JPH0114268B2 - - Google Patents

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JPH0114268B2
JPH0114268B2 JP13033380A JP13033380A JPH0114268B2 JP H0114268 B2 JPH0114268 B2 JP H0114268B2 JP 13033380 A JP13033380 A JP 13033380A JP 13033380 A JP13033380 A JP 13033380A JP H0114268 B2 JPH0114268 B2 JP H0114268B2
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JP
Japan
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hydrogen
heat
temperature
heat source
equilibrium pressure
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JP13033380A
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JPS5755985A (en
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Seijiro Suda
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    • 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

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  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、3種の金属水素化物又は混合体を組
み合わせ、それらの水素放出−吸蔵サイクルを利
用して、効率よく高温を発生させる方法に関する
ものである。
金属及び合金の多くは、水素と容易に反応し発
熱しながら水素化物を生成し、またこのようにし
て生成した水素化物を加熱すると水素を発生しな
がら金属及び合金の状態に戻る性質を有している
ので、この水素との反応及び水素化物の分解の際
の発熱及び吸熱を利用して、高温や低温を得る技
術が最近注目されるようになつてきた。
ところで従来の金属水素化物を媒体とした高温
発生方法は、所定の目的に適合した特性を有する
金属水素化物の1種又は2種を組み合わせること
によつて行われているが、実用上利用しうる金属
水素化物や熱源として利用可能な温度範囲が限ら
れているため、効率的な高温の取得はまだ実現し
ていないのが現状である。
一方において、低いエネルギーレベルで存在す
る太陽熱、大気熱、海水エネルギー、地熱などの
自然界のエネルギーや工場廃熱、余剰熱のような
未利用エネルギーを、各種の目的に利用可能な高
レベルのエネルギーに変換することが省エネルギ
ー、未利用エネルギー活用の見地から社会上大き
な問題となつてきている。
本発明者らは、従来の技術では利用できなかつ
た金属水素化物又は低レベルエネルギー源を用い
て、各種目的に供しうる高レベルエネルギーを発
生するための方法を開発すべく、鋭意研究を重ね
た結果、たがいに異なる水素平衡圧特性を有する
3種の金属水素化物を組み合わせて放熱−吸熱サ
イクルを形成させることによりその目的を達成し
うることを見出し、この知見に基づいて本発明を
なすに至つた。
すなわち、本発明は、たがいに異なる水素平衡
圧特性を有する3種の金属水素化物又は混合体
MH、M′H及びM″Hを選択使用し、 (イ) 最も高い水素平衡圧を示すMHを温度t1にお
いて供給熱源からの熱により加熱分解する過
程、 (ロ) (イ)により放出された水素を温度t2(t2>t1)に
おいて最も低い水素平衡圧を示すM″Hに吸収
させるとともに、所望の高温を発生させる過
程、 (ハ) 温度t1′(t1′<t2)においてM″Hを供給熱源か
らの熱により加熱分解する過程、 (ニ) (ハ)により放出された水素を、温度t3(t3<t1

