn, Ti-Mn-V, Zr-Fe-Cr, Ti-Zr-V, Ti-Fe-Mn, Ti-Fe-Ni 등의 금속간 화합물 AB5, AB2, A2B, AB3, A2B7, A2B17; V-Ti-Fe 또는 V-Ti-Cr 등의 바나듐 중에 BCC 구조를 갖는 고체 용액의 형태의 물질; Mg, Be, Ti, Zr, V, La, U, Y 등의 순수 금속; Mg-Ni, Mg-Cu 등의 마그네슘 합금과 같은 금속 합금; 위에 열거한 물질로부터 2종의 물질 또는 2종 이상의 물질의 혼합물로부터 선택될 수 있다.
위의 기재에서, Mm은 ≪미시메탈(Mischmetal)≫을 표시한 것이다.
≪미시메탈≫의 용어는, 이 기술분야의 숙련자에게 잘 알려진 용어이다. ≪미시메탈≫은 광석에 자연적으로 존재하는 유사한 비율의 세륨, 란타늄, 몰리브덴 및 기타 희토류금속의 원시 혼합물(raw mixture)로 이루어지는 합금이다.
상이한 수소저장물질이 사용되는 압력과 온도에 따라 수소의 상이한 흡수능력을 제공함이 상기된다.
본 발명에 따른 금속 수소화물을 형성할 수 있는 물질은 덩어리(고체) 조각인 블럭(7)의 형태로 보인다.
덩어리(고체) 조각인 블럭(7)은, 물질이 개별적인 별개의 조각의 형태로 보이는 것을 의미하며, 그 크기는 분말의 입자의 크기보다 훨씬 더 크다.
하나의 예로서, 잉곳, 조각으로부터 얻어지는 블럭, 폐포 셀들 안에 삽입된 블럭은 일반적으로 이들이 얻어지는 도가니(crucible)에 따라 수 mm에서 수 m까지의 최대 치수로 규정되는 크기를 가지며, 이러한 잉곳을 절삭함으로써 얻어지는 블럭(7)은 1mm에서 수 mm 정도, 특히 1∼10mm의 최대 치수로 규정 크기를 갖는 반면, 이와 같은 동일한 물질의 분말은 일반적으로 0.5∼10㎛의 크기를 갖는 입자를 포함한다.
덩어리(고체)란, 물질의 조각인 블럭(7)이 컴팩트하고 수개의 입자의 뭉침(agglomeration)에 의해, 예를 들면 종래기술의 경우에서처럼 분말을 압축함으로써 형성되지 않은 것을 의미한다.
금속 수소화물을 형성할 수 있는 물질의 조각은 임의의 형태, 형상으로 나타날 수 있지만 일반적으로 다면체의 형태, 더 구체적으로는 도 1 및 도 2에 예시된 바와 같이 평행육면체의 형태, 바람직하게는 예를 들면 일반적으로 조각이라고 불리는 10×10×20mm 또는 2×2×5mm의 크기를 갖는 직육면체의 형태로 나타난다.
이 물질은 주조에 의해 일반적으로 얻어지는 큰 크기의 잉곳(예를 들면, 50×50×100mm, 또는 100×100×200mm)의 형태로 수용될 수 있으며, 그로부터 각각의 조각은 각 캐비티에 적합한 치수로 절삭된다.
이와 같이, 조각인 블럭의 덩어리 특성은, 그 블럭이 큰 크기의 블럭, 조각, 잉곳으로부터 얻어지되, 입자를 조립, 압축하지 않고, 예를 들면 분말을 압축하지 않거나 조각을 뭉치지 않음으로써 얻어진다는 사실에 의해 반영된다.
조각인 블럭의 절삭은 비산화성으로 제어하는 보호 분위기와 샘플(sample)의 표면을 보호하는 상태에서 포위체 내에서 수행되는 것이 바람직하다.
이러한 절삭은 가공, 예를 들면 절단, 선삭, 밀링, 연산 등을 위해 통상의 표준수단의 어떠한 것에 의해서도 수행될 수 있다.
바람직하게는, 비가공면(non-machined faces), 즉 원시 주조 잉곳(raw cast ingot)의 표면은 예를 들면, 그 표면에 부식되지 않은 물질을 노출시키기 위해 연마지를 이용하여 연삭, 샌딩 작업하는 동안에 예를 들면 연마장치를 이용하여 약간 스크래핑하거나 스트리핑(블라스팅) 처리된다.
실제로, 본 발명에 따라 중요한 점은, 다면체 조각이 기계가공에 의해 그 산화층이 제거 - 수소화의 개시 방지 - 된 것이다.
이러한 기계가공은 탱크의 장착과 같이 글로브 박스와 같은 동일한 밀폐형 포위체 내에서 바람직하게는 보호 분위기 하에서 수행되어야 한다.
