WO2016075998A1 - 水素貯蔵システム及び水素貯蔵装置 - Google Patents

水素貯蔵システム及び水素貯蔵装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2016075998A1
WO2016075998A1 PCT/JP2015/075099 JP2015075099W WO2016075998A1 WO 2016075998 A1 WO2016075998 A1 WO 2016075998A1 JP 2015075099 W JP2015075099 W JP 2015075099W WO 2016075998 A1 WO2016075998 A1 WO 2016075998A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
hydrogen storage
storage tank
hydrogen
opening
outer shell
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/075099
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
健太郎 松永
吉野 正人
斉二 藤原
亀田 常治
Original Assignee
株式会社 東芝
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社 東芝 filed Critical 株式会社 東芝
Publication of WO2016075998A1 publication Critical patent/WO2016075998A1/ja

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C13/00Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
    • F17C13/12Arrangements or mounting of devices for preventing or minimising the effect of explosion ; Other safety measures
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/32Hydrogen storage

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to a hydrogen storage system and a hydrogen storage device.
  • renewable energy such as solar and wind power
  • renewable energy has a large output fluctuation, and in order to expand the introduction, it is essential to strengthen the output stabilization system and power system.
  • the gap between demand and supply cannot be absorbed in an area where renewable energy can be supplied, it is necessary to supply power obtained from renewable energy to the existing power system.
  • the problem to be solved by the embodiments of the present invention is to provide a hydrogen storage system and a hydrogen storage device that can reduce the probability of ignition of hydrogen.
  • a hydrogen storage system includes a hydrogen production device that produces hydrogen, a hydrogen storage device that stores the produced hydrogen, and a hydrogen supply device that supplies the stored hydrogen. .
  • the hydrogen storage device ventilates the inside and outside of the hydrogen storage tank.
  • an open / close unit that ventilates the inside and the outside of the hydrogen storage tank is provided.
  • FIG. 2 is a perspective view illustrating an example of a configuration of a hydrogen storage device 3.
  • FIG. 3 is an example of a cross-sectional view of an opening / closing part 32.
  • FIG. 3 is a first example of a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of FIG. 2.
  • FIG. 4 is a second example of a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of FIG. 2. It is the figure which looked at the hydrogen storage apparatus 3 from the top.
  • FIG. 6 is a third example of a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of FIG. 2. It is sectional drawing of the hydrogen storage apparatus 3b which concerns on a modification. It is a figure which shows an example of a structure at the time of installing the hydrogen storage apparatus 3 indoors.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a hydrogen storage system 10 in the present embodiment.
  • the hydrogen storage system 10 includes a hydrogen production device 1, a pressure adjustment unit 2, a hydrogen storage device 3, a pressure adjustment unit 4, a hydrogen supply device 5, an imaging device 6, a control device 7, and a display device 8. Prepare.
  • the hydrogen production apparatus 1 and the hydrogen storage apparatus 3 are connected via a conduit 11.
  • the hydrogen storage device 3 and the hydrogen supply device 5 are connected via a conduit 12.
  • the hydrogen production apparatus 1 produces hydrogen by water electrolysis or hydrocarbon reforming.
  • the produced hydrogen is supplied to the hydrogen storage device 3 through the conduit 11.
  • the pressure adjusting unit 2 adjusts the pressure of hydrogen flowing in the conduit 11 to a pressure higher than the atmospheric pressure.
  • the hydrogen storage device 3 stores the produced hydrogen. Thereby, the hydrogen produced by the hydrogen production device 1 is stored in the hydrogen storage device 3 until it is supplied from the hydrogen supply device 5 to a power generation device or a fuel cell vehicle that produces hydrogen.
  • the pressure adjusting unit 4 adjusts the pressure of hydrogen flowing in the conduit 12.
  • the hydrogen supply device 5 supplies the stored hydrogen to the outside.
  • the hydrogen supply device 5 supplies the stored hydrogen to the fuel cell vehicle 13 or the trailer 14 loaded with a tank for storing hydrogen.
  • the trailer can meet the demand by moving to a place where there is a demand for hydrogen and supplying hydrogen filled at the destination.
  • the hydrogen supply device 5 may supply the stored hydrogen to the power generation device.
  • the hydrogen storage device 3 includes a hydrogen storage tank 31, a pressure detection unit 33, and a detection unit 34.
  • the hydrogen storage tank 31 stores hydrogen supplied through the conduit 11.
  • the pressure detector 33 is provided in the hydrogen storage tank 31, detects the pressure in the hydrogen storage tank 31, and outputs a pressure signal obtained by the detection to the control device 7.
  • the detection unit 34 detects vibration, heat, temperature or strain of the outer shell of the hydrogen storage tank 31 and outputs a detection signal obtained by the detection to the control device 7.
  • the imaging device 6 images the periphery of the hydrogen storage system 10.
  • the control device 7 includes a communication unit 71, a storage unit 72, and a control unit 73.
  • the communication unit 71 communicates with an external terminal device. This communication may be wired or wireless.
