JP2000507673A

JP2000507673A - 水素の貯蔵及び放出のための装置並びに方法

Info

Publication number: JP2000507673A
Application number: JP9535485A
Authority: JP
Inventors: ケーヒュン，ルン
Original assignee: ウェスティングハウスサバンナリバーカンパニー
Priority date: 1996-04-01
Filing date: 1997-03-28
Publication date: 2000-06-20
Also published as: WO1997036819A1; EP0891294A1; US6267229B1; PT891294E; EP0891294B1; DK0891294T3; US6015041A; ATE221025T1; DE69714233D1; US6432379B1; DE69714233T2; ES2177977T3

Abstract

(57)【要約】水素を貯蔵及び脱離する再充填可能な装置（２０）を説明する。装置は、水素を固体の形態で貯蔵し、必要なときに水素を気体として供給する。固体貯蔵媒体（３６）は、圧縮又は他の処理の必要を避ける粉砕粒子の形態の金属水素化物であり得る。仕切板（２８）は、容器を別々の室に分割し、各室は、適切な材料、例えば熱伝導性のアルミニウム発泡材から形成されるマトリックス（２６）を備え、マトリックスは多数のセル（２７）を形成する。室の適切な寸法として、容器直径に対する室の長さの比が、０．５〜２であるべきである。金属水素化物粒子（又は他の水素貯蔵媒体）がセル内に配置され得る。セルは過剰な粒子の塊化を防止する補助をする。容器は、水素ガスが、金属水素化物粒子から放出される時又は水素金属水素化物粒子に充填される時に通過する水素輸送ポ−ト（３２）を備える。フィルタ−を輸送ポ−ト内に配置して、水素は通過させるが粒子の流出は防止させ得る。伝熱面（２３）が、例えば、アルミニウム発泡材と熱結合した導管により形成される。流体が流路を通じて流れ（４０）、水素を放出する工程の間に熱を伝導し、水素を充填する工程の間に熱を除去する。

Description

【発明の詳細な説明】水素の貯蔵及び放出のための装置並びに方法発明の分野本発明は、水素を貯蔵し且つ必要な時に放出するための再充填可能な装置に関する。他の用途において、このような装置は、エネルギ−発生産業又は運輸産業にて使用することができる。米国政府は、米国エネルギ−省とウェスティングハウス・サバンナ・リバ−・カンパニ−(Westinghouse Savannah River Company) との契約第DE-AC-09-89-SR18035号に従ってこの発明の権利を有する。発明の背景水素は空気中で完全燃焼し、「排出物」として水を生じる。水素動力エンジン又は燃料電池を、車両、機械又は器具の動力源とすることにより、化石燃料動力エンジンに伴う空気汚染が除去される。しかし、水素の体積当りの発熱量は、ガソリンなどの化石燃料に比べて非常に低い。体積当りの発熱量は、水素を数千ポンド／平方インチ（数百Ｋｇ／平方センチメ−トル）の圧力の下におき、冷却して液体にし、又は金属水素化物のような固体中に吸収させることにより増加させることができる。水素の加圧又は液化は、巨大で費用高な処理及び貯蔵設備を必要とする。それはまた危険でもある。例えば、液体水素が加熱されると気体に転化する。これは、液体水素の貯蔵装置内の圧力を著しく上昇させて重大な結果を生じる可能性がある。水素を固体の形態にすることにより、これらの問題が回避される。水素を固体として貯蔵することは多くの利点を有する。例えば、水素の容積密度は、金属水素化物のような固体中では非常に高く、液体水素とほぼ同 −であり、金属水素化物を小型の貯蔵媒体にさせる。水素を固形の手段として結合させると、水素は加熱されなければ脱離せず、それにより安全性が増す。しかし、金属水素化物は重い。水素の重力密度は非常に低い。これは、金属水素化物の重量あたりのエネルギ−量が、おそらく、化石燃料と比較して低いことを意味する。金属水素化物は、また、幾つかの開発上の問題を生じる。例えば、金属水素化物は、分解して粉体になる傾向があり、ガスフィルタを塞ぐことがある。水素化物の粒子は、水素を吸着すると膨張し、脱離すると収縮する。このことにより、緻密に充填された金属水素化物の床は、床が膨張するときに金属水素化物を保持する容器を破損し得る。水素の吸着及び脱離の工程には加熱又は除熱が必要であるが、水素化物の粉体は伝熱性に乏しい。これらの問題を克服する試みがなされてきた。幾つかの金属粉体、例えば銅又はアルミニウムの粉体が、圧縮された金属水素化物粉体の圧縮物として保持するための結合剤として用いられてきた。しかし、圧縮物は、時間の経過に従って膨張及び劣化する。金属水素化物粒子を金属プレ−トの間に挟み込んで粒子を所定の位置に保持し且つ熱伝達を向上する試みもなされてきた。しかし、プレ−トは、貯蔵装置の総重量をさらに増加させる。プレ−トは、また、粒子の体積膨張を制限する。その結果、粒子の膨張及び収縮が水素流体流れとプレ−トを介する熱伝達に悪影響を及ぼし始めるにしたがって操作上の問題が顕著になる。最終的には性能が低下する。発明の概要本発明はこれらの問題を克服する。本発明は、水素を貯蔵し、必要なときに放出するための再充填可能な装置を提供する。固体貯蔵媒体、例えば、粉砕粒子状の金属水素化物を用いて水素を保持し得る。貯蔵媒体は容器内に配置される。仕切板が容器を複数の室に分割する。熱発泡材又は他の適切な材料から形成され且つ容器内に配置されるマトリックスが、熱伝達を促進し、且つ固体水素貯蔵媒体を、個別のセル内に保持する。貯蔵媒体はセル中で多少移動し得るが、仕切板が、貯蔵媒体の異なる室内への移動を防止する。これは、貯蔵媒体の均一な分布を補助する。金属水素化物粒子が貯蔵媒体として選択されると、このセルの形態は、過度の粒子固化を防止して、粒子の膨張及び収縮を可能にする。装置は、また、水素の総容量が融通性を有するようにモジュ−ル構造を提供する。マトリックスは伝熱面と熱的に連結する。たとえば、容器を除熱又は加熱して水素を貯蔵媒体に吸収させ又は貯蔵媒体から脱離させる流体を運ぶための流路又は導管を設けることができる。マトリックスは熱伝導性であるため、熱を容器全体に渡って完全に分配し、又は、熱を、冷却流体によって除去するために伝熱面に伝達する。伝熱面は、また、電気的に又は他の方法で加熱され且つ容器外壁と接触させて配置したプラテンによって形成することができ、プラテンの内側に、マトリックスを、熱伝導性を良好にするために堅固に固定する。除熱が必要であれば、プラテンを、プラテン側に配置されて容器外壁と連結しない送風機及び／又は熱フィンの補助により面放射によって冷却することが可能である。容器内に配置されるポ−トは、貯蔵媒体を再充填するために水素が入り、又は、水素の脱離が生じるときに水素を放出することを可能にする。多孔質フィルタ −は、ポ−ト内に配置され、貯蔵媒体を容器内に保持しつつ水素を通過させる。フィルタ−が容器の大部分に渡って延在するならば、フィルタ−は、また、水素流体が室を出入りして循環することを補助する。１つの具体例において、水素貯蔵装置は１以上のモジュ−ルを含む。モジュ−ルは、多数の相互連結された容器から成り、容器の各々は、水平に位置した、２つのほぼ同心の管から形成される。熱発泡材、例えばアルミニウム発泡材から形成されるマトリックスが、内管の外側に堅固に取り付け又は固定される。マトリックスは２つの管の間の空間をほぼ充填する。熱発泡材マトリックスは、開放セルの網状組織を形成する。金属水素化物粒子（又は別の水素貯蔵固体）はこれらのセルを占有し且つその中で移動する。しかし、粒子は、容器を室に分割して均等な配分をもたらしつつ、粒子が水素の吸収後に膨張するのに十分な空間を保証する仕切板の間を通過することができない。これは室の長さ対容器（内部）直径の比として、０．５〜２の範囲に、好ましくは１を確保することによりなされ得る。２つのパイプの間の空間はほぼ環状であり、水素流体が内部を流れ得る１つのポ−トを除いて両端部が封止される。金属水素化物粒子の漏出は防止するが水素流体は通過させるために、多孔質の金属フィルタ−をポ−トに挿入し得る。フィルタ−は、容器のほぼ全体に渡って延在することができ、水素流がより良好に流れることを可能にする。各モジュ−ルはこのような幾つかの容器を有し、容器の内管及びポ−トは相互連結されている。水素の放出が必要なときは、内管を通じて熱流体を循環させて水素を放出する。熱発泡材マトリックスは内管の外側に堅固に結合される。従って、各マトリックスは、熱を、マトリックスセルを通じて分配し、最終的に固体媒体まで到達させる。固体媒体を再充填するために、水素は相互連結したポ−トに送り込まれ、開放セルを通じて流れ、貯蔵媒体の周囲を循環する。水素の吸収は、熱を発生させ、熱は熱発泡材マトリックスにより内管に伝達される。相互連結された内管を通じて運ばれる冷却流体が熱を除去し、これにより、充填工程の効率が増大する。