기계가공은, 종종 수소화 물질의 매우 단단한 특성 때문에 연삭을 하거나, 또는 예를 들면 연마원판(abrasive disk)(예를 들면 다이아몬드)을 이용하여 절단, 절삭하거나, 또는 연마지나 간단하게는 줄(file)을 이용하여 스크래핑 또는 스트리핑(블라스팅) 함으로써 수행되는 것이 바람직할 것이다.
주목해야 할 점은, 이러한 기계가공 작업, 예를 들면 연삭, 절단, 절삭이 절단 작업, 예를 들면 제조될 조각들이 잉곳으로부터 절단될 수 있게 연삭, 절단, 밀링, 선삭과 전체 또는 부분적으로 일치될 수 있다는 것이다.
기계가공에 의한 이러한 물질의 활성화는 본 발명의 방법의 유리할 정도로 바람직한 특징이다. 실제로, 다른 많은 "수소화물 활성화" 방법은 복잡하고 적용하기가 번거로운 점이 있다(라트로체의 문헌 [7] 참조). 예를 들면 보호 분위기 하에서 덩어리 수소화물 조각을 스크래핑 또는 스트리핑 처리에 의해서만 그 조각을 활성화시킬 수 있다는 것은 놀라운 일이다.
다음으로, 탱크가 밀폐될 때까지, 이와 같은 조각은 반드시 불활성 보호 분위기 하에서 유지되어야 하는데, 이러한 상태는 보호 분위기 하에서 수행될 수도 있을 것이다.
각각의 폐포 셀과 그에 따른 각각의 셀 내에 남겨질 빈 자유공간(8)은 각각의 폐포 셀 내의 원하는 수소화물 물질의 상대적인 밀도에 의존한다.
각각의 폐포 셀 내의 빈 자유공간(8)은 일반적으로는, 셀 부피의 적어도 20%, 바람직하게는 20∼50%, 더 바람직하게는 20∼30%를 차지한다.
하나의 예로서, 20∼30%의 공극율(porosity)이 바람직하게 얻어지는 경우, 폐포 셀 부피의 20∼30%의 자유공간(8)은 각각의 폐포 셀 내에 남겨져야 하며, 이에 따라 절단된 수소화물 전구체 물질(precursor material)의 조각 부피는 폐포 셀 부피의 70∼80%이다.
이와 같이, 열교환기는 여러 층으로 완전하게 만들어진다.
열교환기를 점진적으로 조립하는 동안에, 수소화물을 형성할 수 있는 물질의 하나 이상의 조각이 도입되는 폐포 셀은 다음의 폐포 셀의 벽들에 의해 밀폐되며, 이에 의해 교환기의 기하구조의 가장 먼 표면까지 밀폐형 셀 등이 형성된다.
이 결과물은 수소화물을 형성할 수 있는 물질의 하나 이상의 조각으로 충전된 셀(1)들로 이루어지는 열교환기이며, 이 셀들은 어떠한 분말 충전 오리피스도 포함하지 않는다. 일반적으로, 수소가 각 셀에의 출입을 가능하게 하기 위해 일반적으로 셀(1)들의 벽(2, 3, 4, 5)들에 단지 몇 개의 작은 구멍인 오리피스(도시하지 않음)가 마련되어야 한다.
수 미크론(micron)의 구멍들이면 충분하고, 동시에 이러한 구멍들은 분말이 방출되는 것을 방지할 수 있을 것이다.
스테인레스강 입자의 응집 및 반-소결된(semi-sintered) 분말로 만들어진 실시예의 튜브는 수소를 공급하는데 완전히 적합한 실시예에 대한 것이며, 이러한 방법은 해당 기술분야의 숙련자에게 알려져 있다.
따라서, 이와 같은 ≪작은≫ 구멍의 크기는 종래의 방법에 의해 제조되는 탱크 안으로 분말을 통과시키기 위해 존재해야 하는 오리피스의 크기와 비례하지 않는다.
≪작은≫ 구멍이란, 일반적으로 그 구멍이 1∼5mm 범위에 있는 충전 오리피스의 크기에 비하여 원형 구멍의 경우 1∼1000㎛ 범위의 직경에 의해 규정되는 크기를 갖는 것을 의미한다.
그래서, 이에 의해 조립된 교환기를 포함하는 탱크는 기밀 밀봉(hermetically sealed)되어 있다.
도 2에는, 본 발명에 따른 방법 또는 더 구체적으로 본 방법의 단계 d)∼g)에 의한 탱크의 제조가 개략적으로 예시되어 있다. 이 탱크는 탱크의 열 조절을 담당하는 열전달유체와 수소를 공급하기 위한 시스템을 포함한다.
