JPH04160001A - 水素化金属の水素吸蔵放出方法 - Google Patents
水素化金属の水素吸蔵放出方法Info
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- JPH04160001A JPH04160001A JP2282955A JP28295590A JPH04160001A JP H04160001 A JPH04160001 A JP H04160001A JP 2282955 A JP2282955 A JP 2282955A JP 28295590 A JP28295590 A JP 28295590A JP H04160001 A JPH04160001 A JP H04160001A
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- Y02P20/10—Process efficiency
- Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines
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- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、単位時間当り、単位合金重量当り水素吸蔵放
出量が極めて大きい水素化金属の水素吸蔵放出方法に関
する5本発明は、水素の貯蔵、精製、ヒートポンプ、水
素吸蔵合金(以下、MHと略称する)利用アクチュエー
タ、ケミカルコンプレッサ等の用途に適する。
出量が極めて大きい水素化金属の水素吸蔵放出方法に関
する5本発明は、水素の貯蔵、精製、ヒートポンプ、水
素吸蔵合金(以下、MHと略称する)利用アクチュエー
タ、ケミカルコンプレッサ等の用途に適する。
[従来の技v#]
MHは1960年代に米国のプルックヘブン国立研究所
において、Fe−Ti合金が著しく水素を吸蔵すること
が発見されて以来、各国で合金そのものの開発とMHの
特質を利用した用途開発研究が行われてきた。
において、Fe−Ti合金が著しく水素を吸蔵すること
が発見されて以来、各国で合金そのものの開発とMHの
特質を利用した用途開発研究が行われてきた。
日本機械学会誌第88巻第802号1019PではMH
の水素を吸蔵放出する性質の上で次の点が優れていると
説明されている。
の水素を吸蔵放出する性質の上で次の点が優れていると
説明されている。
(1)水素を吸蔵放出する化学反応の速度が極めて速い
。
。
(2)水素の貯蔵密度が高く、液体水素なみの貯蔵が可
能である。
能である。
(3)MH金合金加熱冷却によって容易に水素の発生吸
蔵が行われ、その時の吸熱発熱量が著しく大きいため熱
機関として効率が高い。
蔵が行われ、その時の吸熱発熱量が著しく大きいため熱
機関として効率が高い。
また一方用途開発上の問題点として次のものがある。
MHを水素の吸蔵放出に利用する場合は1通常粉砕して
用いる。さらに吸蔵放出のサイクル繰り返しに伴ってM
Hは次第に粉化してゆく、粉化の程度は合金によって異
なり、Fa−Ti系では数十μ〜数μにとどまるがLa
−Ni系では1μ以下まで微細化される。したがって粉
体を伝熱させるという点で次の問題が生じてくる。
用いる。さらに吸蔵放出のサイクル繰り返しに伴ってM
Hは次第に粉化してゆく、粉化の程度は合金によって異
なり、Fa−Ti系では数十μ〜数μにとどまるがLa
−Ni系では1μ以下まで微細化される。したがって粉
体を伝熱させるという点で次の問題が生じてくる。
MWを加熱あるいは冷却する際に微細な合金粉体層に伝
熱させることになるが、この場合熱伝達の形態として熱
伝導しか期待できない。MH粉末層の熱伝導率は、粉化
の程度、圧密の程度1合金の種類により異なるものの一
般にかなり低く 2Kcal/m、hr、に前後(実施
例として化学工学第50巻第4号(1986) 256
Pがある)である。
熱させることになるが、この場合熱伝達の形態として熱
伝導しか期待できない。MH粉末層の熱伝導率は、粉化
の程度、圧密の程度1合金の種類により異なるものの一
般にかなり低く 2Kcal/m、hr、に前後(実施
例として化学工学第50巻第4号(1986) 256
Pがある)である。
この値はガラスあるいは煉瓦と同じ程度の低い値である
。このような粉末を加熱冷却しても伝熱が律速となり、
反応速度が極めて速いという特色を装置として生かすこ
とは出来ない。この点を克服するため以下のa = d
の4つの対策が従来技術の中で講じられている。
。このような粉末を加熱冷却しても伝熱が律速となり、
反応速度が極めて速いという特色を装置として生かすこ
とは出来ない。この点を克服するため以下のa = d
の4つの対策が従来技術の中で講じられている。
a、熱交換器の伝熱面積をできるだけ増加させる。
通常MH層の伝熱のためフィンチューブが用いられてい
る。このフィン面積をできるだけ増加して。
る。このフィン面積をできるだけ増加して。
MH粒粉体フィンによって包み込み接近した状態で熱の