  • the storage unit 72 is a medium for storing information, and stores image data obtained by imaging with the imaging device 6.
  • the control unit 73 controls the communication unit 71 and causes the storage unit 72 to store information.
  • FIG. 2 is a perspective view showing an example of the configuration of the hydrogen storage device 3.
  • an opening / closing part 32 is provided on the upper surface of the hydrogen storage tank 31.
  • the pressure detection unit 33 is provided in the hydrogen storage tank 31.
  • a detection unit 34 is provided on the side surface of the hydrogen storage tank 31.
  • the open / close unit 32 blocks ventilation between the inside and the outside of the hydrogen storage tank 31.
  • the opening / closing part 32 ventilates the inside and outside of the hydrogen storage tank 31 when the vibration, heat, temperature or strain of the outer shell of the hydrogen storage tank 31 deviates from a predetermined range. Thereby, the hydrogen in the hydrogen storage tank 31 is discharged to the outside (preferably the upper open space).
  • the hydrogen storage tank 31 has an opening OP in a part of the outer shell.
  • the opening / closing part 32 is installed on the outer surface of the hydrogen storage tank 31 and in the vicinity of the opening OP.
  • the opening / closing part 32 includes an inlet IN into which an inert gas having an oxygen content lower than that of air flows, and a discharge port through which the introduced inert gas is discharged, and includes a base part 321 having a space inside. .
  • a plurality of the discharge ports are provided, for example, as shown in FIG. 2 so as to surround the opening OP.
  • the inert gas having a lower oxygen content than air is, for example, nitrogen or a cathode exhaust gas of a fuel cell.
  • this inert gas is nitrogen as an example, and the inflow port IN is connected to a nitrogen cylinder NB filled with nitrogen via a hose HS. Thereby, nitrogen flows in from the inflow port IN.
  • the opening / closing part 32 includes a cover part 322.
  • the cover 322 When the vibration, heat, temperature, or strain of the outer shell of the hydrogen storage tank 31 is within a predetermined range, the cover 322 is closed and the cover 322 covers the upper surface of the base portion 321, so that the discharge port of the base portion 321 is opened. It is blocked.
  • the cover 322 is opened and nitrogen is discharged from the outlet of the base portion 321 as shown in FIG.
  • nitrogen is also released from the outlet of the base portion 321, thereby preventing high-concentration hydrogen from coming into contact with air near the opening OP.
  • the probability of hydrogen combustion or explosion can be reduced.
  • each inflow port IN and the discharge port may be connected with the hose.
  • FIG. 3 is an example of a cross-sectional view of the opening / closing part 32.
  • the base part 321 installed on the outer surface of the hydrogen storage tank 31 has an electromagnet 42 at one end.
  • the electromagnet 42 includes a coil 43, and a current I is supplied to the coil 43 from the control device 7.
  • the cover part 322 has one end part and the other end part, the one end part has a metal 44 that is attracted by magnetic force, and the other end part is connected to the other end part of the base part 321 by the elastic body 41. .
  • a part of the outer shell of the hydrogen storage tank 31 may be easily opened in advance.
  • hydrogen can be released to the outside by opening a portion having a structure that is easy to open.
  • a part of the outer shell of the hydrogen storage device 3 may be thinned, or a member that may crack or break due to a certain structural strain or temperature rise may be used.
  • a commercially available rupture disk has a limited opening, but the above method can release a large amount of hydrogen with a simple structure.
  • the hydrogen storage apparatus 3 demonstrated the example provided with one opening part OP, not only this but you may provide two or more opening parts OP.
  • the control unit 73 When it is detected that the cover unit 322 is operated (that is, when hydrogen is released to the outside from the opening OP), the control unit 73 is connected to the facility manager, the police, the fire department, and / or the communication unit 71.
  • An abnormality notification signal for notifying the security company of the abnormality may be transmitted by wire or wireless.
  • the method for detecting the operation of the cover unit 322 is not particularly limited, but the hydrogen pressure in the hydrogen storage tank 31 may be detected, and the energization state of the electromagnet that fixes the cover unit 322 is monitored. May be. Also, triggered by the transmission or reception of the abnormality notification signal, the control unit 73 starts recording the image around the hydrogen storage system 10 in the storage unit 72 and the data related to the system operation status in the storage unit 72. Alternatively, the collection rate of data that is constantly recorded in the storage unit 72 may be increased. Thereby, the memory
  • the control unit 73 performs control so as to notify the abnormality of the hydrogen storage tank 31, and sends an abnormality notification signal notifying the abnormality from the communication unit 71 to the outside.
  • the control unit 73 may display information indicating the abnormality of the hydrogen storage tank 31 on the display device 8. In this way, the abnormality can be notified to the facility manager by notifying the abnormality.
  • an abnormality notification signal from the communication unit 71 to an external terminal device, it is possible to notify the police, fire department or security company of the abnormality.
