JPH0159202B2 - - Google Patents

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JPH0159202B2
JPH0159202B2 JP61088333A JP8833386A JPH0159202B2 JP H0159202 B2 JPH0159202 B2 JP H0159202B2 JP 61088333 A JP61088333 A JP 61088333A JP 8833386 A JP8833386 A JP 8833386A JP H0159202 B2 JPH0159202 B2 JP H0159202B2
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JP
Japan
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heat
metal hydride
container
hydrogen
pipe
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JP61088333A
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JPS62246698A (ja
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Shin Fujitani
Ikuro Yonezu
Naojiro Pponda
Sanehiro Furukawa
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0159202B2 publication Critical patent/JPH0159202B2/ja
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen; Reversible storage of hydrogen
    • C01B3/0005Reversible storage of hydrogen, e.g. by hydrogen getters or electrodes
    • 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
    • F17C11/00Use of gas-solvents or gas-sorbents in vessels
    • F17C11/005Use of gas-solvents or gas-sorbents in vessels for hydrogen
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0047Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for hydrogen or other compressed gas storage tanks
    • 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
    • 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
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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 本発明は金属水素化物を利用して熱の貯蔵、取
り出しを行なうに好適な金属水素化物容器に関す
る。
(ロ) 従来の技術 ある種の金属あるいは合金は水素と可逆的に反
応するが、この際に生じる反応熱を蓄熱等に利用
しようという試みが現在盛んになされ、熱交換機
能を備えた金属水素化物容器の各種提案が行なわ
れている。
しかし、従来のこの種の金属水素化物容器はヒ
ートパイプを介して金属水素化物と熱媒との間の
熱交換を行なわせる構成であつたため、その分だ
け顕熱損失が増す上、金属水素化物と熱媒間の伝
熱抵抗も大きくなり、伝熱速度が低下する欠点が
あつた。
そこで、出願人はこのような従来技術の欠点を
除くため、水素出入導管付き耐圧容器を貫通して
熱媒の流れる熱媒管を設けると共に、その耐圧容
器内部には、水素を通す断熱材で周囲を覆つて、
前記熱媒管上に、水素は通すが金属水素化物は通
さないフイルタを両端部に有する円筒管を設け、
その円筒管と前記熱媒管との間は管軸方向に沿つ
て複数枚のフインを配置して内部を分割し、それ
ぞれのスペースに金属水素化物を収納して成る金
属水素化物容器を提案した(特願昭59−197775号
(特開昭61−76887号)参照)。この容器構成によ
れば、伝熱損失、顕熱損失を著しく減少して極め
て熱効率の良い金属水素化物容器が得られるよう
になつた。しかしながら、上記金属水素化物容器
においては、耐圧容器内面を被覆する断熱材に僅
かであつても水分や有機成分が混入されている
と、金属水素化物の被毒が起こり、熱の貯蔵、取
り出し能力が低下する問題点があつた。例えば、
活性化したLaNi5合金におけるLaは水と激しく
反応し、合金表面に酸化物あるいは水酸化物を形
成し、合金の水素化、脱水素化を著しく阻害し
た。
(ハ) 発明が解決しようとする問題点 本発明は、上記問題点を解決し、出願人が先に
提案した容器構造を更に改善して、熱の貯蔵取り
