KR20200123327A - 고체 수소 저장장치 및 이를 포함한 고체 수소 저장모듈 - Google Patents

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이경문
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Abstract

다각형 형상의 단면이 길이 방향으로 연장된 형상을 갖는 고체 수소 저장장치로서, 내부에 냉매가 유동되고, 저장장치가 연장된 방향으로 연장되되, 저장장치의 내부에서 저장장치의 단면과 대응되는 다각형 형상으로 배치된 복수의 열교환 튜브; 및 저장장치의 내부에서 위치되고, 수소를 방출하거나 수소와 결합하는 반응을 통하여 열을 흡수하거나 열을 방출하며, 열교환 튜브와 열교환하는 수소 저장체;을 포함하는 고체 수소 저장장치가 소개된다.

Description

고체 수소 저장장치 및 이를 포함한 고체 수소 저장모듈{SOLID HYDROGEN STORAGE APPARATUS AND SOLID HYDROGENT STORAGE MODULE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 고체 수소 저장장치 및 이를 포함한 고체 수소 저장모듈에 관한 것으로, 내부의 열교환기와 효율적인 열교환이 가능한 저장장치 및 저장모듈에 관한 것이다.
일반적으로, 부피 대비 저장 밀도를 향상시키기 위하여 금속 수소화물 기반의 고체 수소 저장 시스템이 사용되고 있다.
이러한 금속 수소화물로부터 수소를 방출시키기 위해서는 지속적인 열 공급이 필요하다. 특히, 대부분의 고용량 금속 수소화물 소재는 100℃이상의 고온에서 작동하기 때문에, 열 유체나 전력을 이용하여 금속 수소화물을 가열해야 한다.
반대로, 금속 수소화물에 수소 저장시에는 발열 반응이 발생하므로, 금속 수소화물을 냉각하는 방법이 제시되고 있다. 이를 위해, 금속 수소화물 사이에 열 유체를 순환시키는 열교환기를 이용하고, 특히 튜브(Tube)와 핀(Fin)을 이용한 설계 방식을 적용하고 있다.
다만, 열교환기의 튜브 또는 핀에서 멀리 이격된 위치에 있거나, 저장용기의 가장자리에 있는 금속 수소화물은 가열 또는 냉각 등의 열교환이 어렵고, 이에 따라 일부는 수소 저장 또는 방출의 반응이 발생하지 않아 저장용기에 저장되는 수소 용량을 감소시키는 문제가 발생하였다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2017-0097386 A
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 내부에 금속 수소화물 및 열교환기를 포함한 저장장치에서 최적의 열교환이 가능하도록 설계되어 부피 대비 저장 밀도를 향상시킨 고체 수소 저장장치 및 이를 포함한 고체 수소 저장모듈을 제공하고자 함이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고체 수소 저장장치는 다각형 형상의 단면이 길이 방향으로 연장된 형상을 갖는 고체 수소 저장장치로서, 내부에 냉매가 유동되고, 저장장치가 연장된 방향으로 연장되되, 저장장치의 내부에서 저장장치의 단면과 대응되는 다각형 형상으로 배치된 복수의 열교환 튜브; 및 저장장치의 내부에서 위치되고, 수소를 방출하거나 수소와 결합하는 반응을 통하여 열을 흡수하거나 열을 방출하며, 열교환 튜브와 열교환하는 수소 저장체;을 포함한다.
복수의 열교환 튜브는 저장장치의 단면을 형성하는 다각형과 닮음 관계이면서 축소된 다각형 형상으로 배치될 수 있다.
복수의 열교환 튜브는 저장장치의 단면을 형성하는 각각의 모서리가 서로 만나는 코너와 대응된 위치에 배치될 수 있다.
복수의 열교환 튜브는 다각형 형상으로 배치되면서 다각형의 내부에 더 배치될 수 있다.
저장장치의 단면을 형성하는 다각형 및 복수의 열교환 튜브가 배치된 형상의 다각형은 서로 모서리의 개수가 동일한 정다각형이고, 서로 중심이 일치하게 배치될 수 있다.
저장장치의 단면을 형성하는 다각형 및 복수의 열교환 튜브가 배치된 형상의 다각형은 짝수 개의 모서리로 형성된 정다각형일 수 있다.
저장장치의 단면을 형성하는 다각형 및 복수의 열교환 튜브가 배치된 형상의 다각형은 정삼각형, 정사각형 또는 정육각형일 수 있다.