  • the control unit 73 starts recording an image around the hydrogen storage system 10 obtained by imaging by the imaging device 6, and the hydrogen storage system 10. At least one of the start of the recording of data relating to the operation status or the increase of the collection rate of data recorded in advance is executed.
  • emergency processing can be easily performed in the system, and the influence on the surrounding facilities can be suppressed.
  • FIG. 4 is a first example of a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of FIG. 2.
  • the base portion 321 is made of a conductive material, and the base portion 321 is connected to the ground.
  • FIG. 5 is a second example of a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of FIG. As shown in FIG. 5, a conductive layer 51 is formed on the base portion 321, and the conductive layer 51 may be connected to the ground.
  • the conductive layer 51 may be formed near the outer shell of the hydrogen storage tank 31 and / or the opening OP of the outer shell of the hydrogen storage tank 31, and the conductive layer 51 may be connected to the ground. As a result, it is possible to prevent static electricity from becoming an ignition source and to reduce the probability of ignition when hydrogen is discharged.
  • FIG. 6 is a view of the hydrogen storage device 3 as viewed from above.
  • the hydrogen storage system 10 further includes a voltmeter 9 that measures the potential of the conductive layer 51.
  • the control part 73 is at least one among the control which ventilates the inside and the outside of the hydrogen storage tank 31, and the control which alert
  • the voltmeter 9 may measure the potential of the base portion 321.
  • the flame reaction layer containing the metal which shows a flame reaction may be formed on the base part 31.
  • FIG. This may be formed by sticking a thin metal foil on the outer shell or by applying a paint containing the corresponding metal.
  • the metal exhibiting a flame reaction include lithium, strontium, copper, tin, and phosphorus.
  • this flame reaction layer is connected to the ground. As a result, the probability of ignition can be reduced, and the state of hydrogen combustion can be visually confirmed even if ignition occurs.
  • FIG. 7 is a third example of a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of FIG.
  • the hydrogen storage tank 31 includes an inner layer 61 that forms the inside of the hydrogen storage tank 31, an outer layer 63 that forms the outside of the hydrogen storage tank 31, and an inner layer 61 and an outer layer 63. And a flame reaction layer 62 made of a metal disposed between and exhibiting a flame reaction. Thereby, when hydrogen burns, since the flame reaction layer 62 exhibits a color, it is possible to grasp the state of hydrogen combustion.
  • a flame reaction layer containing a metal exhibiting a flame reaction is provided on the surface of the outer periphery of the hydrogen storage tank 31 in the vicinity of the opening OP or at least part of the cross section of the opening OP. Thereby, the state of hydrogen combustion can be visually confirmed.
  • the hydrogen storage device may have a double structure on the outer shell of the hydrogen storage device 3.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a hydrogen storage device 3b according to a modification.
  • FIG. 8 is a diagram when the opening OP is open.
  • the hydrogen storage device 3b according to the modification includes a hydrogen storage tank 31c and an inert gas tank 71 that covers the hydrogen storage tank 31c and stores an inert gas having a lower oxygen content than air.
  • an inert gas at normal pressure or higher is sealed in a hollow portion between the outer shell of the hydrogen storage tank 31 c and the inner shell of the inert gas tank 71.
  • the inert gas which concerns on this embodiment is nitrogen as an example.
  • a second pressure detector 35 for monitoring the pressure fluctuation in the hollow portion between the outer shell of the hydrogen storage tank 31c and the inner shell of the inert gas tank 71 may be provided.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a configuration when the hydrogen storage device 3 is installed indoors. As shown in FIG. 9, the hydrogen storage device 3 is installed in a building 61, and a cylinder 62 filled with an inert gas and a valve 63 for adjusting the amount of the inert gas flowing into the room are provided.
  • an inert gas for example, nitrogen or fuel cell cathode exhaust gas
  • the control unit 73 when the hydrogen storage device 3 is installed indoors, when the pressure detected by the pressure detection unit 33 drops more rapidly than a predetermined ratio, the control unit 73 contains oxygen from the air indoors.
  • the valve 63 may be controlled so that an inert gas having a low degree flows. Thereby, quick ventilation can be performed and the probability of ignition can be reduced.
  • the hydrogen storage system 10 includes the hydrogen production apparatus 1 that produces hydrogen, the hydrogen storage apparatus 3 that stores the produced hydrogen, and the hydrogen supply apparatus 5 that supplies the stored hydrogen.
  • the hydrogen storage device 3 includes a hydrogen storage tank 31 for storing hydrogen, and the vibration, heat, temperature, or strain of the outer shell of the hydrogen storage tank 31 within a predetermined range.
  • an opening / closing part 32 for ventilating the inside and the outside of the hydrogen storage tank 31 is provided.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage.
  • various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment.
  • constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