においてMHとM″Hとの中間の水素平衡圧を
示すM′Hに吸収させる過程、 (ホ) 温度t1″(t1″>t3)においてM′Hを供給熱源か
らの熱により加熱分解する過程及び (ヘ) (ホ)により放出された水素を温度t3′(t3′<t1
″)
においてMHに吸収される過程 から構成されるサイクルを繰り返すことを特徴と
する高温発生方法を提供するものである。
次に、本発明方法の放熱−吸熱サイクルを添付
図面によつて説明する。第1図は横軸に温度の逆
数を、縦軸に水素平衡圧をとつた、3種の金属水
素化物MH、M′H及びM″Hの水素平衡圧特性を
示すグラフであるが、この図において、水素はA
→B→C→D→E→F→Aのサイクルを経て金属
水素化物との間で吸収、放出を繰り返し、この間
に最高tBの高温を発生する。このtBの上限は、
MHのA点における圧力PAとほぼ等しい圧力
PB′に対応するM″HのB′点の温度tB′である。
すなわち、最も高い水素平衡圧を示す金属水素
化物MHをA点において供給熱源により加熱分解
し、この際に発生する水素を、最も低い水素平衡
圧を示す金属水素化物M″Hに吸収させると、発
熱反応を起し、温度はB点に対応する温度tBまで
上昇する。次にこのM″HをC点において供給熱
源からの熱により加熱分解し、それにより発生し
た水素をD点においてMHとM″Hとの中間の水
素平衡圧を示す金属水素化物M′Hに吸収させ、
さらにこれをE点において供給熱源からの熱によ
り加熱分解する。次いでこの際に発生した水素を
F点において金属水素化物MHに吸収させ、再び
前記のA点における供給熱源からの熱による加熱
分解反応を行わせる。
この場合、金属水素化物MH、M′H及びM″H
を分解するための熱を与える供給熱源としては、
同一の熱源を用いるのが実用上望ましいので、前
記のA点、C点及E点における温度t1、t1′、及び
t1″は同一にするのが好ましいが、もちろん、必
要ならばこれらの温度を異なつたものとすること
もできる。また、金属水素化物に水素を吸収させ
る温度すなわちD点及びE点の温度t3及びt3′も、
同じ雰囲気温度で行うのが便利であるが、必要に
応じ異なつた温度を選ぶこともできる。
本発明方法において熱媒体として用いる金属水
素化物は、たがいに異なる水素平衡圧特性を有す
る3種の組合せであればよく、特に制限はない。
この金属水素化物を構成する金属は、単体であつ
てもよいし、合金であつてもよい。また、金属水
素化物は単一のものでもよいし、2種以上の金属
水素化物の混合体でもよい。
このような組合せの例としては、LaNi5
TiMn1.5−MmNi5の水素化物の組合せ、LaNi4.7
Al0.3−MmNi4.5Al0.5−Ti0.8Zr0.2Cr0.8Mn1.2の水素
化物の組合せ、LaNi5−MmNi4.9Al0.1−TiCo0.5
Mn0.5の水素化物の組合せ、MmNi4.5Al0.5
MmNi5−TiCoの水素化物の組合せなどを挙げる
ことができる。これらは、粉末状、ペレツト状あ
るいは多孔質支持体に保持された状態など任意の
形状で用いられる。
次に、本発明方法における供給熱源としては、
平板式太陽熱集熱器などにより収得された太陽
熱、工場余廃熱、ボイラー余熱、家庭廃熱等が用
いられる。
第2図は、本発明方法を実施するための装置の
1例を示す説明図であるが、この図において、金
属水素化物MH、M″H及びM′Hがそれぞれ耐圧
容器1,2及び3に充てんされている。先ず図示
されているように、連通管のバルブ6のみを開放
し、他の連通管のバルブ7及び8を閉じたのち、
太陽熱集熱器4からの伝熱管のバルブ9を開放す
ることにより耐圧容器1中のMHを加熱する。こ
の加熱によつて放出された水素は連通管を通つて
耐圧容器2に導入され、ここでM″Hと反応して
高温を発生する。この高温は、伝熱管を通して加
撚すべき対象物5に送られ所望の目的に供せられ
る。水素との反応が完了したならば、バルブ6を
閉止し、バルブ7を開放したのち、伝熱管のバル
ブ10を開け、耐圧容器2を加熱することによつ
て、M″Hを加熱分解させる。これによつて放出
された水素は連通管を通つて耐圧容器3中に送ら
れ、ここでM′Hと反応する。次いで、バルブ7
を閉止し、バルブ8を開放したのち、伝熱管のバ
ルブ11を開け、耐圧容器3中のM′Hを加熱す
ることによつて、加熱分解を行わせ、放出された
水素を耐圧容器1中のMHに吸収させる。このサ