授受が行われるように工夫されている。第25回日本伝
熱シンポジュウム講演論文集C−134によれば伝熱の
シュミレーションを行い、フィンチューブの最適設計に
関する計算を行っている。
授受が行われるように工夫されている。第25回日本伝
熱シンポジュウム講演論文集C−134によれば伝熱の
シュミレーションを行い、フィンチューブの最適設計に
関する計算を行っている。
このように狭い間隔で多数のフィンを設置することは必
然的に伝熱管の重量を増し、水素の授受に伴う発生熱を
利用する目的の場合(例えばヒートポンプ)、発生熱が
伝熱管の温度上昇や降下分にとられてしまうので高温出
力(あるいは低温出力)が取りにくいという問題点があ
る。また伝熱管に植え付けられたフィンは管より遠い部
分では伝わった熱は有効に管に伝わらない、いわゆるフ
ィン効率が悪い、という問題があってフィン面積に比例
して伝熱量が増大することにはならないため、装置とし
ての効率は低下せざるを得ない。
然的に伝熱管の重量を増し、水素の授受に伴う発生熱を
利用する目的の場合(例えばヒートポンプ)、発生熱が
伝熱管の温度上昇や降下分にとられてしまうので高温出
力(あるいは低温出力)が取りにくいという問題点があ
る。また伝熱管に植え付けられたフィンは管より遠い部
分では伝わった熱は有効に管に伝わらない、いわゆるフ
ィン効率が悪い、という問題があってフィン面積に比例
して伝熱量が増大することにはならないため、装置とし
ての効率は低下せざるを得ない。
b、MH層の熱伝導率を出来るだけ向上させる方法が検
討されており、次のものがある。
討されており、次のものがある。
b−i熱伝導率の良い他の物質をMHの中に混入させる
方法J、Less Com+non Metals、8
9(1983)、317ではアルミニウム発泡体とNi
の焼結体をMHに混入し、それによりMH層の熱伝導率
を2から5倍へと向上したと報告しておりこれに類似す
る方法は公知文献に多数具ることができる9b−2MH
自身をプレスで成型し、さらに焼結して熱伝導率を向上
させる方法。
方法J、Less Com+non Metals、8
9(1983)、317ではアルミニウム発泡体とNi
の焼結体をMHに混入し、それによりMH層の熱伝導率
を2から5倍へと向上したと報告しておりこれに類似す
る方法は公知文献に多数具ることができる9b−2MH
自身をプレスで成型し、さらに焼結して熱伝導率を向上
させる方法。
プレス成形する前にb−1に記したように、熱伝導率の
良い金属粉例えば銅粉を混入することも一般に行われて
いる。
良い金属粉例えば銅粉を混入することも一般に行われて
いる。
特願昭62−212696、特願昭63−25701で
はこの方法で製作したMH成型体が耐粉化性と熱伝導に
すぐれていることを説明している。
はこの方法で製作したMH成型体が耐粉化性と熱伝導に
すぐれていることを説明している。
b−3マイクロカプセル成型法。化学工学第50巻、第
4号(1986) 256PではMH粉体自身を無電解
メツキによって1μ程度の銅の薄い膜により包み、さら
にこのカプセル状のMHを冷間圧縮成型する。
4号(1986) 256PではMH粉体自身を無電解
メツキによって1μ程度の銅の薄い膜により包み、さら
にこのカプセル状のMHを冷間圧縮成型する。
銅の膜は多孔のため水素ガスの出入りには支障がないと
されている。この方法で得られた成型体は熱伝導率が7
〜8Kcal/m2hrcともとの粉体MHよりかなり
向上するので、上記の問題点はかなり解決される。
されている。この方法で得られた成型体は熱伝導率が7
〜8Kcal/m2hrcともとの粉体MHよりかなり
向上するので、上記の問題点はかなり解決される。
しかしこれらの方法では他の物質(銅、アルミニウム)
が入ることにより熱的に不利になること。
が入ることにより熱的に不利になること。
容器が大きくなること、などが問題点として指摘されて
おり、とくに合金の加工に手間のかかる方法ではコスト
問題が実用化上の課題となるだろう。
おり、とくに合金の加工に手間のかかる方法ではコスト
問題が実用化上の課題となるだろう。
cMHを流動化する方法。
c−1ケミ力ルエンジニアリング1986年7月17P
では有機溶媒(ウンデカン、イソオクタン)とMHを混
合することによりスラリー化し流動状態で使用し、全体
の設備を簡素にする案が紹介されている。
では有機溶媒(ウンデカン、イソオクタン)とMHを混
合することによりスラリー化し流動状態で使用し、全体
の設備を簡素にする案が紹介されている。
この状態で水素が放出される時はM)(より上部空間に
水素気泡が抜けるのであまり問題はない。
水素気泡が抜けるのであまり問題はない。
しかし吸蔵する場合は、水素は有機液体にいったん溶解
し、液体中を拡散した後MHに水素が吸蔵される手順に
なる。この場合の反応律速は有機液体への水素溶解速度
になるといわれている。したがって伝熱は律速にならな
いとしても別な律速段階が現われるので他の問題を抱え
ることになる。
し、液体中を拡散した後MHに水素が吸蔵される手順に
なる。この場合の反応律速は有機液体への水素溶解速度