【課題】水素に着火する確率を低減する。 【解決手段】一の実施形態によれば、水素貯蔵システムは、水素を製造する水素製造装置と、前記製造された水素を貯蔵する水素貯蔵装置と、前記貯蔵された水素を供給する水素供給装置と、を備える。前記水素貯蔵装置は、前記水素を貯蔵する水素貯蔵タンクと、前記水素貯蔵タンクの外殻の振動、熱、温度あるいはひずみが所定の範囲内の場合、前記水素貯蔵タンクの内部と外部との通気を遮断し、一方、前記水素貯蔵タンクの外殻の振動、熱、温度あるいはひずみが所定の範囲から外れた場合、前記水素貯蔵タンクの内部と外部とを通気する開閉部と、を備える。

Description

水素貯蔵システム及び水素貯蔵装置
 本発明の実施形態は、水素貯蔵システム及び水素貯蔵装置に関する。
 二酸化炭素の排出量削減のため、太陽光や風力などによる再生可能エネルギーを用いた発電の導入が世界的に進んでいる。しかしながら、再生可能エネルギーは出力の変動が大きく、導入の拡大に際しては出力安定化システムや電力系統の強化が不可欠である。再生可能エネルギーを供給可能なエリアの中で、需要と供給のギャップを吸収できない場合には、既存の電力系統へ、再生可能エネルギーから得られた電力を供給することが必要になる。
 この場合は、できるだけ急激な変動を避けるなど、電力系統への負荷軽減が重要である。一般に、電力貯蔵にはNAS電池、ニッケル電池などが用いられているが、長時間かつ大容量で安価にエネルギーを貯蔵するために、水素による電力貯蔵が期待されている。これを実用化するためには、大容量の水素を安全に貯蔵するシステムが必要になる。
 また、水素を燃料として駆動する燃料電池自動車の実用化に伴い、車両に水素を供給するシステムが必要になる。水素の製造には、炭化水素の改質や水の電気分解などの方法が用いられるが、短時間で水素を供給するためには、予め必要な量の水素を貯蔵しておき、必要に応じて供給することが望ましい。
 一方で、可燃物である水素を大量に貯蔵する際には、安全への配慮が必要である。固定設備における水素の保管には、現段階ではタンクによる保管が最も安価かつ効果的である。しかし、不慮の災害や事故などにより保管していた水素に着火源となる衝撃が加わり、大気中の酸素と反応する事態が生じると、貯蔵していた水素全体が爆発的に燃焼し、周囲に大きな被害を与える可能性がある。
特許5385959号公報 特許4941750号公報 特開2005-299865号公報
 本発明の実施形態が解決しようとする課題は、水素に着火する確率を低減することができる水素貯蔵システム及び水素貯蔵装置を提供することである。
 一の実施形態によれば、水素貯蔵システムは、水素を製造する水素製造装置と、前記製造された水素を貯蔵する水素貯蔵装置と、前記貯蔵された水素を供給する水素供給装置と、を備える。前記水素貯蔵装置は、前記水素を貯蔵する水素貯蔵タンクと、前記水素貯蔵タンクの外殻の振動、熱、温度あるいはひずみが所定の範囲内の場合、前記水素貯蔵タンクの内部と外部との通気を遮断し、一方、前記水素貯蔵タンクの外殻の振動、熱、温度あるいはひずみが所定の範囲から外れた場合、前記水素貯蔵タンクの内部と外部とを通気する開閉部と、を備える。
本実施形態における水素貯蔵システム10の構成を示す図である。 水素貯蔵装置3の構成の一例を示す斜視図である。 開閉部32の断面図の一例である。 図2のA-A’の断面図の第1の例である。 図2のA-A’の断面図の第2の例である。 水素貯蔵装置3を上から見た図である。 図2のA-A’の断面図の第3の例である。 変形例に係る水素貯蔵装置3bの断面図である。 水素貯蔵装置3を屋内に設置した場合の構成の一例を示す図である。
 以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。図1は、本実施形態における水素貯蔵システム10の構成を示す図である。
 水素貯蔵システム10は、水素製造装置1と、圧力調整部2、水素貯蔵装置3と、圧力調整部4と、水素供給装置5と、撮像装置6と、制御装置7と、表示装置8とを備える。
 水素製造装置1と水素貯蔵装置3とは導管11を介して接続されている。また、水素貯蔵装置3と水素供給装置5とは導管12を介して接続されている。水素製造装置1は、水の電気分解または炭化水素の改質などにより水素を製造する。製造された水素は、導管11を介して、水素貯蔵装置3へ供給される。
 圧力調整部2は、導管11内を流れる水素の圧力を大気圧よりも高い圧力に調節する。
 これにより、大気圧よりも高い圧力で水素を保管することができる。
 水素貯蔵装置3は、製造された水素を貯蔵する。これにより、水素製造装置1で製造された水素は、水素供給装置5より水素を製造する発電装置や燃料電池自動車などへ供給されるまで、水素貯蔵装置3にて保管される。
 圧力調整部4は、導管12内を流れる水素の圧力を調整する。
 水素供給装置5は、貯蔵された水素を外部へ供給する。例えば、水素供給装置5は、貯蔵された水素を燃料電池自動車13または水素を貯蔵するタンクを積んだトレーラ14に供給する。トレーラは、水素の需要がある場所へ移動し、その移動先で充填された水素を供給することで、需要を満たすことができる。なお、水素供給装置5は、貯蔵された水素を発電装置に供給してもよい。
 水素貯蔵装置3は、水素貯蔵タンク31と、圧力検出部33と、検出部34とを備える。
 水素貯蔵タンク31は、導管11を介して供給された水素を貯蔵する。
 圧力検出部33は、水素貯蔵タンク31内に設けられ、水素貯蔵タンク31内の圧力を検出し、検出して得た圧力信号を制御装置7へ出力する。
 検出部34は、水素貯蔵タンク31の外殻の振動、熱、温度あるいはひずみを検出し、検出して得た検出信号を制御装置7へ出力する。
 撮像装置6は、水素貯蔵システム10の周辺を撮像する。
 制御装置7は、通信部71と、記憶部72と、制御部73とを備える。
 通信部71は、外部の端末装置と通信する。この通信は、有線であっても無線であってもよい。
 記憶部72は、情報を記憶する媒体であり、撮像装置6で撮像されて得られた画像データが記憶される。
 制御部73は、通信部71を制御し、記憶部72に情報を記憶させる。
 続いて、図2を用いて、水素貯蔵装置3の構成について説明する。図2は、水素貯蔵装置3の構成の一例を示す斜視図である。図2に示すように、水素貯蔵タンク31の上面に、開閉部32が設けられている。また、上述したように、圧力検出部33が水素貯蔵タンク31内に設けられている。また、検出部34が水素貯蔵タンク31の側面に設けられている。