저장장치의 단면을 형성하는 다각형 및 복수의 열교환 튜브가 배치된 형상의 다각형은 정육각형일 수 있다.
저장장치의 내부에서 열교환 튜브가 연장된 방향에 수직한 방향으로 연장되되, 저장장치의 단면과 대응되는 다각형 형상을 갖고, 열교환 튜브와 열교환 가능하도록 연결된 복수의 열교환 핀;을 더 포함할 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고체 수소 저장모듈은 고체 수소 저장장치를 포함한 고체 수소 저장모듈로서, 복수 개의 고체 수소 저장장치가 나란하게 연장되도록 적층되어 형성되되, 단면을 형성하는 다각형의 모서리가 연장된 고체 수소 저장장치의 외측면이 서로 맞닿은 상태로 적층될 수 있다.
고체 수소 저장장치의 단면은 정삼각형, 정사각형 또는 정육각형이고, 고체 수소 저장장치의 단면을 형성하는 각각의 모서리가 연장된 고체 수소 저장장치의 외측면이 서로 맞닿은 상태로 적층될 수 있다.
고체 수소 저장장치의 단면은 짝수 개의 모서리로 형성된 정다각형이고, 고체 수소 저장장치의 단면을 형성하는 각각의 모서리가 연장된 고체 수소 저장장치의 외측면이 서로 맞닿은 상태로 적층될 수 있다.
고체 수소 저장장치의 단면은 정육각형이고, 고체 수소 저장장치의 단면을 형성하는 각각의 모서리가 연장된 고체 수소 저장장치의 외측면이 서로 맞닿은 상태로 적층될 수 있다.
본 발명의 고체 수소 저장장치에 따르면, 반응이 거의 발생하지 않는 미반응 영역을 제거하여 부피 대비 저장 밀도를 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 원형이 아닌 다각형의 단면을 갖도록 형성되어 접지시 또는 적층시 구조적 안정성을 가질 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명의 고체 수소 저장장치를 포함한 고체 수소 저장모듈에 따르면, 단면의 모서리가 길이 방향으로 연장된 고체 수소 저장장치의 외측면이 사공간 없이 밀착되도록 외측면이 맞닿은 상태로 적층될 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 종래 기술에 따른 고체 수소 저장장치의 단면을 도시한 것이다.
도 2는 종래 기술에 따른 고체 수소 저장장치를 포함한 고체 수소 저장모듈을 도시한 것이다.
도 3 내지 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 고체 수소 저장장치의 단면을 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 열교환 핀을 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 고체 수소 저장장치를 포함한 고체 수소 저장모듈을 도시한 것이다.
본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 형태를 가질 수 있으므로 특정실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 종래 기술에 따른 고체 수소 저장장치(10)의 단면을 도시한 것이고, 도 2는 종래 기술에 따른 고체 수소 저장장치(10)를 포함한 고체 수소 저장모듈(100)을 도시한 것이다.
도 1 내지 2를 참조하면, 종래 기술에 따른 고체 수소 저장장치(10)는 단면이 원형으로 형성된 원기둥 형상으로 형성되었다. 또한, 저장장치(10) 내부에 위치된 열교환 튜브(20)는 저장장치(10)의 중심부 및 이를 둘러싸도록 배치되었다.
다만, 열교환 튜브(20)에서 이격되게 위치된 수소 저장용 소재는 열교환 튜브(20)와의 열교환이 어려운 점에서, 흡열 또는 방열이 제대로 이루어지지 않아 수소의 흡수 또는 방출 반응이 거의 발생하지 않는 문제가 있었다.
특히 이에 따라, 저장장치(10) 내부에 저장 가능한 수소의 용량이 감소되어 부피 대비 저장 밀도가 저하되는 문제가 있었다.
또한, 도 2에 도시한 것과 같이, 고체 수소 저장장치(10)를 적층하여 형성한 고체 수소 저장모듈(100)은 원기둥의 외측면이 접촉되도록 적층되더라도, 그 사이에 사공간(빗금)이 크게 발생하여 부피 대비 저장 밀도가 저하되는 문제가 있었다.
도 3 내지 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 고체 수소 저장장치(10)의 단면을 도시한 것이다.