になるといわれている。したがって伝熱は律速にならな
いとしても別な律速段階が現われるので他の問題を抱え
ることになる。
また容器にはMH以外の有機液体が入るため顕熱の問題
や、溶剤の蒸発凝縮の問題がありまだ未解決の技術課題
を抱えている。
や、溶剤の蒸発凝縮の問題がありまだ未解決の技術課題
を抱えている。
c−’2特開昭60−60400では容器内部のMH粒
粉体外部より容器を貫通するシャフトを用いて攪拌し流
動化させ、伝熱を良好にする技術が示されている。
粉体外部より容器を貫通するシャフトを用いて攪拌し流
動化させ、伝熱を良好にする技術が示されている。
容器内部は加熱時に水素圧力が増加するためIMPaを
越えて高圧容器の適用を受ける場合も珍しくない、この
ような高圧容器の外部より回転するシャフトを貫通させ
て、かつリークを防止することは長時間の安定運転のた
めにかなりの努力が必要である。
越えて高圧容器の適用を受ける場合も珍しくない、この
ような高圧容器の外部より回転するシャフトを貫通させ
て、かつリークを防止することは長時間の安定運転のた
めにかなりの努力が必要である。
c−3特開昭60−60399でMH容器自身に多量の
水素を循環させ均一に加熱冷却をおこなわせる技術が示
しされている。この方法でMHからの発熱あるいは吸熱
を利用する場合発生熱が多量の循環ガスにより稀釈され
ることと設備が過大になることの問題がある。
水素を循環させ均一に加熱冷却をおこなわせる技術が示
しされている。この方法でMHからの発熱あるいは吸熱
を利用する場合発生熱が多量の循環ガスにより稀釈され
ることと設備が過大になることの問題がある。
[発明が解決しようとする課M]
本発明において解決すべき問題点は次のとおりである。
MHと水素の授受を行い直接水素の発生器として用いる
場合、あるいはそれに伴う発熱吸熱を利用する技術にお
いてはMHと加熱管(冷却管)との熱交換速度を向上さ
せることが最大の技術課題である。従来の方法ではこの
伝熱が律速になるため。
場合、あるいはそれに伴う発熱吸熱を利用する技術にお
いてはMHと加熱管(冷却管)との熱交換速度を向上さ
せることが最大の技術課題である。従来の方法ではこの
伝熱が律速になるため。
ヒートポンプの例でいえば、MH量と伝熱面積を増やさ
ざるを得す装置全体の大型化と高価格化をもたらし、こ
れが実用化をさまたげる大きい要因になっている。
ざるを得す装置全体の大型化と高価格化をもたらし、こ
れが実用化をさまたげる大きい要因になっている。
したがって設備費用と運転費用を増さず、かつ水素の出
入りに伴う熱の発生量と発生速度に悪影響を及ぼさない
形での伝熱効果推進方法が要求される。
入りに伴う熱の発生量と発生速度に悪影響を及ぼさない
形での伝熱効果推進方法が要求される。
[課題を解決するための手段]
本発明者はMH粉体に機械的振動を与えることにより、
MH粉体があたかも流体のように振動流動し、伝熱管表
面とMH粉体との熱交換が著しく促進されることを見出
した。かつ振動の程度により流動状況が変わり伝熱量も
変化することを見出し、MHからの水素発生量は伝熱量
ひいては振動量よって変化することから、この現象はM
Hからの水素発生速度とMH容器内部圧力の制御にも適
用可能であることが判明した。
MH粉体があたかも流体のように振動流動し、伝熱管表
面とMH粉体との熱交換が著しく促進されることを見出
した。かつ振動の程度により流動状況が変わり伝熱量も
変化することを見出し、MHからの水素発生量は伝熱量
ひいては振動量よって変化することから、この現象はM
Hからの水素発生速度とMH容器内部圧力の制御にも適
用可能であることが判明した。
振動を与える方法は従来他の分野で用いられてきた技術
を用いれば良い。
を用いれば良い。
したがってこの技術は発明が解決しようとする課題を解
決し、かつ実際の設備に適用しうる安価で簡素な技術を
提供するものである。
決し、かつ実際の設備に適用しうる安価で簡素な技術を
提供するものである。
[作用]
フィンチューブ伝熱管を中心に入れたプラスチックモデ
ルを作り、実際のMH粒粉末入れて振動させた時の観察
によれば、単に伝熱管表面においてMH粉体粒子が振動
するのみでなく、容器の壁際あるいは容器の隅のMH粉
体が移動して中心の伝熱管付近に寄ってきたり、気泡が
粉体層に巻き込まれて再上昇したりしてMH粉体層中に
対流を生じ激しく攪拌されていることが分かった。
ルを作り、実際のMH粒粉末入れて振動させた時の観察
によれば、単に伝熱管表面においてMH粉体粒子が振動
するのみでなく、容器の壁際あるいは容器の隅のMH粉
体が移動して中心の伝熱管付近に寄ってきたり、気泡が
粉体層に巻き込まれて再上昇したりしてMH粉体層中に
対流を生じ激しく攪拌されていることが分かった。
したがって振動が伝熱に及ぼす効果としては。
(1)伝熱管表面で粉末が移動しながら接触することに
よる伝熱係数向上効果 (2)粉体層が振動により移動
循環することにより伝熱管付近にバルクの粉体が新しく
供給されつづける効果 の二つに分類される。
よる伝熱係数向上効果 (2)粉体層が振動により移動