 開閉部32は、水素貯蔵タンク31の外殻の振動、熱、温度あるいはひずみが所定の範囲内の場合、水素貯蔵タンク31の内部と外部との通気を遮断する。一方、開閉部32は、水素貯蔵タンク31の外殻の振動、熱、温度あるいはひずみが所定の範囲から外れた場合、水素貯蔵タンク31の内部と外部を通気する。これにより、水素貯蔵タンク31内の水素が外部(好ましくは上部解放空間)へ放出される。
 ここで、水素貯蔵タンク31は、外殻の一部に開口部OPを有する。
 開閉部32は、水素貯蔵タンク31の外側表面且つ上記開口部OPの近傍に設置されている。そして、開閉部32は、空気より酸素含有度が低い不活性ガスが流入する流入口INと、流入した不活性ガスを放出する排出口とが設けられ、内部に空間を有するベース部321を備える。この排出口は複数設けられ、例えば、図2に示すように、開口部OPを囲むように設けられている。ここで、空気より酸素含有度が低い不活性ガスは、例えば、窒素または燃料電池のカソード排気ガスなどである。
 本実施形態では、この不活性ガスは一例として窒素であり、流入口INは、窒素が充填された窒素ボンベNBとホースHSを介して接続されている。これにより、流入口INから窒素が流入する。
 更に、開閉部32は、カバー部322を備える。水素貯蔵タンク31の外殻の振動、熱、温度あるいはひずみが所定の範囲内の場合、カバー322が閉じられて、カバー322がベース部321の上面に被さることで、ベース部321の排出口が塞がれる。
 一方、水素貯蔵タンクの外殻の振動、熱、温度あるいはひずみが所定の範囲から外れた場合、図2に示すように、カバー322が開き、ベース部321の排出口から窒素が排出される。これにより、開口部OPから水素が外部へ放出されるときに、ベース部321の排出口から窒素も放出されるので、開口部OP付近で、高濃度の水素が空気と接触するのを防ぐことができる。その結果、水素の燃焼または爆発の確率を低減することができる。
 なお、ベース部321において、流入口INと排出口それぞれがホースで接続されていてもよい。
 続いて、図3を用いて、開閉部32の開閉機構の一例について説明する。図3は、開閉部32の断面図の一例である。
 水素貯蔵タンク31の外側表面に設置されたベース部321は、一端部に電磁石42を有する。具体的には、電磁石42は、コイル43を有し、コイル43に制御装置7から電流Iが供給される。
 カバー部322は、一端部と他端部とを有し、一端部は磁力によって引力が生じる金属44を有し、他端部がベース部321の他端部と弾性体41で接続されている。
 コイル43に電流Iが流れている間は、金属44にコイル43の方向への引力が生じ、図3の(A)に示すように、ベース部321の上にカバー部322が接する。このように、電磁石42を構成するコイル43に電流が流れる間、コイル43と金属44との間に引力が生じてベース部321の上にカバー部322が接することにより、開口部OPが密閉されている。これにより、開口部OPから水素が排出されないようにすることができる。
 一方、制御装置7からコイル43に電流が供給されなくなり、コイル42に電流Iが流れなくなると、金属44にかかっていた引力がなくなり、図3の(B)に示すように、弾性体41による力でカバー322が持ち上がる。これにより、開口部OPから水素が排出される。このようにすることにより、制御装置7は、電磁石42に電流を供給している間、水素を水素貯蔵タンク31内に閉じ込めることができ、電磁石42への電流の供給を停止した場合、水素を水素貯蔵タンク31の外部(例えば、上部解放空間)へ放出することができる。
 これにより、水素貯蔵タンク31の外殻の振動、熱、温度あるいはひずみが所定の範囲から外れた場合、電磁石42への電流の供給を停止することで、水素貯蔵タンク31の上部に設けられた開口部OPから、貯蔵された水素を外部へ放出することができる。このため、僅かな隙間から少しずつ漏れ出した水素が大気中の酸素と燃焼し徐々に反応部(水素リーク部)周辺のダメージを拡大する場合、あるいは不適切な個所に水素が滞留し一気に燃焼または爆発する場合と比較して、施設周辺に与えるダメージを遥かに軽減することができる。
 また、予め非常時用に設けられた開口部OPの他に、水素貯蔵タンク31の外殻の一部を予め開口しやすい構造としておいてもよい。これにより、水素貯蔵タンク31の外殻に振動、熱、温度あるいはひずみが所定の範囲から外れた場合に、その開口しやすい構造の部位を開口することにより、水素を外部へ逃がすことができる。
 あるいは、開口部OPの代わりに水素貯蔵装置3の外殻の一部を薄くする、あるいは一定の構造歪や温度上昇により亀裂や破損を生じる部材を用いて構成しても良い。市販のラプチャーディスクでは開放口の大きさが限られるが、上記の方法では簡便な構成で大量の水素を放出することが可能である。
 なお、本実施形態では、水素貯蔵装置3は、開口部OPを一つ備える例について説明したが、これに限らず、開口部OPを複数備えてもよい。
 カバー部322が動作したことを検知した場合(すなわち開口部OPから水素が外部に放出された場合)、制御部73は、通信部71を介して、設備管理者、警察、消防、及び/または警備会社に異常を知らせる異常通知信号を有線または無線で送信してもよい。
 カバー部322が動作したことを感知する方法は、特に制限されるものではないが、水素貯蔵タンク31内の水素圧を検知してもよいし、カバー部322を固定する電磁石の通電状況を監視してもよい。また、この異常通知信号の発信または受信を契機として、制御部73は、水素貯蔵システム10周辺の画像の記憶部72への記録、システム動作状況に関するデータの記憶部72への記録を開始してもよいし、もしくは、恒常的に記憶部72に記録しているデータの収集レートを上げてもよい。これにより、記憶部72は、異常の発生した要因を検討するための情報を蓄積することができる。
 このように、制御部73は、水素貯蔵タンク31の外殻の一部が開口した場合、水素貯蔵タンク31の異常を報知するよう制御し、この異常を知らせる異常通知信号を通信部71から外部の端末装置へ送信する。異常を報知する際に、制御部73は、水素貯蔵タンク31の異常を示す情報を表示装置8に表示させてもよい。このように、異常を報知することで、設備管理者に異常を知らせることができる。また、異常通知信号を通信部71から外部の端末装置へ送信することにより、警察、消防または警備会社に異常を知らせることができる。
