KR20240042680A - 수소 저장 압축 시스템 - Google Patents

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안드젤코 슈미에뜨
모리츠 루빈
타이 순
콘스탄티노스 바르디스
프리돌린 홀데너
노리스 갈란다트
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Grz 테크놀로지스 에스에이
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Abstract

케이싱(2), 적어도 하나의 다중 용기 유닛(4)을 형성하는 복수의 저장 압축 용기(6), 및 저장 압축 용기 각각 내에 수용된 수소 저장을 위해 구성된 금속 수소화물(MH)을 포함하는 수소 저장 시스템(1)으로서, 상기 적어도 하나의 다중 용기 유닛의 복수의 저장 압축 용기는 직접적인 유체 연결로 가스 흐름 튜브에 의해 상호 연결되어 용기들 내 가스 압력이 실질적으로 동일하도록 보장한다. 복수의 저장 압축 용기는 케이싱의 챔버(16) 내부에 장착되며, 케이싱은 상기 적어도 하나의 다중 용기 유닛의 누출을 테스트하기 위해 상기 챔버에서 진공을 유지하도록 구성된다.

Description

수소 저장 압축 시스템
본 발명은 금속 수소화물을 이용하여 수소를 저장하고 압축하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
수소 저장은 재생 에너지를 통한 화석 연료 기술의 탈탄소화에서 핵심 단계이다. 고체 물질에서 가압 가스, 수소 액화 및 흡수를 포함해 다양한 저장 방법이 고려되고 있다.
금속 수소화물은 많은 금속과 합금이 상당한 양의 수소를 가역적으로 흡수하고 열을 추가하여 압축할 수 있기 때문에 수소의 저장 및 압축에 큰 관심을 갖는다.
분자 수소는 흡수되기 전에 금속 수소화물의 표면에서 해리된다. 2개의 H 원자는 탈착 시 재결합하여 H2를 형성한다. 물질에서 수소 흡수 반응은 일반적으로 (열을 생성하는) 발열인 반면, 수소 탈착 반응은 반대로 (열을 흡수하는) 흡열이다.
금속 수소화물 저장 압축 시스템은 탈착에 필요한 열을 추가함으로써 필요한 높은 압력 수준에서 수소를 등압으로 맥동 없이 탈착하고 공급하는 저장 압축기 유닛으로 사용될 수 있다.
많은 적용 분야에서 저장 압축 요건에 맞추기 위해, 수소 저장 압축 시스템은 일반적으로, 일반적으로 밸브 메커니즘에 의해 분리된, 조립된 커플링으로 상호 연결된 복수의 컨테이너를 포함한다. 수소 흡수 시 발열 반응과 수소 탈착 시 흡열 반응으로 인해 용기의 온도가 흡수 및 탈착 속도와 압력에 영향을 미치므로 최적의 전달 및 저장 기능은 신뢰성을 저하시킬 수 있는 저장 시스템의 복잡성과 정확하게 제어된 공정을 필요로 한다. 기존의 금속 수소화물 수소 저장 탱크는 가열 단계, 흡수 또는 탈착 중 열전달 요건에 이상적이지 않은 경우가 많다.
본 발명의 목적은 효율적이고, 컴팩트하며, 안전하고, 사용 및 유지가 용이한 수소 저장 압축 시스템을 제공하는 것이다.
생산 및 작동이 비용 효율적인 수소 저장 압축 시스템을 제공하는 것이 유리하다.
본 발명의 목적은 청구항 1에 따른 수소 저장 압축 시스템을 제공함으로써 달성된다.
케이싱, 적어도 하나의 다중 용기 유닛을 형성하는 복수의 저장 압축 용기, 및 저장 압축 용기 각각 내에 수용된 수소 저장 압축을 위해 구성된 금속 수소화물(MH)을 포함하는 수소 저장 압축 시스템이 개시되는데, 상기 적어도 하나의 다중 용기 유닛의 복수의 저장 압축 용기는 직접적인 유체 연결로 가스 흐름 튜브에 의해 상호 연결되어 용기들 내 가스 압력이 실질적으로 동일한 것을 보장한다.
복수의 저장 압축 용기는 케이싱의 챔버 내부에 장착되며, 케이싱은 상기 저장 압축 용기의 누출을 테스트하기 위해 상기 챔버에서 진공을 유지하도록 구성되고, 수소 저장 압축 시스템은 케이싱에 연결된 진공 펌프를 포함하는 진공 시스템을 더 포함한다.
진공 펌프는 수소 저장 압축 시스템의 작동 중에, 예를 들어 적어도 수소 저장 압축 용기의 가열 단계 동안 케이싱 챔버 내부에 진공을 생성하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 수소 저장 압축 시스템은 케이싱 내부에 장착된 저장 압축 용기 각각을 가열하도록 구성된 가열 시스템을 더 포함한다.
유리한 실시예에서, 가열 시스템은 수소 저장 압축 용기에 장착된 전기 가열 요소를 포함한다.
유리한 실시예에서, 가열 시스템은 수소 저장 압축 용기에 또는 그 내에 장착된 전기 가열 요소를 포함한다.
유리한 실시예에서, 전기 가열 요소는 수소 저장 압축 용기의 한 단부에 장착되고, 전도성 재킷 또는 층이 가열 요소로부터 저장 압축 용기의 다른 단부를 향해 저장 압축 용기를 따라 또는 그 위로 연장된다.
일 실시예에서, 가열 시스템은 가열된 유체를 케이싱의 챔버로 주입하도록 구성된 케이싱에 대한 가열 유체 인렛을 포함한다.
유리한 실시예에서, 가열 유체는 증기이다.
다른 실시예에서는 열 오일이나 물과 같은 다른 열 매체가 가열 유체로 사용될 수 있다.
유리한 실시예에서, 수소 저장 압축 시스템은 케이싱 내부에 장착된 각각의 저장 압축 용기를 냉각하도록 구성된 냉각 시스템을 더 포함한다.
유리한 실시예에서, 냉각 시스템은 케이싱의 챔버로 냉각 유체를 주입하도록 구성된 케이싱에 대한 냉각 유체 인렛을 포함한다.
실시예에서, 냉각 유체는 공기이다.
실시예에서, 냉각 유체는 물이다.
유리한 실시예에서, 각각의 저장 압축 용기의 튜브형 용기 벽은 1.2 cm 내지 10 cm의 외경(D)을 갖는다. 상기 모듈의 상기 복수의 저장 압축 용기의 인접한 저장 압축 용기들은 0.02xD 내지 1xD, 바람직하게는 0.05xD 내지 0.5xD에 해당하는 거리 내에서 간격(G)을 두고 이격된다.
유리한 실시예에서, 각각의 저장 압축 용기의 튜브형 용기의 외경(D)은 2 cm 내지 8 cm, 바람직하게는 3 cm 내지 6 cm, 예를 들어 4 cm 내지 5 cm이다.