循環することにより伝熱管付近にバルクの粉体が新しく
供給されつづける効果 の二つに分類される。
この二つは振動の与え方1強さ、容器形状その他の要因
によって変るのでその伝熱への影響を区別することは困
難である。しかし従来の容器中のMH粒粉末壁際にある
ものは加熱管(冷却管)からの伝熱の遅れがあり、水素
発生速度、吸蔵速度に悪影響を及ぼしていたことを考慮
すれば(2)の効果の大きいことが推定される。(振動
を与えないMH容器において、水素吸蔵中あるいは放出
中の容器外表面は温度にかなりのばらつきがあり、触れ
て温度を調べるだけでその内部の伝熱状況の分布を知る
ことができる。特にタンクの鎖部は一般に伝熱管を設置
しにくい場所で短時間では温度変動がないことが経験的
に知られている。振動を与えた時はこのような容器表面
での温度差はなく均一に温度上昇あるいは降下する事か
ら見て、内部のMH粉体層の温度は均一に流動している
ことが分る。) 振動は、市販のコンクリートスラリー打設用あるいは粉
体ホッパー棚吊り防止に用いられるニーラスモータ、バ
イブレータの類を用いれば良い。
によって変るのでその伝熱への影響を区別することは困
難である。しかし従来の容器中のMH粒粉末壁際にある
ものは加熱管(冷却管)からの伝熱の遅れがあり、水素
発生速度、吸蔵速度に悪影響を及ぼしていたことを考慮
すれば(2)の効果の大きいことが推定される。(振動
を与えないMH容器において、水素吸蔵中あるいは放出
中の容器外表面は温度にかなりのばらつきがあり、触れ
て温度を調べるだけでその内部の伝熱状況の分布を知る
ことができる。特にタンクの鎖部は一般に伝熱管を設置
しにくい場所で短時間では温度変動がないことが経験的
に知られている。振動を与えた時はこのような容器表面
での温度差はなく均一に温度上昇あるいは降下する事か
ら見て、内部のMH粉体層の温度は均一に流動している
ことが分る。) 振動は、市販のコンクリートスラリー打設用あるいは粉
体ホッパー棚吊り防止に用いられるニーラスモータ、バ
イブレータの類を用いれば良い。
これらの装置の振動発生機構は回転するモータシャフト
の両端に振り子を設置し、振り子の重心がモータ回転軸
と偏心していることから生じる振動を相手の装置にあた
えるものである。振り子の偏心位置は調整することが可
能なので与える振動の強さを変えることが出来る。
の両端に振り子を設置し、振り子の重心がモータ回転軸
と偏心していることから生じる振動を相手の装置にあた
えるものである。振り子の偏心位置は調整することが可
能なので与える振動の強さを変えることが出来る。
またモーター電源の周波数変換やその他の方法によって
回転数を変え、その結果振動の強弱を与えることも可能
である。
回転数を変え、その結果振動の強弱を与えることも可能
である。
この振動発生器の取り付は位置はその振動がMH粒粉体
良く伝わるところであれば特に限定する必要はない。M
H容器そのものに設置しても、あるいは台に設置しても
構わない。
良く伝わるところであれば特に限定する必要はない。M
H容器そのものに設置しても、あるいは台に設置しても
構わない。
設置方法も従来の方法たとえばボルドーナツト取り付け
る方法で何等問題はない。
る方法で何等問題はない。
しかし装置全体の基礎あるいは荷重を支える部分に振動
がつたわることは余分の動力を消費することと、他への
振動や騒音を与えるので好ましくないため、振動を吸収
するゴム板の類を介して装置全体を設置することは必要
である。
がつたわることは余分の動力を消費することと、他への
振動や騒音を与えるので好ましくないため、振動を吸収
するゴム板の類を介して装置全体を設置することは必要
である。
MHを利用したヒートポンプのように水素吸蔵と放出を
行っている一対の容器がある場合、この全体をひとつの
振動発生器で加振させることも可能であるが、容器ひと
つひとつに加振装置を設置し、かつそれぞれの振動が他
に伝わらないようにして独立に振動の制御を行うことも
もちろん可能である。
行っている一対の容器がある場合、この全体をひとつの
振動発生器で加振させることも可能であるが、容器ひと
つひとつに加振装置を設置し、かつそれぞれの振動が他
に伝わらないようにして独立に振動の制御を行うことも
もちろん可能である。
振動の強さを表現する数字として一般に加速度が用いら
れているので、これでMH粒粉体流動化に必要な振動量
を表現すると、100ga1以上望ましくは500ga
1以上の値が必要である。この値以下では容器の壁付近
では粒子の流動化が見られることはあっても、MH粉体
層全体が流動化することは望めず、伝熱量としては静止
時とあまり変らない値となる。
れているので、これでMH粒粉体流動化に必要な振動量
を表現すると、100ga1以上望ましくは500ga
1以上の値が必要である。この値以下では容器の壁付近
では粒子の流動化が見られることはあっても、MH粉体
層全体が流動化することは望めず、伝熱量としては静止
時とあまり変らない値となる。
加速度の値を増加して行くにつれて粉体層全体が流動化
しはじめ、伝熱管からの粉体への伝熱量も増加する。加
速度の上限については(1)あまり振動が強くとも伝熱