 また、制御部73は、水素貯蔵タンク31の外殻の一部が開口した場合、撮像装置6により撮像されて得られた当該水素貯蔵システム10周辺の画像の記録の開始、当該水素貯蔵システム10の動作状況に関するデータの記録の開始、または予め記録しているデータの収集レートの上昇の少なくとも一つを実行する。当該水素貯蔵システム10周辺の画像や動作状況に関するデータの記録を開始することで、システム内での緊急処理対応が行い易くなり、周辺の設備に与える影響を抑えることができる。また、トラブル原因究明への手がかりが得られるなど、緊急時の迅速な対応が可能になる。
 続いて、図4は、図2のA-A’の断面図の第1の例である。図4に示すように、ベース部321は導電材料からなり、ベース部321が接地に接続されている。
 図5は、図2のA-A’の断面図の第2の例である。図5に示すように、ベース部321の上に導電層51が形成されており、この導電層51が接地に接続されていてもよい。
 このように、水素貯蔵タンク31の外殻、及び/または水素貯蔵タンク31の外郭の開口部OP近傍に導電層51が形成されており、この導電層51が接地に接続されていてもよい。これにより、着火源となる静電気の帯電を防止することができ、水素排出時の着火の確率を低減することができる。
 図6は、水素貯蔵装置3を上から見た図である。
 図6に示すように、水素貯蔵システム10は、導電層51の電位を計測する電圧計9を更に備える。そして、制御部73は、例えば、計測された電位が予め決められた閾値を超えて変化した場合、水素貯蔵タンク31の内部と外部とを通気する制御、及び異常を報知する制御のうち少なくとも一方を実行してもよい。
 なお、ベース部321が導電材料からなる場合、電圧計9はこのベース部321の電位を計測してもよい。
 なお、水素による燃焼炎は無色であり、水素の燃焼状況が把握しにくいことから、ベース部31の上に炎色反応を示す金属を含む炎色反応層が形成されていてもよい。これは、外殻に金属の薄い箔を張り付けてもよいし、該当する金属を含む塗料を塗布することで形成してもよい。ここで、炎色反応を示す金属は、例えば、リチウム、ストロンチウム、銅、スズ、またはリンなどがある。これにより、水素が燃焼した場合、炎色反応層で色を呈するので、水素の燃焼状況を把握することができる。
 また、この炎色反応層が接地に接続されていることが好ましい。これにより、着火の確率を低減するとともに、仮に着火した場合でも水素の燃焼の状況を目視で確認することができる。
 図7は、図2のA-A’の断面図の第3の例である。
 図7に示すように、水素貯蔵タンク31は、水素貯蔵タンク31の内側を構成する内側層61と、水素貯蔵タンク31の外側を構成する外側層63と、内側層61と外側層63との間に配置され、且つ炎色反応を示す金属から構成された炎色反応層62と、を有してもよい。これにより、水素が燃焼した場合、炎色反応層62で色を呈するので、水素の燃焼状況を把握することができる。
 このように、水素貯蔵タンク31の外郭の開口部OP近傍の表面、または開口部OPの断面の少なくとも一部に、炎色反応を示す金属を含む炎色反応層が設けられている。これにより、水素の燃焼の状況を目視で確認することができる。
 また、水素貯蔵装置は図8に示すように、水素貯蔵装置3の外殻を二重構造としてもよい。図8は、変形例に係る水素貯蔵装置3bの断面図である。図8は、開口部OPが開口している場合の図である。図8に示すように、変形例に係る水素貯蔵装置3bは、水素貯蔵タンク31cと、この水素貯蔵タンク31cを覆い、空気より酸素含有度が低い不活性ガスを貯蔵する不活性ガスタンク71を有する。例えば、水素貯蔵タンク31cの外殻と不活性ガスタンク71の内殻との間の空洞部分に常圧以上の不活性ガスが封入されている。ここで、本実施形態に係る不活性ガスは、一例として窒素である。
 図8に示すように、開口部OPが開口した場合、水素が外部に排出されるとともに、不活性ガスタンク71から窒素Nが外部に排出される。これにより、開口部OP付近では、高濃度の水素が主に窒素と接触し、酸素との接触頻度を低減することができるので、着火の確率を低減することができる。
 また、図8に示すように、水素貯蔵タンク31cの外殻と不活性ガスタンク71の内殻との間の空洞部分の圧力変動を監視する第2の圧力検出部35を設けても良い。これにより、不活性ガスタンク71の内殻及び水素貯蔵タンク31cの外殻の変動が閾値に達する前に、状況を事前に検出し、事前に必要な対応をとることができる。またこれにより、緊急時にもシステムの自立運用が可能になる。
 また、水素貯蔵装置3を屋内に設置した場合には、図9に示すように、緊急時に空気よより酸素含有度が低い不活性ガス(例えば、窒素または燃料電池カソード排ガス)が室内に流入するようにしてもよい。図9は、水素貯蔵装置3を屋内に設置した場合の構成の一例を示す図である。図9に示すように、建屋61内に水素貯蔵装置3が設置され、不活性ガスが充填されたボンベ62と、屋内への不活性ガスの流入量を調節する弁63が設けられている。
 例えば、水素貯蔵装置3が屋内に設置されている場合、圧力検出部33により検出された圧力が予め決められた規定割合よりも急激に低下した場合、制御部73は、屋内に空気より酸素含有度が低い不活性ガスが流入するよう弁63を制御してもよい。これにより、迅速な換気をすることができ、着火の確率を低減することができる。
 以上、本実施形態に係る水素貯蔵システム10は、水素を製造する水素製造装置1と、製造された水素を貯蔵する水素貯蔵装置3と、貯蔵された水素を供給する水素供給装置5と、を備える。そして、水素貯蔵装置3は、水素を貯蔵する水素貯蔵タンク31と、水素貯蔵タンク31の外殻の振動、熱、温度あるいはひずみが所定の範囲内の場合、水素貯蔵タンク31の内部と外部との通気を遮断し、一方、水素貯蔵タンク31の外殻の振動、熱、温度あるいはひずみが所定の範囲から外れた場合、水素貯蔵タンク31の内部と外部とを通気する開閉部32と、を備える。
 これにより、水素貯蔵タンク31の外殻の振動、熱、温度あるいはひずみが所定の範囲内の場合、大容量の水素を安全に保管することができる。一方、水素貯蔵タンク31の外殻の振動、熱、温度あるいはひずみが所定の範囲から外れた場合、大容量の水素を大気中に放出することができるので、水素に着火する確率を低減することができる。
 以上、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
1 水素製造装置
2 圧力調整部
3 水素貯蔵装置
31 水素貯蔵タンク
32 開閉部
33 圧力検出部
34 検出部
35 第2の圧力検出部
4 圧力調整部
5 水素供給装置
6 撮像装置
7 制御装置
71 通信部
72 記憶部
73 制御部
8 表示装置
9 電圧計
10 水素貯蔵システム
11、12 導管
13 燃料電池自動車
14 トレーラ