유리한 실시예에서, 저장 압축 용기 사이의 간격(G)은 0.1xD 내지 0.4xD이다.
저장 압축 용기는 30 cm 내지 600 cm의 길이(L)을 가질 수 있다. 유리한 실시예에서, 제조, 설치 및 유지관리 실용성을 위해, 저장 압축 용기는 60 cm 내지 200 cm, 바람직하게는 80 cm 내지 150 cm의 길이를 갖는다.
유리한 실시예에서, 가스 흐름 튜브는 튜브형 용기 벽의 축에 대응하는 축 방향으로 실질적으로 연장되는 캡 튜브 섹션, 및 축 방향에 실질적으로 직각으로 연장되고 캡 튜브 섹션의 제1 단부에 용접되는 횡 방향 튜브 섹션을 갖는 T자형 연결 튜브를 포함하고, 캡 튜브 섹션의 제2 단부는 저장 압축 용기의 입구 캡에 용접된다.
유리한 실시예에서, 횡 방향 튜브 섹션의 단부는 인접한 또는 대향하는 저장 압축 용기의 횡 방향 튜브 섹션의 단부에 용접된다.
유리한 실시예에서, 열 저장 압축 용기의 한 단부는 입구 캡으로부터 인접한 저장 압축 용기의 횡 방향 튜브 섹션의 단부로 연장되는 L자형 또는 엘보우 형상의 연결 튜브를 포함한다.
일 실시예에서, 하나의 다중 용기 유닛의 복수의 저장 압축 용기는 일렬로 배열되고, 용기의 축(A)은 서로 평행하다.
다른 실시예에서, 하나의 다중 용기 유닛의 복수의 저장 압축 용기는 가스 흐름 튜브가 2개의 열 사이에 위치하도록 대향하는 배열로 2개의 동일 평면의 열로 배열되고, 용기의 축(A)은 서로 평행하다.
유리한 실시예에서, 각각의 다중 용기 유닛은 금속 수소화물 입자가 인렛/아웃렛을 통해 챔버에서 빠져나가는 것을 방지하기 위해 인렛/아웃렛을 덮는 입구 캡의 내측에 위치된 필터를 포함한다.
유리한 실시예에서, 필터는 입구 캡에 주변부가 용접된 소결 금속 디스크를 포함하거나 이로 구성된다.
유리한 실시예에서, 튜브형 용기 벽, 입구 및 단부 캡, 가스 흐름 튜브는 수소, 압력 및 온도에 대한 저항성을 가질 뿐만 아니라 쉽게 용접될 수 있는 금속으로 이루어진다. 이러한 금속은 스테인리스 강, 변성 탄소 강, 알루미늄 합금 또는 Cu-Ni 합금일 수 있다.
유리한 실시예에서, 복수의 다중 용기 유닛은 공통 압력에서 수소 가스를 수용하도록 구성된 저장 압축 모듈을 형성하는 다중 용기 유닛의 스택으로서 배열된다.
유리한 실시예에서, 모듈의 다중 용기 유닛은 유체적으로 함께 상호 연결되고 수소 소비 및 생성 시스템에 대한 추가 연결을 위해 밸브에 연결된다.
유리한 실시예에서, 복수의 상기 다중 용기 유닛은 공통의 수소 생성 및 소비 시스템 또는 네트워크에 대한 연결을 위한 지지 구조물에서 적층 방식으로 조립된다.
일 실시예에서, 본 발명에 따른 수소 저장 압축 시스템은 높은 압력, 바람직하게는 50 bar 초과, 더 바람직하게는 200 bar 초과에서 수소를 흡수 및 탈착할 수 있고, 실질적으로 일정한 압력에서 최소의 온도 변화로, 바람직하게는 40℃ 미만의 온도 변화로, 더욱 바람직하게는 20℃ 내지 30℃의 온도 변화로 이를 탈착할 수 있는 거의 등압이고 맥동이 없는 수소 공급 시스템으로 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 본 발명에 따른 수소 저장 압축 시스템은 래버린스 실링 시스템으로부터의 수소 가스 누출 스트림을 예를 들어 기계식 가스 압축기 또는 극저온 펌프와 같은 장치의 흡입 압력으로 압축하는 데 사용될 수 있다.
적용에서, 수소 저장 압축 시스템은 높은 압력, 바람직하게는 50 bar 초과, 더욱 바람직하게는 200 bar 초과에서 수소를 흡수 및 탈착하고, 실질적으로 일정한 압력에서 최소의 온도 변화로, 바람직하게는 40℃ 미만의 온도 변화로, 더 바람직하게는 20℃ 내지 30℃의 온도 변화로 이를 탈착하기 위한 거의 등압의 수소 공급 시스템으로서 유리하게 사용될 수 있다.
적용에서, 수소 저장 압축 시스템은 래버린스 실링 시스템으로부터의 수소 가스 누출 스트림을 예를 들어 기계식 가스 압축기 또는 극저온 펌프와 같은 장치의 흡입 압력으로 압축하는 데 유리하게 사용될 수 있다.
적용에서, 수소 저장 압축 시스템은 진동과 맥동이 없는 방식으로 가스 네트워크에 수소를 공급하는 데 유리하게 사용될 수 있다.
본 발명의 추가 목적 및 유리한 양상은 청구범위, 다음의 상세한 설명 및 첨부 도면으로부터 명백해질 것이다.
예로서 본 발명의 실시예를 도시하는 첨부 도면을 참조하여 본 발명이 설명될 것이다.
도 1은 가열 및 냉각이 열 매체의 공급을 통해 발생하는 본 발명의 실시예에 따른 수소 저장 압축 시스템의 개략적인 단면도이다.
도 2는 필요한 가열 파워가 전기 저항 가열을 통해 공급되는 본 발명의 다른 실시예에 따른 수소 저장 압축 시스템의 개략적인 단면도이다.
도 3은 균일한 온도 분포를 보장하기 위해 열 확산기의 추가 시스템을 갖는 전기 저항 가열을 통해 필요한 가열 파워가 공급되는 본 발명의 다른 실시예에 따른 수소 저장 압축 시스템의 개략적인 단면도이다. ;
도 4는 도 1-3의 모듈의 다중 용기 저장 유닛의 개략적인 단면도이다.
도 5는 도 4의 유닛의 단일 저장 압축 용기의 개략적인 단면도이다.
도 6a, 6b는 본 발명의 실시예에 따른 수소 저장 시스템의 케이싱에서 용기의 단면 배열을 개략적으로 도시한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 적정한 온도 차이로 높은 압축비를 달성하기 위해 서로 다른 금속 수소화물 재료를 사용한 몇몇 압축 단계의 조합의 압력(ln P) 대 역온도(1000/T)의 플롯이다.