出し能力が長期にわたつて安定であり、しかも耐
圧容器への顕熱損失が少ない熱交換効率の良い金
属水素化物容器を提供することを目的とする。
(ニ) 問題点を解決するための手段 本発明の金属水素化物容器は、熱交換器を覆う
断熱材に予め熱処理を施こすことにより、断熱材
成形時や保存時に混入した水分や有機成分を除去
すると共に、更に断熱材表面を断熱性に優れた被
膜でコーデイングするようにしたことを特徴とし
ている。
(ホ) 作用 容器内部に設ける断熱材中から被毒の原因とな
る水分や有機成分が予め除去されるため、金属水
素化物は被毒を受けることなく、熱の貯蔵、取り
出し能力は長期にわたり安定に維持される。ま
た、断熱材表面が水素を通さない被膜でコーテイ
ングされているため断熱材中への水素の流入が殆
ど起こらず、断熱材中での水素の対流による熱交
換器と耐圧容器との間の伝熱が抑制され、高い熱
交換効率が得られる。
(ヘ) 実施例 以下、図面に示す実施例について詳細に説明す
る。
第1図は本発明の一実施例に係る金属水素化物
容器の構成図を示したもので、aはその側面図、
bは正面断面図、cは側面断面図である。これら
の図において、1は耐圧容器で、水素を出し入れ
する水素出入導管1aと容器内部に後述する断熱
材や熱交換器を気密に封入するためのフランジ部
1bを有している。この耐圧容器1を気密に貫通
して内部に熱媒2が流れる熱媒管3が配置され
る。この熱媒管3の耐圧容器内に存在する部分に
は同軸上に円筒管4が配置される。この円筒管の
熱媒管3を除く両端部は水素は通すが金属水素化
物微粉末は通さないフイルタ5a,5bで閉塞さ
れる。このフイルタ5a,5bの目の大きさは数
ミクロン程度が好ましい。また、その円筒管4と
熱媒2との間には、第1図bに示すように、管軸
方向に沿つて複数枚のフイン6が設けられ、これ
らフイン6によつて円筒管4内部は複数のエリア
に分割される。更に、それら各エリアには金属水
素化物7が収納される。
その円筒管4と外側耐圧容器1との間には表面
を水素を通さない断熱性の被膜8でコーテイング
されたグラスウール等の断熱材9が、また、円筒
管4の両端部にはコーテイング被膜のない断熱材
10a,10bが充填される。
第2図は上記断熱被膜8でコーテイングされた
断熱材9について示したもので、aはその側断面
図、bはそのB−B′断面斜視図である。断熱材
9は耐圧容器1内に設置する前に予め熱処理を施
こし、断熱材成形時や保存時に混入した金属水素
化物7の被毒の原因となる水分や有機成分を除去
しておく。このときの熱処理温度は、断熱材9と
してカオウール(商品名)などのアルミナ、シリ
カを主成分とする無機質繊維原料保温材を用いた
場合は、500〜1000℃程度が好ましい。この温度
により材質を変質させることなく水分や有機成分
を除去できる。更に、この熱処理を行なつた断熱
材9をトリフロロエチレンなどの弗素系樹脂ある
いは無水珪酸を主成分とする液状硬化剤に浸漬
後、熱処理を施すことにより、断熱材9の表面に
水素を通気しない断熱性の被膜8を形成させるこ
とができる。
後述する説明から明らかなように、円筒管4で
囲まれる部分は熱交換器を構成するが、この熱交
換器は第3図〜第5図に示すようにして簡単に構
成することができる。即ち、第3図aの斜視図、
bの正面図に示すように、先ず、管上に例えば4
枚のフイン6を取り付けた熱媒管3をアルミ合金
等の押し出し成形により一体的に成形する。同様
にして、第4図aの斜視図、bの正面図に示すよ
うに、例えば4枚のフイン6を管内部に取り付け
た円筒管4をアルミ合金の押し出し成形により一
体的に成形する。このように成形した熱媒管3と
円筒管4を第5図に示すように組み合せ、金属水
素化物収納エリア部分を構成する。このとき、各
フイン6を熱媒管3、円筒管4間にしつかり固定
するため、円筒管4の内面にはフイン嵌合溝4a
を設けると良い。更に、円筒管4の両端部には熱
媒管3部分を除いてフイルタ5を取り付けると共
に、その内部つまりフイン6により仕切られる熱
媒管3、円筒管4間の各エリア部分には金属水素
化物7を収納して熱交換器を構成する。
更に、このように構成した熱交換器部分の周囲
を断熱材9,10a,10bで覆つて耐圧容器1
内部に収容し、熱媒管3を容器両端部から突出さ
せた状態でフランジ部1bにより容器内部を気密
に封鎖することにより金属水素化物容器が構成さ
れる。
上記構成で、蓄熱時には熱媒管3を流れる熱媒
2の熱がフイン6を介して金属水素化物7に伝達
される。この熱により金属水素化物7から水素が
放出され、その放出された水素は更にフイルタ5
から容器外部へと導出されるが、このときフイル
タ5a側から排出される水素は断熱材10aを通
り、また、フイルタ5b側から排出された水素は
断熱材10bから被膜8と円筒管4の間隙を通
り、水素出入導管1aに設けられたフイルタ11
を経て容器外部へと導出され、図示せぬ水素ボン
ベに貯蔵される。
一方、放熱時には、図示せぬボンベから水素出
入導管1aのフイルタ11を経て耐圧容器1内部
に水素が導入される。その水素は断熱材10aか
らフイルタ5aを通つてあるいは被膜8と円筒管
4の間隙を通り、断熱材10b、フイルタ5bか
ら円筒管4内部に導入される。この水素が金属水
素化物7に吸収される際発生する熱はフイン6か
ら熱媒管3中を流れる熱媒2に伝達され、外部に
取り出され利用される。
従つて、上記構成によれば、円筒管4の内外は
フイルタ5a,5bを介して連通される結果、円
筒管4の耐圧性が不要となることから熱交換器部
