KR20120134112A - Hydrogen storage unit - Google Patents

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KR20120134112A
KR20120134112A KR1020127021939A KR20127021939A KR20120134112A KR 20120134112 A KR20120134112 A KR 20120134112A KR 1020127021939 A KR1020127021939 A KR 1020127021939A KR 20127021939 A KR20127021939 A KR 20127021939A KR 20120134112 A KR20120134112 A KR 20120134112A
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KR1020127021939A
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매튜 캠벨 그리브즈
벤저민 데이비드 가이머
조던 크리스토퍼 피어스
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하이드렉시아 피티와이 리미티드
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Abstract

수소 용기는 유체 연통 포트, 외부 용기 및 내부 격실을 포함한다. 내부 용기는 금속 수소화물과 같은 수소 저장 재료를 수용한다. 일 실시예에서, 내부 용기는 외부 용기로부터 기계적으로 분리된다. 외부 용기와 내부 용기 사이의 분리는 각각의 용기 사이에 주변 체적을 제공한다. 내부 격실의 주위에 있는 주변 체적은 내부 격실로부터 유체적으로 분리될 수 있다. 수소 저장 유닛은 주변 체적과 연통되는 유체 압력 장치; 및 탈착 및 흡수 중에 유체 압력 장치를 제어하기 위한 제어기를 더 포함한다.The hydrogen vessel includes a fluid communication port, an outer vessel and an inner compartment. The inner container houses a hydrogen storage material such as a metal hydride. In one embodiment, the inner container is mechanically separated from the outer container. Separation between the outer vessel and the inner vessel provides a peripheral volume between each vessel. Peripheral volumes around the interior compartment may be fluidly separated from the interior compartment. The hydrogen storage unit includes a fluid pressure device in communication with the surrounding volume; And a controller for controlling the fluid pressure device during desorption and absorption.

Description

수소 저장 유닛{HYDROGEN STORAGE UNIT}Hydrogen Storage Unit {HYDROGEN STORAGE UNIT}

본 발명은 수소 저장 유닛에 관한 것이며 특히 고체 금속 수소화물 흡수/흡착 및 수소의 탈착에 사용될 수 있는 유닛에 관한 것이다.The present invention relates to a hydrogen storage unit and in particular to a unit that can be used for solid metal hydride absorption / adsorption and desorption of hydrogen.

수소는 연료로서 사용하기 위해서나 다른 목적들을 위해 저장될 수 있다. 몇몇의 수소 저장 유닛들은 촉매화된 MgH2 또는 다른 고온 금속 수소화물(및 다양한 합금들)과 같은 수소 저장 재료의 베드를 가지고 있는 밀폐된 체적을 포함한다.Hydrogen can be stored for use as fuel or for other purposes. Some hydrogen storage units include an enclosed volume having a bed of hydrogen storage material, such as catalyzed MgH 2 or other high temperature metal hydride (and various alloys).

이와 같은 저장 유닛들과 관련된 다수의 열적 과제들이 있다. 일반적인 수소 저장 재료들은 효과적으로 작동되도록 대략 365℃의 좁은 대역의 작동 온도 내에 유지되어야 한다.There are a number of thermal challenges associated with such storage units. Typical hydrogen storage materials must be maintained within a narrow band of operating temperature of approximately 365 ° C. to work effectively.

일반적으로, 모든 재료가 화학적으로 가능한 전체 양의 수소를 흡수하고/흡착하는 것을 보장하기 위해 20℃ 미만의 온도 구배가 흡수/흡착 중에 수소 저장 재료 베드 내에 요구된다. 만약 가장 차가운 재료의 온도가 베드에 있는 가장 뜨거운 재료의 온도보다 20℃ 이상 낮다면, 촉매는 수소화물을 형성하기 위해 수소와 화학적으로 반응할 것이며, 그에 의해 이의 효율성을 감소시킨다. 만약 이런 온도 차이가 외벽에 가장 가까운 재료에서 통상적으로 일어나는 바와 같이 20℃보다 상당히 높다면, 그 결과로 나온 반응속도는 상당히 느릴 것이며 흡수/흡착은 실제적인 시간에 완성을 향해 진행되지 않을 것이다.In general, a temperature gradient of less than 20 ° C. is required in the hydrogen storage material bed during absorption / adsorption to ensure that all materials absorb / adsorb the total amount of chemically possible hydrogen. If the temperature of the coldest material is at least 20 ° C. below the temperature of the hottest material in the bed, the catalyst will react chemically with hydrogen to form hydrides, thereby reducing its efficiency. If this temperature difference is significantly higher than 20 ° C, as is usually the case with the material closest to the outer wall, the resulting reaction rate will be significantly slower and the absorption / adsorption will not proceed towards completion in practical time.

저장 유닛이 채워질 때, 수소는 수소 저장 재료에 의해 흡수되고/흡착된다. 이런 반응은 발열반응이며, 즉 열을 방출한다. 반응 열은 압축 열에 더해지며, 수소 저장 재료를 원하는 작동 온도 범위 내에 유지하기 위해 소산되어야 한다.When the storage unit is filled, hydrogen is absorbed / adsorbed by the hydrogen storage material. This reaction is exothermic, ie it releases heat. The heat of reaction is added to the heat of compression and must be dissipated to keep the hydrogen storage material within the desired operating temperature range.

저장 유닛이 비워질 때, 즉 수소를 배출할 때, 수소는 수소 저장 재료로부터 탈착된다. 이런 반응은 흡열반응이며, 즉 열을 흡수한다. 몇몇의 저장 유닛들은 저장 유닛이 수소를 배출하는 동안에 원하는 작동 범위의 온도 내에 수소 저장 재료를 유지하기 위해 히터를 포함한다. 바람직한 작동 온도가 일반적으로 주변 온도보다 훨씬 높을 때, 히터로부터 요구되는 에너지 입력을 최소화하기 위해, 즉 열 효율을 최대화하기 위해, 저장 유닛으로부터 주변 환경으로의 열 손실을 최소화하는 것이 바람직하다.When the storage unit is emptied, ie when discharging hydrogen, hydrogen is desorbed from the hydrogen storage material. This reaction is endothermic, ie it absorbs heat. Some storage units include a heater to maintain the hydrogen storage material within a desired operating range of temperature while the storage unit is discharging hydrogen. When the desired operating temperature is generally much higher than the ambient temperature, it is desirable to minimize the heat loss from the storage unit to the ambient environment in order to minimize the energy input required from the heater, ie to maximize the thermal efficiency.

수소 저장 재료들은 수소를 흡수하고/흡착할 때 팽창하기 때문에 이런 재료는 응력을 생성하고 용기를 변형시키거나 파괴시킬 수 있다. 응력 축적은 또한 용기의 바닥에 있는 틈들로 낙하하는 미세하게 분쇄된 입자들의 결과로 높은 패킹 밀도에서 수소화물 베드들에 일어날 수 있으며, 그에 따라 용기의 바닥에 있는 수소화물 패킹 부분이 점차 증가되게 한다.Because hydrogen storage materials expand when they absorb / adsorb hydrogen, such materials can create stress and deform or destroy the vessel. Stress buildup can also occur in hydride beds at high packing densities resulting in finely ground particles falling into gaps at the bottom of the vessel, thereby causing the hydride packing portion at the bottom of the vessel to gradually increase .