도 8은 예를 들어 기계적 가스 압축기 또는 극저온 펌프와 같은 장치에 결합된 본 발명의 실시예에 따른 수소 저장 압축 시스템의 개략도로, 장치의 래버린스 실로부터의 수소 누출 흐름은 장치의 흡입 압력으로 다시 압축된다.
도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 수소 저장 압축 시스템(1)은 내압 케이싱(2)과, 케이싱에 의해 형성된 챔버(16) 내부에 장착된 하나 또는 복수의 저장 압축 모듈(10)을 포함하며, 저장 압축 모듈은 하나 이상의 수소 공급원(미도시) 및 하나 이상의 수소 소비부(미도시)에 대한 유체 연결을 위한 것이다. 케이싱 내부에서 저장 압축 모듈(들)을 지지하기 위해 지지 구조물(미도시)이 제공될 수 있다. 저장 압축 모듈(10)은 복수의 저장 압축 용기(6)를 포함하며, 각각의 용기(6)는 수소를 저장하도록 구성된 금속 수소화물(MH)을 포함하며, 이에 대해서는 뒤에서 더 자세히 설명한다.
수소 공급원은 예를 들어 물 또는 다른 수소 함유 분자로부터 수소를 생산하기 위해 재생 에너지를 사용하는 전해조일 수 있다. 수소 소비부는 예를 들어 수소 가스로부터 전기를 생산하기 위한 연료 전지, 또는 이동식 적용을 위한 가압 수소 저장 탱크나 수소를 추가로 저장하거나 소비하기 위한 기타 장치의 형태일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 수소 저장 압축 시스템의 사용의 예는 광전지 패널에 의해 생성된 태양 에너지를 수소 가스로 변환하는 수소 생성 시스템에 의해 생성된 수소를 저장하고 압축하는 것이다. 이에 수소 가스는 포착된 에너지를 저장하는 연료로 역할을 할 수 있으며, 이는 특히 연료 전지, 내연 엔진 또는 가스 터빈을 포함한 다양한 에너지 변환 시스템을 사용하여 전기, 기계 또는 열에너지로 변환될 수 있다. 또한, 더 용이하게 취급하고 저장할 수 있도록 메탄이나 암모니아와 같은 다양한 가스의 생산을 포함하는 다른 대안도 고려될 수 있다. 따라서, 수소 저장 시스템은 단일 장치에서 버퍼 및 컴프레서로 모두 작용할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 수소 저장 압축 시스템에 대한 전형적인 적용의 또 다른 예는 다음과 같다.
- 수소 차량의 충전을 위한 수소의 저장 및 압축
- 다른 공급원(풍력, 수력 등)으로부터 전기가 발생하는 위와 동일한 적용
- 화학 공정에서 폐기물로 생성되어 추후에 발전에 사용되는 수소의 저장 및 압축
- 다른 목적, 예를 들어 화학 반응의 전구체 또는 열에너지의 생산을 위한 연료로 수소가 사용되는 위 적용 중 어느 하나
- 래버린스 실링을 갖는 장치에서 수소 누출 흐름의 압축 및 재주입
본 발명의 양상에 따르면, 수소 저장 시스템(1)은 케이싱(2)에 연결된 진공 시스템(18)을 포함한다. 진공 시스템은 진공 펌프 연결 라인(3a)을 통해 케이싱 챔버(16)에 연결된 진공 펌프(19)를 포함하며, 케이싱 챔버(16) 내에 진공을 생성하도록 구성된다.
케이싱 챔버 내의 진공은 하나 이상의 목적을 수행할 수 있다.
일 실시예에서, 진공의 생성은 수소를 포함하는 저장 압축 모듈(들)(10)로부터 가스의 누출이 있는지 여부를 테스트하는 데 사용될 수 있다. 이러한 누출은 진공 시스템(18)의 아웃렛 스트림에서 누출 가스를 직접 감지함으로써 감지되고 측량될 수 있다.
일부 실시예에서, 이 진공 테스트는 연속적으로 또는 간헐적으로 수행될 수 있으며, 특정 실시예에서 이러한 테스트는 수소 저장 시스템의 초기 사용 이전에 및/또는 특정 간격으로, 예를 들어 계획된 유지 관리 간격으로 또는 고장이나 수리 이후에 수행되어, 수소 저장 시스템의 안전성을 테스트할 수 있다.
케이싱(2)은 일반적으로 0.1 mbar 미만의 챔버(16)의 진공 압력을 견디도록, 즉 적어도 약 1 bar의 케이싱에 대한 외부 압력을 견디도록 구성된다.
특정 실시예에서, 진공 시스템(19)은 수소 저장 압축 용기(6) 표면으로부터 케이싱(2)으로의 대류 열전달을 감소시키는 목적을 추가로 수행할 수 있다. 따라서, 가열 요소(21)로부터 생성된 열에너지는 그 주변보다는 수소 용기 내용물의 가열을 위해 활용된다.
이러한 시스템에서, 수소 저장 압축 시스템(1)은 저장 압축 용기(6)를 직접 가열하기 위해 각각의 저장 압축 용기(6)에 결합된 전기 가열 요소(21)를 포함하는 가열 시스템(20)을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 예를 들어 도 2에 도시된 바와 같이, 전기 가열 요소(21)는 저장 압축 용기(6) 내에 장착될 수 있다.
일 실시예에서, 예를 들어 도 3에 도시된 바와 같이, 전기 가열 요소(21)는 저장 압축 용기(6) 외부에 장착될 수 있고, 열전도성 요소(22)는 생성된 열을 확산시키고 저장 압축 용기(6) 내의 온도 구배를 감소시키기 위해 용기 벽에 제공될 수 있다. 열전도성 요소(22)는 구리 또는 알루미늄과 같은 열전도성이 높은 재료를 포함할 수 있다.
따라서 가열 단계 또는 수소 탈착의 흡열 과정 중에 전기 가열이 적용될 때 진공은 케이싱으로 대류에 의한 열의 전달을 방지한다. 수소 탈착 동안 저장 압축 용기(6)를 직접 전기 가열을 갖는 실시예가 도 2에 도시되어 있다. 이 실시예에서, 수소 흡수 단계 동안의 냉각은 냉각 유체, 특히 냉각 유체 연결부(3c)를 통해 케이싱 챔버(16)에 주입된 공기를 사용하는 냉각 시스템(24)에 의해 수행될 수 있다. 강제 대류를 위한 유체의 순환을 생성하기 위해 냉각 유체는 벤틸레이터 또는 가스 펌프에 의해 케이싱 챔버의 내부를 통해 순환될 수 있다.
도 3에 도시된 본 발명의 다른 실시예에서, 전기 가열 요소(21)는 균일한 온도 분포를 보장하기 위해 열전도성 요소(22)로 보완될 수 있다.