수소공급시스템은 다공성 튜브(9)를 포함하는 반면, 열전달유체 공급시스템은 비(非)다공성 튜브(10)들을 포함한다.
탱크, 즉 수소 압력에 견디는 컨테이너 내에 포함될 수 있는 이러한 교환기의 장착은 단계마다 수행되며, 유체공급 튜브들은 미리 제 위치에 설치되며 교환기 플레이트들의 스테이지(stage)들은 이러한 튜브들 위로 미끄러진다.
다음으로, 수소 탱크의 마무리(finishing), 완성(completing), 제조(manufacturing) 및 조절(conditioning)(화살표 11)을 위해 몇 번의 수소화 사이클, 예를 들면 5∼10번의 사이클이 요구된다.
수소화 사이클은 선택된 수소화물 물질에 적합한 온도와 압력 조건 하에서 바람직하게 탱크 내에 수소를 주입하는 단계로 이루어진다.
LaNi5인 경우, 예를 들면 수 bar의 압력에서 실온에서의 수소의 주입이 적합합하다.
TiVFe 수소화물의 경우, 압력은 여전히 실온에서 약 수백 bar 정도로 약간 더 확실하게 증가되어야 할 것이다.
물질은 각 캐비티 내에서 당연히 분말로 감소될 것이고, 해당 기술분야의 숙련자를 이를 "발산" 이라고 부르며, 몇 번의 사이클, 예를 들면 5∼10번의 사이클 후에, 탱크는 그 최적의 안정된 작업에 이르게 될 것이다. 다음으로, 수소화물 분말(6)은 각 셀(1)의 부피 전체를 차지할 것이며 각 셀(1)의 모든 벽(2, 3, 4, 5)과 접촉하게 될 것이지만, 벽이 변형되고 푸쉬 백되는 일이 없고 또한 발산 후에 셀의 부피가 셀의 초기 부피에 대하여 변경되는 일이 없다.
본 발명에 따른 수소저장탱크의 제조방법의 가능한 적용은 수소 저장의 응용 분야 전체에 관련된다.
따라서, 본 발명에 따른 방법은 보트, 잠수함, 자동차, 버스, 트럭, 건설기계, 이륜차량 등의 운송수단은 물론 휴대용 전자장치(휴대폰, 휴대용 컴퓨터)용 배터리 등의 운송 에너지 공급 분야를 위한 탱크를 제조하는데 사용될 수 있다.
다량의 에너지를 저장하기 위한 만족스러운 시스템 또한 잠재적인 응용분야이며, 이러한 시스템으로는 전기 발생 유닛(electricity-generating unit), 풍력터빈, 태양전지 패널(photovoltaic panel), 지열(geothermy) 등에 의해 다량으로 생성되는 수소를 저장하기 위한 장치가 있다.
문헌
[1] Daigoro Mori, Norihiko Haraikawa, ≪High-pressure Metal Hydride Tank for Fuel Cell Vehicles≫, IPHE International Hydrogen Storage Technology Conference 19-22 June 2005, Lucca, Italy.
[2] http://www.switch2hydrogen.com/
[3] L. K. Heung, "On-board Hydrogen Storage for a city Transit Bus, Westinghouse Savannah River Company, 1998
[4] US-A-6,015,041
[5] D. Mosher, X. Trang, S. Arsenault, B. Laube, M. Cao, R. Brown and S. Saitta, "High Density Hydrogen Storage System Demonstration Using NaAlH4 Complex Compound Hydrides", United Technologies Research Center, East Hartford, Connecticut, Project ID STP 33, DOE Hydrogen program, Annual peer review, Arlington VA, May 16th, 2007.
[6] High Density Hydrogen Storage System Demonstration Using NaAlH4 Complex Compound Hydrides D.L. Anton D.A. Mosher, UTRC, DOE Merit Review; Arlington, 2005.
[7] FR-A-2 894 598
[8] G. Sandrock, ≪A panoramic overview of hydrogen storage alloys from a gas reaction point of view≫, Journal of Alloys and Compounds 293-295 (1999) 877-888.