도 1은 수소화물 형태의 수소 저장 재료의 베드(12)를 수용하는 외벽(14)을 포함하는 탱크 형태의 선행 기술의 수소 저장 유닛(10)의 단면을 개략적으로 도시한다. 외벽(14)은 순 외향력(FR)에 의해 기계적으로 응력을 받는다. 순 외향력(FR)은 팽창력(즉 수소화물에 의해 발생된 기계적인 응력)에 유체 정역학적 힘(즉 수소의 압력)을 더한 것과 같다.1 schematically shows a cross section of a prior art hydrogen storage unit 10 in the form of a tank comprising an outer wall 14 containing a bed 12 of hydrogen storage material in hydride form. The outer wall 14 is mechanically stressed by the net outward force F R. The net outward force F R is equal to the expansion force (ie the mechanical stress generated by the hydride) plus the hydrostatic force (ie the pressure of the hydrogen).

도 2는 금속 수소화물 베드에서 온도 구배를 최소화하는 선행 기술의 접근방법을 도시한다. 도 2는 외부 용기(20)의 외부의 주위에 있는 층(30)에 의해 열적으로 절연되는 외부 용기(20)를 도시하는 축방향 단면도이다.2 illustrates a prior art approach to minimizing temperature gradients in a metal hydride bed. FIG. 2 is an axial cross-sectional view showing the outer container 20 thermally insulated by a layer 30 around the outside of the outer container 20.

외부 용기(20)는 알루미늄 폼(18), 칸막이들(32) 및 금속 수소화물 입자들(34)을 수용하고 있다. 금속 수소화물 입자들은 알루미늄 폼(18)의 빈 공간들을 채운다. 알루미늄 폼(18)과 금속 수소화물 입자들(34)의 혼합물은 바람직하게는 금속 수소화물 입자들의 고체 베드보다 높은 열전도도를 가진다. 칸막이들(32)은 밀집된 영역들을 제거하도록 (일반적으로 분쇄된 분말의 형태인) 금속 수소화물 입자들(34)의 운동을 최소화하기 위해 외부 용기(20)를 가로질러 가로로 연장되며, 외부 용기(20)를 따라 길이방향으로 이격된다. 칸막이들(32)은 금속 수소화물 입자들(34)이 이동할 수 있는 거리를 최소화시킨다.The outer container 20 contains aluminum foam 18, partitions 32 and metal hydride particles 34. Metal hydride particles fill the voids of the aluminum foam 18. The mixture of aluminum foam 18 and metal hydride particles 34 preferably has a higher thermal conductivity than the solid bed of metal hydride particles. The partitions 32 extend transversely across the outer vessel 20 to minimize the movement of the metal hydride particles 34 (generally in the form of pulverized powder) to remove dense areas, and the outer vessel Along the 20 spaced apart in the longitudinal direction. The partitions 32 minimize the distance that the metal hydride particles 34 can travel.

라인(22)은 외부 용기(20)의 내부에서 길이방향으로 연장된다. 라인(22)은 다공성 금속 필터를 형성하는 기체 투과성 벽들을 가지는 튜브형 구조이다.Line 22 extends longitudinally inside the outer container 20. Line 22 is a tubular structure with gas permeable walls forming a porous metal filter.

라인(22)은 수소가 외부 용기(20)의 내부에 유입되거나 이로부터 배출되는 가역성 유동 경로(24)를 한정하기 위해 그에 의해 외부 용기(20)의 내부와 유체로 연통된다. 바람직하게는 라인(22)은 금속 수소화물 입자들(34)의 상부 영역의 위에 배치된다.Line 22 is in fluid communication with the interior of the outer vessel 20 to define a reversible flow path 24 through which hydrogen enters or exits the interior of the outer vessel 20. Preferably, line 22 is disposed above the upper region of metal hydride particles 34.

저장 유닛(16)은 저장 유닛(16)의 전체 길이를 따라 외부 용기(20)의 내부에서 연장되는 U자 형상의 루프의 형태인 냉각 튜브(28)를 포함한다. 냉각 튜브(28)는 입구(26) 및 출구(25)를 포함한다. 냉각제는 입구(26)를 통해 튜브(28)로 유입되며 출구(25)로부터 나오기 전에 외부 용기(20)의 내부를 가로지를 때 알루미늄 폼(18)과 금속 수소화물 입자들(34)로부터 나온 열을 흡수한다.The storage unit 16 comprises a cooling tube 28 in the form of a U-shaped loop that extends inside the outer container 20 along the entire length of the storage unit 16. The cooling tube 28 includes an inlet 26 and an outlet 25. The coolant enters the tube 28 through the inlet 26 and heat from the aluminum foam 18 and the metal hydride particles 34 as it crosses the interior of the outer vessel 20 before exiting the outlet 25. Absorb it.

도 3은 도 2의 선행 기술의 저장 유닛(16)의 횡단면도를 도시한다.3 shows a cross-sectional view of the prior art storage unit 16 of FIG. 2.

선행 기술의 이런 다양한 구조들은 상당한 결함들을 가진다.These various structures of the prior art have significant drawbacks.

알루미늄 폼은 매우 비싸다. 이는 일반적으로 금속 수소화물보다 적어도 세배 더 비싸다. 더구나, 알루미늄 폼의 이용은 폼의 공극들을 효과적으로 채우고 높은 패킹 밀도를 달성하기 위해 미세한 분말 형태로 된 금속 수소화물을 필요로 한다. 미세한 분말의 제조는 증가된 공구 사용 수요 때문에 재료 생산 비용을 상당히 증가시킨다.Aluminum foam is very expensive. It is generally at least three times more expensive than metal hydrides. Moreover, the use of aluminum foam requires metal hydrides in fine powder form to effectively fill the pores of the foam and achieve high packing densities. The production of fine powders significantly increases the cost of material production due to the increased demand for tool use.

칸막이들은 원통형 용기의 벽에 대한 응력을 감소시킬 수 있지만 이를 제거하지는 못한다. 칸막이들을 가지는 원통형 용기의 벽에 대한 그 결과로 나온 응력은 기체 수소에 의해 가해진 유체 정역학적 응력을 여전히 더 초과할 수 있다. 그러므로, 원통형 용기의 벽들은 이런 힘을 견디기 위해 다른 저장 탱크들보다 훨씬 더 두꺼울 필요가 있다.The partitions can reduce the stress on the walls of the cylindrical container but do not eliminate it. The resulting stress on the wall of the cylindrical vessel with partitions may still exceed the hydrostatic stress exerted by the gaseous hydrogen. Therefore, the walls of the cylindrical container need to be much thicker than other storage tanks to withstand this force.