도 1에 도시된 다른 실시예에서, 가열 시스템(20)은 증기와 같은 가열된 유체가 흡열 단계 동안 케이싱의 챔버(16)로 주입되도록 허용하는 가열 유체 인렛 연결부(3b)를 포함한다. 증기는 밸브(V)에 의해 제어되는 배수 연결부(3d)를 통해 배출될 수 있다. 예시된 실시예에서, 냉각 시스템(24)은 냉각 유체 연결부(3c)를 통해 케이싱의 챔버(16)로 주입되고 배수 연결부(3d)를 통해 배출되는 물과 같은 냉각 유체에 의해 제공될 수 있다. 다만 가열 유체에 대한 연결부는 냉각 유체에 대해서도 사용될 수 있으며, 즉 예를 들어 가열 유체 공급원과 냉각 유체 공급원 사이의 밸브 시스템에 의해 전환되는 단일 인렛이 제공될 수 있다. 또한 진공 펌프 및 배수를 위한 것으로, 밸브 시스템을 통해 각각 진공 펌프 및 배수 회로에 밸브 시스템에 의해 연결되는 단일 아웃렛이 존재할 수도 있다.
저장 압축 모듈(들)(10)은 예를 들어 압력 방출 밸브 또는 버스트 디스크 또는 미리 정의된 안전 기준치에서 저장 압축 용기(6) 내의 압력을 방출하도록 구성된 다른 구성요소를 포함하는 과압 방출 시스템(23)에 연결될 수 있다.
가스 흐름 튜브(5)에 의해 상호 연결된 복수의 저장 압축 용기(6)는 다중 용기 유닛(4)을 형성할 수 있으며, 각각의 저장 압축 모듈(10)은 하나 이상의 다중 용기 유닛(4)을 포함할 수 있다. 각각의 다중 용기 유닛(4)의 복수의 저장 압축 용기(6)는 용기들 사이에 어떠한 밸브나 압력 분리 수단 없이 직접적인 유체 연결로 유체적으로 상호 연결되어 본질적으로 동일한 가스 압력에 있고 따라서 병렬로 작동하여 수소를 흡수 및 탈착시킨다. 각각의 저장 압축 용기(6)는 그 자체로 당업계에 잘 알려진 바와 같이 수소를 저장하도록 구성된 금속 수소화물(MH)을 함유하는 챔버(13)를 갖는다. 예를 들어 PCT/EP2020/059860에 설명된 바와 같은 다양한 금속 수소화물이 용기에 채워질 수 있다.
단일 용기를 사용하는 것에 비해 복수의 용기로의 수소 가스의 부피의 분리는 발열 및 흡열 반응 동안 더 우수한 열전달을 허용하는 간격(G)에 의해 분리될 수 있는 높은 표면 대 부피 비율을 갖는 작은 용기를 갖도록 허용한다. 더욱이, 각각의 다중 용기 유닛(4)의 저장 부피는 다중 용기 유닛(4)의 열전달 특성 및 거동을 근본적으로 변경하지 않고 더 많은 저장 압축 용기(6)를 추가함으로써 쉽게 확장될 수 있다. 하나의 다중 용기 유닛(4)의 복수의 저장 압축 용기(6)는 기본적으로 서로 평행하게 배열될 수 있으며, 바람직하게는 도 4에 도시된 바와 같이 평면 열로 정렬될 수 있다.
저장 압축 모듈(10)을 형성하는 복수의 다중 용기 유닛(4)은 서로 위아래로 적층 및/또는 서로 옆에 배치될 수 있다. 하나 이상의 저장 압축 모듈(10)을 형성하는 다중 용기 유닛(4)은 실질적으로 원통형 케이싱(2) 내에 잘 들어맞도록 도 6a에 도시된 바와 같이 (단면에서 봤을 때) 실질적으로 정사각형 배치로 유리하게 배열될 수 있다. 본 발명의 범위 내에서, 저장 압축 모듈의 다중 용기 유닛은 또한 도 6b에 개략적으로 도시된 바와 같이 정사각형 배열에 의한 것보다 더 작은 부피 공간으로 케이싱 챔버(16)를 채우기 위해 다양한 다른 기하학적 방식으로 배열될 수 있다. 보다 일반적으로, 예시된 바와 같이 열로 배열된 저장 압축 용기(6)의 다중 용기 유닛(4)이 유리할지라도, 본 발명의 범위 내에서 수소 저장 압축 용기는 다양한 다른 기하학적 방식으로 배열되고 상호 연결될 수 있다.
각각의 저장 압축 용기(6)는 일단이 단부 캡(6b)에 의해 폐쇄되고 타단이 인렛/아웃렛(7)을 포함하는 입구 캡(6c)에 의해 폐쇄되는 튜브형 용기 벽(6a)을 포함한다.
도 5에 도시된 실시예에서, 인렛/아웃렛(7)은 가스 흐름 튜브(5)의 T자형 연결 튜브(8)에 용접되는 입구 캡의 실질적으로 중앙에 위치한 오리피스를 포함한다. 다중 용기 유닛(4)의 용기의 열의 한 단부에서 저장 압축기 용기(6)는 엘보우 형상 또는 L자형 연결 튜브(8c)를 포함하지만, 나머지 저장 압축 용기(6)는 각각 실질적으로 동일하며, 실질적으로 동일한 T자형 연결 튜브(8)를 포함한다.
각각의 T자형 연결 튜브(8)는 튜브형 용기 벽(6a)의 축(A)의 방향으로 입구 캡(6c)으로부터 실질적으로 축 방향으로 연장되는 캡 튜브 섹션(8a), 및 캡 튜브 섹션(8a)의 단부에 용접된 횡 방향 튜브 섹션(8b)을 포함한다.
인접한 저장 압축 용기 사이의 간격(G)은 다중 용기 유닛(4)의 스택을 통한 유체의 강제 대류에 의한 흡열 또는 발열 반응 중에 우수한 열전달을 허용하는 역할을 한다.
저장 압축 용기, 특히 튜브형 용기 벽(6a)의 길이는 또한 열전달 특성을 실질적으로 변경하지 않고 각 다중 용기 유닛(4)의 부피를 증가 또는 감소시키기 위해 필요에 따라 용이하게 구성될 수 있다. 따라서 다중 용기 유닛의 열적 거동은 시스템의 저장 부피와 실질적으로 독립적일 수 있다.
무게와 제조 실용성 및 경제성을 고려하여 금속 수소화물을 이용한 수소의 저장 및 압축을 위한 최적의 열전달 과정은 각각 1.2 cm 내지 10 cm, 바람직하게는 2 cm 내지 6 cm, 예를 들어 4.5 cm의 직경(D)을 갖는 저장 압축 용기(6)를 사용하여 달성될 수 있다.
각각의 저장 압축 용기의 실제 길이(L)는 제조, 설치 및 유지보수 실용성을 위해 50 cm 내지 600 cm, 바람직하게는 80 cm 내지 200 cm, 예를 들어 60 cm 내지 150 cm일 수 있다.