Claims (11)

  1. 벽(2, 3, 4, 5)들에 의해 형성됨과 함께 각각 금속 수소화물 분말(6)을 포함하는 밀폐형 기본 셀(closed elementary cell)(1)들로 분할되는 밀폐형 포위체(closed enclosure)를 포함하는, 금속 수소화물 분말의 수소를 저장하기 위한 저장탱크의 제조방법에 있어서,
    상기 셀(1)들의 각각은 다음의 단계 a), b) 및 c)를 실시함으로써 순차적으로 제조되는 것을 특징으로 하는 금속 수소화물 분말의 수소저장탱크의 제조방법.
    a) 상기 셀(1)을 형성하는 전부가 아닌 일부의 벽들을 조립하여 개방 캐비티(open cavity) 또는 폐포(alveolar) 셀을 형성하는 단계
    b) 금속 수소화물을 형성할 수 있는 물질의 하나 이상의 덩어리 조각(massive piece)(7)을 상기 캐비티 또는 폐포 셀 내에 배치하되, 상기 덩어리 조각(7)의 부피는 상기 덩어리 조각이 상기 셀(1) 내의 자유공간에 남겨질 정도로 하는 단계
    c) 상기 셀(1)을 형성하는 최종의 벽들을 조립하여 상기 셀을 밀폐하는 단계
    d) 상기 포위체의 셀(1) 모두를 제조하기 위해 요구되는 회수 동안 상기 단계, a), b), c)를 반복하되, 수소가 상기 셀에 들어가거나 나가도록 하기 위하여 각 셀이 그 벽들에 형성된 하나 이상의 오리피스(orifice)를 구비하는 단계
    e) 상기 포위체를 밀폐하는 단계
    f) 상기 포위체 내에 수소를 주입함으로써, 각 셀(1) 내에 있는 물질의 덩어리 조각을 금속 수소화물 분말로 변환시키는 단계
    g) 상기 단계 f)를 선택적으로 반복하고,
    상기 단계 b), c), d) 및 e)가 밀폐형 포위체 내에서, 보호 분위기(protective atmosphere) 하에 실시되는 단계
  2. 제1항에 있어서,
    상기 금속 수소화물을 형성할 수 있는 물질의 덩어리 조각(7)은 다면체의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 금속 수소화물 분말의 수소저장탱크의 제조방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 금속 수소화물을 형성할 수 있는 물질의 덩어리 조각(7)은 평행육면체, 바람직하게는, 직육면체의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 금속 수소화물 분말의 수소저장탱크의 제조방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속 수소화물을 형성할 수 있는 물질의 덩어리 조각(7)은 블럭, 즉 더 큰 크기의 덩어리 잉곳(massive ingot)으로부터 바람직하게는 보호 분위기 하에서 각 캐비티에 적합된 치수로 절취(cut-out)되는 것을 특징으로 하는 금속 수소화물 분말의 수소저장탱크의 제조방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 덩어리 조각(7)은 상기 단계 b)를 행하기 전에, 보호 분위기 하에서 기계가공 처리되는 것을 특징으로 하는 금속 수소화물 분말의 수소저장탱크의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 기계가공은 연삭(grinding), 절단(severing), 절삭(cutting-out), 스크래핑(scrapping), 스트리핑(stripping), 줄다듬질(filing), 선삭(turning), 밀링(milling), 샌딩(sanding) 또는 그 조합인 것을 특징으로 하는 금속 수소화물 분말의 수소저장탱크의 제조방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속 수소화물을 형성할 수 있는 물질은 TiFe, LaNi5, Mm-Ni, Ti-Cr, CaNi5, Ti-Cr, Ti-Mn, Zr-Mn, Ti-Mn-V, Zr-Fe-Cr, Ti-Zr-V, Ti-Fe-Mn, Ti-Fe-Ni와 같은 금속간 화합물 AB5, AB2, A2B, AB3, A2B7, A2B17; 예를 들면 V-Ti-Fe 또는 V-Ti-Cr과 같은 바나듐 중에 BCC 구조를 갖는 고체 용액의 물질; Mg, Be, Ti, Zr, V, La, U, Y와 같은 순수 금속; Mg-Ni, Mg-Cu와 같은 마그네슘 합금과 같은 금속 합금; 위에 열거한 물질로부터 2종의 물질 또는 2종 이상의 물질의 혼합물; 로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 금속 수소화물 분말의 수소저장탱크의 제조방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    각 셀 내의 자유 공간(8)은 셀 부피의 적어도 20%, 바람직하게는 20∼50%, 더 바람직하게는 20∼30%를 차지하는 것을 특징으로 하는 금속 수소화물 분말의 수소저장탱크의 제조방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,일 수 있다.
    상기 금속 수소화물 분말(6)은 그 분말을 포함하는 상기 기본 셀(1)의 벽(2, 3, 4, 5) 모두와 접촉하여 있는 것을 특징으로 하는 금속 수소화물 분말의 수소저장탱크의 제조방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 셀(1)들의 벽 전체는 열교환기를 이루는 것을 특징으로 하는 금속 수소화물 분말의 수소저장탱크의 제조방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    수소(9)의 공급 및 방출 도관을 장착하는 단계와 열전달유체를 수송하기 위한 도관을 장착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 수소화물 분말의 수소저장탱크의 제조방법.
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