量は頭打ちとなり効果がなくなる。(2)粉体層自身の
摩擦による発熱現象が現れ振動の強さに関係する。(3
)装置自身の耐振動強度の問題等があり50G以下10
G程度の値が望ましい。
しはじめ、伝熱管からの粉体への伝熱量も増加する。加
速度の上限については(1)あまり振動が強くとも伝熱
量は頭打ちとなり効果がなくなる。(2)粉体層自身の
摩擦による発熱現象が現れ振動の強さに関係する。(3
)装置自身の耐振動強度の問題等があり50G以下10
G程度の値が望ましい。
なお振動を検出するピックアップの位置をMH容器上部
、下部、フランジ部、台など移動して測定したが加速度
に大きな違いはみられなかった。
、下部、フランジ部、台など移動して測定したが加速度
に大きな違いはみられなかった。
[実施例コ
実施例1
第1図の装置において活性化しかつ水素を吸蔵させたM
H金合金水素放出を行った。M H(Fe−Ti)量3
20kg、内蔵フィンチューブ面積40m2.容器設計
圧9−5 k g / cvs ” *容器内径0.4
5m、容器長さ1.0m、水素放出のための熱源は80
℃温水120 Q /win。
H金合金水素放出を行った。M H(Fe−Ti)量3
20kg、内蔵フィンチューブ面積40m2.容器設計
圧9−5 k g / cvs ” *容器内径0.4
5m、容器長さ1.0m、水素放出のための熱源は80
℃温水120 Q /win。
容器下部に設置した振動発生機(セメントスラリー打設
用バイブレータ)によりIGの振動を与えた1発生した
水素は屋外へ配管で導き放出した。
用バイブレータ)によりIGの振動を与えた1発生した
水素は屋外へ配管で導き放出した。
この時の水素発生の状況を第2図に示す、水素発生速度
は平均105 Nm”/hrであり後述する比較例の2
4Nm”/hrに比べて著しい発生速度の増大が見られ
た。ただし比較例に比べ水素発生継続時間は短かくなり
、20分程度で全水素発生量は4ONm3に達した。
は平均105 Nm”/hrであり後述する比較例の2
4Nm”/hrに比べて著しい発生速度の増大が見られ
た。ただし比較例に比べ水素発生継続時間は短かくなり
、20分程度で全水素発生量は4ONm3に達した。
容器内圧力は水素発生開始後数分で一時低下しているが
、これは初期に水素ガスが放出される量に比してMHか
らの水素発生量がやや少なく、それによって圧が低下し
たものである。この圧力低下はその後すぐに回復してい
る。
、これは初期に水素ガスが放出される量に比してMHか
らの水素発生量がやや少なく、それによって圧が低下し
たものである。この圧力低下はその後すぐに回復してい
る。
実施例2
これは実施例1の振動を3Gまで高めて水素発生を行っ
た場合を示す、この時の水素発生量はさらに増加して第
2図に示すように平均13ONm3/hrとなり、振動
の強さを増すほど伝熱量が増大していることを示す、同
時に全水素発生量が4ONm″に達する時間も15分未
満と短くなった。
た場合を示す、この時の水素発生量はさらに増加して第
2図に示すように平均13ONm3/hrとなり、振動
の強さを増すほど伝熱量が増大していることを示す、同
時に全水素発生量が4ONm″に達する時間も15分未
満と短くなった。
この時の80℃温水量は120 Q /win一定であ
った。
った。
この運転において一個のMH容器に3Gの振動を与える
ための電力は50Wであった。
ための電力は50Wであった。
実施例3
第1図の装置を4個組み合わせ第3図のごとく、連続で
運転出来るヒートポンプを設計した(図にはその2個の
み記載)、使用したMHはFe−Ti系とTi−Mn系
の2種類であり、その温度−圧力線図とヒートポンプ冷
凍サイクルを第4図に示した。
運転出来るヒートポンプを設計した(図にはその2個の
み記載)、使用したMHはFe−Ti系とTi−Mn系
の2種類であり、その温度−圧力線図とヒートポンプ冷
凍サイクルを第4図に示した。
すなわち70〜80℃の温水と中間熱源(約20〜30
’Cの外気をヒートシンクとする)より冷房用低温熱源
を得る第二種ヒートポンプである。尚第4図でAは水素
放出、Bは水素吸蔵、Cは水素放出、Dは水素吸蔵であ
る。
’Cの外気をヒートシンクとする)より冷房用低温熱源
を得る第二種ヒートポンプである。尚第4図でAは水素
放出、Bは水素吸蔵、Cは水素放出、Dは水素吸蔵であ
る。
この装置の機能を説明すると、
(1)準備の過程
第4図のAの熱源は市販の太陽熱温水器からの温水(7
0〜80℃)を用いて容器MH−AのFe−Ti合金を
加熱する。この温水は高温用熱媒の径路1より入り、1
′より排出される。
0〜80℃)を用いて容器MH−AのFe−Ti合金を
加熱する。この温水は高温用熱媒の径路1より入り、1
′より排出される。
加熱によって合金より水素が発生しこの水素はMH−B
に移動し、Ti−Mn合金に吸蔵される(第4図のB)
、MH−Bで発生した熱は中温用熱媒に熱交換され2,
2′のルートで外に導かれ外気との熱交換器(図示して
いない)により外気へと熱放散される。
に移動し、Ti−Mn合金に吸蔵される(第4図のB)
