KR20110043949A - 흡탈장용 수소 저장용기 - Google Patents

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엄기석
김은도
박희철
정예슬
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(주)알파플러스
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Abstract

본 발명에 따르면, 가스의 배기를 위한 배기관과, 냉각가스의 주입을 위한 냉각가스관을 일측에 구비한 외부 용기, 외부 용기의 내측에 배치되며, 외부 용기의 외측으로부터 수소를 내부로 도입하는 수소도입관과, 내부의 수소를 외부 용기의 외측으로 배출하는 수소배출관을 일측에 구비한 내부 용기, 내부 용기의 내측에 배치되고, 내측에 흡착물질이 배치되며, 상하부가 연통되도록 원통 형상의 삽입관이 수직으로 복수가 배치되되, 재질이 메쉬(mesh)로 이루어진 흡착물질 용기, 삽입관과 이격되도록 삽입관 중의 적어도 하나 이상의 내측에 배치되는 내부 발열체, 삽입관과 접촉되도록 삽입관 중의 적어도 하나 이상의 내측에 배치되는 냉각관 및 내부 용기를 열복사 가열하도록 내부 용기의 외측에 적어도 하나 이상 이격 배치되는 외부 발열체를 포함하는 흡탈장용 수소 저장용기가 제공된다. 이러한 본 발명에 따르면, 외부 용기와 내부 용기를 포함하는 이중 진공 용기 내에 수소 흡착물질을 배치하여 중수소와 삼중수소를 안전하게 보관, 방출할 수 있으며, 내부 발열체가 내부 용기에 직접 접촉하는, 즉 전도에 의한 열전달이 아닌 열복사 전달 방식으로 내부 용기를 가열하므로, 열복사 방식에 의한 균일한 가열이 가능하다.
수소 저장용기, 외부 용기, 내부 용기, 흡착물질 용기, 발열체, 냉각관

Description

흡탈장용 수소 저장용기{RESERVOIR VESSEL FOR ABSORPTION AND DESORPTION OF PROTIUM, DEUTERIUM AND TRITUM USING RADIATION HEATING METHOD}
본 발명은 흡탈장용 수소 저장용기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상온에서 중수소 및 삼중수소를 흡착물질에 의해 흡장 저장함과 동시에, 이들을 특정 온도로 가열하여 다시 탈장 방출하여 사용하는 일을 반복할 수 있는 수소 저장용기에 관한 것이다.
에너지 자원의 고갈 및 지구온난화의 영향으로 인류의 오랜 숙원인 핵융합발전의 필요성이 증대되고 있다. 이를 해결하기 위한 일환으로 국제열핵융합실험로(International Thermonuclear Experimental Reactors; ITER)가 결성되었다. 이러한 ITER의 사업 중 핵융합발전의 연료로 사용되는 중수소와 삼중수소의 공급체계의 확립이 필요하다. 특히, 삼중수소는 방사능과 기타 오염의 문제로 취급에 각별한 주의가 요구되며, 이의 저장 및 운송을 위해 특수한 용기를 제작하여야 한다. 이러한 저장용기는 그 용도에 따라 SDS(Storage and Delivery System) 용기와 LTS(Long Term Storage System) 용기 등이 사용된다.
수소는 금속과 반응하여 금속 내부로 침투할 수 있기 때문에 금속용기 밖으 로 노출될 수 있으며, 특히 삼중수소는 방사능 오염을 초래할 수 있고, 심지어 물과 반응하여 맹독성을 나타낼 수도 있다. 따라서, 삼중수소를 저장할 때에는 삼중수소를 흡착할 수 있는 물질을 사용하게 된다.
여러 요인들을 검토한 결과, 흡착물질로서 주로 ZrCo가 사용된다. 이 흡착물질 ZrCo는 특정 온도 이하에서는 수소를 흡장(absorption)하기 때문에 저장하는 금속 용기와의 접촉을 방지하면서 용기 내부에 수소를 저장할 수 있다. 반대로 특정 온도 이상에서는 흡장되어 있던 수소를 다시 탈장(desorption)하여 수소를 이용할 수 있게 된다.
이 과정에서 흡장과 탈장속도, 특히 탈장속도가 중요하며, 흡장 및 탈장의 반복수행시 흡착물질의 성능저하가 문제가 된다.