イクル中において、M′H、MHと水素との反応
により生じる熱は、空気冷却、水冷却等適当な手
段により放散させる。
以上の操作を繰り返すことにより、必要とする
高温を連続的に発生することができる。
このように、本発明によれば、低温度の熱源を
用いて効率よく高温度を発生させることができる
上に、3種の金属水素化物を適宜組み合わせて、
熱源温度と目的とする高温との間のサイクルを構
成しうるので、使用しうる金属水素化物の種類、
熱源の種類についての選択の自由度を著しく拡大
することができる。
次に実施例により本発明をさらに詳細に説明す
る。
実施例 1 第2図に示す装置において、耐圧容器1に
MmNi5水素化物、耐圧容器2にLaNi5水素化物、
耐圧容器3にTiMn1.5水素化物の粉末をそれぞれ
1Kgずつ充てんした。
この時使用した容器はSUS−316製で外径42.7
mm、長さ30cmである。
次に、太陽熱を利用して耐圧容器1を約80℃に
加熱し、放出された水素をバルブ6を介して耐圧
容器2に送り反応させたところ、最高157℃の利
用可能な高温が得られた。次いで耐圧容器2を前
記と同様にして約80℃に加熱して分解反応を起さ
せ、発生した水素をバルブ7を介して耐圧容器3
に送り、約40℃において水素を吸収させた。さら
にこれを加熱して、発生する水素をバルブ8を介
して耐圧容器1に送ると、MmNi5の水素化物が
再生される。
したがつて、このサイクルを繰り返すことによ
り、約80℃という低レベルエネルギーを用いて
157℃という高温度を得ることができる。また、
この際のMmNi5水素化物の再生は、TiMn1.5
経由することにより、40℃以下という低熱源で行
うことができる。
第3図は、この例における熱サイクルを示す温
度−水素平衡圧グラフである。
実施例 2 実施例1のMmNi5、LaNi5及びTiMn1.5の代り
に、Ti0.8Zr0.2Cr0.8Mn1.2、LaNi4.7Al0.3及び
MmNi4.5Al0.5を用い、実施例1と全く同様にし
て、約55℃の工場廃熱から160℃の高温を得るこ
とができた。再生の際の熱源は、10℃という低温
で十分であつた。
この例における熱サイクルを示す温度−水素平
衡圧グラフを第4図に示す。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の熱サイクルを説明するため
の水素平衡圧特性を示すグラフ、第2図は本発明
方法を実施するための装置の1例の説明図、第3
図及び第4図は本発明の実施例における水素平衡
圧特性を示すグラフである。 第2図中、1,2,3は耐圧容器、4は太陽熱
集熱器、5は加熱すべき対象物である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 たがいに異なる水素平衡圧特性を有する3種
    の金属水素化物又は混合体MH、M′H及びM″H
    を選択使用し、 (イ) 最も高い水素平衡圧を示すMHを温度t1にお
    いて供給熱源からの熱により加熱分解する過
    程、 (ロ) (イ)により放出された水素を温度t2(t2>t1)に
    おいて最も低い水素平衡圧を示すM″Hに吸収
    させるとともに、所望の高温を発生させる過
    程、 (ハ) 温度t1′(t1′<t2)においてM″Hを供給熱源か
    らの熱により加熱分解する過程、 (ニ) (ハ)により放出された水素を、温度t3(t3<t1

    においてMHとM″Hとの中間の水素平衡圧を
    示すM′Hに吸収させる過程、 (ホ) 温度t1″(t1″>t3)においてM′Hを供給熱源か
    らの熱により加熱分解する過程及び (ヘ) (ホ)により放出された水素を温度t3′(t3′<t1
    ″)
    においてMHに吸収させる過程 から構成されるサイクルを繰り返すことを特徴と
    する高温発生方法。 2 t1とt1′とt1″とが同一温度である特許請求の範
    囲第1項記載の方法。 3 t3とt3′とが同一温度である特許請求の範囲第
    1項記載の方法。
JP13033380A 1980-09-19 1980-09-19 Generation of high temperature Granted JPS5755985A (en)

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