貯蔵容器は、ほぼ任意の形状に形成することができる。例えば、多数のセルを有する室に分割された矩形の導管を用いて金属水素化物粒子を保持することが可能である。冷却液又は熱流体を循環させる流路が、導管を取り囲み、導管を貫通し、又は導管の１以上の壁部に隣接して位置することにより、加熱又は除熱のための面を創成することが可能である。熱発泡材マトリックスは、面に熱的に連結されて、加えられた熱を容器全体に分配し、又は容器内に発生した熱を面に伝達して除去する。別の具体例は簡単なシリンダ−を容器として用いる。ほぼ「Ｕ字型」の導管を容器に挿入して、伝熱流体を、導管の１つの開口部から入り且つ別の開口部から出るように循環させる。Ｕ字型導管は、特に、長さが直径（内径）の約５倍より長い貯蔵装置に適している。このような貯蔵装置に関しては、導管又は内管の直線での長さが温度変化により膨張又は収縮し得る。これらの運動は、容器、又は導管と容器との交点にある封止部に応力を与えるであろう。Ｕ宇型導管は、特に、もしその基部が容器端部壁からわずかな距離分離れていれば、前記膨張及び収縮を可能にする。好ましくは、流体は、容器底部近くに位置づけられた導管の下脚部に入る。このことにより、水素吸着の間、容器の下方部分が最初に冷却される。このように、固体貯蔵媒体が水素を吸着すると、膨張するにしたがい上層部を押圧し得ることになる。下端部を最初に冷却しなければ、吸着が遅くなり且つ容器に応力がかかるであろう。これら及び他の形状の多数の容器を相互連結してモジュ−ルにすることができる。多数のモジュ−ルを相互連結して、装置の総水素貯蔵容量をより一層増加させることができる。例えば、異なる容器のための２つの流体循環導管を連結して同一の冷却液又は熱流体（例えば水又は空気）を２つの導管の両方で循環させることが可能である。同様に、２つの導管の口を多岐管として連結して水素を充填又は放出させることができる。そして、もちろん、幾つかのこのようなモジュ− ルを相互連結して、選択された固体水素貯蔵媒体の貯蔵容量をより一層増大し、又は水素の放出若しくは充填を容易にすることが可能である。粉砕金属水素化物粒子が固体水素貯蔵媒体として選択され得る。妥当な価格の金属水素化物合金は、約１．３重量％の水素を保持することができる。しかし、他の材料を用いることも可能である。実際、固体形態で貯蔵できる水素の重量パ −セントは、現存の材料を改良し又は新材料を開発するに従い増大すると予測される。又は、より良質で現在入手可能ではあるが高価である水素貯蔵固体のコストが減少し得る。これらの、新しい、より良質な又は安価な貯蔵媒体もまた本発明に用いることができる。さらに、容器又は固体水素貯蔵媒体を保持する容器のセル内壁を形成するのに多数の材料のタイプを選択することが可能である。しかし、高い伝熱性を有する材料が好ましい。また、モジュ−ル又は容器を断熱材で取り囲むことにより水素の吸着及び放出工程をより大規模に制御し得る。断熱材は、周囲の環境が、循環流体へのそして循環流体からの熱伝達に与える影響を最小限化するためである。多数の利点が本発明の水素貯蔵装置から生じる。それらの利点の幾つかは以下のものを含む。・容器内での熱伝達を促進する、熱発泡材のような伝熱性材料から形成されるマトリックス、・固体水素貯蔵媒体へそして固体水素貯蔵媒体から熱を分配する、マトリックスにより形成されるセル、・容器を複数の室に分割し、貯蔵媒体をそれらの室に関して均等に分配しておくことにより粒子の膨張問題を回避する仕切板と、・総水素容量の簡単な調節を可能にするモジュ−ル設計と、・貯蔵媒体として粉砕粒子の形態での金属水素化物を使用し、圧縮又は他の処理を必要とせず、従ってコストを軽減すること。この水素貯蔵装置は、エネルギ−及び輸送産業において用いることができる。例えば、装置は、バス、自動車、トラック、機関車、ボ− ト、又は、内燃エンジン又は燃料電池を現時点で使用している他の車両の「水素タンク」として使用することができる。従って、本発明の１つの目的は、複数の室に分割された容器を用いる水素貯蔵装置を提供することにある。本発明の別の目的は、熱伝導性材料から形成されるマトリックスを提供して容器内の熱伝達を促進することにある。本発明のさらに別の目的は、室をマトリックスで装填して多数のセルを創成することにある。熱を容器に伝達し且つ熱を容器から伝導することになるマトリックスをアルミニウム発泡材のような熱発泡材から形成することもまた本発明の目的である。本発明のさらなる目的は、水素を保持するための固体貯蔵媒体をセル内に分配することにある。本発明の追加の目的は、伝熱面、例えば、固体貯蔵媒体に熱を伝達し又は固体貯蔵媒体から熱を除去する流体を運ぶための流路又は導管を提供することにある。本発明のさらに追加の目的は、水素貯蔵媒体の放出又は充填中に水素流体が通過し得る水素移送ポ−トを提供することにある。本発明のまたさらなる目的は、水素流体は通過させるが貯蔵媒体の容器からの漏出を防止するフィルタ−を移送ポ−ト内に設けることにある。本発明の他の目的、特徴及び利点は、説明、図及び請求の範囲を含む本明細書の残りの部分を参照することにより明らかになるであろう。図面の簡単な説明図１Ａは、本発明に従う水素貯蔵装置の一具体例の側面図である。図１Ｂは、図１Ａに示した具体例の断面図である。図２Ａは、４つの相互連結容器を含む水素貯蔵装置の別の具体例の上面図である。図２Ｂは、図２Ａに示した別の具体例の断面図である。図３Ａは、水素貯蔵容器のさらに別の具体例の側面図である。図３Ｂは、図３Ａに示した別の具体例の断面図である。図面の詳細な説明図１は、容器２０を有する本発明の一具体例を示す。導管２２は、容器２０内を通過している。仕切板２８が容器２０を室２９に分割する。導管２２と容器外壁２１との間に、多数の開放セル２７を形成するマトリックス２６が在る。断熱材３８で容器２０を取り囲み得る。この断熱材３８は、水素の吸着又は脱離に影響し得る、周囲の環境からの、又は周囲の環境への熱伝達の防止を補助する。ポ −ト３２が断熱材３８と容器壁２１の両方を貫通して、水素流体４２が容器２０内へ及び容器２０から移動することを可能にする。流体４０が導管２２を通じて流れ得る。流体４０は、例えば８０℃の温度に加熱された水であり得る。流体４０は、また、容器２０へ及び容器２０から熱を伝達するのに適した空気又は別の液体若しくは気体にすることが可能である。流体４０によって運ばれる熱は、導管２２の導管壁２３を通じて伝達される。このように、導管壁２３は、熱が容器２０へ及び容器２０から伝達される面を提供し、且つ容器２０の内壁を形成する。マトリックス２６は、好ましくは導管２２に熱的に連結する(すなわち、壁２３に密着して取付られる)。導管壁２３を通じて伝導される熱は、マトリックス２６によりセル２７全体に分配されて、セル２７内に保持される固体水素貯蔵媒体から水素が脱離することを補助する。１つの固体貯蔵媒体を、好ましくは粒子状の金属水素化物にし得る。使用され得る金属水素化物の１つのタイプは、原子比率に換算してＬａ：Ｎｉ：Ａｌ＝１：４．９：０．１の組成を有するＬａ−Ｎｉ−Ａｌ合金である。この組成は、金属原子当りの１つの水素原子の容積(約１．３重量％)を有する。(この合金は、実際には純粋なランタンを使用する必要はない。その代わりに「ランタンリッチミッシュメタル」、又は、以後「Ｌｍ」、と呼ばれる金属を使用し得る。この金属は、さらに高価な稀土類元素、例えばセリウムをミッシュメタルから抽出することによって得られた、ランタンを豊富に含む混合物から製造される。ミッシュメタルは、セリウム、ランタン、ネオジミウム及び他の稀土類金属が、鉱石中に天然に生じる比率と近似の比率で混合された粗混合物からなる合金である。ランタンを完全に混合物から分離することは費用高であるため、混合物自体を用いて金属水素化物合金を作る。)Ｌａ−Ｎｉ−Ａｌ合金は、入手可能な最高の重量パ− セント濃度は有さないが、より多くの重量の水素を貯蔵可能な固体よりも費用がかからない。もし、特定の固体貯蔵媒体の重量パ−セント貯蔵容量がより多ければ(好ましくは重量にして３％以上)、同一の構造を用いて水素貯蔵容量を概ね３倍にすることが可能である。または、水素貯蔵容量は一定に保持し得るが、貯蔵装置の重量をほぼ３分の１だけ減少し得る。それゆえ、本発明は、任意の固体貯蔵媒体を用いることができる。実際、重量にしてより多くの水素を貯蔵することができ且つ適切な価格の固体が利用可能になることが予想される。これは重要なことである。何故なら、完全に充填した水素貯蔵装置の重量が減少するに従い重量の単位当たりに分配されるエネルギ−量が増加するため、装置が運輸産業において商業用途にさらに好適になるからである。いずれにせよ、導管２２を通じて流れる、適切に加熱された流体４０は、熱が導管壁２３を通じて伝達し、マトリックス２６を通じて種々のセル２７に伝導し、最終的に固体貯蔵媒体へ伝達して固体貯蔵媒体に水素を脱離させる際に、水素の脱離を生じさせ又は補助する。水素ガスは開放セル２７を通じて流れ、最終的にポ−ト３２を通って容器２０から流出する。ポ−ト３２には、水素流体を通過させるが金属水素化物粒子がポ−ト３２を通過することを防止する多孔質フィルタ−３４を装備し得る。