즉, 종래의 직접 가열 방식에서는 발열체가 ZrCo 흡착물질과 직접 접촉하거나 가열용기 외벽에 발열체가 설치되고, 그 용기 내부에 흡착물질이 직접 접촉한 상태에서 가열이 이루어진다(밴드형이나 케이블형이라고도 한다). 이 경우, 흡착물질은 열전도성이 좋지 않기 때문에 발열체와 접촉하는 부분과 접촉하지 않는 부분 사이의 온도차가 많이 난다. 그로 인해 발열체와 직접 접촉하고 있는 흡착물질의 변형이 심해지고, 흡장 및 탈장 회수가 반복될수록 수소의 흡장 및 탈장 효율이 저하되는 일이 발생하여 흡착물질의 재생과정을 자주 수행해야 하는 문제점이 있다.
본 발명은 중수소 및 삼중수소를 저장 및 방출할 때, 빠른 흡장과 탈장이 가능하고, 흡착물질의 변형을 감소시키기 위해 흡착물질의 과열을 방지할 수 있는 흡탈장용 수소 저장용기를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 실시예에 따른 흡탈장용 수소 저장용기는 가스의 배기를 위한 배기관과, 냉각가스의 주입을 위한 냉각가스관을 일측에 구비한 외부 용기; 상기 외부 용기의 내측에 배치되며, 상기 외부 용기의 외측으로부터 수소를 내부로 도입하는 수소도입관과, 내부의 수소를 상기 외부 용기의 외측으로 배출하는 수소배출관을 일측에 구비한 내부 용기; 상기 내부 용기의 내측에 배치되고, 내측에 흡착물질이 배치되며, 상하부가 연통되도록 원통 형상의 삽입관이 수직으로 복수가 배치되되, 재질이 메쉬(mesh)로 이루어진 흡착물질 용기; 상기 삽입관과 이격되도록 상기 삽입관 중의 적어도 하나 이상의 내측에 배치되는 내부 발열체; 상기 삽입관과 접촉되도록 상기 삽입관 중의 적어도 하나 이상의 내측에 배치되는 냉각관; 및 상기 내부 용기를 열복사 가열하도록 상기 내부 용기의 외측에 적어도 하나 이상 이격 배치되는 외부 발열체를 포함한다.
여기서, 상기 흡착물질 용기는, 상기 삽입관의 외주면을 감싸면서 상기 흡착물질 용기 내부에 배치되는 금속링과, 상기 흡착물질과의 접촉면적을 높이기 위해 상기 금속링과 일단이 접하면서 방사상으로 배치되는 복수의 금속핀을 더 포함할 수 있다.
아울러, 상기 냉각관은, 상기 삽입관들 중에서 복수의 삽입관 내측에 배치되되, 하나의 냉각관이 굴절되어 일체로 형성될 수 있다.
나아가, 상기 내부 용기의 외면을 따라 배치되는 세라믹 재질의 지지부를 더 포함하고, 상기 외부 발열체는, 상기 지지부에 고정됨으로써 상기 내부 용기와 이격 배치될 수 있다.
또한, 상기 외부 발열체에서 발생된 열을 내부로 반사하기 위해 내부 용기의 외측에 지지부와 외부 발열체를 감싸는 반사판을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 흡착물질은 ZrCo 분말을 포함할 수 있다.
게다가, 상기 내부 용기는, 상기 외부 용기와 이격되어 상기 외부 용기의 내측에 배치되고, 상기 흡착물질 용기는, 상기 내부 용기와 이격되어 배치될 수 있다.
더욱이, 상기 내부 용기의 내측과, 상기 삽입관의 내측과, 상기 흡착물질 용기의 내측에는 각각의 온도를 측정하기 위한 열전대(熱電對; thermo couple)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 흡탈장용 수소 저장용기에 따르면,
첫째, 외부 용기와 내부 용기를 포함하는 이중 진공 용기 내에 수소 흡착물질을 배치하여 중수소와 삼중수소를 안전하게 보관하고, 방출할 수 있다.
둘째, 내부 발열체가 내부 용기에 직접 접촉하는, 즉 전도에 의한 열전달이 아닌 열복사 전달 방식으로 내부 용기를 가열하므로, 열복사 방식에 의한 균일한 가열이 가능하다.
셋째, 내부 발열체가 삽입되는 삽입관의 수를 가감하여 내부 발열체로부터 제공되는 복사에너지를 받는 흡착물질 용기의 면적을 조절할 수 있으므로, 온도 상승율의 조절이 용이하고, 냉각관의 수를 조절하여 냉각율의 조절도 가능하다.