Claims (15)

  1.  水素を製造する水素製造装置と、
     前記製造された水素を貯蔵する水素貯蔵装置と、
     前記貯蔵された水素を供給する水素供給装置と、
     を備え、
     前記水素貯蔵装置は、
     前記水素を貯蔵する水素貯蔵タンクと、
     前記水素貯蔵タンクの外殻の振動、熱、温度あるいはひずみが所定の範囲内の場合、前記水素貯蔵タンクの内部と外部との通気を遮断し、一方、前記水素貯蔵タンクの外殻の振動、熱、温度あるいはひずみが所定の範囲から外れた場合、前記水素貯蔵タンクの内部と外部とを通気する開閉部と、
     を備える水素貯蔵システム。
  2.  前記水素貯蔵タンクは、外殻の一部に開口部を有し、
     前記開閉部は、前記水素貯蔵タンクの外側表面且つ前記開口部の近傍に設置されており、
     空気より酸素含有度が低い不活性ガスが流入する流入口と、前記流入した不活性ガスを放出する排出口とが設けられ、内部に空間を有するベース部を備える
     請求項1に記載の水素貯蔵システム。
  3.  前記ベース部は導電材料からなり、前記ベース部が接地に接続されている
     請求項2に記載の水素貯蔵システム。
  4.  前記水素貯蔵タンクの外殻、及び/または前記水素貯蔵タンクの外郭の開口部近傍に導電層が形成されており、前記導電層が接地に接続されている
     請求項2に記載の水素貯蔵システム。
  5.  外部の端末装置と通信する通信部と、
     前記導電材料からなるベース部または前記導電層の電位を計測する電圧計と、
     前記電位が予め決められた閾値を超えて変化した場合、前記水素貯蔵タンクの内部と外部とを通気する制御、及び異常を報知する制御のうち少なくとも一方を実行する制御部と、
     を備える請求項3または4に記載の水素貯蔵システム。
  6.  前記水素貯蔵タンクの外郭の開口部近傍の表面または前記開口部の断面の少なくとも一部に、炎色反応を示す金属を含む炎色反応層が設けられている
     請求項1から5のいずれか一項に記載の水素貯蔵システム。
  7.  前記ベース部の上に前記炎色反応を示す金属を含む炎色反応層が形成されている
     請求項6に記載の水素貯蔵システム。
  8.  前記水素貯蔵タンクは、
     前記水素貯蔵タンクの内側を構成する内側層と、
     前記水素貯蔵タンクの外側を構成する外側層と、
     前記内側層と前記外側層との間に配置され、且つ炎色反応を示す金属から構成された炎色反応層と、
     を有する請求項6に記載の水素貯蔵システム。
  9.  前記水素貯蔵装置は、
     前記水素貯蔵タンクを覆い、空気より酸素含有度が低い不活性ガスを貯蔵する不活性ガスタンクを更に有する請求項1から8のいずれか一項に記載の水素貯蔵システム。
  10.  前記水素貯蔵タンクは、外殻の一部に開口部を有しており、
     前記開閉部は、
     前記水素貯蔵タンクの外側表面に設置され、一端部に電磁石を有するベース部と、
     一端部と他端部とを有し、前記一端部は磁力によって引力が生じる金属を有し、前記他端部が前記ベース部の他端部と弾性体で接続されたカバー部と、
     を備え、
     前記電磁石を構成するコイルに電流が流れる間、前記コイルと前記金属との間に引力が生じて前記ベース部の上に前記カバー部が接することにより、前記カバー部によって前記開口部が密閉されている
     請求項1に記載の水素貯蔵システム。
  11.  前記水素貯蔵タンクの外殻の振動、熱、温度あるいはひずみを検出する検出部と、
     前記検出部により検出された検出信号が予め決められた範囲を外れる場合、前記コイルに流れる電流を停止させることにより、前記カバー部による前記開口部を解放させる制御部と、
     を備える請求項10に記載の水素貯蔵システム。
  12.  外部の端末装置と通信する通信部と、
     前記水素貯蔵タンクの外殻の一部が開口した場合、前記水素貯蔵タンクの異常を報知するよう制御し、前記異常を知らせる異常通知信号を前記通信部から前記外部の端末装置へ送信する制御部と、
     を備える請求項1から11のいずれか一項に記載の水素貯蔵システム。
  13.  当該水素貯蔵システムの周辺を撮像する撮像装置と、
     前記水素貯蔵タンクの外殻の一部が開口した場合、前記撮像装置により撮像されて得られた当該水素貯蔵システム周辺の画像の記録の開始、当該水素貯蔵システムの動作状況に関するデータの記録の開始、または予め記録しているデータの収集レートの上昇の少なくとも一つを実行する制御部と、
     を備える請求項1から12のいずれか一項に記載の水素貯蔵システム。
  14.  前記水素貯蔵タンク内の圧力を検出する圧力検出部と、
     屋内への不活性ガスの流入量を調節する弁と、
     前記水素貯蔵装置が屋内に設置されている場合、前記圧力検出部により検出された圧力が予め決められた規定割合よりも急激に低下した場合、前記屋内に空気より酸素含有度が低い不活性ガスが流入するよう前記弁を制御する制御部と、
     を備える請求項1から13のいずれか一項に記載の水素貯蔵システム。
  15.  水素を貯蔵する水素貯蔵タンクと、
     前記水素貯蔵タンクの外殻の振動、熱、温度あるいはひずみが所定の範囲内の場合、前記水素貯蔵タンクの内部と外部との通気を遮断し、一方、前記水素貯蔵タンクの外殻の振動、熱、温度あるいはひずみが所定の範囲から外れた場合、前記水素貯蔵タンクの内部と外部とを通気する開閉部と、
     を備える水素貯蔵装置。
PCT/JP2015/075099 2014-11-12 2015-09-03 水素貯蔵システム及び水素貯蔵装置 WO2016075998A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014-229419 2014-11-12
JP2014229419A JP6419538B2 (ja) 2014-11-12 2014-11-12 水素貯蔵システム及び水素貯蔵装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016075998A1 true WO2016075998A1 (ja) 2016-05-19