컨테이너 벽 재료는 바람직하게는 스테인레스 강 또는 변성 탄소 강, 알루미늄 합금 또는 Cu-Ni 합금과 같은 다른 내수소 강으로 이루어지며, 단부 캡(6b, 6c)은 예를 들어 오비탈 용접 공정(TiG 용접)에 의해 튜브형 컨테이너 벽(6a)의 반대되는 말단에 용접된다. 제조 과정에서 단부 캡(6b)은 먼저 튜브형 용기 벽(6a)의 한 말단에 용접되고, 그런 다음 금속 수소화물 입자가 다른 말단을 통해 용기(6)의 내부 부피의 약 70% 내지 100%로 채워지며, 입구 캡(6c)이 튜브형 용기 벽(6a)의 다른 말단에 용접될 수 있다.
용기 벽, 단부 캡 및 가스 흐름 튜브는 바람직하게는 스테인레스 강으로 이루어지지만, 변성 탄소 강, 알루미늄 합금 또는 Cu-Ni 합금과 같은 용접 가능한 다른 금속으로 이루어질 수도 있다. 본 발명의 범위 내에서, 복합 재료가 용기 벽, 단부 캡 및 가스 흐름 튜브에도 사용될 수 있다.
입구 캡(6c)은 튜브형 용기 벽(6a)에 용접되기 전에 T자형 연결 튜브(8)에 용접된다. 입구 캡은 인렛/아웃렛(7)을 덮는 입구 캡 내부에 장착되고 금속 수소화물 입자가 가스 흐름 튜브(5)로 들어가는 것을 방지하도록 구성되는 한편 수소는 통과하도록 허용하는 필터(9)를 더 포함할 수 있다.
유리한 실시예에서, 필터(9)는 입구 캡(6c)의 내부 사이드에 대한 외부 주변부(9a)에서 용접될 수 있는 소결 스테인레스 강 디스크로 이루어진다. 재질이 유사하여 용접이 용이하게 수행된다. 더욱이 용접 연결부는 견고하며, 입구 캡(6c)과 필터(9)에 유사하거나 동일한 재료가 사용되기 때문에 유사한 열팽창 계수를 고려하여 높은 열팽창 힘을 받지 않는다.
입구 캡이 T자형 연결 튜브에 용접된 각각의 저장 압축 용기(6)는 제조 공정 중에 일체형 구성요소를 형성하며, 상기 일체형 구성요소는 인접한 저장 압축 용기의 횡방향 튜브 섹션(8b)의 단부(15)를 함께 용접함으로써 함께 연결되어 용접 연결부(11)를 형성한다. 가스 흐름 튜브(5)는 입구 및 단부 캡(6c)과 튜브형 용기 벽(6a)에 사용되는 스테인리스 강 또는 다른 내수소 강과 동일하거나 유사한 조성 및 등급의 스테인리스 강 또는 다른 내수소 강으로 제조될 수도 있다. 가스 흐름 튜브가 횡 방향 튜브 섹션(8b)의 단부(15)에서 함께 용접되기 때문에, 제조 공정 중에 원하는 전체 저장 부피에 따라 추가 저장 압축 용기(6)가 비용 효율적이면서도 특히 신뢰성 있고 안전한 구성으로 쉽게 추가될 수 있다.
입구 및 단부 캡(6b, 6c)은 튜브형 용기 벽(6b)과 용접 경계면을 형성하는 원형 에지의 기계 가공으로 스탬프 형성 공정에 의해 실질적으로 형성될 수 있다. 이는 또한 높은 압력을 견딜 수 있으면서도 제조가 경제적이고 원하는 용도에 필요할 수 있는 부피에 대해 유연한 특히 견고한 구조를 보장하도록 허용한다.
일단 저장 압축 용기(6)가 함께 용접되면 다중 용기 유닛(4)은 복수의 저장 압축 용기에 대한 단일 인렛 및 아웃렛을 갖고, 흡열 또는 발열 반응 동안 열전달을 위해 시스템(2)의 각 용기 주위에 자연 또는 강제 대류를 허용하기 위하여, 그 사이에 유닛의 용기 사이의 간격(G)과 치수가 유사한 간격을 갖는 스택으로 다른 다중 용기 유닛(4)에 하나 이상의 밸브(V)를 통해 연결될 수 있다.
다중 용기 유닛(4)의 저장 압축 용기(6)를 다수의 층, 예를 들어 2개, 3개 또는 4개 층으로 상호 연결하여 밸브에 대한 단일 공통 인렛 및 아웃렛을 갖는 유체적으로 상호 연결된 단일 저장 유닛을 형성하는 것이 가능하다. 이에 복수의 이들 유닛은 적층되거나 서로 옆에 배치될 수 있거나, 적층되면서 서로 옆에 배치되어 각각의 유닛이 임의의 원하는 순서로 독립적으로 충전되고 비워질 수 있는 수소 저장 시스템의 모듈을 형성할 수 있는데, 예를 들어 PCT/EP2020/059860에 설명되어 있는 바와 같다. 또한, 상기 특허 출원에 기술된 바와 같이 저압 및 고압 작동을 위해 다양한 유닛 또는 모듈에서 다양한 금속 수소화물을 갖는 것도 가능하다.
공정 설명 - 품질 관리
케이싱(2)은 별도의 테스트 설비의 필요 없이 진공 상태에서 누출 테스트의 성능을 허용한다. 누출 테스트는 수소 저장 압축 시스템(1)을 처음 사용하기 전에 수행될 수도 있고, 수소 저장 압축 시스템을 사용하는 중에 수행될 수도 있다. 처음 사용하기 전에 헬륨은 적어도 수소 저장 압축 용기가 설계된 최대 작동 압력(즉, "설계 압력")까지 수소 저장 압축 용기(6) 내부에 채워질 수 있다. 경우에 따라 현지 코드 및 규정을 준수하기 위해 훨씬 더 높은 압력이 요구된다(예를 들어 설계 압력보다 10%, 25%, 50% 또는 심지어 100% 더 높음). 수소가 아닌 헬륨을 사용하는 이유는 품질 테스트를 완료하기 전에 금속 수소화물 물질의 활성화를 피하기 위해서이다. 이는 통합 압력 및 누출 테스트의 제1 단계이며 설계 압력에서 시스템의 구조적 무결성을 확인한다.
다음 단계로서, 진공 펌프(19)가 작동되어 케이싱 챔버(16)의 공기를 배출시킨다. 압력은 일반적으로 0.1 mbar(절대 압력) 미만으로 감소된다. 헬륨 검출기는 헬륨 농도를 측정하기 위해 케이싱 챔버의 아웃렛 흐름에 위치한다. 헬륨 검출기는 질량 분석기를 기반으로 할 수 있다. 수소 저장 압축 용기(6)로부터 케이싱 챔버(16)로의 누출 비율은 헬륨 농도에 기초하여 직접적으로 측정될 수 있다. 누출 유량은 일반적으로 2.0E-6 mbar*l/s로 설정되는 특정 품질 임계치보다 낮아야 한다.