フィルタ−３４は、金属又は別の適切な材料から形成され得る。もちろん、ポ−ト３２は、また、固体貯蔵媒体により再吸着される、流入する水素を受容できる。冷却流体４０を導管２２を通じて循環させることにより、吸着の結果発生する熱が引き出され、水素吸着工程が速まり且つ改善される。図１は、また、容器２０、導管２２、熱が内部を流れる導管壁２３、容器外壁２１及びポ−ト３２の断面図を示す。マトリックス２６は、導管２２と容器２０の外壁２１を分離しているほぼ環状の空間を多数のセル２７で満たす。別の具体例は、セル２７を形成するマトリックス２６を導管２２内に配置し、導管２２の端部を、この場合導管２２上にあるであろうポ−ト３２を除いて封止し、伝熱流体を、導管２２と容器外壁２１との間の環状空間を通じて循環させることにより形成することができる。図２は、より大きい容量の水素貯蔵装置であるモジュ−ル１０を形成するために相互連結された４つの容器２０を示す。ポ−ト３２_1,2,3,4は水素連結管５０によって連結されている。同様に、流体連結管５２が、流体４０が内部を流れる貫通孔２２_1,2,3,4を連結する。他の手段、例えば管又はパイプを用いて容器２０を連結することが可能である。高温流体４０を流体連結管５２を通じて循環させることにより、熱が各容器２０に伝達される。各容器２０の外壁２１は、容器２０同士の熱伝達を促進するために熱的に結合させることができる。これにより、水素流体４２が放出され、ポ−ト３２_1,2,3, ₄ から流出して水素連結管５０へ入る。さらに、この工程は、セル２７内に保持される水素固体貯蔵媒体を再装填させるために逆行させることができる。再装填の間、水素流体４２が水素連結管５０を通じて送り込まれ、ポ−ト３２_1,2,3,4 を通って容器２０内へ流入し、室２９内を循環してセル２７内の貯蔵媒体により吸着される。吸着に伴って発生する熱はマトリックス２６によって導管壁２３に伝導され、次いで、導管壁２３は、熱を、流体連結管５２によって導管２２に運ばれる冷却流体４０に伝達する。明らかに、４つ未満又は４つより多い数の容器２０を連結させてモジュ−ル１０を形成することが可能であり、又は多数のモジュ−ル１０を相互連結させてさらに容量の大きい水素貯蔵装置を形成することが可能である。また、これらの相互連結を一時的にすることが可能である。これにより、多数の容器２０又はモジュ−ル１０を相互連結して共に充填し、次いで分離して個々の車両又は動力発生部に分配することが可能であるため、さらに効率的な充填が可能になる。より優れた貯蔵媒体、より大きい容器２０を用いること、又はモジュ−ル１０を設けて貯蔵容量を増加することにより、貯蔵媒体の再装填の頻度が減少する。再装填のために使用する水素ガス内の不純物が、水素を貯蔵する貯蔵媒体の能力を低下することになるため、再装填される貯蔵媒体の能力は、数回の再装填後に低下する。例えば、もし、再充填する水素流体が酸素不純物を有し、且つ貯蔵媒体が金属水素化物であれば、幾つかの金属水素化物の粒子が酸化することになる。この酸化した材料は、水素を再吸着することができないことになり、時の経過に従い、貯蔵装置の水素貯蔵容量は、徐々に減少する。多数回の再充填に伴う貯蔵媒体の劣化から生じる問題を最小限にするために、容器２０を再利用可能に作製することができる。容器２０に貯蔵媒体を補給するための手段を設け得る。例えば、貯蔵媒体補給口を各室２９内に配置することができる。定期的に貯蔵媒体補給口を開き、古い貯蔵媒体を除去して新しい貯蔵媒体を貯蔵媒体補給口を通じて供給することが可能である。貯蔵媒体供給口のための取り外し可能な栓により、容器２０が完全な状態に維持される。容器２０が、最初に、水素貯蔵媒体を除く全てのものを装備していれば、貯蔵媒体補給口はまた容器２０を充填するために使用することができる。図３は、水素貯蔵装置容器２０の別の具体例を示す。容器外壁２１が、仕切板２８により分割される、熱発泡材マトリックス２６の幾つかの部分を取り囲む。マトリックス２６は、容器２０内に配置されるとセル２７を形成する。金属水素化物粒子３６は、マトリックス２６内のセル２７の大部分を占有するが、全部ではない。断熱材３８は、Ｕ字型の導管２２及び水素ポ−ト３２が容器壁２１を貫通する部分を除いて容器外壁２１を取り囲む。Ｕ字型導管２２は、真っ直ぐな導管２２よりも大きい熱伝導面積を容器２０内の室２９に露呈する。これにより、Ｕ字型導管２２を流れる流体４０からの、さらに良好な熱伝達が可能になる。もちろん、流体４０を、充填工程の間に容器２０から熱を除去するための冷却液にすることもでき、また、流体４０を、熱を容器２０に伝達して水素を脱離させるために加熱することができる。脱離された水素は、容器２０のほぼ全体に渡って延在する多孔質フィルタ−３４内を通って流れる。フィルタ−３４が、容器２０の大部分又は少なくとも部分を通って各室２９内へ延在することにより、容器２０内の水素流体４２の流れが改良され、より良好な水素の脱離及び吸着が可能になる。しかし、フィルタ−３４をより一層短くし、且つ仕切板２８を、水素流体４２が透過可能であるようにするだけでもよい。さらに、仕切板２８を、金属水素化物粒子３６の透過が不可能であるようにすることにより、容器２０内の異なる室２９にわたって粒子３６が移動することが防止され、それにより、容器２０内の室中での金属水素化物粒子３６の均等な分布が維持される。Ｕ字型導管２２は、特に、容器直径に対する容器の長さの比が約５より大きい容器２０に有用である。そのような長い容器については、真っ直ぐな導管２２は、温度が変化すると導管の中央部で膨張及び収縮することになる。この膨張及び収縮は、真っ直ぐな導管２２が通る容器端部３０付近の封止部に応力を与える。最終的に、容器２０の端部３０の封止部は破壊し、弱まり、又は水素を漏洩するであろう。Ｕ字型導管２２は、そのＵ字型の端部が容器端部３０から僅かな距離をおいて配置されるため、Ｕ字型端部が自在に膨張及び収縮することにより、この問題を回避する。また、図３が示すように、Ｕ宇型導管２２の下方脚２４が容器２０の底部に接近して配置される。流体は、この下方脚２４から流入し、上方脚２５から流出する。水素を吸着する間に容器２０を冷却するときに、最初に容器２０の下部を冷却することが望ましい。これは、容器２０の底部に配置される固体貯蔵媒体が、膨張のための空間を有すること保証する。(もし貯蔵媒体の上層部を最初に冷却すると、上層部が膨張して下層部が上方に膨張することを妨げてしまうであろう。これは、容器２０に対する応力を生じ、水素の吸着を遅くする可能性がある) 。さらに、水素脱離の間、熱流体４０を最初にＵ字型導管２２の下方脚２４内に通すことにより、熱が、容器２０を通じて自然にで上昇し、それによりさらに熱が均一に分散されることになる。図３に示した水素貯蔵容器２０の１つの特定の具体例として、外径が３．５インチで、６５ミル（０．０６５インチ）の厚さの壁を有する約５フィ− トの長さのステンレス鋼外管から形成し得る。この外管を開放端部にて封止すると容器２０が形成される。３／４インチ、指様１０のステンレス鋼のＵ字型導管２２を、流体４０の運搬のために設け得る。ポ−ト３２に挿入され及び封止されるフィルタ−３４は、直径が約１／２インチ、長さ約４フィ−ト１０インチであり、約１０ミクロン（μｍ）の寸法の複数孔を備える焼結多孔質ステンレス鋼管であり得る。マトリックス２６を導管２２の外面に、はんだ付け又は溶接を用い得て接合させてマトリックス２６と導管２２との接触を確実にする。マトリックス２６を幾つかの部分又は１つの長い部分に形成して、１つの室２９を同時に充填することができる。マトリックス２６をアルミニウム熱発泡材料から形成すると、マトリックス２６内のセル２７は直径が約０．０５〜０．１インチになる。このアルミニウム熱発泡材は、カリフォルニア州オ−クランドのスタンフォ−ドアベニュ− ９００に事務所が所在する、エネルギ−・リサ−チ・アンド・ジェネレ−ション社から市販されている。この会社は、そのアルミニウム発泡材製品を「DUOCELL^T ^M 」の名称で販売している。マトリックス２６を、他の熱発泡材、又は、さらに一層硬質の材料からも形成することが可能であるが、熱伝導性の材料が好ましい。セル２７に、金属水素化物粒子を部分的に装填して、金属水素化物の理論上金属密度の約４０％の平均密度にし得る。金属水素化物は粒子の形態であるため、その実際の嵩は、金属水素化物の理論上金属密度から予測されるよりも大きい容積を占める。さらに、金属水素化物粒子は水素で飽和されるときに約２０から３０％膨張する。従って、セル２７に、金属水素化物の理論上の密度よりも十分少なく且つその嵩密度よりも少なくともいくらかは少ない量の金属水素化物粒子３６を装填すべきである。この特定の具体例に対しては、金属水素化物に関する加工経験に基づいて４０％の限界値が選択された。異なる膨張特性を有し得る他の材料では異なる充填率になり得る。水素貯蔵装置容器２０のこの特定の具体例の組立ては、最初に外管を鉛直位置に置くことによりなされ得る。Ｕ字型導管２２及びフィルタ−３４を外管に渡って配置する。