열을 제거하기 위한 내부 열교환기를 가지는 아주 많이 절연된 원통형 용기를 사용하는 것의 단점은, 예를 들면, 350℃에서 열을 추출하기 위한 안전한 열 전달 유체들의 비용이다. 이용 가능한 유체들은 일반적으로 비싸며, 공기 중에서 자연 발화 가능하며 아주 유독하다. 게다가, 이용 가능한 유체들의 작동 온도는 일반적으로 수소가 유닛으로부터 배출될 수 있는 속도를 제한하는 3 내지 5 bar의 제한된 탈착 압력과 관련된 400℃로 제한된다. 높은 온도의 수소화물들에서 더 높은 압력 탈착을 달성하기 위해, 상당히 더 높은 온도가 요구된다. 600℃까지 및 그 이상의 온도가 전기 히터 요소들을 사용하여 달성 가능하다.A disadvantage of using a very insulated cylindrical vessel with an internal heat exchanger to remove heat is the cost of safe heat transfer fluids to extract heat at 350 ° C., for example. Available fluids are generally expensive, spontaneously ignitable in air and are very toxic. In addition, the operating temperature of the available fluids is generally limited to 400 ° C., which is associated with a limited desorption pressure of 3 to 5 bar, which limits the rate at which hydrogen can exit the unit. In order to achieve higher pressure desorption at higher temperatures of hydrides, significantly higher temperatures are required. Temperatures up to and above 600 ° C. are achievable using electric heater elements.

선행 기술에 대한 위의 언급은 정보가 본 기술분야에서 숙련된 사람의 공통적인 상식의 일부분을 형성한다는 것을 인정하기 위한 것이 아니다.The above references to prior art are not intended to admit that information forms part of the common common sense of those skilled in the art.

본 발명의 일 양상은 유체 연통 포트; 외부 용기 벽; 및 유체 연통 포트와 유체로 연통되는 수소 저장 재료를 위한 내부 격실(inner compartment)로서, 내부 격실과 외부 용기 벽 사이의 주변 체적을 한정하기 위해 외부 용기 벽으로부터 이격되는 내부 격실을 포함하는 수소 저장 유닛을 제공한다.One aspect of the invention is a fluid communication port; Outer container wall; And an inner compartment for hydrogen storage material in fluid communication with the fluid communication port, the inner compartment spaced from the outer vessel wall to define a peripheral volume between the inner compartment and the outer vessel wall. To provide.

본 발명의 바람직한 형태에서, 내부 격실은 주변 체적과 유체로 연통되며, 유체 연통 포트는 수소 저장 유닛으로부터 수소를 배출시키고 이에 수소를 수용하기 위해 저장 유닛의 외부와 내부 격실을 유체로 연통시키기 위한 하나 이상의 유동 경로들을 포함한다. 유체 연통 포트는 수소의 탈착 중에 주변 체적을 적어도 대체로 우회하도록 구성된다. 배출 중에, 주변 체적에 있는 수소는 바람직하게는 수소 저장 재료를 외부와 절연시키기 위해 정지되어 있거나 천천히 이동한다.In a preferred form of the invention, the interior compartment is in fluid communication with the surrounding volume, and the fluid communication port is one for fluidly communicating the exterior and interior compartments of the storage unit to withdraw hydrogen from and receive hydrogen therefrom. It includes the above flow paths. The fluid communication port is configured to at least substantially bypass the surrounding volume during the desorption of hydrogen. During discharge, the hydrogen in the surrounding volume preferably stops or moves slowly to insulate the hydrogen storage material from the outside.

외부 용기 벽이 내부 격실 내에 수용되는 수소 저장 재료에 의해 발생되는 기계적인 응력으로부터 대체로 기계적으로 분리되는 것이 바람직하다. 게다가, 수소화물을 순환시키는 중에 일어나는 온도 차이에 의해 유도될 수 있는 열 팽창 또는 수축 응력들로부터 용기를 분리하는 것이 바람직하다.It is desirable for the outer vessel wall to be generally mechanically separated from the mechanical stresses generated by the hydrogen storage material contained within the inner compartment. In addition, it is desirable to separate the vessel from thermal expansion or contraction stresses that can be induced by temperature differences that occur during circulating hydride.

저장 유닛의 내부 격실은 수소 저장 재료를 수용하도록 구성된다. 이런 유닛들에 따르면, 외부 용기는 내부 격실의 적어도 대부분을 둘러쌀 수 있거나 내부 격실을 전체적으로 수용할 수 있으며, 내부 격실의 주위에 있는 주변 체적을 한정하기 위해 이로부터 이격될 수 있다. 내부 격실은 격실 벽과 단부 부품들(end pieces)을 포함할 수 있으며, 단부 부품들은 외부 용기 내에 있는 내부 격실을 지지하기 위해 외부 용기 벽을 맞문다. 격실 벽은 바람직하게는 원통형이며 단부 부품들은 원뿔형, 절두 원뿔형 또는 반구형의 형상이다. 단부 부품들에서 내부 격실을 지지함으로써, 내부 격실과 외부 용기 사이에 있는 중간 구조적 구성요소들이 회피될 수 있으며 그에 따라 내부 격실에 있는 수소 저장 재료, 외부 용기와 주변 외부 환경 사이의 열 전도 경로들을 감소시키거나 제거할 수 있다.The inner compartment of the storage unit is configured to receive hydrogen storage material. According to these units, the outer container can enclose at least a majority of the inner compartment or can accommodate the inner compartment as a whole and can be spaced therefrom to define a peripheral volume around the inner compartment. The inner compartment may comprise a compartment wall and end pieces, the end parts engaging the outer vessel wall to support the inner compartment in the outer vessel. The compartment wall is preferably cylindrical and the end parts are conical, truncated conical or hemispherical in shape. By supporting the inner compartment in the end parts, intermediate structural components between the inner compartment and the outer vessel can be avoided, thereby reducing the heat conduction paths between the hydrogen storage material in the inner compartment, the outer vessel and the surrounding outer environment. Can be removed or removed.

선택적으로, 내부 격실 벽은 대체로 원통형이며 외부 용기 벽은 내부 격실을 전체적으로 둘러싼다. 외부 용기는 환형의 공간인 주변 체적을 한정하는 내부 격실을 동심원상으로 둘러싸는 대체로 원통형의 내벽을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 내부 격실은 단부 부품들에서만 외부 용기 내에 지지된다. 따라서 외부 용기 벽과 내부 격실 벽 사이에 구조적인 지지물들이 없으며 그에 따라 열 전도를 위해 구조적 지지물들을 통과하는 직접적인 경로가 없다. 본 발명의 일 형태에서, 내부 격실은 주변 체적이 가압되도록 수소의 유입 중에 내부 격실의 주위에 있는 주변 체적과 유체로 연통된다. 내부 격실은 유체 연통 포트에 인접한 위치에서 그리고 바람직하게는 단부 부품들을 통해 주변 체적과 유체로 연통된다. 유체 연통은 내부 격실의 단부 부품들에 있는 기체 균등화 포트들에 의해 제공될 수 있다.Optionally, the inner compartment wall is generally cylindrical and the outer vessel wall entirely surrounds the inner compartment. The outer container may comprise a generally cylindrical inner wall that concentrically surrounds the inner compartment defining an annular volume, which is an annular space. Preferably, the inner compartment is supported in the outer container only at the end parts. Thus, there is no structural support between the outer vessel wall and the inner compartment wall and thus no direct path through the structural supports for heat conduction. In one embodiment of the present invention, the internal compartment is in fluid communication with a peripheral volume surrounding the internal compartment during the inflow of hydrogen such that the peripheral volume is pressurized. The inner compartment is in fluid communication with the surrounding volume at a position adjacent the fluid communication port and preferably via the end parts. Fluid communication may be provided by gas equalization ports in the end parts of the inner compartment.