、MH−Bで発生した熱は中温用熱媒に熱交換され2,
2′のルートで外に導かれ外気との熱交換器(図示して
いない)により外気へと熱放散される。
(2)冷熱発生過程
(1)が終了した後、MH−BよりMH−Aに水素を移
動させMH−Bから冷熱を発生させる。すなわち水素放
出の終ったMH−Aは中温用熱媒を流すことにより、今
度は水素がMH−Bにおいて発生し、MH−Aに移動し
吸蔵される。その時MH−Bでは吸熱が起こり温度が低
下する。これは3からの低温用熱媒により冷熱として除
去され3′の径路をたどって冷房に用いられる。
動させMH−Bから冷熱を発生させる。すなわち水素放
出の終ったMH−Aは中温用熱媒を流すことにより、今
度は水素がMH−Bにおいて発生し、MH−Aに移動し
吸蔵される。その時MH−Bでは吸熱が起こり温度が低
下する。これは3からの低温用熱媒により冷熱として除
去され3′の径路をたどって冷房に用いられる。
この装置において容器の圧力を検品して、8.0kg/
c@2以上では振動を停止させ過大な圧力のかかること
を防止し、それ以下の圧力においては振動を増加させ3
.5kg/cm”以下では最大3Gの振動を発生するよ
う周波数変換により振動発生器電源の制御を行った。
c@2以上では振動を停止させ過大な圧力のかかること
を防止し、それ以下の圧力においては振動を増加させ3
.5kg/cm”以下では最大3Gの振動を発生するよ
う周波数変換により振動発生器電源の制御を行った。
高温熱源は日中太陽温水器によって加熱された80〜7
0℃の温水を貯蔵タンクに備えて使用している。
0℃の温水を貯蔵タンクに備えて使用している。
温水は日中しか発生しないので、このヒートポンプを夜
間も継続使用する場合できるだけ温水使用を節減して貯
蔵タンクの容量を小さくする必要があった。そのため水
素発生の少ない場合に温水が必要以上に流れることを防
止するため、水素発生タンク側の温水量を絞る(同時に
水素吸蔵タンク側の冷水量も絞る)方法をとって熱交換
器出側水温を一定にコントロールする制御方法を採用し
た。この場合当然水量は変化するので冷房上不都合を生
じないよう、冷水出側に貯蔵タンクを設置し、いったん
冷水をここに蓄え、それから冷房設備に冷水をポンプで
送った。
間も継続使用する場合できるだけ温水使用を節減して貯
蔵タンクの容量を小さくする必要があった。そのため水
素発生の少ない場合に温水が必要以上に流れることを防
止するため、水素発生タンク側の温水量を絞る(同時に
水素吸蔵タンク側の冷水量も絞る)方法をとって熱交換
器出側水温を一定にコントロールする制御方法を採用し
た。この場合当然水量は変化するので冷房上不都合を生
じないよう、冷水出側に貯蔵タンクを設置し、いったん
冷水をここに蓄え、それから冷房設備に冷水をポンプで
送った。
この状況を第5図に示す。(冷水、温水の貯蔵容器は第
3図に記入していない。) この装置において振動を全く停止して運転した場合と、
上記の制御を行った場合の比較を第6図に示した。振動
の効果は明瞭であり、水素発生量が増加するため、切り
替えの半サイクル時間を振動のないときのlhrより1
0分へと短縮し、これに伴う熱交換能力は振動のないと
きの 21Kcal/hr、 kg−MHより 130Kca
l/hr、kg−Ml(と、同−MH合金量でありなが
ら大幅に増加させることが出来た。
3図に記入していない。) この装置において振動を全く停止して運転した場合と、
上記の制御を行った場合の比較を第6図に示した。振動
の効果は明瞭であり、水素発生量が増加するため、切り
替えの半サイクル時間を振動のないときのlhrより1
0分へと短縮し、これに伴う熱交換能力は振動のないと
きの 21Kcal/hr、 kg−MHより 130Kca
l/hr、kg−Ml(と、同−MH合金量でありなが
ら大幅に増加させることが出来た。
比較例
第1図の装置において活性化しかつ水素を吸蔵させたM
H金合金水素放出を行った。実施例1と異なるのは振動
を全く付与しなかったことと温水量を124 Q /w
inに設定したことにある。
H金合金水素放出を行った。実施例1と異なるのは振動
を全く付与しなかったことと温水量を124 Q /w
inに設定したことにある。
この時の水素発生の状況を第7図に示す。発生量は2時
間で40.5Nm”であった。
間で40.5Nm”であった。
水素発生速度は1時間40分までは24N m ’ /
hrであったが、その後回のように低下した。
hrであったが、その後回のように低下した。
[発明の効果コ
本発明により従来MH利用上の大きな問題点であった。
粉体状MH内部での熱伝導の問題が解決し、反応速度律
速に近い状態での水素吸蔵と放出が可能になった。従っ
てMHの単位重量あたりの水素放出速度(吸蔵速度)は
従来のMH利用プロセスより飛躍的に上昇させることが
出来た。ヒートポンプの例でいえば同一加熱能力の場合
、振動をMH容器に与えることにより、水素発生能力(
すなわち発生熱量)が顕著に増加するので、MH量を減
らしサイクル時間を短縮することが出来る。
速に近い状態での水素吸蔵と放出が可能になった。従っ