例えばアルミニウムから形成され、３つの穴（１つはフィルタ−３４用、２つは伝熱導管２２の脚２４，２５用）を開けられた第１の円板状の仕切板２８を、円板の外縁が外管内で嵌合するまで導管２２に滑り込ませる。この仕切板２８を多数設けることにより、容器２０は、マトリックス２６の部分が装填されることになる室２９に分割される。次いで、３つの穴をまた有するマトリックス２６の１つの部分を導管２２に滑り入れる。２つの穴の外周は導管２２の脚２４及び２５と嵌合する。発泡材部分の穴を、導管の外径よりも僅かに小さくし得る。これは、発泡材部分と導管２２との堅固な嵌合及び熱的な連結を保証する。発泡材部分を、第１の仕切板２８（又は容器２０の封止された端部３０）と接合するまで導管２２に滑り入れる。いくらかの空間により、導管２２の端部が容器２０の端部３０から分離される。次いで、金属水素化物粉体を前記第１の発泡材部分内に配置し得る。次いで、第２の円板状仕切板２８を、第１の発泡材部分に接合するまで導管２２に滑り入れる。第１と第２の仕切板２８の距離は、容器直径で割った室の長さが、約０．５〜２の間、好ましくは１の比率を生じるようにすべきである。水素吸着の間に粒子が膨張するときに、粒子はセル２７内で膨れ上がるため室の長さは重要である。しかし、もし仕切板２８が室２９を狭くし過ぎてしまうと、固体貯蔵媒体の膨張すら困難になる。一方、もし室２９が長すぎると、容器２０が移動すると固体貯蔵媒体は室２９内で移動して一端に集中することがある。固体貯蔵媒体が室２９の末端部にて膨張すると、媒体は、容器２０に応力をかける、きつく充填された「ケ−ク（団塊）」を形成し得る。室２９の長さと容器２０の直径は、ケ−クの形成の防止を補助する一方、粒子の膨張も可能にするように、１対１の比率が好ましい。いずれにせよ、次いで導管２２の一部、第１仕切板２８、第１発泡材部及び第２仕切板２８が外管に滑り入れられている。第２の発砲部を、第２の仕切板２８に重なるまで滑り入れる。金属水素化物粒子３６を挿入し、別の仕切板２８を第２の発砲部分の上に配置し、容器２０が仕切板２８、発砲マトリックス２６の部分及び金属水素化物粒子３６で満たされるまでこの工程を繰り返す。取外し可能な又は永続的に封止される蓋を外管上に配置して、容器２０を、水素ポ−ト３２及び導管２２の上下脚２４、２５を除き封止することができる。他の装着方法を用いることが可能である。例えば、マトリックス２６を、複数の区画に予備成形し、裏材を備え、次いで導管２２に取り付け可能な外殻に取付け又は固定する。取付け具は、溶接又ははんだ付けによるインタ−ロックタブにすることが可能である。又は、仕切板２８及び発砲マトリックス２６の部分を、別々に導管２２にはんだ付け又は溶接することが可能である。このようにして、容器２０（長さ５フィ−トで、３．５インチの外径を有し６５ミルの厚さの壁を備える）に、約３１０グラム（３，５００標準リットル）の水素収容能力を有する２４キログラムのＬｍ−Ｎｉ−Ａｌ合金が装填される。８０℃に加熱された流体がこの具体例の容器を通って流れると、約１０気圧の水素放出圧力が生じる。容器２０の強度特性は、特にその外殻に関して重要である。容器２０は、特定の貯蔵装置に対して選択されるどのような水素放出圧力にも耐えるような材料及び設計により形成されなくてはならない。例えば、５００ｐｓｉ(３５．１５キログラム／平方センチメ−トル)の排出圧力に耐えるように６５ミルステンレス鋼の外管を選択することが可能である。また、容器２０の設計において、水素貯蔵装置の総重量を最小限にするように、所望の圧力と外殻構造の選択された材料及び厚みとを適合させることが、特に輸送産業において水素貯蔵装置を使用するときに重要である。容器２０を設計するときの別の考慮すべき条件は材料の種類である。例えば、ステンレス鋼は熱伝導性の低い材料であるが、強度が高いため、水素貯蔵装置の総重量は軽減される。アルミニウムは、熱伝導性、強度及び重量の設計要因を考慮すると２番目に良好な選択材料である。しかし、アルミニウム溶接は困難であり、装備コストを増加させる。また、アルミニウムの容量あたりの強度が低いため、より厚い外殻を使用しなければならない。しかしなお、ステンレス鋼、アルミニウム及びガラス繊維又は高強度プラスチックを用いて任意の所望の形状の容器２０を形成することが可能である。上記は、本発明の好ましい具体例を説明及び開示するために与えられている。特に、説明した具体例の、水素貯蔵装置容器の形状、容器内に含まれるセルの網状組織、及び流体循環路の形状又は位置への変更を含む改良及び応用は、当業者にとって明らかであろう。これら及び他の変更は、本発明の範囲又は精神から逸脱することなく、以下の請求の範囲においてなされ得る。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】１９９８年５月７日（１９９８．５．７）【補正内容】明細書水素の貯蔵及び放出のための装置並びに方法発明の分野本発明は、水素を貯蔵し且つ必要な時に放出するための再充填可能な装置に関する。他の用途において、このような装置は、エネルギ−発生産業又は運輸産業にて使用することができる。米国政府は、米国エネルギ−省とウェスティングハウス・サバンナ・リバ−・カンパニ−(Westinghouse Savannah River Company) との契約第DE-AC-09-89-SR18035号に従ってこの発明の権利を有する。発明の背景水素は空気中で完全燃焼し、「排出物」として水を生じる。水素動力エンジン又は燃料電池を、車両、機械又は器具の動力源とすることにより、化石燃料動力エンジンに伴う空気汚染が除去される。しかし、水素の体積当りの発熱量は、ガソリンなどの化石燃料に比べて非常に低い。体積当りの発熱量は、水素を数千ポンド／平方インチ（数百Ｋｇ／平方センチメ−トル）の圧力の下におき、冷却して液体にし、又は金属水素化物のような固体中に吸収させることにより増加させることができる。水素の加圧又は液化は、巨大で費用高な処理及び貯蔵設備を必要とする。それはまた危険でもある。例えば、液体水素が加熱されると気体に転化する。これは、液体水素の貯蔵装置内の圧力を箸しく上昇させて重大な結果を生じる可能性がある。水素を固体の形態にすることにより、これらの問題が回避される。水素を固体として貯蔵することは多くの利点を有する。例えば、水素の容積密度は、金属水素化物のような固体中では非常に高く、液体水素とほぼ同 −であり、金属水素化物を小型の貯蔵媒体にさせる。水素を固形の手段として結合させると、水素は加熱されなければ脱離せず、それにより安全性が増す。しかし、金属水素化物は重い。水素の重力密度は非常に低い。これは、金属水素化物の重量あたりのエネルギ−量が、おそらく、化石燃料と比較して低いことを意味する。金属水素化物は、また、幾つかの開発上の問題を生じる。例えば、金属水素化物は、分解して粉体になる傾向があり、ガスフィルタを塞ぐことがある。水素化物の粒子は、水素を吸着すると膨張し、脱離すると収縮する。このことにより、緻密に充填された金属水素化物の床は、床が膨張するときに金属水素化物を保持する容器を破損し得る。水素の吸着及び脱離の工程には加熱又は除熱が必要であるが、水素化物の粉体は伝熱性に乏しい。これらの問題を克服する試みがなされてきた。幾つかの金属粉体、例えば銅又はアルミニウムの粉体が、圧縮された金属水素化物粉体の圧縮物として保持するための結合剤として用いられてきた。しかし、圧縮物は、時間の経過に従って膨張及び劣化する。金属水素化物粒子を金属プレ−トの間に挟み込んで粒子を所定の位置に保持し且つ熱伝達を向上する試みもなされてきた。しかし、プレ−トは、貯蔵装置の総重量をさらに増加させる。プレ−トは、また、粒子の体積膨張を制限する。その結果、粒子の膨張及び収縮が水素流体流れとプレ−トを介する熱伝達に悪影響を及ぼし始めるにしたがって操作上の問題が顕著になる。最終的には性能が低下する。例えば、シゲル（Shigeru）らに付与された日本の特許又は公報第６３-０３５４０１号は、シリンダ−に含まれたハニカム構造の多数のセル内に水素吸蔵合金を含む容器を開示している。セルの軸は容器の軸に対して平行である。さらに、反復される水素の吸蔵及び放出によっって生じる水素吸蔵合金の膨張による容器の変形を防止するために、容器の断面に平行な複数の分割板が容器内部に配置されて容器を強化している。容器は外側から冷却されて、水素吸蔵合金内への水素の吸蔵を実行する。さらに、開示された構造では、容器が外側から加熱され且つ内部でセルに分割されているので熱伝達通路が本質的に一様でないことにより熱伝達が妨害される。さらに、分割板の本来の目的が容器を支持することであるため、その目的のために板の材料が十分強くなくてはならず、それはさらに貯蔵装置の総重量を増加させ得る。さらに、容器を外側から冷却することは、高い維持コストの冷却システムを必要とする。日本の特許において開示された容器は、また、管状構成要素７がハニカム構造の中央に配置された水素伝達ポ−ト６を有する。