예를 들어 도 1에 도시된 바와 같이 직접 전기 가열을 갖는 실시예에서 이러한 특징의 추가 장점은 케이싱 챔버(16)가 진공 상태에서 일정하게 유지됨에 따라 압축 작동 중에 누출 비율을 지속적으로 모니터링할 수 있다는 것이다. 이러한 경우, 진공 시스템(18)은 누출 가능성에 대한 지속적인 모니터링을 허용하고 수동 검사의 필요성을 제거한다. 누출 감지기는 헬륨뿐만 아니라 일반적으로 질량 분석계의 경우인 수소도 모니터링할 수 있다. 따라서 저장 압축 용기가 주변 환경에 직접 노출되는 대체 수소 저장 옵션에 비해 신뢰성과 안전성을 향상시킨다.
작동 공정 설명 - 직접 전기 가열을 갖는 실시예
유리한 구성에서, 예를 들어 유량을 증가시키거나 압축된 수소의 연속 스트림을 보장하기 위해 병렬로 연결된 여러 개의 다중 용기 유닛(4)을 포함하는 단일 저장 압축 모듈(10)이 채용될 수 있다. 전체 압축 사이클은 초기 공급 압력(일반적으로 10-50 bar)으로부터 전달 압력(일반적으로 50-950 bar)으로 단일 또는 다단계 압축으로 발생한다. 다음 단락은 (i) 가열 (ii) 탈착 (iii) 냉각 및 (iv) 흡수 단계를 포함하는 전체 압축 사이클을 설명한다. 아래 표시된 예시 값은 단일 단계 및 배치 구성(불연속 수소 압축)에서 35 bar(인렛)로부터 350 bar(아웃렛)로의 일반적인 압축 사이클에 유효하다.
가열 및 탈착 단계
가열 단계의 시작 시, 수소는 예를 들어 약 30℃의 온도 및 예를 들어 약 35 bar의 압력에서 수소 저장 압축 용기(6)의 수소 흡수 금속 수소화물 물질에 존재한다. 전기 가열 시스템(20, 21)은 시스템 온도 및 결과적으로 시스템 압력의 상승에 필요한 화력을 제공하기 위해 활성화된다.
도 3의 예시된 실시예에서는 열전도성이 높은 재료(예를 들어 구리)로 이루어진 열 확산기를 통해 금속 수소화물에 열이 전도되어 빠른 열전달 및 축 방향과 반경 방향을 따른 온도 차이의 최소화를 허용한다. 반경 방향의 열전도는 주변 환경보다 각 수소 저장 압축 용기(6)의 중심을 향해 상당히 빠르게 진행된다. 이는 수소 저장 압축 용기(6)가 둘러싸이는 케이싱(2)의 챔버(16) 내부에서 진공의 채용에 의해 환경으로의 열 손실의 최소화를 통해 달성될 수 있다.
수소 저장 압축 용기(6)는 각각 예를 들어 p1 = 35 bar 및 T1 = 30℃로부터 p2 = 350 bar 및 T2 = 약 150℃로 가열된다. 공정은 실질적으로 일정한 압력(예를 들어 p2 = 약 350 bar) 및 거의 일정한 온도(예를 들어 T2 = 약 150℃)에서 수소의 탈착을 진행할 수 있다. 탈착 반응은 흡열 반응이기 때문에 시스템은 금속 수소화물이 대부분의 수소를 방출할 때까지 열의 공급을 필요로 한다.
냉각 및 흡수 단계
탈착 사이클의 끝에서, 수소 저장 압축 용기(6)는 예를 들어 T2 = 약 150℃로부터 T1 = 약 30℃로 냉각된다. 이 냉각 단계 동안 수소 압력은 예를 들어 P2 = 350 bar로부터 P1 < 35 bar로 떨어진다. 냉각 유체 연결 라인(3c)의 밸브(V)를 열어 진공 챔버가 냉각 유체, 예를 들어 공기로 채워진다. 수소 저장 압축 용기의 냉각은 냉각 유체의 흐름으로 이루어지며, 이에 따라 유체 유량과 결과적으로 냉각 용량이 팬이나 가스 압축기에 의해 조절될 수 있다. 수소 저장 압축 용기(6)의 표면의 효율적인 방열은 고열전도 층(22)을 통해 더욱 향상된다.
냉각 단계가 끝나면 수소 공급부가 열려 예를 들어 p1 = 35 bar의 낮은 작동 압력에서 수소의 흐름을 허용한다. 흡수는 발열 반응이므로 온도와 압력이 실질적으로 일정하게 유지되도록 열이 제거되어야 한다. 이는 냉각 유체 연결 라인(3c)을 통한 냉각 유체(예를 들어, 공기) 흐름에 의해 달성될 수 있다.
작동 공정 설명 - 가열 유체(예를 들어 증기)를 사용한 가열과 냉각 유체(예를 들어 물)를 사용한 냉각을 포함하는 실시예
유리한 구성에서, 예를 들어 유량을 증가시키거나 압축된 수소의 연속 흐름을 보장하기 위해 병렬로 연결된 여러 개의 다중 용기 유닛(4)을 포함하는 단일 저장 압축 모듈(10)이 채용될 수 있다. 전체 압축 사이클은 초기 공급 압력(예를 들어 일반적으로 10-50 bar)으로부터 전달 압력(예를 들어 일반적으로 50-950 bar)로 단일 또는 다단계로 발생한다. 다음 단락은 (i) 충전 (ii) 가열 (iii) 탈착 및 (iv) 냉각 단계를 포함하는 전체 압축 사이클을 설명한다. 아래 값은 단일 단계 및 배치 구성(불연속 수소 압축)에서 약 35 bar(인렛)으로부터 약 350 bar(아웃렛)으로의 일반적인 압축 사이클에 유효하다. 이 실시예는 다단계 및/또는 연속 작동으로 확장될 수 있으며, 이는 필요한 온도를 낮추고 지속적인 수소를 제공할 수 있게 한다.
수소저장 압축 모듈의 충전
수소는 예를 들어 약 35 bar의 압력과 예를 들어 약 30℃의 온도에서 공급 라인으로부터 전달된다. 흡수 반응은 발열이므로, 일정한 압력과 온도를 유지하기 위해 수소 저장 압축 용기(6)는 이 단계 동안 지속적으로 냉각되어야 한다. 수소 저장 압축 용기(6)의 냉각은 효율적인 열전달을 제공하는 냉각 유체, 예를 들어 물과의 용기 벽의 직접적인 접촉을 통해 달성된다. 수소 저장 압축 모듈의 온도는 바람직하게는 가변 속도 펌프 또는 제어 밸브로 조절되는 냉각 유체(예를 들어 물) 흐름으로 제어될 수 있다. 충전 공정이 완료된 후, 냉각 유체(예를 들어 물)는 예를 들어 케이싱(2)의 바닥에 배치된 배수 연결부(3d)를 통해 케이싱 챔버(16) 밖으로 배수된다.