てMHの単位重量あたりの水素放出速度(吸蔵速度)は
従来のMH利用プロセスより飛躍的に上昇させることが
出来た。ヒートポンプの例でいえば同一加熱能力の場合
、振動をMH容器に与えることにより、水素発生能力(
すなわち発生熱量)が顕著に増加するので、MH量を減
らしサイクル時間を短縮することが出来る。
MH利用ヒートポンプの普及を妨げているおもな理由と
して、合金コストと熱交換器コストが問題になっており
、本発明はこの状態を打破する新しい技術を提供するも
のである。同じ効果は連続水素精製装置、水素貯蔵装置
で水素発生量をアップさせたい場合など、MH利用技術
の多くの分野についても、同じ効果が期待できる。
して、合金コストと熱交換器コストが問題になっており
、本発明はこの状態を打破する新しい技術を提供するも
のである。同じ効果は連続水素精製装置、水素貯蔵装置
で水素発生量をアップさせたい場合など、MH利用技術
の多くの分野についても、同じ効果が期待できる。
第1図は、実施例1の装置の説明図、
第2図は、実施例1のMH容器での水素の放出状況の説
明図、 第3図は、MH利用ヒートポンプ(第1図の装置を4個
組合せたうちの2個)を示す図、第4図は、第3図の装
置の水素の吸蔵・放出の説明図、 第5図は水素発生量と振動量の関係の例の説明図、第6
図は、第3図の装置における振動の有無による切替サイ
クルの違いの説明図、 第7図は、第1図の装置において振動を付与しなかった
際の水素発生状況の説明図、 である。 1.1’ :高温熱媒、 2.2’ :中温熱媒、 3
.3’ :低温熱媒、 4:MH粒粉体 5:振動発生
器、6:振動測定ピックアップ、 7:フィンチューブ
伝熱管、 8:フィルター、 9:水素流量計。 10:流量計、11:安全弁、 12:熱伝対。 第1図 第2図 熱媒条件一定 −NG 、 +−+−:3G 時間(min) 第3図 第4図 ffi度’c jI5図 Ftl−TI合金の場合 振動加速度 第6図
明図、 第3図は、MH利用ヒートポンプ(第1図の装置を4個
組合せたうちの2個)を示す図、第4図は、第3図の装
置の水素の吸蔵・放出の説明図、 第5図は水素発生量と振動量の関係の例の説明図、第6
図は、第3図の装置における振動の有無による切替サイ
クルの違いの説明図、 第7図は、第1図の装置において振動を付与しなかった
際の水素発生状況の説明図、 である。 1.1’ :高温熱媒、 2.2’ :中温熱媒、 3
.3’ :低温熱媒、 4:MH粒粉体 5:振動発生
器、6:振動測定ピックアップ、 7:フィンチューブ
伝熱管、 8:フィルター、 9:水素流量計。 10:流量計、11:安全弁、 12:熱伝対。 第1図 第2図 熱媒条件一定 −NG 、 +−+−:3G 時間(min) 第3図 第4図 ffi度’c jI5図 Ftl−TI合金の場合 振動加速度 第6図
Claims (15)
- (1)粉末状の水素吸蔵合金を容器内に収納しかつ、伝
熱部を容器内部或は外部に設け、該伝熱部に熱を授受す
ることによって容器内の水素吸蔵合金を加熱または冷却
して水素を放出或は吸蔵する方法において、容器内の水
素吸蔵合金に振動を印加することを特徴とする水素化金
属の水素吸蔵放出方法。 - (2)容器内の水素吸蔵合金に印加される振動が、10
0gal〜50Gの加速度を有するものである特許請求
の範囲第1項記載の方法。 - (3)容器内の水素吸蔵合金に印加される振動が、50
0gal〜10Gの加速度を有するものである特許請求
の範囲第1項記載の方法。 - (4)粉末状の水素吸蔵合金を容器内に収容しかつ、伝
熱部を容器内部或は外部に設け、該伝熱部に熱を授受す
ることによって容器内の水素吸蔵合金を加熱または冷却
して水素を放出或は吸蔵する方法において、容器内の水
素吸蔵合金に振動を印加するとともに水素発生量或は容
器内部圧力を検出し、その検出結果に基づいて前記振動
の振動量を変化させて水素発生量或は容器内部圧力を制
御することを特徴とする水素化金属の水素吸蔵放出方法
。 - (5)容器内の水素吸蔵合金に印加される振動が、10
0gal〜50Gの加速度を有するものである特許請求
の範囲第4項記載の方法。 - (6)容器内の水素吸蔵合金に印加される振動が、50
0gal〜10Gの加速度を有するものである特許請求
の範囲第4項記載の方法。 - (7)粉末状の水素吸蔵合金を容器内に収納しかつ、伝
熱部を容器内部或は外部に設け、該伝熱部に熱を授受す
ることによって容器内の水素吸蔵合金を加熱または冷却
して水素を放出或は吸蔵する方法において、容器内の水
素吸蔵合金に振動を印加するとともに水素発生量或は容
器内部圧力を検出し、その検出結果に基づいて前記振動
の振動量および/または前記伝熱部への熱の授受量を変
化させて水素発生量或は容器内部圧力を制御することを
特徴とする水素化金属の水素吸蔵放出方法。 - (8)容器内の水素吸蔵合金に印加される振動が、10
0gal〜50Gの加速度を有するものである特許請求
の範囲第1項記載の方法。 - (9)容器内の水素吸蔵合金に印加される振動が、50
0gal〜10Gの加速度を有するものである特許請求