넷째, 금속링과 금속핀을 구비하는 경우, 내부 발열체는 열복사 전달 방식으로 흡착물질 용기를 가열하고 그 열은 금속핀으로 전달된 후, 흡착물질로 재차 열전달되므로, 열복사와 열전도에 의한 가열로 균일한 가열이 가능하며, 냉각 시에도 이의 역순에 의해 흡착물질의 온도를 낮출 수 있어 빠른 가열과 빠른 냉각을 수행할 수 있게 된다.
다섯째, 흡착물질을 균일하게 가열함으로써 흡착물질의 변형을 최소화하여 수소의 저장 방출 반복 회수를 최대화할 수 있다.
여섯째, 냉각관과 흡착물질 용기를 직접 접촉시키기 때문에, 금속핀에 의해 전달된 흡착물질의 열이 흡착물질 용기를 통해 냉각관으로 전달되어 흡착물질의 온도를 빠르게 냉각시킬 수 있다.
일곱째, 내부 용기의 외측에 반사판을 구비하는 경우, 외부 발열체에서 발생되는 열량의 소모를 최소로 하여 열효율을 높일 수 있다.
여덟째, 특정 부위의 온도 측정 및 제어를 위해 열전대를 포함하는 경우, 온도의 측정 및 제어를 통해 수소 흡탈장의 제어성을 향상시킬 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 흡탈장용 수소 저장용기에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 흡탈착용 수소 저장용기를 나타낸 단면도, 도 2는 도 1에 도시된 내부 용기와 흡착물질 용기를 나타낸 단면도, 도 3은 도 2에 도시된 흡착물질 용기의 횡단면도와 종단면도, 도 4는 도 2에 도시된 외부 발열체와 반사판을 설명하기 위한 단면사시도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 흡탈장용 수소 저장용기(V)는 외부 용기(100), 내부 용기(200), 흡착물질 용기(300), 내부 발열체(400), 냉각관(500) 및 외부 발열체(600)를 포함한다.
도 1에 도시된 것처럼, 직접적인 열전달을 방지하기 위하여 내부 용기(200)는 외부 용기(100)와 이격되어 외부 용기(100)의 내측에 배치되고, 흡착물질 용기(300)는 내부 용기(200)와 이격되어 배치될 수 있다.
먼저, 외부 용기(100)는 내부 용기(200), 흡착물질 용기(300), 내부 발열체(400), 냉각관(500) 및 외부 발열체(600) 등을 내부에 수용하는 하우징으로서 배기관(110)과, 냉각가스관(120)을 일측에 구비한다. 배기관(110)은 가스의 배기를 통해 진공을 유지하기 위해 진공펌프(미도시)와 연결된다. 냉각가스관(120)은 내부 용기(200)를 냉각시키기 위하여 주입되는 냉각가스의 통로로서 구비된다. 외부 용기(100)는 개폐를 위하여 상측에 플랜지(130)를 구비할 수 있다.
내부 용기(200)는 외부 용기(100)의 내측에 배치되며, 수소도입관(210)과 수소배출관(220)을 일측에 구비한다. 수소도입관(210)은 외부 용기(100)의 외측으로 부터 수소를 내부 용기(200) 내부로 도입하기 위한 것이고, 수소배출관(220)은 내부 용기(200) 내부의 수소를 외부 용기(100)의 외측으로 배출하여, 내부 용기(200) 내부의 진공을 유지하기 위한 것이다. 수소가 가볍기 때문에 도 1에는 수소도입관(210)의 하측 단부가 흡착물질 용기(300)의 아래쪽에 위치하고 있음을 나타내고, 수소도입관(210)은 도 3의 삽입관(320)의 내부 중에서 A에 삽입된 것으로 도시되어 있다. 마찬가지로, 수소가 가볍기 때문에 수소배출관(220)도 내부 용기(200)의 상측에 위치한다. 이러한 내부 용기(200)는 밀폐형으로도 제공될 수 있고, 상측에 플랜지(250)를 더 구비하여 개폐형으로도 제공될 수 있다.