この装置の不利益の１つは、管状構成要素７が貯蔵媒体で取り囲まれているため、特に容器が貯蔵媒体を含むための発泡材マトリックスのセルを有さないために、管状構成要素７が合金の微粉体によって容器に閉塞され得ることである。ゴルベン(Golben)に付与された米国特許第４５０５１２０号は、固体水素吸着合金を含むアルミニウム発泡性マトリックスで充填されたシリンダ−を開示する。ゴルベンの容器は、水素化物粉体の伝熱特性の不良と、水素化物粉体をアルミニウム発泡材内に含むことによる水素化物の膨張問題の解決に取り組んでいる。しかし、水素化物粒子は、また移動できるため、過度の粒子の塊化が生じることがあり、それは、水素化物粒子が膨張するときにアルミニウム発泡材及び容器を損傷させ得る。ゴルベンの容器は軸ばねフィルタ−を利用して、水素化物粒子が発生する膨張力を吸収するが、この装置の不利点は明白である。すなわち、装置は、水素化物粒子を含むための貴重な空間を占有するだけでなく、ばねが摩損したときの動作不良の危険を有する。イシカワ(Ishikawa)らに付与された米国特許第４６０９０３８号は、水素吸蔵合金を用いる熱交換器を開示している。イシカワの装置は、熱交換器の反復使用に伴う粉体金属水素化物の熱伝導性の低下と金属水素化物粒子の移動とにより生じる熱伝達機能の低下又は劣化の問題を、熱交換用の管を、貯蔵媒体と直接接触するように、貯蔵媒体を通じて形成された貫通穴に挿入することによって解決に取り組んでいる。特に、イシカワの装置は、流体の加熱／冷却のための２つのＵ型管を開示している。このイシカワの装置は、水素化物粒子が水素を吸着及び脱離するときに膨張、収縮及び移動することに関する問題を解決していない。発明の概要本発明はこれらの問題を克服する。本発明は、水素を貯蔵し、必要なときに放出するための再充填可能な装置を提供する。固体貯蔵媒体、例えば、粉砕粒子状の金属水素化物を用いて水素を保持し得る。貯蔵媒体は容器内に配置される。仕切板が容器を複数の室に分割する。熱発泡材（サ−マルフォ−ム）又は他の適切な材料から形成され且つ容器内に配置されるマトリックスが、熱伝達を促進し、且つ固体水素貯蔵媒体を、個別のセル内に保持する。貯蔵媒体はセル中で多少移動し得るが、仕切板が、貯蔵媒体の異なる室内への移動を防止する。これは、貯蔵媒体の均一な分布を補助する。金属水素化物粒子が貯蔵媒体として選択されると、このセルの形態は、過度の粒子固化を防止して、粒子の膨張及び収縮を可能にする。装置は、また、水素の総容量が融通性を有するようにモジュ−ル構造を提供する。マトリックスは伝熱面と熱的に連結する。たとえば、容器を除熱又は加熱して水素を貯蔵媒体に吸収させ又は貯蔵媒体から脱離させる流体を運ぶための流路又は導管を設けることができる。マトリックスは熱伝導性であるため、熱を容器全体に渡って完全に分配し、又は、熱を、冷却流体によって除去するために伝熱面に伝達する。伝熱面は、また、電気的に又は他の方法で加熱され且つ容器外壁と接触させて配置したプラテンによって形成することができ、プラテンの内側に、マトリックスを、熱伝導性を良好にするために堅固に固定する。除熱が必要であれば、プラテンを、プラテン側に配置されて容器外壁と連結しない送風機及び／又は熱フィンの補助により面放射によって冷却することが可能である。容器内に配置されるポ−トは、貯蔵媒体を再充填するために水素が入り、又は、水素の脱離が生じるときに水素を放出することを可能にする。多孔質フィルタ −は、ポ−ト内に配置され、貯蔵媒体を容器内に保持しつつ水素を通過させる。フィルタ−が容器の大部分に渡って延在するならば、フィルタ−は、また、水素流体が室を出入りして循環することを補助する。１つの具体例において、水素貯蔵装置は１以上のモジュ−ルを含む。モジュ− ルは、多数の相互連結された容器から成り、容器の各々は、水平に位置した、２つのぼぼ同心の管から形成される。熱発泡材、例えばアルミニウム発泡材から形成されるマトリックスが、内管の外側に堅固に取り付け又は固定される。マトリックスは２つの管の間の空間をぼぼ充填する。熱発泡材マトリックスは、開放セルの網状組織を形成する。金属水素化物粒子（又は別の水素貯蔵固体）はこれらのセルを占有し且つその中で移動する。しかし、粒子は、容器を室に分割して均等な配分をもたらしつつ、粒子が水素の吸収後に膨張するのに十分な空間を保証する仕切板の間を通過することができない。これは室の長さ対容器（内部）直径の比として、０．５〜２の範囲に、好ましくは１を確保することによりなされ得る。２つのパイプの間の空間はほぼ環状であり、水素流体が内部を流れ得る１つのポ−トを除いて両端部か封止される。金属水素化物粒子の漏出は防止するが水素流体は通過させるために、多孔質の金属フィルタ−をポ−トに挿入し得る。フィルタ−は、容器のほぼ全体に渡って延在することができ、水素流がより良好に流れることを可能にする。各モジュ−ルはこのような幾つかの容器を有し、容器の内管及びポ−トは相互連結されている。水素の放出が必要なときは、内管を通じて熱流体を循環させて水素を放出する。熱発泡材マトリックスは内管の外側に堅固に結合される。従って、各マトリックスは、熱を、マトリックスセルを通じて分配し、最終的に固体媒体まで到達させる。固体媒体を再充填するために、水素は相互連結したポ−トに送り込まれ、開放セルを通じて流れ、貯蔵媒体の周囲を循環する。水素の吸収は、熱を発生させ、熱は熱発泡材マトリックスにより内管に伝達される。相互連結された内管を通じて運ばれる冷却流体が熱を除去し、これにより、充填工程の効率が増大する。貯蔵容器は、ぼぼ任意の形状に形成することができる。例えば、多数のセルを有する室に分割された矩形の導管を用いて金属水素化物粒子を保持することが可能である。冷却液又は熱流体を循環させる流路が、導管を取り囲み、導管を貫通し、又は導管の１以上の壁部に隣接して位置することにより、加熱又は除熱のための面を創成することが可能である。熱発泡材マトリックスは、面に熱的に連結されて、加えられた熱を容器全体に分配し、又は容器内に発生した熱を面に伝達して除去する。別の具体例は簡単なシリンダ−を容器として用いる。ほぼ「Ｕ字型」の導管を容器に挿入して、伝熱流体を、導管の１つの開口部から入り且つ別の開口部から出るように循環させる。Ｕ字型導管は、特に、長さが直径（内径）の約５倍より長い貯蔵装置に適している。このような貯蔵装置に関しては、導管又は内管の直線での長さが温度変化により膨張又は収縮し得る。これらの運動は、容器、又は導管と容器との交点にある封止部に応力を与えるであろう。Ｕ字型導管は、特に、もしその基部が容器端部壁からわずかな距離分離れていれば、前記膨張及び収縮を可能にする。好ましくは、流体は、容器底部近くに位置づけられた導管の下脚部に入る。このことにより、水素吸着の間、容器の下方部分が最初に冷却される。このように、固体貯蔵媒体が水素を吸着すると、膨張するにしたがい上層部を押圧し得ることになる。下端部を最初に冷却しなければ、吸着が遅くなり且つ容器に応力がかかるであろう。これら及び他の形状の多数の容器を相互連結してモジュ−ルにすることができる。多数のモジュ−ルを相互連結して、装置の総水素貯蔵容量をより一層増加させることができる。例えば、異なる容器のための２つの流体循環導管を連結して同一の冷却液又は熱流体（例えば水又は空気）を２つの導管の両方で循環させることが可能である。同様に、２つの導管の口を多岐管として連結して水素を充填又は放出させることができる。そして、もちろん、幾つかのこのようなモジユ− ルを相互連結して、選択された固体水素貯蔵媒体の貯蔵容量をより一層増大し、又は水素の放出若しくは充填を容易にすることが可能である。粉砕金属水素化物粒子が固体水素貯蔵媒体として選択され得る。妥当な価格の金属水素化物合金は、約１．３重量％の水素を保持することができる。しかし、他の材料を用いることも可能である。実際、固体形態で貯蔵できる水素の重量パ −セントは、現存の材料を改良し又は新材料を開発するに従い増大すると予測される。又は、より良質で現在入手可能ではあるが高価である水素貯蔵固体のコストが減少し得る。これらの、新しい、より良質な又は安価な貯蔵媒体もまた本発明に用いることができる。さらに、容器又は固体水素貯蔵媒体を保持する容器のセル内壁を形成するのに多数の材料のタイプを選択することが可能である。しかし、高い伝熱性を有する材料が好ましい。また、モジュ−ル又は容器を断熱材で取り囲むことにより水素の吸着及び放出工程をより大規模に制御し得る。断熱材は、周囲の環境が、循環流体へのそして循環流体からの熱伝達に与える影響を最小限化するためである。多数の利点が本発明の水素貯蔵装置から生じる。それらの利点の幾つかは以下の事項を含む。・容器内での熱伝達を促進する、熱発泡材のような伝熱性材料から形成されるマトリックス、・固体水素貯蔵媒体へそして固体水素貯蔵媒体から熱を分配する、マトリックスにより形成されるセル、・容器を複数の室に分割し、貯蔵媒体をそれらの室に関して均等に分配しておくことにより粒子の膨張問題を回避する仕切板と、・総水素容量の簡単な調節を可能にするモジュ−ル設計と、・貯蔵媒体として粉砕粒子の形態での金属水素化物を使用し、圧縮又は他の処理を必要とせず、従ってコストを軽減すること。