Family

ID=55954092

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2015/075099 WO2016075998A1 (ja) 2014-11-12 2015-09-03 水素貯蔵システム及び水素貯蔵装置

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP6419538B2 (ja)
WO (1) WO2016075998A1 (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3533757A1 (en) * 2018-03-01 2019-09-04 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Hydrogen system
EP3536661A1 (en) * 2018-03-06 2019-09-11 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Hydrogen system
CN113916482A (zh) * 2021-09-17 2022-01-11 军事科学院系统工程研究院军事新能源技术研究所 一种氢燃料电池储氢罐的安全性试验系统
CN108561752B (zh) * 2018-03-30 2023-05-05 西华大学 一种fcev系统高压储氢燃料罐防爆装置

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018043634A1 (ja) 2016-08-31 2018-03-08 国立大学法人大阪大学 自己触媒能を有する炭素系水素貯蔵材料、その製造方法、その化合物を用いる水素の吸蔵方法及び水素の放出方法、及び水素吸蔵用デバイス

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07208698A (ja) * 1994-01-24 1995-08-11 Ubukata Seisakusho:Kk 異常警報装置
US5564588A (en) * 1990-09-21 1996-10-15 Ace Tank & Equipment Company Method and storage tank system for aboveground storage of flammable liquids
JP2006300156A (ja) * 2005-04-19 2006-11-02 Tatsuno Corp 高圧ガス充填装置
JP2009041710A (ja) * 2007-08-10 2009-02-26 Toyota Motor Corp ガスタンク
JP2011033072A (ja) * 2009-07-30 2011-02-17 Jx Nippon Oil & Energy Corp 水素の貯蔵供給ステーション
JP2012042068A (ja) * 2010-08-13 2012-03-01 Yasuo Ishikawa 水素調理装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5564588A (en) * 1990-09-21 1996-10-15 Ace Tank & Equipment Company Method and storage tank system for aboveground storage of flammable liquids
JPH07208698A (ja) * 1994-01-24 1995-08-11 Ubukata Seisakusho:Kk 異常警報装置
JP2006300156A (ja) * 2005-04-19 2006-11-02 Tatsuno Corp 高圧ガス充填装置
JP2009041710A (ja) * 2007-08-10 2009-02-26 Toyota Motor Corp ガスタンク
JP2011033072A (ja) * 2009-07-30 2011-02-17 Jx Nippon Oil & Energy Corp 水素の貯蔵供給ステーション
JP2012042068A (ja) * 2010-08-13 2012-03-01 Yasuo Ishikawa 水素調理装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3533757A1 (en) * 2018-03-01 2019-09-04 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Hydrogen system
EP3536661A1 (en) * 2018-03-06 2019-09-11 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Hydrogen system
CN108561752B (zh) * 2018-03-30 2023-05-05 西华大学 一种fcev系统高压储氢燃料罐防爆装置
CN113916482A (zh) * 2021-09-17 2022-01-11 军事科学院系统工程研究院军事新能源技术研究所 一种氢燃料电池储氢罐的安全性试验系统
CN113916482B (zh) * 2021-09-17 2023-10-24 军事科学院系统工程研究院军事新能源技术研究所 一种氢燃料电池储氢罐的安全性试验系统

Also Published As

Publication number Publication date
JP6419538B2 (ja) 2018-11-07
JP2016094948A (ja) 2016-05-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2016075998A1 (ja) 水素貯蔵システム及び水素貯蔵装置
US20140220469A1 (en) Sensor integrated glass bulb temperature pressure relief device design for hydrogen storage systems
JP5127258B2 (ja) ガス透過性安全弁および電気化学素子
KR20190022830A (ko) 복합 방폭 밸브, 커버 플레이트 어셈블리 및 배터리
US8910651B2 (en) Thermal pressure relief devices and related systems and methods
US20200112010A1 (en) Explosion-proof valve, cover plate assembly, and battery
US20100078182A1 (en) Device for generating and storing electrical or mechanical energy, and method for fire avoidance
KR20090023652A (ko) 저장 탱크 시스템 및 저장 탱크 시스템을 감압하는 방법
WO2020056864A1 (zh) 一种机车车载动力电池组防火安全控制系统及方法
US20230081826A1 (en) Fire Suppression System
US20080303532A1 (en) Combustible-gas sensor, fuel cell system, abnormality detecting method, and fuel cell system control method
WO2022012461A1 (zh) 电池包灭火系统
JP2019506716A (ja) 単セルバッテリー、バッテリーモジュール、バッテリーパック、および電気自動車
KR20210008543A (ko) 액화질소를 이용한 전기차 배터리 전용프레임 자동소화장치
US11626626B2 (en) Lithium-ion battery impending failure detection
JP2014529861A (ja) 燃料電池を冷却する方法
US20170309937A1 (en) Secure fuel cell system
CN106953120B (zh) 一种防爆锂离子电池组
CN102437300A (zh) 一种新型动力电源
KR101488002B1 (ko) 연료전지 시스템
JP2008270032A (ja) 二次電池モジュール
CN105051937A (zh) 锂电化学发电装置式电池的安全装置
JP2009121568A (ja) 燃料ガス供給装置およびそれを備える移動体
CN113730849A (zh) 灭火系统
CN112820059A (zh) 一种车用消防安全系统

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15859786

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15859786

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1