흡착물질 용기(300)는 내부 용기(200)의 내측에 배치되고, 내측에 흡착물질(310)이 배치된다. 흡착물질 용기(300) 내부에는 중수소 및 삼중수소가 저장되며, 흡착물질로는 ZrCo 분말이 포함될 수 있다. 흡착물질 용기(300)는 스테인레스 재질로서 망 형상을 한 스테인레스 메쉬(stainless mesh) 용기로 이루어질 수 있다. 흡착물질 용기(300)가 메쉬로 제작되면, 흡착물질과 수소와의 접촉면적을 최대화하여 흡장 탈장 효율을 향상시키며, 열복사 효율을 증대시킬 수 있다. 이때, 도 3을 참조하면, 흡착물질 용기(300)에는 상하부가 연통되도록 원통 형상의 삽입관(320)이 수직으로 복수개가 배치된다. 흡착물질 용기(300)는 상부가 개폐 가능하도록 제공될 수도 있다.
한편, 도 3을 참조하면, 흡착물질 용기(300)는 금속링(330)과, 금속핀(340)을 더 포함할 수 있다. 금속링(330)과 금속핀(340)은 모두 구리 재질을 포함할 수 있다. 금속링(330)은 열전도를 높이기 위해 삽입관(320)의 외주면을 감싸면서 흡착 물질 용기(300) 내부에 배치된다. 복수의 금속핀들(340)은 흡착물질(310)과의 접촉면적을 높이기 위해 금속링(330)과 일단이 접하면서 방사상으로 배치된다. 이렇게 배치된 금속링(330)과 금속핀들(340)에 의해 흡착물질(310)을 가열 또는 냉각시킬 때, 온도의 균일도를 향상시킬 수 있고, 흡착물질(310)이 탈장온도보다 높아져 흡착물질(310)의 수소와의 원자간 주고받기(disproportionation)에 의한 변형을 최소화할 수 있다.
내부 발열체(400)는 삽입관(320)과 이격되도록 삽입관(320) 중의 적어도 하나 이상의 내측에 배치된다. 도 2에는 내부 발열체(400)가 도 3의 삽입관(320)의 내부 중에서 B 또는 C에 삽입된 것으로 도시되어 있다. 외부 용기(100)에는 일종의 씰링 관으로서 내부 발열체(400)와 연결되는 피드쓰루(feedthrough; 미도시)가 구비될 수 있다. 내부 발열체(400)는 흡착물질 용기(300)와 흡착물질(310)을 열복사 가열한다. 내부 발열체(400)는 쉬스(sheath)형이나 노출형 모두 가능하며, 노출형의 경우에 내부배치가 달라질 수 있다. 내부 발열체(400)의 개수나 배치는 필요에 따라 달라질 수 있다.
냉각관(500)은 삽입관(320)과 접촉되도록 삽입관(320) 중의 적어도 하나 이상의 내측에 배치되어 흡착물질 용기(300)와 흡착물질(310)을 냉각시킨다. 냉각관(500)은 도 3의 삽입관(320)의 내측(B 또는 C)에 흡착물질 용기(300)와 접촉되면서 삽입된다. 여기서, 냉각관(500)은 도 2, 도 3을 참조하면 삽입관들(320) 중에서 복수의 삽입관(320) 내측에 배치되되, 하나의 냉각관(500)이 굴절되어 일체로 형성될 수 있다(병렬 일체형 냉각관). 냉각관(500)은 흡착물질 용기(300)에 접촉시켜 열전달 효율을 높이도록 구성되며, 냉각관(500)의 배치는 필요에 따라 달라질 수 있다.
또한, 외부 발열체(600)는 내부 용기(200)를 열복사 가열하도록 내부 용기(200)의 외측에 적어도 하나 이상 이격 배치된다. 외부 용기(100)는 외부 발열체(600)와 연결되는 피드쓰루(141)도 구비할 수 있다.
이러한 외부 발열체(600)는 탄탈륨(Ta), 몰리브덴(Mo), 칸탈(Kanthal), 니크롬선 등의 재질을 선택적으로 포함할 수 있다. 이때, 도 4에 도시된 것처럼 내부 용기(200)는 외면을 따라 배치되는 세라믹(Al2O3, BN, PBN 등) 재질의 지지부(230)를 더 포함하고, 외부 발열체(600)는 지지부(230)에 복수가 방사상으로 고정됨으로써 내부 용기(200)와 이격 배치될 수 있다. 이때, 도 4에 도시된 것처럼 지지부(230)는 내부 용기(200)의 상하측에 한쌍이 배치되고, 외부 발열체(600)는 하나의 구성이 수차례 상하로 요동치며 절곡되어 복수가 고정된 효과를 가질 수도 있다.