の範囲第7項記載の方法。 - (10)粉末状の水素吸蔵合金を容器内に収容しかつ、
伝熱部を容器内部或は外部に設け、該伝熱部に熱を授受
することによって容器内の水素吸蔵合金を加熱または冷
却して水素を放出或いは吸蔵する方法において、容器内
の水素吸蔵合金に振動を印加するとともに該振動の振動
量を検出し、その検出結果に基づいて前記伝熱部への熱
の授受量を変化させて伝熱部の出口温度を制御すること
を特徴とする水素化金属の水素吸蔵放出方法。 - (11)容器内の水素吸蔵合金に印加される振動が、1
00gal〜50Gの加速度を有するものである特許請
求の範囲第10項記載の方法。 - (12)容器内の水素吸蔵合金に印加される振動が、5
00gal〜10Gの加速度を有するものである特許請
求の範囲第10項記載の方法。 - (13)粉末状の水素吸蔵合金を容器内に収納しかつ、
伝熱部を容器内部或は外部に設け、該伝熱部に熱を授受
することによって容器内の水素吸蔵合金を加熱または冷
却して水素を放出或は吸蔵する方法において、容器内の
水素吸蔵合金に振動を印加するとともに水素発生量或は
容器内部圧力を検出し、その検出結果に基づいて前記振
動の速度若しくは加速度または振幅を変化させて水素発
生量或は容器内部圧力を制御することを特徴とする水素
化金属の水素吸蔵放出方法。 - (14)容器内の水素吸蔵合金に印加される振動が、1
00gal〜50Gの加速度を有するものである特許請
求の範囲第13項記載の方法。 - (15)容器内の水素吸蔵合金に印加される振動が、5
00gal〜10Gの加速度を有するものである特許請
求の範囲第13項記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2282955A JPH04160001A (ja) | 1990-10-20 | 1990-10-20 | 水素化金属の水素吸蔵放出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2282955A JPH04160001A (ja) | 1990-10-20 | 1990-10-20 | 水素化金属の水素吸蔵放出方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04160001A true JPH04160001A (ja) | 1992-06-03 |
Family
ID=17659288
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2282955A Pending JPH04160001A (ja) | 1990-10-20 | 1990-10-20 | 水素化金属の水素吸蔵放出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04160001A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1160201A (ja) * | 1997-08-04 | 1999-03-02 | Sanritsuku:Kk | 水素吸蔵合金の貯蔵容器 |
| JP2005187307A (ja) * | 2003-12-26 | 2005-07-14 | Japan Science & Technology Agency | 水素吸蔵・放出制御法 |
| JP2008222449A (ja) * | 2007-03-08 | 2008-09-25 | Nissan Motor Co Ltd | 水素発生装置およびこれを搭載した燃料電池自動車、ならびに水素貯蔵材料 |
| JP2010159192A (ja) * | 2009-01-09 | 2010-07-22 | Toyota Motor Corp | 水素含有金属材状態判定装置及び水素生成装置 |
-
1990
- 1990-10-20 JP JP2282955A patent/JPH04160001A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1160201A (ja) * | 1997-08-04 | 1999-03-02 | Sanritsuku:Kk | 水素吸蔵合金の貯蔵容器 |
| JP2005187307A (ja) * | 2003-12-26 | 2005-07-14 | Japan Science & Technology Agency | 水素吸蔵・放出制御法 |
| JP2008222449A (ja) * | 2007-03-08 | 2008-09-25 | Nissan Motor Co Ltd | 水素発生装置およびこれを搭載した燃料電池自動車、ならびに水素貯蔵材料 |
| JP2010159192A (ja) * | 2009-01-09 | 2010-07-22 | Toyota Motor Corp | 水素含有金属材状態判定装置及び水素生成装置 |
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