도 3 내지 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고체 수소 저장장치(10)는 다각형 형상의 단면이 길이 방향으로 연장된 형상을 갖는 고체 수소 저장장치(10)로서, 내부에 냉매가 유동되고, 저장장치(10)가 연장된 방향으로 연장되되, 저장장치(10)의 내부에서 저장장치(10)의 단면과 대응되는 다각형 형상으로 배치된 복수의 열교환 튜브(20); 및 저장장치(10)의 내부에서 위치되고, 수소를 방출하거나 수소와 결합하는 반응을 통하여 열을 흡수하거나 열을 방출하며, 열교환 튜브(20)와 열교환하는 수소 저장체(30);을 포함한다.
저장장치(10)는 고온 및 고압의 환경에도 불구하고 내부에 저장한 수소를 유출시키지 않는 재질로 형성될 수 있다. 내열성 및 내압성뿐만 아니라 내부식성까지 우수한 재질로 형성될 수 있다.
수소 저장체(30)는 저장용기의 내부에 포함된 수소 저장용 소재일 수 있다. 특히, 수소 저장용 소재는 고체의 분말 형태이고, 수소 저장체(30)는 수소 저장용 소재가 가압되어 형성된 플레이트일 수 있다. 수소 저장용 소재는 반응을 통하여 수소를 흡수하였다가 방출할 수 있다.
구체적으로, 수소 저장용 소재는 반응을 통하여 수소를 합성시키거나 수소를 분해시키는 금속 수소화물일 수 있다. 금속 수소화물은 특정한 압력 및 온도 조건에서 수소와 합성되거나 수소를 방출시킬 수 있다.
특히, 수소 저장체(30)의 수소 저장용 소재는 열에너지를 흡수함에 따라 수소를 방출할 수 있다. 즉, 수소 저장용 소재는 흡열 반응에 의해 수소를 방출하는 것으로, 수소를 방출시키기 위하여 수소 저장체(30)를 가열할 수 있다.
예를 들어, 수소 저장용 소재는 고온 및 고압의 조건에서 수소와 반응하여
Figure pat00001
로 합성되는 Mg 분말이거나, 수소와 반응하여
Figure pat00002
로 합성하는 NaAl일 수도 있다.
반응식은 예를 들어 아래와 같다.
Mg +
Figure pat00003
↔
Figure pat00004
+ 75 kJ/mol
즉,
Figure pat00005
에 에너지를 가해주면 Mg +
Figure pat00006
로 분해되어 수소가 방출되고, 특정한 온도 범위 내에서 수소를 가압하면 Mg가 다시
Figure pat00007
로 합성되면서 수소를 저장하는 가역 반응이다.
특히,
Figure pat00008
은 수소 저장밀도가 7.8[wt%]로, 다른 금속 수소화물에 대비하여 단위 질량당 수소 저장량이 크다. 이에 따라, 수소 저장용 소재로
Figure pat00009
을 이용하는 경우, 질량 대비 수소 저장량이 큰 효과를 가질 수 있다.
다만,
Figure pat00010
는 수소를 방출하는 반응이 발생하는 온도가 상대적으로 고온이므로 수소 저장용 소재를 가열하는 열효율 및 열전달이 중요하다.
추가로, 수소 저장체(30)에는 수소 저장용 소재의 반응속도(Kinetics)를 향상시키기 위하여 전이금속 또는 희토류계 촉매를 더 포함하거나, 수소 저장체(30)(200) 내부에서의 열전도율을 향상시키기 위하여 팽창흑연 (ENG, Expanded Natural Graphite) 또는 그래핀 등의 탄소 첨가제를 포함할 수 있다.
복수의 열교환 튜브(20)는 저장장치(10)의 내부에서 수소 저장체(30)를 관통하도록 저장장치(10)의 연장 방향과 나란하게 연장될 수 있다. 특히, 열교환 튜브(20)의 측면은 수소 저장체(30)에 접촉된 상태로 전도에 의해 열교환될 수 있다.
열교환 튜브(20)는 내부에 냉매가 유동되는 것으로, 냉매를 가열하거나 냉각하여 공급하는 저장장치(10)의 외부에 위치된 펌프에 연결될 수 있다.
본 발명에 따른 고체 수소 저장장치(10)는 다각형 형상의 단면을 갖고 길이 방향으로 연장될 수 있다. 또한, 복수의 열교환 튜브(20)도 저장장치(10)의 단면과 대응되는 다각형 형상으로 배치될 수 있다.