본 발명의 다른 형태에 따르면, 주변 체적은 내부 격실로부터 유체적으로 분리된다. 유체 압력 장치가 주변 체적 내의 압력을 제어하기 위해 제공될 수 있다. 예로서, 유체 압력 장치는 수소의 배출 중에 주변 체적을 빼내도록 구성되거나 제어될 수 있다.According to another form of the invention, the peripheral volume is fluidly separated from the interior compartment. A fluid pressure device may be provided to control the pressure in the surrounding volume. By way of example, the fluid pressure device may be configured or controlled to withdraw the surrounding volume during the discharge of hydrogen.

내부 격실은 주로 0.75 밀리미터 두께의 스테인리스강(또는 다른 수소와 상용성이 있는 재료들, 즉 구리, 알루미늄 등)과 같은 금속 박판으로 형성될 수 있다.The interior compartment may be formed of a thin metal plate, such as a stainless steel (or materials compatible with other hydrogens, namely copper, aluminum, etc.), mainly 0.75 millimeters thick.

수소 저장 재료는 하나 이상의 고온 금속 수소화물들을 포함할 수 있다.The hydrogen storage material may comprise one or more high temperature metal hydrides.

가열 요소는 수소의 배출 중에 수소 저장 재료를 가열하기 위해 제공될 수 있다.The heating element may be provided for heating the hydrogen storage material during the discharge of hydrogen.

본 발명의 제2 양상은 유체 연통 포트; 수소 저장 재료를 수용하기 위한 내부 격실; 내부 격실로부터 분리되는 내부 격실 주위의 주변 체적을 한정하기 위해 내부 격실을 둘러싸는 외부 용기 벽; 주변 체적과 연통되는 유체 압력 장치; 및 유체 압력 장치를 제어하기 위한 제어기를 포함하는 수소 저장 유닛을 제공하며, 제어기는: i) 내부 격실을 절연시키기 위해 수소의 탈착 중에 주변 체적의 압력을 감소시키며; ii) 내부 격실로부터 외부 용기 벽까지 열을 전도하기 위해 수소의 흡수/흡착 중에 주변 체적의 압력을 증가시키도록 구성된다.A second aspect of the invention provides a fluid communication port; An interior compartment for receiving a hydrogen storage material; An outer vessel wall surrounding the inner compartment to define a peripheral volume around the inner compartment that is separated from the inner compartment; A fluid pressure device in communication with the surrounding volume; And a controller for controlling the fluid pressure device, the controller comprising: i) reducing the pressure of the surrounding volume during the desorption of hydrogen to insulate the inner compartment; ii) increase the pressure of the surrounding volume during absorption / adsorption of hydrogen to conduct heat from the inner compartment to the outer vessel wall.

본 발명의 제3 양상은 제1 양상과 일치하는 수소 저장 유닛을 제공하며: 내부 격실은 적어도 하나의 압력 균등화 포트에 의해 주변 체적과 연결되며; 유체 연통 포트는 주변 체적을 우회하여 내부 격실과 유체로 연통된다.A third aspect of the invention provides a hydrogen storage unit in accordance with the first aspect: the inner compartment is connected to the peripheral volume by at least one pressure equalization port; The fluid communication port is in fluid communication with the interior compartment bypassing the surrounding volume.

제1 양상에서와 같이, 제2 및 제3 양상에서, 내부 격실은 격실 벽과 단부 부품들을 포함할 수 있으며, 단부 부품들은 외부 용기 내에서 내부 격실을 지지하기 위해 외부 용기 벽을 맞문다. 격실 벽은 바람직하게는 원통형이며 단부 부품들은 원뿔형이거나 절두 원뿔형의 형상이다. 단부 부품들에서 내부 격실을 지지함으로써, 내부 격실과 외부 용기 사이에 있는 중간 구조적 구성요소들이 회피될 수 있으며 그에 따라 내부 격실에 있는 수소 저장 재료, 외부 용기와 주변 외부 환경 사이의 열 전도 경로들을 감소시키거나 제거할 수 있다.As in the first aspect, in the second and third aspects, the inner compartment may comprise a compartment wall and end parts, the end parts engaging the outer container wall to support the inner compartment in the outer container. The compartment wall is preferably cylindrical and the end parts are conical or truncated conical in shape. By supporting the inner compartment in the end parts, intermediate structural components between the inner compartment and the outer vessel can be avoided, thereby reducing the heat conduction paths between the hydrogen storage material in the inner compartment, the outer vessel and the surrounding outer environment. Can be removed or removed.

유체 연통 포트는 수소 저장 용기의 상부에서 외부 용기에 들어가며 내부 격실의 상부 단부 부품에 있는 구멍을 통과한다.The fluid communication port enters the outer vessel at the top of the hydrogen storage vessel and passes through a hole in the upper end part of the inner compartment.

도 1은 수소 저장 유닛의 개략적인 횡단면도이다.
도 2는 수소 저장 유닛의 축방향 단면도이다.
도 3은 도 2의 수소 저장 유닛의 횡단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 저장 유닛의 측면도이다.
도 5는 도 4의 수소 저장 유닛의 축방향 단면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 축방향 단면도의 단부의 확대도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 수소 저장 유닛의 개략적인 횡단면도이다.
도 8은 (a) 수소 갭을 가지지 않으며 (b) 수소 갭을 가지는 수소 저장 유닛의 FEA 시뮬레이션이다.
도 9는 (a) 흡수/흡착을 위한 갭에서 7 bar의 수소의 경우와 (b) 탈착을 위한 갭에서 1 bar 수소의 경우의 열 유속(heat flux)을 보여주는 수소 저장 유닛의 FEA 시뮬레이션이다.1 is a schematic cross-sectional view of a hydrogen storage unit.
2 is an axial sectional view of the hydrogen storage unit.
3 is a cross-sectional view of the hydrogen storage unit of FIG. 2.
4 is a side view of a hydrogen storage unit according to an embodiment of the present invention.
5 is an axial cross-sectional view of the hydrogen storage unit of FIG. 4.
6 is an enlarged view of the end of the axial cross-sectional view shown in FIG. 5.
7 is a schematic cross-sectional view of a hydrogen storage unit according to another embodiment of the invention.
8 is a FEA simulation of a hydrogen storage unit (a) having no hydrogen gap and (b) having a hydrogen gap.
FIG. 9 is a FEA simulation of a hydrogen storage unit showing the heat flux for (a) 7 bar of hydrogen in the gap for absorption / adsorption and (b) 1 bar of hydrogen in the gap for desorption.

본 명세서에서 개시되고 한정되는 본 발명은 언급되거나 본문이나 도면들로부터 분명한 둘 이상의 개별적인 특징들의 모든 대체 조합들로 확장된다는 것이 이해될 것이다. 모든 이런 상이한 조합들은 본 발명의 대체 양상들을 구성한다.It is to be understood that the invention disclosed and defined herein extends to all alternative combinations of two or more individual features mentioned or evident from the text or drawings. All these different combinations constitute alternative aspects of the present invention.