この水素貯蔵装置は、エネルギ−及び輸送産業において用いることができる。例えば、装置は、バス、自動車、トラック、機関車、ボ−ト、又は、内燃エンジン又は燃料電池を現時点で使用している他の車両の「水素タンク」として使用することができる。従って、本発明の１つの目的は、複数の室に分割された容器を用いる水素貯蔵装置を提供することにある。本発明の別の目的は、熱伝導性材料から形成されるマトリックスを提供して容器内の熱伝達を促進することにある。本発明のさらに別の目的は、室をマトリックスで装填して多数のセルを創成することにある。熱を容器に伝達し且つ熱を容器から伝導することになるマトリックスをアルミニウム発泡材のような熱発泡材から形成することもまた本発明の目的である。本発明のさらなる目的は、水素を保持するための固体貯蔵媒体をセル内に分配することにある。本発明の追加の目的は、伝熱面、例えば、固体貯蔵媒体に熱を伝達し又は固体貯蔵媒体から熱を除去する流体を運ぶための流路又は導管を提供することにある。本発明のさらに追加の目的は、水素貯蔵媒体の放出又は充填中に水素流体が通過し得る水素移送ポ−トを提供することにある。本発明のまたさらなる目的は、水素流体は通過させるが貯蔵媒体の容器からの漏出を防止するフィルタ−を移送ポ−ト内に設けることにある。本発明の他の目的、特徴及び利点は、説明、図及び請求の範囲を含む本明細書の残りの部分を参照することにより明らかになるであろう。図面の簡単な説明図１Ａは、本発明に従う水素貯蔵装置の一具体例の側面図である。図１Ｂは、図１Ａに示した具体例の断面図である。図２Ａは、４つの相互連結容器を含む水素貯蔵装置の別の具体例の上面図である。図２Ｂは、図２Ａに示した別の具体例の断面図である。図３Ａは、水素貯蔵容器のさらに別の具体例の側面図である。図３Ｂは、図３Ａに示した別の具体例の断面図である。図面の詳細な説明図１は、容器２０を有する本発明の一具体例を示す。導管２２は、容器２０内を通過している。仕切板２８が容器２０を室２９に分割する。導管２２と容器外壁２１との間に、多数の開放セル２７を形成するマトリックス２６が在る。断熱材３８で容器２０を取り囲み得る。この断熱材３８は、水素の吸着又は脱離に影響し得る、周囲の環境からの、又は周囲の環境への熱伝達の防止を補助する。ポ −ト３２が断熱材３８と容器壁２１の両方を貫通して、水素流体４２が容器２０内へ及び容器２０から移動することを可能にする。流体４０が導管２２を通じて流れ得る。流体４０は、例えば８０℃の温度に加熱された水であり得る。流体４０は、また、容器２０へ及び容器２０から熱を伝達するのに適した空気又は別の液体若しくは気体にすることが可能である。流体４０によって運ばれる熱は、導管２２の導管壁２３を通じて伝達される。このように、導管壁２３は、熱が容器２０へ及び容器２０から伝達される面を提供し、且つ容器２０の内壁を形成する。マトリックス２６は、好ましくは導管２２に熱的に連結する(すなわち、壁２３に密着して取付られる)。導管壁２３を通じて伝導される熱は、マトリックス２６によりセル２７全体に分配されて、セル２７内に保持される固体水素貯蔵媒体から水素が脱離することを補助する。１つの固体貯蔵媒体を、好ましくは粒子状の金属水素化物にし得る。使用され得る金属水素化物の１つのタイプは、原子比率に換算してＬａ：Ｎｉ：Ａｌ＝１：４．９：０．１の組成を有するＬａ−Ｎｉ−Ａｌ合金である。この組成は、金属原子当りの１つの水素原子の容積(約１．３重量％)を有する。(この合金は、実際には純粋なランタンを使用する必要はない。その代わりに「ランタンリッチミッシュメタル」、又は、以後「Ｌｍ」、と呼ばれる金属を使用し得る。この金属は、さらに高価な稀土類元素、例えばセリウムをミッシュメタルから抽出することによって得られた、ランタンを豊富に含む混合物から製造される。ミッシュメタルは、セリウム、ランタン、ネオジミウム及び他の稀土類金属が、鉱石中に天然に生じる比率と近似の比率で混合された粗混合物からなる合金である。ランタンを完全に混合物から分離することは費用高であるため、混合物自体を用いて金属水素化物合金を作る。)Ｌａ−Ｎｉ−Ａｌ合金は、入手可能な最高の重量パ−セント濃度は有さないが、より多くの重量の水素を貯蔵可能な固体よりも費用がかからない。もし、特定の固体貯蔵媒体の重量パ−セント貯蔵容量がより多ければ(好ましくは重量にして３％以上) 、同一の構造を用いて水素貯蔵容量を概ね３倍にすることが可能である。または、水素貯蔵容量は一定に保持し得るが、貯蔵装置の重量をほぼ３分の１だけ減少し得る。それゆえ、本発明は、任意の固体貯蔵媒体を用いることができる。実際、重量にしてより多くの水素を貯蔵することができ且つ適切な価格の固体が利用可能になることが予想される。これは重要なことである。何故なら、完全に充填した水素貯蔵装置の重量が減少するに従い重量の単位当たりに分配されるエネルギ−量が増加するため、装置が運輸産業において商業用途にさらに好適になるからである。いずれにせよ、導管２２を通じて流れる、適切に加熱された流体４０は、熱が導管壁２３を通じて伝達し、マトリックス２６を通じて種々のセル２７に伝導し、最終的に固体貯蔵媒体へ伝達して固体貯蔵媒体に水素を脱離させる際に、水素の脱離を生じさせ又は補助する。水素ガスは開放セル２７を通じて流れ、最終的にポ−ト３２を通って容器２０から流出する。ポ−ト３２には、水素流体を通過させるが金属水素化物粒子がポ−ト３２を通過することを防止する多孔質フィルタ−３４を装備し得る。フィルタ−３４は、金属又は別の適切な材料から形成され得る。もちろん、ポ−ト３２は、また、固体貯蔵媒体により再吸着される、流入する水素を受容できる。冷却流体４０を導管２２を通じて循環させることにより、吸着の結果発生する熱が引き出され、水素吸着工程が速まり且つ改善される。図１は、また、容器２０、導管２２、熱が内部を流れる導管壁２３、容器外壁２１及びポ−ト３２の断面図を示す。マトリックス２６は、導管２２と容器２０の外壁２１を分離しているほぼ環状の空間を多数のセル２７で満たす。別の具体例は、セル２７を形成するマトリックス２６を導管２２内に配置し、導管２２の端部を、この場合導管２２上にあるであろうポ−ト３２を除いて封止し、伝熱流体を、導管２２と容器外壁２１との間の環状空間を通じて循環させることにより形成することができる。図２は、より大きい容量の水素貯蔵装置であるモジュ−ル１０を形成するために相互連結された４つの容器２０を示す。ポ−ト３２_1,2,3,4は水素連結管５０によって連結されている。同様に、流体連結管５２が、流体４０が内部を流れる貫通孔２２_1,2,3,4を連結する。他の手段、例えば管又はパイプを用いて容器２０を連結することが可能である。高温流体４０を流体連結管５２を通じて循環させることにより、熱が各容器２０に伝達される。各容器２０の外壁２１は、容器２０同士の熱伝達を促進するために熱的に結合させることができる。これにより、水素流体４２が放出され、ポ−ト３２_1,2,3,4から流出して水素連結管５０へ入る。さらに、この工程は、セル２７内に保持される水素固体貯蔵媒体を再装填させるために逆行させることができる。再装填の間、水素流体４２が水素連結管５０を通じて送り込まれ、ポ−ト３２_1,2,3,4を通って容器２０内へ流入し、室２９内を循環してセル２７内の貯蔵媒体により吸着される。吸着に伴って発生する熱はマトリックス２６によって導管壁２３に伝導され、次いで、導管壁２３は、熱を、流体連結管５２によって導管２２に運ばれる冷却流体４０に伝達する。明らかに、４つ未満又は４つより多い数の容器２０を連結させてモジュ−ル１０を形成することが可能であり、又は多数のモジュ−ル１０を相互連結させてさらに容量の大きい水素貯蔵装置を形成することが可能である。また、これらの相互連結を一時的にすることが可能である。これにより、多数の容器２０又はモジュ−ル１０を相互連結して共に充填し、次いで分離して個々の車両又は動力発生部に分配することが可能であるため、さらに効率的な充填が可能になる。より優れた貯蔵媒体、より大きい容器２０を用いること、又はモジュ−ル１０を設けて貯蔵容量を増加することにより、貯蔵媒体の再装填の頻度が減少する。再装填のために使用する水素ガス内の不純物が、水素を貯蔵する貯蔵媒体の能力を低下することになるため、再装填される貯蔵媒体の能力は、数回の再装填後に低下する。例えば、もし、再充填する水素流体が酸素不純物を有し、且つ貯蔵媒体が金属水素化物であれば、幾つかの金属水素化物の粒子が酸化することになる。この酸化した材料は、水素を再吸着することができないことになり、時の経過に従い、貯蔵装置の水素貯蔵容量は、徐々に減少する。多数回の再充填に伴う貯蔵媒体の劣化から生じる問題を最小限にするために、容器２０を再利用可能に作製することができる。容器２０に貯蔵媒体を補給するための手段を設け得る。例えば、貯蔵媒体補給口を各室２９内に配置することができる。定期的に貯蔵媒体補給口を開き、古い貯蔵媒体を除去して新しい貯蔵媒体を貯蔵媒体補給口を通じて供給することが可能である。貯蔵媒体供給口のための取り外し可能な栓により、容器２０が完全な状態に維持される。