分の材料の肉厚が極く薄くできる。この結果、熱
媒管3、円筒管4間に設けるフイン6の枚数を増
し、金属水素化物7の容積を減らすことなくフイ
ン6との接触面積を増すことができる。これによ
り、金属水素化物7と熱媒2との間の伝熱速度を
大巾に改善することができるようになる。また、
従来のようにヒートパイプを介することなく金属
水素化物7と熱媒2間で直に熱交換が行なわれる
結果、従来に比べて伝熱抵抗、顕熱損失が減り伝
熱速度、熱交換効率が大巾に改善される。
また、熱交換器の円筒部分の周囲は断熱性被膜
8でコーテイングされた断熱材9で覆われている
ため、熱交換器外壁である円筒管4と耐圧容器1
内壁との間の熱伝導は勿論のこと、断熱材9内部
を水素が流れることが無いので、円筒管4から耐
圧容器1への水素の対流伝熱による反応熱の顕熱
損失も著しく抑制される。更に、断熱材9,10
a,10bは、耐圧容器1内に収納前に熱処理に
より水分や有機成分を完全に除去しておくことに
より、金属水素化物7の被毒のおそれが無くな
り、熱の貯蔵、取り出し能力が長期にわたり安定
し、しかも熱交換効率の良好な金属水素化物容器
が得られる。
尚、断熱材10a,10bもその表面に断熱性
の被膜を施し、水素は被膜8および円筒管4との
間隙を通してフイルタ5a,5bから円筒管4内
部に出し入れするようにしてもよい。
また、水素出入導管1aは、蓋側にも設けるよ
うにしてもよい。
また、耐圧容器1の材質としては、高圧水素雰
囲気下においても脆化の危険性の少ないステンレ
ス(例えばSUS304、SUS316等)を用いると良
い。
また、熱媒管3は円筒管4に配置される部分は
良熱伝導材を用いて構成する一方、円筒管4外部
に配置される部分を熱伝導度の低い材質を用いて
構成することにより、熱媒管3と耐圧容器1との
接触部分から耐圧容器1への熱損失を更に低減す
ることができる。
(ト) 発明の効果 以上のように本発明によれば、熱交換器部分の
肉厚を薄くすることができるため、熱交換器内部
のフインの枚数を金属水素化物の量を減らすこと
なく多くすることができ、金属水素化物とフイン
との接触面積を増大させることができるようにな
る。しかも、金属水素化物と熱媒との熱交換は、
従来のようにヒートパイプを介することなく直に
行なわれ、顕熱損失が減少し、熱交換効率が大巾
に改善される。
また、金属水素化物の被毒の原因となる断熱材
中の有機成分や水分が予め熱処理により除去さ
れ、しかも断熱材表面のコーテイングにより熱交
換器より耐圧容器への水素の対流伝熱による反応
熱の顕熱損失が抑制されることから長期にわたり
熱の貯蔵取り出し能力が安定し、しかも熱交換効
率の良好な金属水素化物容器が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係る金属水素化物
容器の構成図で、aはその側面図、bはそのA−
A′断面図、cはその側断面図、第2図は第1図
の断熱材の説明図で、aはその側断面図、bはそ
のB−B′断面斜視図、第3図は第1図の熱交換
器を構成する熱媒管の説明図で、aはその斜視
図、bはその正面図、第4図は第1図の熱交換器
を構成する円筒管の説明図で、aはその斜視図、
bはその正面図、第5図は第3図と第4図を組合
せて構成される熱交換器本体部分の正面図であ
る。 1……耐圧容器、2……熱媒、3……熱媒管、
4……円筒管、5a,5b,11……フイルタ、
6……フイン、7……金属水素化物、8……被
膜、9,10a,10b……断熱材。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 熱媒を流す熱媒管と同軸上に円筒管を配置
    し、その円筒管と前記熱媒管との間を軸方向に沿
    つて配設した複数枚のフインで複数エリアに分割
    し、各エリアに金属水素化物を収納すると共に、
    前記熱媒管を除く前記円筒管両端部を水素を通す
    フイルタで閉塞して熱交換器部分を構成し、この
    熱交換器部分を予め熱処理により水分や有機成分
    を除去した無機物質からなる断熱材を介して水素
    出入導管付き耐圧容器内に収納し、その耐圧容器
    両端部より前記熱媒管を気密に突出させた状態
    で、密封して成ることを特徴とする金属水素化物
    容器。 2 特許請求の範囲第1項記載において、前記断
    熱材の表面を断熱性の被膜でコーテイングし、水
    素対流による前記熱交換器から耐圧容器への伝熱
    を防止したことを特徴とする金属水素化物容器。
JP61088333A 1986-04-18 1986-04-18 金属水素化物容器 Granted JPS62246698A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP3583857B2 (ja) * 1996-03-26 2004-11-04 三洋電機株式会社 水素貯蔵利用装置
CN102829485B (zh) * 2012-09-24 2015-01-14 中南大学 一种卧式蓄热式高效热交换器
CN108020107B (zh) * 2017-11-30 2019-06-04 上海理工大学 一种旋转式相变蓄热器及其应用

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JPS62246698A (ja) 1987-10-27

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