도 4, 5 및 6은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시한다. 수소 저장 유닛(50)은 바람직하게는 MgH2의 형태인 수소 저장 재료(56)의 물체를 수용하고 있는 내부 격실(54A)을 수용하고 있는 외부 용기 벽(52A)을 포함한다. 튜브형 네크(58)는 내부 격실(54A)에 수용된 수소 저장 재료(56)와 연통되는 입구/출구 유동 경로를 위한 유체 연통 포트를 한정한다.4, 5 and 6 show a preferred embodiment of the present invention. The hydrogen storage unit 50 comprises an outer vessel wall 52A containing an inner compartment 54A containing an object of hydrogen storage material 56, preferably in the form of MgH 2 . Tubular neck 58 defines a fluid communication port for the inlet / outlet flow path in communication with the hydrogen storage material 56 contained in inner compartment 54A.

외부 용기 벽(52A)은 대체로 원통형이며 외측 돔형의 단부들(62 및 64)에서 끝난다. 전기 배선함(51)이 돔형의 단부(64)에 의해 지지된다. 수소 저장 용기들은 일반적으로 지지물들(72) 및 전기적 가열 요소들(55)에 대한 전력의 연결을 위한 배선함(51)을 포함하는 베이스(57) 위에 직립되게 서있다. 가열 요소들은 배선함(51)으로부터 연장되지만 내부 격실 내에 수용되는 요소들의 이런 부분만이 활성화되고 열을 제공한다.The outer vessel wall 52A is generally cylindrical and ends at the outer dome shaped ends 62 and 64. The electrical junction box 51 is supported by the domed end 64. Hydrogen storage vessels generally stand upright on a base 57 that includes a junction box 51 for the connection of power to the supports 72 and the electrical heating elements 55. Heating elements extend from junction box 51 but only this portion of the elements contained within the interior compartment is activated and provides heat.

내부 격실(54A)은 또한 원통형이며 외부 용기 벽(52A) 내에 동심원 상에 안착된다. 내부 격실(54A)의 외부는 약 3mm 두께인 환형 기체 공간의 형태인 주변 체적(60)을 한정하기 위해 (반경이) 외부 용기 벽(52A)의 내부면보다 약 3mm 더 작다. 이런 실시예에서, 주변 체적(60)은 수소로 채워지며 그에 따라 수소 갭을 형성한다.The inner compartment 54A is also cylindrical and seated concentrically in the outer vessel wall 52A. The outside of the inner compartment 54A is about 3 mm smaller than the inner surface of the (radius) outer container wall 52A to define a peripheral volume 60 in the form of an annular gas space that is about 3 mm thick. In this embodiment, the peripheral volume 60 is filled with hydrogen thereby forming a hydrogen gap.

내부 격실은 외부 용기 벽에 영향을 주지 않고 수소 저장 재료의 열 팽창 및 수축을 허용한다. 이는 외부 용기가 겪게 되는, 열로 유도된 응력의 수준을 감소시키며 외부 용기의 구조적인 고장의 가능성을 감소시킨다.The inner compartment allows for thermal expansion and contraction of the hydrogen storage material without affecting the outer vessel wall. This reduces the level of heat induced stress experienced by the outer container and reduces the likelihood of structural failure of the outer container.

도 7은 이런 구조의 몇몇의 이점을 개략적으로 도시한다. 주변 체적(60')은 내벽(54')이 수소 저장 재료의 팽창에 의해 발생된 기계적 힘과 동일한 순 외향 팽창 힘을 겪게 되도록 외벽(52') 으로부터 내벽(54') 을 기계적으로 분리시킨다. 이런 응력은 외벽(52')에 전달되지 않으며 그 결과로 외벽(52')은 유체 정역학적 압력과 동일한 순 외향 힘을 겪게 된다.7 schematically illustrates some of the advantages of this structure. Peripheral volume 60 'mechanically separates inner wall 54' from outer wall 52 'such that inner wall 54' experiences a net outward expansion force equal to the mechanical force generated by expansion of the hydrogen storage material. This stress is not transmitted to the outer wall 52 'and as a result the outer wall 52' experiences a net outward force equal to the hydrostatic pressure.

내부 격실(54A)은 내부 격실 벽(54)과 단부 부품들(66, 68)을 포함한다. 단부 부품들(66, 68)은 외부 용기의 내에서 내부 격실을 지지하기 위해 외부 용기 벽을 맞문다. 이런 맞물림은 내부 돔형 단부 부품(62)에 직접적으로 또는 돔형의 단부 부품(62)에 장착되는 유체 연통 포트에 대한 연결을 통해 될 수 있다.Inner compartment 54A includes inner compartment wall 54 and end parts 66, 68. The end parts 66, 68 engage the outer container wall to support the inner compartment within the outer container. This engagement can be either directly to the inner domed end part 62 or through a connection to a fluid communication port that is mounted to the domed end part 62.

격실 벽은 바람직하게는 원통형이며 격실 단부 부품들은 원뿔형이거나 절두 원뿔형의 형상이다. 격실 단부 부품들에서 내부 격실을 지지함으로써, 내부 격실과 외부 용기 사이에 있는 중간 구조적 구성요소들이 요구되지 않으며 그에 따라 내부 격실(54A)에 있는 수소 저장 재료, 외부 용기(71) 및 주변 외부 환경 사이의 열 전도 경로들을 감소시키거나 제거할 수 있다.The compartment wall is preferably cylindrical and the compartment end parts are conical or truncated conical in shape. By supporting the inner compartment in the compartment end parts, intermediate structural components between the inner compartment and the outer vessel are not required and thus between the hydrogen storage material in the inner compartment 54A, the outer vessel 71 and the surrounding outer environment. It is possible to reduce or eliminate the heat conduction paths.

도시된 바와 같이, 외부 용기 벽(52A)은 대체로 모든 격실(54A)을 캡슐화시킨다.As shown, the outer container wall 52A encapsulates substantially all compartments 54A.

유체 연통 포트(58)로부터 나온 유체 연통 배관(58A)은 수소 저장 용기의 상부에서 외부 용기에 들어가며 내부 격실의 상부 단부 부품(62)에 있는 구멍을 통과한다. 유체 연통 배관(58A)은 격실(54A)의 내부와 직접적으로 연통되며 이에 의해 수소가 주변 체적(60)에 수용된 수소의 최소의 방해만으로 저장 유닛(50)으로 유입되거나 이로부터 배출될 수 있다.The fluid communication tubing 58A from the fluid communication port 58 enters the outer vessel at the top of the hydrogen storage vessel and passes through a hole in the upper end part 62 of the inner compartment. The fluid communication tubing 58A is in direct communication with the interior of the compartment 54A whereby hydrogen can enter or exit the storage unit 50 with minimal disruption of hydrogen contained in the peripheral volume 60.