구체적으로 도 3에 도시한 것과 같이, 저장장치(10)의 내부에는 복수의 열교환 튜브(20)가 다각형 형상으로 배치되고, 각각의 열교환튜브에서 이격된 저장장치(10)의 가장자리에서 반응이 거의 발생하지 않는 수소 저장체(30)를 제거하기 위하여 저장장치(10)는 복수의 열교환 튜브(20)가 배치된 다각형 형상에 대응되는 다각형 형상의 단면을 갖도록 형성될 수 있다.
이에 따라, 저장장치(10)는 반응이 거의 발생하지 않는 미반응 영역을 제거하여 부피 대비 저장 밀도를 향상시킬 수 있고, 원형이 아닌 다각형의 단면을 갖도록 형성되어 접지시 또는 적층시 구조적 안정성을 가질 수 있다.
구체적으로, 복수의 열교환 튜브(20)는 저장장치(10)의 단면을 형성하는 다각형과 닮음 관계이면서 축소된 다각형 형상으로 배치될 수 있다.
즉, 복수의 열교환 튜브(20)는 저장장치(10)의 단면과 동일한 형상이되 축소된 닮음 관계의 다각형 형상으로 배치될 수 있다.
특히, 복수의 열교환 튜브(20)는 저장장치(10)의 단면을 형성하는 각각의 모서리가 서로 만나는 코너와 대응된 위치에 배치될 수 있다.
즉, 저장장치(10)의 중심부에서 최대로 이격된 코너의 주위에 열교환 튜브(20)를 배치할 수 있다. 이에 따라, 저장장치(10)의 코너 주위에 위치된 수소 저장체(30)와 원활하게 열교환함으로써 저장장치(10) 내부에서 열교환이 균일하게 발생될 수 있다.
복수의 열교환 튜브(20)는 다각형 형상으로 배치되면서 다각형의 내부에 더 배치될 수 있다.
즉, 열교환 튜브(20)는 다각형의 중심부에 더 포함되어 중심부에 위치된 수소 저장체(30)에서의 열교환을 활성화시킬 수 있다.
저장장치(10)의 단면을 형성하는 다각형 및 복수의 열교환 튜브(20)가 배치된 형상의 다각형은 서로 모서리의 개수가 동일한 정다각형이고, 서로 중심이 일치하게 배치될 수 있다.
즉, 저장장치(10)의 단면 및 열교환 튜브(20)가 배치된 형상은 정삼각형, 정사각형, 정오각형, 정육각형 등 정다각형일 수 있고, 서로 중심이 일치하게 배치될 수 있다. 특히, 열교환 튜브(20)가 배치된 형상은 저장장치(10)의 단면보다 작게 축소될 수 있다.
이에 따라, 열교환 튜브(20)는 저장장치(10)의 단면을 형성하는 다각형의 코너마다 배치되도록 형성될 수 있고, 각각의 코너가 중심부에서의 거리가 균일하도록 단면은 정다각형일 수 있다.
특히, 저장장치(10)의 단면을 형성하는 다각형 및 복수의 열교환 튜브(20)가 배치된 형상의 다각형은 짝수 개의 모서리로 형성된 정다각형일 수 있다.
저장장치(10)의 단면이 짝수 개의 모서리를 갖는 다각형으로 형성되면, 저장장치(10)는 사각기둥, 육각기둥, 팔각기둥 등의 형상을 가질 수 있다. 이에 따라, 외측면이 접지되는 경우에 상면과 하면이 모두 평면으로 연장되어 적층시 안정성이 향상되는 효과를 갖는다.
또한, 저장장치(10)의 단면을 형성하는 다각형 및 복수의 열교환 튜브(20)가 배치된 형상의 다각형은 정삼각형, 정사각형 또는 정육각형일 수 있다.
정삼각형, 정사각형 및 정육각형은 복수의 다각형을 형성하는 모서리가 맞닿도록 배치되면 사공간이 전혀 발생하지 않는 특징을 갖는다.
이에 따라, 저장장치(10)의 단면이 정삼각형, 정사각형 또는 정육각형으로 형성되면 저장장치(10)의 외측면이 서로 맞닿은 상태로 적층시 사공간 없이 적층이 가능하여 부피 대비 적층 밀도가 향상되는 효과를 갖는다.
즉, 상기 조건을 모두 만족하기 위해서는 저장장치(10)의 단면은 사각형 또는 육각형인 것이 가장 바람직하다.