가열
공정은 예를 들어 약 35 bar로부터 350 bar로의 압력의 상응하는 증가와 함께 예를 들어 약 30℃의 온도로부터 150℃로의 수소 저장 압축 모듈(10)의 가열로 진행된다. 가열은 케이싱(2)의 챔버(16)에 주입되고 수소 저장 압축 용기(6) 위로 흐르는 가열 유체, 예를 들어 유리하게는 가압 증기의 흐름에 의해 달성되며; 이는 물의 응축 엔탈피를 활용하고 가열 과정에서 증기와 수소 저장 압축 용기의 벽 사이의 높은 온도 차이를 유지하도록 허용한다. 증기 압력의 조절을 통해 가열 능력의 효율적인 제어가 이루어질 수 있다.
탈착:
이에 모듈은 예를 들어 약 350 bar의 필요한 압력에서 수소가 배출되도록 가열된다. 이전에 설명된 단계와 유사하게, 가압 증기가 이 공정에 유리하게 활용될 수 있다.
냉각:
공정은 수소 저장 압축 용기(6)의 냉각으로 진행된다. 이로 인해 온도는 예를 들어 약 150℃로부터 예를 들어 약 30℃의 시작 온도로 떨어진다.
특정 응용 분야에서 수소 저장 압축 시스템의 사용의 예(I)
많은 산업 응용 분야에서 수소 가스는 소위 래버린스 실링(labyrinth sealing)을 사용하여 특정 부피 내로 제한된다. 이러한 경우, 제한된 부피로부터 항상 수소 누출이 발생한다. 금속 수소화물 수소 압축기는 이러한 누출 흐름을 압축하고 증가된 흡입 압력으로 시스템에 다시 공급하는 데 사용될 수 있다. 이 시스템의 일반적인 적용은 예를 들어 래버린스 실링의 왕복 피스톤 압축기(26) 또는 잠재적으로 래버린스 실링의 터보 압축기이다. 이러한 전형적인 응용은 도 8에 개략적으로 도시되어 있다. 래버린스 실링(25)으로부터의 수소 흐름은 금속 수소화물 수소 저장 압축 시스템(1)에 흡수된 다음 흡입 압력으로 압축되어 등압 및 맥동 없이 피스톤 압축기(26)의 흡입 흐름으로 재주입된다. 금속 수소화물 수소 저장 압축기 시스템(1)은 래버린스 실링 시스템을 사용하는 모든 수소 압축기에 잠재적으로 사용될 수 있다.
특정 응용 분야에서 수소 저장 압축 시스템의 사용의 예(II)
설명된 수소 저장 압축 시스템의 추가 적용은 기존 천연 가스 인프라 또는 가압 수소 저장 시스템에서 수소의 주입일 수 있다. 현재 기존의 왕복 피스톤 또는 다이어프램 압축기가 사용된다. 그러나 이러한 장치는 가스 파이프라인에 불리한 진동과 펄스를 유발한다. 설명된 금속 수소화물 수소 저장 압축기 시스템은 수소를 압축하고 기존 천연 가스 그리드에 수소를 등압, 맥동 및 진동 없이 공급하는 데 사용될 수 있다.
수소 저장 압축 시스템(Hydrogen storage-compression system): 1
케이싱(Casing): 2
케이싱 챔버(Casing chamber): 16
인렛/아웃렛(Inlets/outlets): 3
진공 펌프 연결부(Vacuum pump connection): 3a
가열 유체 연결부(Heating fluid connection): 3b
가열 매체(Heating medium)
냉각 유체 연결부(Cooling fluid connection): 3c
냉각 매체(Cooling medium)
배수 연결부(Drain connection): 3d
진공 시스템(Vacuum system): 18
진공 펌프(Vacuum pump): 19
가열 시스템(Heating system): 20
전기 가열 요소(Electric heating element): 21
열전도성 요소(Thermally conductive element): 22
가열 유체 인렛(Heating fluid inlet)
냉각 시스템(Cooling system): 24
냉각 유체(Cooling fluid)
저장 압축 모듈(Storage-compression module): 10
다중 용기 유닛(Multi-container unit): 4
저장 압축 용기(Storage-compression container): 6
튜브형 용기 벽(Tubular container wall): 6a
단부 캡(End cap): 6b
입구 캡(Entry cap): 6c
인렛/아웃렛(Inlet/outlet): 7
필터(Filter): 9
주변부(Periphery): 9a
저장 압축 용기 챔버(Storage-compression container chamber): 13
금속 수소화물(Metal Hydride): MH
가스 흐름 튜브(Gas flow tubes): 5
T자형 연결 튜브(T-shaped connection tube): 8
캡 튜브 섹션(Cap tube section): 8a
횡 방향 튜브 섹션(Transverse tube section): 8b
단부(Ends): 15
용접 연결부(Weld connection): 11
과압 방출 시스템(Overpressure release system): 23
밸브(Valves): V
지지 구조물(Support structure): 12
제어 시스템(Control system)
압력 센서(Pressure sensors): P
온도 센서(Temperature sensors): T
밸브(Valves): V
자동 밸브 제어(Automatic valve control)
래버린스 실링의 왕복 피스톤 압축기(Labyrinth sealed reciprocating piston compressor): 26
래버린스 실(Labyrinth seal): 25
저장 압축 용기 직경(Storage-compression container diameter): D
인접한 용기 사이의 간극(Gap distance between adjacent containers): G
용기의 길이(Length of a container): L

Claims (24)

  1. 케이싱(2), 적어도 하나의 다중 용기 유닛(4)을 형성하는 복수의 저장 압축 용기(6), 및 저장 압축 용기 각각 내에 수용된 수소 저장 압축을 위해 구성된 금속 수소화물(Metal Hydride, MH)을 포함하는 수소 저장 압축 시스템(1)으로서, 상기 적어도 하나의 다중 용기 유닛의 복수의 저장 압축 용기는 직접적인 유체 연결로 가스 흐름 튜브에 의해 상호 연결되어 용기들 내 가스 압력이 실질적으로 동일한 것을 보장하고, 상기 복수의 저장 압축 용기는 케이싱의 챔버(16) 내부에 장착되며, 케이싱은 상기 적어도 하나의 다중 용기 유닛의 누출을 테스트하기 위해 상기 챔버에서 진공을 유지하도록 구성되고, 시스템은 케이싱에 연결된 진공 펌프(19)를 포함하는 진공 시스템(18)을 더 포함하는,
    수수 저장 압축 시스템.
  2. 앞선 청구항 중 어느 하나에 있어서,
    케이싱 내부에 장착된 저장 압축 용기 각각을 가열하도록 구성된 가열 시스템(20)을 더 포함하는,
    수소 저장 압축 시스템.