한편, 내부 용기(200)의 외측에는 외부 발열체(600)에서 발생된 열을 내부로 반사하기 위해 반사판(240)이 더 배치될 수 있다. 즉, 내부 용기(200)의 내벽을 거울면 등으로 구성함으로써 내부 용기(200) 내부에서의 열복사 효과를 증대시킬 수 있다. 열복사를 위한 반사판(240)은 스테인리스 SUS304(mirror) 재질을 사용할 수 있고, 필요에 따라 내부 용기(200)의 일부를 감싸는 형태일 수도 있고, 내부 용기(200) 전체를 감싸는 형태로도 구비될 수 있다(특히, 내부 용기가 밀폐형으로 제 작될 경우).
또한, 각각의 온도를 측정하기 위해 내부 용기(200)의 내측과, 삽입관(320)의 내측과, 흡착물질 용기(300)의 내측에는 각각 열전대(熱電對; thermo couple)(710, 720, 730)를 더 포함할 수 있다. 열전대(710, 720, 730)는 제베크(Seeback) 효과를 이용하여 넓은 범위의 온도를 측정하는 두 종류의 금속으로 만든 장치이며, 내구성이 좋아 극한상황에서 많이 이용된다.
이러한 온도의 측정 및 제어를 위한 열전대(710, 720, 730)의 위치는 내부 용기(200), 흡착물질 용기(300), 흡착물질(310) 등의 온도 측정 뿐만 아니라, 사용자의 목적에 따라 다르게 배치할 수 있다. 외부 용기(100)에는 열전대(710, 720, 730)와 연결되는 피드쓰루(feedthrough)(142)를 더 구비할 수 있다.
이러한 흡탈장용 수소 저장용기(V)는 다음과 같은 방법에 의해 사용된다.
먼저, 배기관(110)을 통해 외부 용기(100)의 내부를 진공상태로 만든 후, 내부발열체(400)와 외부 발열체(600)가 열을 방출하여 내부 용기(200) 전체를 일정 온도(흡착물질이 ZrCo의 경우, 대략 500℃)로 가열한다. 내부 용기(200)의 가열에 의해 흡착물질(310)을 재생(regeneration)한 후, 냉각가스관(120)에 냉각가스를 주입하여 상온까지 냉각시킨다. 그러고 나서, 수소도입관(210)을 통해 수소를 인입하고, 흡착물질(310)에 수소를 흡장시켜 수소를 저장하게 된다.
반대로, 이렇게 저장된 수소는 내부 발열체(400)와 외부 발열체(600)에 의해 내부 용기(200)를 일정 온도(흡착물질이 ZrCo의 경우, 대략 350℃)로 가열함으로써 필요시 수소를 탈장하여 사용할 수 있게 된다.
이렇게 본 발명의 실시예에 따르면, 외부 용기(100)와 내부 용기(200)를 포함하는 이중 진공 용기 내에 수소 흡착물질(310)을 배치하여 중수소와 삼중수소를 안전하게 보관하고, 방출할 수 있다. 내부 발열체(400)가 내부 용기(200)에 직접 접촉하는, 즉 전도에 의한 열전달이 아닌 열복사 전달 방식으로 내부 용기(200)를 가열하므로, 열복사 방식에 의한 균일한 가열이 가능하다. 내부 발열체(400)가 삽입되는 삽입관(320)의 수를 가감하여 내부 발열체(400)로부터 제공되는 복사에너지를 받는 흡착물질 용기(300)의 면적을 조절할 수 있으므로, 온도 상승율의 조절이 용이하고, 냉각관(500)의 수를 조절하여 냉각율의 조절도 가능하다.
또한, 금속링(330)과 금속핀(340)을 구비하는 경우, 내부 발열체(400)는 열복사 전달 방식으로 흡착물질 용기(300)를 가열하고 그 열은 금속핀(340)으로 전달된 후, 흡착물질(310)로 재차 열전달 되므로, 열복사와 열전도에 의한 가열로 균일한 가열이 가능하며, 냉각 시에도 이의 역순에 의해 흡착물질의 온도를 낮출 수 있어 빠른 가열과 빠른 냉각을 수행할 수 있게 된다. 흡착물질(310)을 균일하게 가열함으로써 흡착물질(310)의 변형을 최소화하여 수소의 저장 방출 반복 회수를 최대화할 수 있다. 냉각관(500)과 흡착물질 용기(300)를 직접 접촉시키기 때문에, 금속핀(340)에 의해 전달된 흡착물질(310)의 열이 흡착물질 용기(300)를 통해 냉각관(500)으로 전달되어 흡착물질(310)의 온도를 빠르게 냉각시킬 수 있다.