저장장치(10)의 단면을 형성하는 다각형 및 복수의 열교환 튜브(20)가 배치된 형상의 다각형은 정육각형일 수 있다.
정육각형은 정사각형보다 원형에 더 가까운 형상으로, 코너에서 정사각형의 90[deg]보다 큰 120[deg]의 각도를 가짐으로써 코너에 배치된 열교환 튜브(20)와 열교환되는 수소 저장체(30)의 영역이 크다.
이에 따라, 저장장치(10)의 단면이 정육각형으로 형성되면 가장 안정적이면서 열교환 튜브(20)와의 열교환이 가장 효율적으로 발생되는 효과를 갖는다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 열교환 핀(40)을 도시한 것이다.
도 6을 더 참조하면, 저장장치(10)의 내부에서 열교환 튜브(20)가 연장된 방향에 수직한 방향으로 연장되되, 저장장치(10)의 단면과 대응되는 다각형 형상을 갖고, 열교환 튜브(20)와 열교환 가능하도록 연결된 복수의 열교환 핀(40);을 더 포함할 수 있다.
열교환 튜브(20) 및 열교환 핀(40)은 내열성 및 내부식성이 우수한 SUS재질일 수 있다. 또한, 열교환 핀(40)은 열 전도성이 우수한 재질로 형성될 수 있다.
열교환 핀(40)은 저장장치(10)의 단면에 대응되는 다각형 형상으로, 열교환 튜브(20)의 연장 방향과 수직하게 연장될 수 있다. 수소 저장체(30)는 열교환 핀(40)과 접촉되어 전도를 통하여 열전도됨으로써 열 교환의 효율이 향상될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 고체 수소 저장장치(10)를 포함한 고체 수소 저장모듈(100)을 도시한 것이다.
도 7을 더 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고체 수소 저장장치(10)를 포함한 고체 수소 저장모듈(100)로서, 복수 개의 고체 수소 저장장치(10)가 나란하게 연장되도록 적층되어 형성되되, 단면을 형성하는 다각형의 모서리가 연장된 고체 수소 저장장치(10)의 외측면이 서로 맞닿은 상태로 적층된 것을 특징으로 한다.
복수 개의 고체 수소 저장장치(10)는 연장된 방향이 나란하도록 적층되어 고체 수소 저장모듈(100)을 형성할 수 있다. 특히, 고체 수소 저장모듈(100)은 적층된 복수 개의 고체 수소 저장장치(10)가 측면 또는 상하면에서 별도의 결합장치에 의해 일체로 결합되어 형성될 수 있다.
구체적으로 전술한 것과 같이, 고체 수소 저장장치(10)의 단면은 정삼각형, 정사각형 또는 정육각형이고, 고체 수소 저장장치(10)의 단면을 형성하는 각각의 모서리가 연장된 고체 수소 저장장치(10)의 외측면이 서로 맞닿은 상태로 적층될 수 있다.
정삼각기둥, 정사각기둥 및 정육각기둥 형상의 고체 수소 저장장치(10)는 모서리가 연장된 외측면이 맞닿은 상태로 적층될 수 있다.
정삼각기둥은 하나의 코너에 6개, 정사각기둥은 하나의 코너에 4개, 정육각기둥은 하나의 코너에 3개가 사공간 없이 밀착되어 적층될 수 있다.
고체 수소 저장장치(10)의 단면은 짝수 개의 모서리로 형성된 정다각형이고, 고체 수소 저장장치(10)의 단면을 형성하는 각각의 모서리가 연장된 고체 수소 저장장치(10)의 외측면이 서로 맞닿은 상태로 적층될 수 있다.
단면이 짝수 개의 모서리로 형성된 정다각형인 고체 수소 저장장치(10)는 외측면 중 하면이 접지되더라도 상면이 지면과 나란하므로, 안정적인 적층이 가능한 효과를 갖는다.
고체 수소 저장장치(10)의 단면은 정육각형이고, 고체 수소 저장장치(10)의 단면을 형성하는 각각의 모서리가 연장된 고체 수소 저장장치(10)의 외측면이 서로 맞닿은 상태로 적층될 수 있다.
단면이 짝수 개의 모서리를 가지면서 외측면이 사공간 없이 적층 가능하도록 고체 수소 저장장치(10)는 단면이 정사각형 또는 정육각형이 될 수 있다.