이 실시예에서 유체 연통 배관(58A)이 연통되는 내부 격실(54A)의 단부를 한정하는 상부 격실 단부 부품(66)은 배관(58A)과 동심원상에 있는 피치 원에 대해 동일하게 이격된 여섯 개의 작은 구멍들(70)의 형태인 압력 균등화 포트들을 포함한다. 도시된 바와 같이, 구멍들(70)은 네크(58)에 인접한다.In this embodiment the upper compartment end part 66, which defines the end of the inner compartment 54A through which the fluid communication tubing 58A communicates, has six equally spaced spaces for the pitch circle concentric with the tubing 58A. Pressure equalization ports in the form of small holes 70. As shown, the holes 70 are adjacent to the neck 58.

수소 저장 유닛(50)으로부터 수소의 제거(탈착) 중에, 수소 저장 재료는 내부 격실에서 가열 요소들에 의해 가열된다. 따라서 유체 연통 포트(58)가 개방될 때, 수소는 내부 격실(54A)로부터 유닛(50)의 외부로 흘러나온다. 주변 체적(60)은 구멍들(70)을 통해 내부 격실(54A)과 연통되며 그 결과로 주변 체적(60)의 압력이 저하된다.During the removal (desorption) of hydrogen from the hydrogen storage unit 50, the hydrogen storage material is heated by heating elements in the inner compartment. Thus, when the fluid communication port 58 is opened, hydrogen flows out of the inner compartment 54A to the outside of the unit 50. Peripheral volume 60 communicates with internal compartment 54A through holes 70, resulting in a drop in pressure in peripheral volume 60.

숙련된 사람은, 유체 연통 포트(58)가 수소를 제거하기 위해 먼저 개방되고 수소 저장 재료가 수소를 탈착시키기 위해 가열될 때, 주변 체적(60)으로부터 구멍(70)을 통해 출구(50)로 수소의 초기 유동이 있을 수 있지만, 그 후에 제거/탈착 중에, 주변 체적에 있는 수소가 거의 정지된다는 것을 인정할 것이다. 저압 수소의 이런 주변 체적은 외부 용기 벽(52)과 유닛의 외부로부터 수소 저장 재료(56)를 절연시키는데 유용한 효과적인 절연체라는 것이 발견되었다. 이는 수소 제거/탈착 중에 열 손실을 감소시키고 가열 요소들(55)에 의해 공급될 필요가 있는 열의 양을 감소시키는데 유용하다.The skilled person knows that the fluid communication port 58 is first opened to remove hydrogen and the hydrogen storage material is heated to desorb the hydrogen from the peripheral volume 60 to the outlet 50 through the aperture 70. There may be an initial flow of hydrogen, but then it will be appreciated that during removal / desorption, hydrogen in the surrounding volume is almost stopped. It has been found that this peripheral volume of low pressure hydrogen is an effective insulator useful for insulating hydrogen storage material 56 from the outer vessel wall 52 and the exterior of the unit. This is useful to reduce heat loss during hydrogen removal / desorption and to reduce the amount of heat that needs to be supplied by the heating elements 55.

유닛(50)은 유체 연통 포트(58)에 일정 압력으로 수소를 공급함으로써 채워지며 그에 의해 수소는 내부 격실(54A)로 유입된다. 유입된 수소는 수소 저장 재료(56)에 의해 흡수되고/흡착된다. 수소의 흡수/흡착은 발열반응이기 때문에, 유입/흡수/흡착 중에, 유닛(50)은 수소 저장 재료(56)가 수소를 흡수하며/흡착할 때 반응 열에 의해 가열된다. 논의된 바와 같이, 이런 열은 소산되는 것이 중요하며 그 결과로 수소 저장 재료(56)는 이의 유효한 작동 온도 범위 내에 유지된다.The unit 50 is filled by supplying hydrogen to the fluid communication port 58 at a constant pressure, whereby hydrogen is introduced into the inner compartment 54A. The introduced hydrogen is absorbed / adsorbed by the hydrogen storage material 56. Since the absorption / adsorption of hydrogen is an exothermic reaction, during inflow / absorption / adsorption, the unit 50 is heated by the reaction heat when the hydrogen storage material 56 absorbs / adsorbs hydrogen. As discussed, this heat is important to dissipate and as a result the hydrogen storage material 56 remains within its effective operating temperature range.

도시된 실시예에 따르면, 수소가 유체 연통 포트(58)를 통해 일정 압력으로 용기(50)에 제공될 때, 수소는 내부 격실(54A)로부터 흘러나와서 구멍들(70)을 통해 주변 체적(60)으로 흘러 들어간다. 그러므로, 유입/흡수/흡착 중에, 주변 체적(60)은 효과적인 열 전도체를 형성하는 조밀하고 가압된 수소에 의해 점유된다. 따라서 유입/흡수/흡착 중에, 주변 체적은 열을 소산시키기 위해 수소 저장 재료(56)로부터 외부 용기(52)로 그리고 이의 외부로 열을 효과적으로 전도한다.According to the illustrated embodiment, when hydrogen is provided to the vessel 50 at a constant pressure through the fluid communication port 58, hydrogen flows out of the inner compartment 54A and passes through the apertures 70 through the peripheral volume 60. Flows into). Therefore, during intake / absorption / adsorption, the peripheral volume 60 is occupied by dense and pressurized hydrogen to form an effective thermal conductor. Thus, during inflow / absorption / adsorption, the surrounding volume effectively conducts heat from the hydrogen storage material 56 to the outer vessel 52 and to the outside thereof.

물론 구멍들(70)은 필수적이지는 않다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 주변 체적(60)은 내부 격실(54A)로부터 유체적으로 분리되며 그 결과로 주변 체적(60)과 내부 격실(54A)은 상이한 압력으로 유지될 수 있다. 이 실시예에 따르면, 도 9에 도시된 바와 같이, 양 변위 압축기와 같은 유체 압력 장치가 주변 체적(60') 내에서 압력을 제어하는데 사용될 수 있다. 제어기(74)는 원하는 정도의 절연을 달성하도록 주변 체적(60') 내에서 압력을 제어하기 위해 유체 압력 장치(73)를 구동시키도록 구성된다. 예로서, 제어기(74)와 유체 압력 장치(73)는 개선된 절연과 저감된 열 손실을 위해 제거/탈착 중에 주변 체적(60') 의 압력을 저하시킬 수 있다. 사실상 유체 압력 장치들(73)과 제어기(74)는 개선된 절연을 위해 주변 체적을 비우도록, 즉 부의 압력(negative pressure)을 제공함으로써, 구성될 수 있다. 유체 압력 장치(73)와 제어기(74)는 통합될 수 있다. 또는, 이들은 얼마간의 거리로 분리될 수 있다. 제어기(74)는 배선함(51)의 내부에 설치될 수 있다.Of course, the holes 70 are not essential. According to another embodiment of the present invention, the peripheral volume 60 is fluidly separated from the inner compartment 54A so that the peripheral volume 60 and the inner compartment 54A can be maintained at different pressures. According to this embodiment, as shown in FIG. 9, a fluid pressure device, such as a double displacement compressor, may be used to control the pressure within the peripheral volume 60 ′. The controller 74 is configured to drive the fluid pressure device 73 to control the pressure in the peripheral volume 60 'to achieve the desired degree of insulation. By way of example, controller 74 and fluid pressure device 73 may lower the pressure in peripheral volume 60 'during removal / desorption for improved insulation and reduced heat loss. In fact, the fluid pressure devices 73 and the controller 74 can be configured to empty the surrounding volume for improved insulation, ie by providing negative pressure. The fluid pressure device 73 and the controller 74 can be integrated. Or they can be separated by some distance. The controller 74 may be installed in the junction box 51.