容器２０が、最初に、水素貯蔵媒体を除く全てのものを装備していれば、貯蔵媒体補給口はまた容器２０を充填するために使用することができる。図３は、水素貯蔵装置容器２０の別の具体例を示す。容器外壁２１が、仕切板２８により分割される、熱発泡材マトリックス２６の幾つかの部分を取り囲む。マトリックス２６は、容器２０内に配置されるとセル２７を形成する。金属水素化物粒子３６は、マトリックス２６内のセル２７の大部分を占有するが、全部ではない。断熱材３８は、Ｕ字型の導管２２及び水素ポ −ト３２が容器壁２１を貫通する部分を除いて容器外壁２１を取り囲む。Ｕ字型導管２２は、真っ直ぐな導管２２よりも大きい熱伝導面積を容器２０内の室２９に露呈する。これにより、Ｕ字型導管２２を流れる流体４０からの、さらに良好な熱伝達が可能になる。もちろん、流体４０を、充填工程の間に容器２０から熱を除去するための冷却液にすることもでき、また、流体４０を、熱を容器２０に伝達して水素を脱離させるために加熱することができる。脱離された水素は、容器２０のほぼ全体に渡って延在する多孔質フィルタ−３４内を通って流れる。フィルタ−３４が、容器２０の大部分又は少なくとも部分を通って各室２９内へ延在することにより、容器２０内の水素流体４２の流れが改良され、より良好な水素の脱離及び吸着が可能になる。しかし、フィルタ−３４をより一層短くし、且つ仕切板２８を、水素流体４２が透過可能であるようにするだけでもよい。さらに、仕切板２８を、金属水素化物粒子３６の透過が不可能であるようにすることにより、容器２０内の異なる室２９にわたって粒子３６が移動することが防止され、それにより、容器２０内の室中での金属水素化物粒子３６の均等な分布が維持される。Ｕ字型導管２２は、特に、容器直径に対する容器の長さの比が約５より大きい容器２０に有用である。そのような長い容器については、真っ直ぐな導管２２は、温度が変化すると導管の中央部で膨張及び収縮することになる。この膨張及び収縮は、真っ直ぐな導管２２が通る容器端部３０付近の封止部に応力を与える。最終的に、容器２０の端部３０の封止部は破壊し、弱まり、又は水素を漏洩するであろう。Ｕ字型導管２２は、そのＵ字型の端部が容器端部３０から僅かな距離をおいて配置されるため、Ｕ字型端部が自在に膨張及び収縮することにより、この問題を回避する。また、図３が示すように、Ｕ字型導管２２の下方脚２４が容器２０の底部に接近して配置される。流体は、この下方脚２４から流入し、上方脚２５から流出する。水素を吸着する間に容器２０を冷却するときに、最初に容器２０の下部を冷却することが望ましい。これは、容器２０の底部に配置される固体貯蔵媒体が、膨張のための空間を有すること保証する。(もし貯蔵媒体の上層部を最初に冷却すると、上層部が膨張して下層部が上方に膨張することを妨げてしまうであろう。これは、容器２０に対する応力を生じ、水素の吸着を遅くする可能性がある) 。さらに、水素脱離の間、熱流体４０を最初にＵ字型導管２２の下方脚２４内に通すことにより、熱が、容器２０を通じて自然にで上昇し、それによりさらに熱が均一に分散されることになる。図３に示した水素貯蔵容器２０の１つの特定の具体例として、外径が８．８９ｃｍ（３．５インチ）で、０．１６５ｃｍ（０．０６５インチ）の厚さの壁を有する約１５２．５ｃｍ（５フィ−ト）の長さのステンレス鋼外管から形成し得る。この外管を開放端部にて封止すると容器２０が形成される。１．９１ｃｍ(０．７５インチ)、指様１０のステンレス鋼のＵ字型導管２２を、流体４０の運搬のために設け得る。ポ−ト３２に挿入され及び封止されるフィルタ−３４は、直径が約１．２７ｃｍ(０．５インチ)、長さ約１４２．５４ｃｍ（４フィ−ト１０インチ）であり、約１０ミクロン（μｍ）の寸法の複数孔を備える焼結多孔質ステンレス鋼管であり得る。マトリックス２６を導管２２の外面に、はんだ付け又は溶接を用い得て接合させてマトリックス２６と導管２２との接触を確実にする。マトリックス２６を幾つかの部分又は１つの長い部分に形成して、１つの室２９を同時に充填することができる。マトリックス２６をアルミニウム熱発泡材料から形成すると、マトリックス２６内のセル２７は直径が約０．１２７〜０．２５４ｃｍ（００５〜０１インチ）になる。このアルミニウム熱発泡材は、カリフォルニア州オ−クランドのスタンフォ−ドアベニュ−９００に事務所が所在する、エネルギ−・リサ−チ・アンド・ジェネレ−ション社から市販されている。この会社は、そのアルミニウム発泡材製品を「DUOCELL^TM」の名称で販売している。マトリックス２６を、他の熱発泡材、又は、さらに一層硬質の材料からも形成することが可能であるが、熱伝導性の材料が好ましい。セル２７に、金属水素化物粒子を部分的に装填して、金属水素化物の理論上金属密度の約４０％の平均密度にし得る。金属水素化物は粒子の形態であるため、その実際の嵩は、金属水素化物の理論上金属密度から予測されるよりも大きい容積を占める。さらに、金属水素化物粒子は水素で飽和されるときに約２０から３０％膨張する。従って、セル２７に、金属水素化物の理論上の密度よりも十分少なく且つその嵩密度よりも少なくともいくらかは少ない量の金属水素化物粒子３６を装填すべきである。この特定の具体例に対しては、金属水素化物に関する加工経験に基づいて４０％の限界値が選択された。異なる膨張特性を有し得る他の材料では異なる充填率になり得る。水素貯蔵装置容器２０のこの特定の具体例の組立ては、最初に外管を鉛直位置に置くことによりなされ得る。Ｕ字型導管２２及びフィルタ−３４を外管に渡って配置する。例えばアルミニウムから形成され、３つの穴（１つはフィルタ−３４用、２つは伝熱導管２２の脚２４，２５用）を開けられた第１の円板状の仕切板２８を、円板の外縁が外管内で嵌合するまで導管２２に滑り込ませる。この仕切板２８を多数設けることにより、容器２０は、マトリックス２６の部分が装填されることになる室２９に分割される。次いで、３つの穴をまた有するマトリックス２６の１つの部分を導管２２に滑り入れる。２つの穴の外周は導管２２の脚２４及び２５と嵌合する。発泡材部分の穴を、導管の外径よりも僅かに小さくし得る。これは、発泡材部分と導管２２との堅固な嵌合及び熱的な連結を保証する。発泡材部分を、第１の仕切板２８（又は容器２０の封止された端部３０）と接合するまで導管２２に滑り入れる。いくらかの空間により、導管２２の端部が容器２０の端部３０から分離される。次いで、金属水素化物粉体を前記第１の発泡材部分内に配置し得る。次いで、第２の円板状仕切板２８を、第１の発泡材部分に接合するまで導管２２に滑り入れる。第１と第２の仕切板２８の距離は、容器直径で割った室の長さが、約０．５〜２の間、好ましくは１の比率を生じるようにすべきである。水素吸着の間に粒子が膨張するときに、粒子はセル２７内で膨れ上がるため室の長さは重要である。しかし、もし仕切板２８が室２９を狭くし過ぎてしまうと、固体貯蔵媒体の膨張すら困難になる。一方、もし室２９が長すぎると、容器２０が移動すると固体貯蔵媒体は室２９内で移動して一端に集中することがある。固体貯蔵媒体か室２９の末端部にて膨張すると、媒体は、容器２０に応力をかける、きつく充填された「ケ−ク（団塊）」を形成し得る。室２９の長さと容器２０の直径は、ケ−クの形成の防止を補助する一方、粒子の膨張も可能にするように、１対１の比率が好ましい。いずれにせよ、次いで導管２２の一部、第１仕切板２８、第１発泡材部及び第２仕切板２８が外管に滑り入れられている。第２の発砲部を、第２の仕切板２８に重なるまで滑り入れる。金属水素化物粒子３６を挿入し、別の仕切板２８を第２の発砲部分の上に配置し、容器２０が仕切板２８、発砲マトリックス２６の部分及び金属水素化物粒子３６で満たされるまでこの工程を繰り返す。取外し可能な又は永続的に封止される蓋を外管上に配置して、容器２０を、水素ポ−ト３２及び導管２２の上下脚２４、２５を除き封止することができる。他の装着方法を用いることが可能である。例えば、マトリックス２６を、複数の区画に予備成形し、裏材を備え、次いで導管２２に取り付け可能な外殻に取付け又は固定する。取付け具は、溶接又ははんだ付けによるインタ−ロックタブにすることが可能である。又は、仕切板２８及び発砲マトリックス２６の部分を、別々に導管２２にはんだ付け又は溶接することが可能である。このようにして、容器２０（長さ１．５ｍ（５フィ−ト）で、８．７５ｃｍ（３．５インチ）の外径を有し１６５μｍ（６５ミル）の厚さの壁を備える）に、約３１０グラム（３，５００標準リットル）の水素収容能力を有する２４キログラムのＬｍ−Ｎｉ−Ａｌ合金が装填される。８０℃に加熱された流体がこの具体例の容器を通って流れると、約１０気圧の水素放出圧力が生じる。容器２０の強度特性は、特にその外殻に関して重要である。容器２０は、特定の貯蔵装置に対して選択されるどのような水素放出圧力にも耐えるような材料及び設計により形成されなくてはならない。例えば、３，４４７，５００パスカル（５００ｐｓｉ）の排出圧力に耐えるように１６５μｍ（６５ミル）ステンレス鋼の外管を選択することが可能である。