특히, 단면이 정육각형인 경우에는 내부에 배치된 열교환 튜브(20)가 고체 수소 저장장치(10) 내부와 균일하게 열교환을 할 수 있다. 따라서, 고체 수소 저장장치(10)의 단면은 정육각형이고, 각각의 모서리가 연장된 고체 수소 저장장치(10)의 외측면이 서로 맞닿은 상태로 적층되는 것이 특히 바람직할 수 있다.
본 발명의 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
10 : 고체 수소 저장장치
20 : 열교환 튜브
30 : 수소 저장체
40 : 열교환 핀
100 : 고체 수소 저장모듈

Claims (13)

  1. 다각형 형상의 단면이 길이 방향으로 연장된 형상을 갖는 고체 수소 저장장치로서,
    내부에 냉매가 유동되고, 저장장치가 연장된 방향으로 연장되되, 저장장치의 내부에서 저장장치의 단면과 대응되는 다각형 형상으로 배치된 복수의 열교환 튜브; 및
    저장장치의 내부에서 위치되고, 수소를 방출하거나 수소와 결합하는 반응을 통하여 열을 흡수하거나 열을 방출하며, 열교환 튜브와 열교환하는 수소 저장체;을 포함하는 고체 수소 저장장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    복수의 열교환 튜브는 저장장치의 단면을 형성하는 다각형과 닮음 관계이면서 축소된 다각형 형상으로 배치된 것을 특징으로 하는 고체 수소 저장장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    복수의 열교환 튜브는 저장장치의 단면을 형성하는 각각의 모서리가 서로 만나는 코너와 대응된 위치에 배치된 것을 특징으로 하는 고체 수소 저장장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    복수의 열교환 튜브는 다각형 형상으로 배치되면서 다각형의 내부에 더 배치된 것을 특징으로 하는 고체 수소 저장장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    저장장치의 단면을 형성하는 다각형 및 복수의 열교환 튜브가 배치된 형상의 다각형은 서로 모서리의 개수가 동일한 정다각형이고, 서로 중심이 일치하게 배치된 것을 특징으로 하는 고체 수소 저장장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    저장장치의 단면을 형성하는 다각형 및 복수의 열교환 튜브가 배치된 형상의 다각형은 짝수 개의 모서리로 형성된 정다각형인 것을 특징으로 하는 고체 수소 저장장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    저장장치의 단면을 형성하는 다각형 및 복수의 열교환 튜브가 배치된 형상의 다각형은 정삼각형, 정사각형 또는 정육각형인 것을 특징으로 하는 고체 수소 저장장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    저장장치의 단면을 형성하는 다각형 및 복수의 열교환 튜브가 배치된 형상의 다각형은 정육각형인 것을 특징으로 하는 고체 수소 저장장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    저장장치의 내부에서 열교환 튜브가 연장된 방향에 수직한 방향으로 연장되되, 저장장치의 단면과 대응되는 다각형 형상을 갖고, 열교환 튜브와 열교환 가능하도록 연결된 복수의 열교환 핀;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 수소 저장장치.
  10. 청구항 1의 고체 수소 저장장치를 포함한 고체 수소 저장모듈로서,
    복수 개의 고체 수소 저장장치가 나란하게 연장되도록 적층되어 형성되되, 단면을 형성하는 다각형의 모서리가 연장된 고체 수소 저장장치의 외측면이 서로 맞닿은 상태로 적층된 것을 특징으로 하는 고체 수소 저장모듈.
  11. 청구항 10에 있어서,
    고체 수소 저장장치의 단면은 정삼각형, 정사각형 또는 정육각형이고, 고체 수소 저장장치의 단면을 형성하는 각각의 모서리가 연장된 고체 수소 저장장치의 외측면이 서로 맞닿은 상태로 적층된 것을 특징으로 하는 고체 수소 저장모듈.
  12. 청구항 10에 있어서,
    고체 수소 저장장치의 단면은 짝수 개의 모서리로 형성된 정다각형이고, 고체 수소 저장장치의 단면을 형성하는 각각의 모서리가 연장된 고체 수소 저장장치의 외측면이 서로 맞닿은 상태로 적층된 것을 특징으로 하는 고체 수소 저장모듈.
  13. 청구항 10에 있어서,
    고체 수소 저장장치의 단면은 정육각형이고, 고체 수소 저장장치의 단면을 형성하는 각각의 모서리가 연장된 고체 수소 저장장치의 외측면이 서로 맞닿은 상태로 적층된 것을 특징으로 하는 고체 수소 저장모듈.
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