유입/흡수/흡착 중에, 유체 압력 장치(73)와 제어기(74)는 일반적으로 개선된 열 전달을 위해 주변 체적(60') 내에서 압력을 증가시킬 것이다.During inflow / absorption / adsorption, the fluid pressure device 73 and the controller 74 will generally increase the pressure in the peripheral volume 60 'for improved heat transfer.

본 발명의 변형들은 다음에 적용된다:Variations of the invention apply to:

●압축된 기체 MCP의 교체를 위한 솔리드 스테이트, 수소 원통형 용기 팩들;Solid state, hydrogen cylindrical container packs for replacement of compressed gas MCP;

●운송 컨테이너에 포장되는 솔리드 스테이트 수소 저장 시스템;A solid state hydrogen storage system packaged in a transport container;

●폐열 회수용 고온 연료 전지에 대한 인터페이스를 위한 솔리드 스테이트 수소 저장 시스템;A solid state hydrogen storage system for interfacing to high temperature fuel cells for waste heat recovery;

●폐열 이용을 위한 내연 기관에 대한 인터페이스를 위한 수소 저장 시스템;A hydrogen storage system for interfacing to internal combustion engines for use of waste heat;

●연료공급 적용들을 위한 수소 저장 시스템들; 및Hydrogen storage systems for fueling applications; And

●PEM 연료 전지 적용들을 위한 수소 저장 시스템들.Hydrogen storage systems for PEM fuel cell applications.

본 발명의 유효성을 설명하기 위해, 도 8은 (A) 수소 갭이 없으며 (B) 수소 갭을 가지는 수소 저장 유닛의 유한 요소 분석 시뮬레이션을 보여준다. 냉각 효과가 외벽과 가장 가까운 재료에 에어 갭이 없는 유닛에 대해 분명하게 인지될 수 있다. 이와 대조적으로, 수소 갭을 가지는 유닛에서의 냉각 효과는 상당히 더 낮다.To illustrate the effectiveness of the present invention, FIG. 8 shows a finite element analysis simulation of a hydrogen storage unit (A) without a hydrogen gap and (B) with a hydrogen gap. The cooling effect can be clearly seen for units without air gaps in the material closest to the outer wall. In contrast, the cooling effect in units with hydrogen gaps is significantly lower.

얇은 갭은 또한 수소화물 베드의 엣지와 원통형 용기 벽 사이에 큰 온도 차이를 허용한다. 이는 수소화물 베드가 중앙에서부터 주변까지 20℃ 미만의 온도 구배(예를 들면 T중앙 = 370℃, T내벽 = 360℃)로 작동되는 것을 허용하지만 외벽은 250℃의 훨씬 더 낮은 온도에서 작동된다.The thin gap also allows for a large temperature difference between the edge of the hydride bed and the cylindrical vessel wall. This allows the hydride bed to operate with a temperature gradient below 20 ° C. (eg T center = 370 ° C., T inner wall = 360 ° C.) from the center to the periphery, but the outer wall operates at a much lower temperature of 250 ° C.

마지막으로, 갭 내의 수소 압력은 요건에 맞도록 열 전달에 영향을 주기 위해 흡수/흡착과 탈착 사이에서 변경될 수 있다. 베드와 벽 사이의 양호한 열 전달이 요구되는 흡수/흡착을 위해, 수소 압력은 전도성을 증대시키기 위해 높아져야 한다. 이와 대조적으로, 열 손실이 바람직하지 않은 탈착 중에, 압력은 베드와 외벽 사이의 열 전도성을 최소화하기 위해 훨씬 더 낮춰지거나 진공일 수 있다. 갭에서 수소 압력의 효과는 (a) 흡수/흡착을 위해 갭에 있는 7 bar의 수소의 경우, 및 (b) 탈착을 위해 갭에 있는 1 bar의 수소의 경우의 훨씬 더 큰 열 유속을 보여주는 수소 저장 유닛의 유한 요소 분석 시뮬레이션인 도 9에 보여진다.Finally, the hydrogen pressure in the gap can be varied between absorption / adsorption and desorption to affect heat transfer to meet requirements. For absorption / adsorption where good heat transfer between the bed and the wall is required, the hydrogen pressure must be increased to increase conductivity. In contrast, during desorption where heat loss is undesirable, the pressure can be lowered or vacuumed to minimize thermal conductivity between the bed and the outer wall. The effect of hydrogen pressure in the gap is hydrogen which shows a much higher heat flux for (a) 7 bar of hydrogen in the gap for absorption / adsorption, and (b) 1 bar of hydrogen in the gap for desorption. A finite element analysis simulation of the storage unit is shown in FIG. 9.

베드와 벽 사이의 수소로 채워진 갭은 더 높은 압력이 바람직할 때 흡수/흡착 중에 자연적으로 가압된다. 더 높은 압력의 수소는 베드로부터 외부 냉각 시스템이 열을 빼낼 수 있는 유닛의 외벽까지 열을 잘 전도한다.The gap filled with hydrogen between the bed and the wall is naturally pressurized during absorption / adsorption when higher pressures are desired. Higher pressure hydrogen conducts heat well from the bed to the outer wall of the unit where the external cooling system can extract heat.

베드와 벽 사이의 수소로 채워진 갭은 더 낮은 압력이 바람직할 때 탈착 중에 자연적으로 감압되거나 심지어 진공이 된다. 더 낮은 압력의 수소/진공은 베드로부터 유닛의 외벽까지 열을 잘 절연시키며 그에 의해 열 손실을 최소화한다.The gap filled with hydrogen between the bed and the wall naturally depressurizes or even vacuums during desorption when lower pressure is desired. Lower pressure hydrogen / vacuum insulates heat well from the bed to the outer wall of the unit, thereby minimizing heat loss.

갭의 가압 및 감압은 수동적일 수 있으며 흡수/흡착 및 탈착을 위한 유닛의 압력 변화에 따를 수 있다. 또는, 갭은 금속 수소화물 베드로부터 분리될 수 있으므로 베드에 대한 상이한 압력을 가질 수 있다. 이는 갭에서 훨씬 더 높은 압력의 수소를 가지는 저압에서 흡수하고/흡착할 뿐만 아니라 정의 압력에서 탈착하는 동안에 갭의 내측에 진공을 유도하는 것을 허용할 것이다.Pressurization and depressurization of the gap may be passive and may depend on the pressure change of the unit for absorption / adsorption and desorption. Alternatively, the gap may be separated from the metal hydride bed and thus may have different pressures on the bed. This will allow absorption / adsorption at low pressure with much higher pressure hydrogen in the gap as well as inducing a vacuum inside the gap during desorption at positive pressure.