또한, 내부 용기(200)의 외측에 반사판(240)을 구비하는 경우, 외부 발열체(600)에서 발생되는 열량의 소모를 최소로 하여 열효율을 높일 수 있다.
또한, 특정 부위의 온도 측정 및 제어를 위해 열전대(710, 720, 730)를 포함하는 경우, 온도의 측정 및 제어를 통해 수소 흡탈장의 제어성을 향상시킬 수 있다.
이상에서, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명의 구성을 설명하였으나, 본 발명이 상기 실시예에 한정되는 것이 아님은 물론이며, 첨부한 청구범위 및 도면에 의해 파악되는 본 발명의 범위내에서 여러 가지의 변형, 수정 및 개선이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 충분히 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 흡탈장용 수소 저장용기를 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 내부 용기와 흡착물질 용기를 나타낸 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 흡착물질 용기의 횡단면도와 종단면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 외부 발열체와 반사판을 설명하기 위한 단면사시도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>
100...외부 용기 200...내부 용기
300...흡착물질 용기 400...내부 발열체
500...냉각관 600...외부 발열체

Claims (8)

  1. 가스의 배기를 위한 배기관과, 냉각가스의 주입을 위한 냉각가스관을 일측에 구비한 외부 용기;
    상기 외부 용기의 내측에 배치되며, 상기 외부 용기의 외측으로부터 수소를 내부로 도입하는 수소도입관과, 내부의 수소를 상기 외부 용기의 외측으로 배출하는 수소배출관을 일측에 구비한 내부 용기;
    상기 내부 용기의 내측에 배치되고, 내측에 흡착물질이 배치되며, 상하부가 연통되도록 원통 형상의 삽입관이 수직으로 복수가 배치되되, 재질이 메쉬(mesh)로 이루어진 흡착물질 용기;
    상기 삽입관과 이격되도록 상기 삽입관 중의 적어도 하나 이상의 내측에 배치되는 내부 발열체;
    상기 삽입관과 접촉되도록 상기 삽입관 중의 적어도 하나 이상의 내측에 배치되는 냉각관; 및
    상기 내부 용기를 열복사 가열하도록 상기 내부 용기의 외측에 적어도 하나 이상 이격 배치되는 외부 발열체를 포함하는 흡탈장용 수소 저장용기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 흡착물질 용기는,
    상기 삽입관의 외주면을 감싸면서 상기 흡착물질 용기 내부에 배치되는 금속 링과, 상기 흡착물질과의 접촉면적을 높이기 위해 상기 금속링과 일단이 접하면서 방사상으로 배치되는 복수의 금속핀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 흡탈장용 수소 저장용기.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉각관은,
    상기 삽입관들 중에서 복수의 삽입관 내측에 배치되되, 하나의 냉각관이 굴절되어 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 흡탈장용 수소 저장용기.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 내부 용기의 외면을 따라 배치되는 세라믹 재질의 지지부를 더 포함하고,
    상기 외부 발열체는, 상기 지지부에 고정됨으로써 상기 내부 용기와 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 흡탈장용 수소 저장용기.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 외부 발열체에서 발생된 열을 내부로 반사하기 위해 내부 용기의 외측에 지지부와 외부 발열체를 감싸는 반사판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 흡탈장용 수소 저장용기.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 흡착물질은 ZrCo 분말을 포함하는 것을 특징으로 하는 흡탈장용 수소 저장용기.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 내부 용기는, 상기 외부 용기와 이격되어 상기 외부 용기의 내측에 배치되고,
    상기 흡착물질 용기는, 상기 내부 용기와 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 흡탈장용 수소 저장용기.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 내부 용기의 내측과, 상기 삽입관의 내측과, 상기 흡착물질 용기의 내측에는 각각의 온도를 측정하기 위한 열전대(熱電對; thermo couple)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 흡탈장용 수소 저장용기.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200080643A (ko) * 2018-12-27 2020-07-07 국방과학연구소 최적화된 열관리 시스템이 반영된 수소저장장치
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CN113390012A (zh) * 2021-06-10 2021-09-14 中国工程物理研究院核物理与化学研究所 一种氘氚混合气的供应设备及方法
KR20220126059A (ko) * 2021-03-08 2022-09-15 주식회사 에스에이씨 수소 방출 시스템

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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