また、容器２０の設計において、水素貯蔵装置の総重量を最小限にするように、所望の圧力と外殻構造の選択された材料及び厚みとを適合させることが、特に輸送産業において水素貯蔵装置を使用するときに重要である。容器２０を設計するときの別の考慮すべき条件は材料の種類である。例えば、ステンレス鋼は熱伝導性の低い材料であるが、強度が高いため、水素貯蔵装置の総重量は軽減される。アルミニウムは、熱伝導性、強度及び重量の設計要因を考慮すると２番目に良好な選択材料である。しかし、アルミニウム溶接は困難であり、装備コストを増加させる。また、アルミニウムの容量あたりの強度が低いため、より厚い外殻を使用しなければならない。しかしなお、ステンレス鋼、アルミニウム及びガラス繊維又は高強度プラスチックを用いて任意の所望の形状の容器２０を形成することが可能である。上記は、本発明の好ましい具体例を説明及び開示するために与えられている。特に、説明した具体例の、水素貯蔵装置容器の形状、容器内に含まれるセルの網状組織、及び流体循環路の形状又は位置への変更を含む改良及び応用は、当業者にとって明らかであろう。これら及び他の変更は、本発明の範囲又は精神から逸脱することなく、以下の請求の範囲においてなされ得る。請求の範囲１．水素を固体貯蔵媒体中に保持するための再充填可能な貯蔵装置であって、ａ．直径を有する第１容器と、ｂ．前記貯蔵媒体を保持するために、発泡材マトリックスから形成された複数のセルと、ｃ．第１容器を、前記貯蔵媒体を保持するための複数の室に分割するための複数の仕切板とを含み、前記室内に発泡材マトリックスが配置されており、前記貯蔵媒体が膨張するための十分な空間を確保するために第１容器の幅に対する室の長さの比が約０．５〜２である貯蔵装置。２．さらに、水素が流れるポ−トを含み、ここに、該ポ−トはフィルタ−と結合し、該フィルタ−は各室内の初期に開放されている領域を通過しており、水素貯蔵材料が、水素を吸着したときに、該開放されている領域にまで膨張し得、前記フィルタ−が、少なくとも部分的に、貯蔵媒体の容器からの漏出を防止するが水素の通過は可能にする請求項１に記載の装置。３．さらに、容器と連結し且つ各室を通過する流路であって、貯蔵媒体への熱の伝達及び貯蔵媒体からの熱の除去に適合した流体を運ぶための流路を含む請求項２に記載の装置。４．さらに、複数の室に分割された、固体貯蔵媒体を保持するための第２の容器を含み、第２容器は、水素流が流れる第２ポ−トと、第２ポ−トを第１容器のポ −トに連結するための手段とを含む請求項２に記載の装置。５．第２の容器が、さらに、流体を運ぶための、第２容器内に配置され、且つ第２容器の底部付近に位置づけられる入口と、出口とを含むほぼＵ字型の導管を含む請求項４に記載の装置。６．水素を貯蔵及び放出するための装置であって、ａ．縦軸及び横軸を有する、水素貯蔵粒子を保持するための第１容器と、ｂ．水素貯蔵粒子を保持するための発泡材マトリックスから形成される複数のセルと、ｃ．縦軸に沿って第１容器を複数の室に分割し、発泡材を複数の区画に分割し、且つ水素貯蔵粒子が縦軸に沿って移動することを制限するための複数の仕切板であって、各室が発泡材の１区画を含み且つ最初に水素貯蔵粒子が含まれていない開放領域を備え、水素貯蔵粒子が、水素吸着後に、該開放領域へ第１容器の横軸に沿って膨張する仕切板と、ｄ．水素が内部を流れるポ−トであって、貯蔵媒体が容器から漏出するのを防止するが水素は通過させるために各室内の開放領域を少なくとも部分的に通過するフィルタ−を含む該ポ−トとを含む装置。７．第１容器が直径を有し且つ第１容器の直径に対する室の長さの比が約０．５〜２である請求項６に記載の水素貯蔵装置。８．さらに、第１容器と連結し且つ各室を通過する、水素貯蔵粒子への熱の伝達及び水素貯蔵粒子からの熱の除去に適合した流体を運ぶための流路を含む請求項６に記載の装置。９．さらに、水素貯蔵粒子を保持するための第２容器を含み、第２容器は水素が内部を流れる第２のポ−トと、第２ポ−トを第１容器のポ−トに連結するための手段とを含む請求項６〜８のいずれか１項に記載の装置。１０．第２容器が、さらに、流体を運ぶために第２容器内に配置されたほぼＵ字型の導管であって、第２容器の底部付近に位置づけられる入口と、出口とを含むほぼＵ字型の導管を含む請求項９に記載の装置。１１．発泡材が熱発泡材である請求項１０に記載の装置。

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】導し、水素を充填する工程の間に熱を除去する。

Claims

【特許請求の範囲】１．固形水素貯蔵媒体を保持するための複数のセルと、水素が内部を流れるポ− トとを有する第１の容器を含む、水素を貯蔵及び放出するための装置。２．さらに、容器に連結する流路であて、貯蔵媒体に熱を伝達し且つ貯蔵媒体から熱を除去するのに適合した流体を運搬するための流路を含む請求項１に記載の装置。３．さらに、ポ−トと連結し、且つ容器内に貯蔵媒体を保持するための手段を含む請求項１に記載の装置。４．セルがアルミニウム発泡材から形成され、且つフィルタ−が、貯蔵媒体がポ −トを通って容器から漏出することを防止する請求項１に記載の装置。５．さらに、（１）アルミニウム発泡材を複数の部分に分離し、且つ容器を複数の室に分割するための複数の仕切板と、（２）アルミニウム発泡材と熱的に連結される伝熱面とを含む請求項４に記載の装置。６．さらに、金属水素化物粒子を保持するための容器であり且つ水素が流れる第２のポ−トを含む第２の容器と、第２のポ−トを第１の容器のポ−トに連結するための手段とを含む請求項２に記載の装置。７．第２容器はさらに流体を運ぶためのぼぼＵ字型の導管を含み、該導管は、第２容器内に配置され且つ第２容器の底部付近に配置された入口と、出口とを含む請求項６に記載の装置。８．水素貯蔵装置であって、ａ．固体水素貯蔵媒体を保持するための第１容器であって、熱伝導性材料から形成される壁を含む第１容器と、ｂ．流体を、該壁を通じて循環させ、それにより水素の吸着又は貯蔵媒体からの水素の脱離が流体の温度に依存する結果となる手段と、ｃ．第１容器が、水素流体が内部を流れる第１ポ−トを有することを含む水素貯蔵装置。９．さらに、第１ポ−トに挿入及び封止されて、貯蔵媒体の漏出を防止するが水素流の通過は可能にするためのフィルタ−を含む請求項８に記載の水素貯蔵装置。１０．さらに、（１）第１容器を複数の室に分割するために第１容器内に配置される手段と、（２）各室内に配置され且つ熱伝導壁に結合され、貯蔵媒体を保持するための多数のセルを形成する熱発泡材とを含む請求項９に記載の水素貯蔵装置。１１．貯蔵媒体が、粒子状であり、且つ、ランタン、ニッケル及びアルミニウムを含む合金から形成される金属水素化物である請求項１０に記載の水素貯蔵装置。１２．第１容器が直径を有し、且つ、該第１容器の直径に対する室の長さの比が約０．５〜２である請求項１０に記載の水素貯蔵装置。１３．さらに、ａ．固体水素貯蔵媒体を保持するための第２容器と、ｂ．流体を容器全体に運搬し、それにより水素の吸着又は貯蔵媒体からの脱離を、流体の温度に従って生じさせる導管とを含み、ｃ．第２容器が、水素流体が内部を流れる第２のポ−トを有する請求項８に記載の水素貯蔵装置。１４．第１及び第２の容器がａ．第１と第２のポ−トを結合するための手段と、ｂ．循環手段と導管を結合するための手段とにより連結される請求項１３に記載の水素貯蔵装置。１５．導管が、ほぼＵ字型であり、第２容器の底部付近に配置された下脚を含み、該下脚を通じて循環流体が入る請求項１４に記載の水素貯蔵装置。１６．水素を固体形態で保持するための再充填可能な貯蔵装置であって、ａ．熱発泡材から形成された複数のセルと、熱発泡材に熱的に連結された伝熱面とをそれぞれ含む複数の室に分割された第１容器と、ｂ．水素流が流れるポ−トと、ｃ．ポ−ト内に配置されて、貯蔵媒体の漏出を防止するためのフィルタ−とを含む貯蔵装置。１７．さらに、ａ．水素貯蔵媒体を保持するための複数のセル、流体を運搬するための導管及び水素が流れる第２のポ−トとを含む第２容器と、ｂ．第１と第２のポ−トを結合するための手段とを含む請求項１６に記載の貯蔵装置。１８．第１容器が鋼管であり、セルが、約０．０５インチ〜０．１インチの直径を有する複数の孔を含むアルミニウム発泡材マトリックスから形成され、且つ、ポ−トが、各室を少なくとも部分的に通って延在する多孔質の鋼管を含む請求項１７に記載の貯蔵装置。１９．水素を貯蔵するための固体を保持するための容器を含む水素貯蔵装置を再充填するための方法であって、容器は、水素ポ−トと、容器と連結して熱を容器へ及び容器から伝達するための手段とを含み、ａ．水素流の流れをポ−ト内に向ける段階と、ｂ.固体による水素の吸着後に発生する熱を除去する段階とを含む方法。２０．室に分割された容器を含む水素貯蔵媒体装置を放出するための方法であって、各室は、金属水素化物粒子を保持するための多数のセルを形成するマトリックスを備え、ａ．熱を容器に伝達する段階と、ｂ．熱を、容器内に配置された金属水素化物粒子に、マトリックスを介して分配して水素を脱離させる段階と、ｃ．脱離された水素が内部を流れるポ−トを設ける段階とを含む方法。