본 명세서에 개시되고 한정된 본 발명은 언급되거나 본문 또는 도면들로부터 분명한 개별적인 특징들의 모든 대체 조합들로 확장된다는 것이 이해될 것이다. 모든 이런 상이한 조합들은 본 발명의 다양한 대체 양상들을 구성한다.It is to be understood that the invention disclosed and defined herein extends to all alternative combinations of the individual features mentioned or evident from the text or drawings. All these different combinations constitute various alternative aspects of the present invention.

Claims (15)

유체 연통 포트;
외부 용기 벽을 포함하는 외부 용기; 및
상기 유체 연통 포트와 유체로 연통되는 수소 저장 재료를 위한 내부 격실로서, 상기 내부 격실과 외부 용기 벽 사이의 주변 공간을 한정하기 위해 상기 외부 용기 벽으로부터 이격되는 상기 내부 격실을 포함하는, 수소 저장 유닛.Fluid communication ports;
An outer container comprising an outer container wall; And
An internal compartment for hydrogen storage material in fluid communication with said fluid communication port, said hydrogen compartment comprising said inner compartment spaced from said outer vessel wall to define a peripheral space between said inner compartment and an outer vessel wall; . 제1항에 있어서,
상기 내부 격실은 수소 저장 재료를 수용하며;
상기 외부 용기는 상기 주변 체적을 형성하기 위해 적어도 대부분의 상기 격실을 둘러싸며 이로부터 이격되는, 수소 저장 유닛.The method of claim 1,
The inner compartment contains a hydrogen storage material;
And the outer container surrounds and is spaced apart from at least most of the compartments to form the peripheral volume. 제2항에 있어서,
상기 내부 격실은 격실 벽과 단부 부품들을 포함하며,
상기 단부 부품들은 상기 외부 용기의 내부에서 상기 내부 격실을 지지하기 위해 상기 외부 용기 벽을 맞무는, 수소 저장 유닛.The method of claim 2,
The inner compartment comprises a compartment wall and end parts,
The end parts abut the outer vessel wall to support the inner compartment inside the outer vessel. 제3항에 있어서,
상기 내부 격실은 상기 단부 부품들에서만 상기 외부 용기에 지지되는, 수소 저장 유닛.The method of claim 3,
And the inner compartment is supported by the outer vessel only at the end parts. 제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 유체 연통 포트는 상기 주변 체적을 적어도 대체로 우회하도록 구성되는, 수소 저장 유닛.The method according to claim 3 or 4,
And the fluid communication port is configured to at least substantially bypass the peripheral volume. 제1항에 있어서,
상기 내부 격실은 상기 주변 체적과 유체로 연통되는, 수소 저장 유닛.The method of claim 1,
And the inner compartment is in fluid communication with the peripheral volume. 제6항에 있어서,
상기 내부 격실은 상기 유체 연통 포트에 인접한 위치에서 상기 주변 체적과 유체로 연통되는, 수소 저장 유닛.The method according to claim 6,
And the inner compartment is in fluid communication with the peripheral volume at a position adjacent the fluid communication port. 제1항 내지 제7항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 내부 격실은 대체로 원통형이며,
상기 외부 용기는 대체로 모든 상기 격실을 둘러싸며 대체로 원통형의 내부를 가지며 그에 의해 상기 주변 체적은 환형 공간인, 수소 저장 유닛.The method according to any one of claims 1 to 7,
The inner compartment is generally cylindrical,
Wherein said outer container generally surrounds all said compartments and has a generally cylindrical interior whereby said peripheral volume is an annular space. 제1항 내지 제86항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 수소 저장 재료는 하나 이상의 고온 금속 수소화물들을 포함하는, 수소 저장 유닛.87. The method of any one of claims 1 to 86,
And the hydrogen storage material comprises one or more hot metal hydrides. 제1항 내지 제7항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 수소 저장 재료로부터 수소를 탈착시키기 위해 상기 수소 저장 재료를 가열하기 위한 적어도 하나의 가열 요소를 더 포함하는, 수소 저장 유닛.The method according to any one of claims 1 to 7,
And at least one heating element for heating the hydrogen storage material to desorb hydrogen from the hydrogen storage material. 제10항에 있어서,
상기 가열 요소는 전기적 가열 요소를 포함하는, 수소 저장 유닛.The method of claim 10,
And the heating element comprises an electrical heating element. 제1항에 있어서,
상기 유체 연통 포트와 유체로 연통되는 수소 저장 재료를 위한 내부 격실로서, 상기 내부 격실은 상기 내부 격실과 외부 용기 벽 사이의 주변 공간을 한정하기 위해 상기 외부 용기 벽으로부터 이격되며,
상기 내부 격실의 주위에 있는 상기 주변 체적은 상기 내부 격실로부터 유체적으로 분리되며;
상기 수소 저장 유닛은:
상기 주변 체적과 연통되는 유체 압력 장치; 및
상기 유체 압력 장치를 제어하기 위한 제어기를 더 포함하며;
상기 제어기는:
i) 상기 내부 격실을 절연시키기 위해 수소의 탈착 중에 상기 주변 체적의 압력을 감소시키고;
ii) 상기 내부 격실로부터 상기 외부 용기 벽으로 열을 전도시키기 위해 수소의 흡수/흡착 중에 상기 주변 체적의 압력을 증대시키도록 구성되는, 수소 저장 유닛.The method of claim 1,
An interior compartment for hydrogen storage material in fluid communication with the fluid communication port, the interior compartment being spaced from the exterior vessel wall to define a peripheral space between the interior compartment and the exterior vessel wall,
The peripheral volume around the inner compartment is fluidly separated from the inner compartment;
The hydrogen storage unit is:
A fluid pressure device in communication with the peripheral volume; And
A controller for controlling the fluid pressure device;
The controller is:
i) reducing the pressure of the peripheral volume during the desorption of hydrogen to insulate the inner compartment;
ii) a hydrogen storage unit configured to increase the pressure of the peripheral volume during absorption / adsorption of hydrogen to conduct heat from the inner compartment to the outer vessel wall. 제11항에 있어서,
상기 내부 격실은 격실 벽과 단부 부품들을 포함하며,
상기 단부 부품들은 상기 외부 용기의 내부에서 상기 내부 격실을 지지하기 위해 상기 외부 용기 벽을 맞무는, 수소 저장 유닛.The method of claim 11,
The inner compartment comprises a compartment wall and end parts,
The end parts abut the outer vessel wall to support the inner compartment inside the outer vessel. 제11항 또는 제12항에 있어서,
상기 제어기는 상기 수소 저장 유닛으로부터 수소의 제거 중에 상기 주변 체적을 비우도록 구성되는, 수소 저장 유닛.13. The method according to claim 11 or 12,
The controller is configured to empty the peripheral volume during removal of hydrogen from the hydrogen storage unit. 제1항에 있어서,
상기 내부 격실은 적어도 하나의 압력 균등화 포트에 의해 상기 주변 체적과 연결되며; 상기 유체 연통 포트는 상기 주변 체적을 우회하여 상기 내부 격실과 유체로 연통되는, 수소 저장 유닛.The method of claim 1,
The inner compartment is connected to the peripheral volume by at least one pressure equalization port; And the fluid communication port is in fluid communication with the inner compartment bypassing the peripheral volume.
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