  3. 앞선 청구항에 있어서,
    가열 시스템은 수소 저장 압축 용기에 또는 그 내에 장착된 전기 가열 요소(21)를 포함하는,
    수소 저장 압축 시스템.
  4. 앞선 청구항에 있어서,
    전기 가열 요소(21)는 수소 저장 압축 용기의 한 단부에 장착되고, 전도성 재킷 또는 층(22)이 가열 요소로부터 저장 압축 용기의 다른 단부를 향해 저장 압축 용기를 따라 또는 그 위로 연장되는,
    수소 저장 압축 시스템.
  5. 제2항에 있어서,
    가열 시스템은 케이싱의 챔버로 가열된 유체의 주입을 위해 구성된 케이싱에 대한 가열 유체 인렛(3b)을 포함하는,
    수소 저장 압축 시스템.
  6. 앞선 청구항에 있어서,
    가열된 유체는 증기인,
    수소 저장 압축 시스템.
  7. 앞선 청구항 중 어느 하나에 있어서,
    케이싱 내부에 장착된 저장 압축 용기 각각을 냉각하도록 구성된 냉각 시스템(24)을 더 포함하는,
    수소 저장 압축 시스템.
  8. 앞선 청구항에 있어서,
    냉각 시스템은 케이싱의 챔버로 냉각 유체의 주입을 위해 구성된 케이싱에 대한 냉각 유체 인렛(3a)을 포함하는,
    수소 저장 압축 시스템.
  9. 앞선 청구항에 있어서,
    냉각 유체는 공기 또는 물인,
    수소 저장 압축 시스템.
  10. 앞선 청구항 중 어느 하나에 있어서,
    각각의 저장 압축 용기(6)는 튜브형 용기 벽(6a) 및 튜브형 용기 벽의 반대되는 단부들을 폐쇄하는 단부 캡(6b, 6c)을 포함하고, 각각의 저장 압축 용기의 튜브형 용기 벽은 1.5 cm 내지 10 cm의 직경(D)을 가지며, 상기 적어도 하나의 다중 용기 유닛(4)의 상기 복수의 저장 압축 용기의 인접한 저장 압축 용기들은 0.02xD 내지 1xD의 길이를 갖는 간격(G)으로 이격되는,
    수소 저장 압축 시스템.
  11. 앞선 청구항에 있어서,
    각각의 저장 압축 용기의 튜브형 용기 벽의 직경(D)은 2 cm 내지 8 cm, 바람직하게는 3 cm 내지 6 cm인,
    수소 저장 압축 시스템.
  12. 두 바로 앞선 청구항 중 하나에 있어서,
    저장 압축 용기 사이의 간격(G)은 0.1xD 내지 0.5xD인,
    수소 저장 압축 시스템.
  13. 세 바로 앞선 청구항 중 하나에 있어서,
    저장 압축 용기는 60 cm 내지 200 cm, 바람직하게는 80 cm 내지 150 cm의 길이를 갖는,
    수소 저장 압축 시스템.
  14. 네 바로 앞선 청구항 중 하나에 있어서,
    가스 흐름 튜브(5)는 실질적으로 튜브형 용기 벽의 축에 대응되는 축 방향으로 연장된 캡 튜브 섹션(8a), 및 실질적으로 축 방향에 직각으로 연장되고 캡 튜브 섹션(8a)의 제1 단부에 용접된 횡 방향 튜브 섹션(8b)을 포함하는 T자형 연결 튜브(8)를 포함하고, 단부 캡 튜브 섹션(8a)의 제2 단부는 저장 압축 용기의 입구 캡(6c)에 용접되는,
    수소 저장 압축 시스템.
  15. 앞선 청구항에 있어서,
    횡 방향 튜브 섹션(8b)의 단부는 인접한 또는 대향하는 저장 압축 용기의 횡 방향 튜브 섹션의 단부에 용접되는,
    수소 저장 압축 시스템.
  16. 앞선 청구항에 있어서,
    열 저장 압축 용기의 한 단부는 입구 캡으로부터 인접한 저장 압축 용기의 횡 방향 튜브 섹션의 단부로 연장된 "L"자형 또는 엘보우 형상의 연결 튜브(8c)를 포함하는,
    수소 저장 압축 시스템.
  17. 앞선 청구항 중 어느 하나에 있어서,
    상기 적어도 하나의 다중 용기 유닛의 복수의 저장 압축 용기는 일렬로 배열되고, 용기의 축(A)은 서로 평행한,
    수소 저장 압축 시스템.
  18. 앞선 청구항 중 어느 하나에 있어서,
    각각의 다중 용기 유닛은 금속 수소화물 입자가 인렛/아웃렛을 통해 챔버에서 빠져나가는 것을 방지하기 위해 인렛/아웃렛(7)을 덮는 입구 캡의 내부 사이드에 배치된 필터(9)를 포함하는,
    수소 저장 압축 시스템.
  19. 앞선 청구항에 있어서,
    필터(9)는 입구 캡에 그 주변부가 용접된 소결 금속 디스크를 포함하거나 이로 구성되는,
    수소 저장 압축 시스템.
  20. 앞선 청구항 중 어느 하나에 있어서,
    다중 용기 유닛 및 가스 흐름 튜브는 스테인리스 강 또는 다른 내수소 재료로 이루어지는,
    수소 저장 압축 시스템.
  21. 앞선 청구항 중 어느 하나에 있어서,
    복수의 다중 용기 유닛(4)은 공통 압력에서 수소 가스를 수용하도록 구성된 저장 압축 모듈(10)을 형성하는 다중 용기 유닛의 스택으로 배열되는,
    수소 저장 시스템.
  22. 앞선 청구항 중 어느 하나에 있어서,
    상승된 압력, 바람직하게는 50 bar 초과, 더 바람직하게는 200 bar 초과에서 수소를 흡수 및 탈착하고, 최소의 온도 변화로, 바람직하게는 40℃ 미만의 온도 변화로, 더 바람직하게는 20℃ 내지 30℃의 온도 변화로 실질적으로 일정한 압력에서 이를 탈착하기 위한 준등압 수소 공급 시스템으로 사용되는,
    수소 저장 압축 시스템
  23. 제1항 내지 제21항 중 어느 하나에 있어서,
    예를 들어 기계식 가스 압축기 또는 극저온 펌프와 같은 장치의 흡입 압력으로 래버린스 실링 시스템으로부터의 수소 가스 누출 흐름을 압축하는 데 사용되는,
    수소 저장 압축 시스템.
  24. 제1항 내지 제21항 중 어느 하나에 있어서,
    무진동, 무맥동 방식으로 가스 네트워크 또는 가압된 수소 저장 시스템에 수소를 공급하는 데 사용되는,
    수소 저장 압축 시스템.
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