JPH07330302A - 水素吸蔵合金容器の変形緩和方法 - Google Patents
水素吸蔵合金容器の変形緩和方法Info
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- JPH07330302A JPH07330302A JP6154173A JP15417394A JPH07330302A JP H07330302 A JPH07330302 A JP H07330302A JP 6154173 A JP6154173 A JP 6154173A JP 15417394 A JP15417394 A JP 15417394A JP H07330302 A JPH07330302 A JP H07330302A
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- Japan
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- alloy
- hydrogen
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- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
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- Y—GENERAL 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
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- 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)
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 水素吸蔵合金の水素ガス吸蔵時の体積膨張に
伴う貯蔵容器内壁への圧力を緩和することを目的とす
る。 【構成】 水素吸蔵合金に低摩擦性を有する無機あるい
は有機物質からなる粉末を添加することにより、合金粒
体間及び合金粒体と容器内壁面の摩擦係数を小さくし、
水素ガス吸蔵時の水素吸蔵合金の体積膨張に伴う貯蔵容
器内壁に加わる圧力を低下させる。
伴う貯蔵容器内壁への圧力を緩和することを目的とす
る。 【構成】 水素吸蔵合金に低摩擦性を有する無機あるい
は有機物質からなる粉末を添加することにより、合金粒
体間及び合金粒体と容器内壁面の摩擦係数を小さくし、
水素ガス吸蔵時の水素吸蔵合金の体積膨張に伴う貯蔵容
器内壁に加わる圧力を低下させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、水素ガスを吸蔵・放出
するシステムに用いられ、水素吸蔵合金を充填貯蔵する
容器に関する。
するシステムに用いられ、水素吸蔵合金を充填貯蔵する
容器に関する。
【０００２】
【従来の技術】水素吸蔵合金（以下「合金」という）
は、水素ガスの吸蔵・放出を繰り返すと微粉化し、容器
内に遍在しやすくなるとともに、微粉化することにより
見かけの体積が膨張し、容器内壁は過度の応力を受け変
形しやすく、あるいは、破壊するする。さらに、合金は
水素を吸蔵する際に、合金自体が体積膨張を起こすた
め、該効果は一層大きくなる。
は、水素ガスの吸蔵・放出を繰り返すと微粉化し、容器
内に遍在しやすくなるとともに、微粉化することにより
見かけの体積が膨張し、容器内壁は過度の応力を受け変
形しやすく、あるいは、破壊するする。さらに、合金は
水素を吸蔵する際に、合金自体が体積膨張を起こすた
め、該効果は一層大きくなる。
【０００３】このため、合金開発や容器の構造改善等、
容器内壁に及ぼす膨張応力を緩和する方法がこれまで種
々提案されてきた。容器の構造改善等により容器の変形
や破損を防止する方法として、合金充填容器に弾性体を
配設する方法（特開平２−１３７７０１公報）、容器内
に合金を充填する中容器を放射状に延出する複数の隔壁
を、各隔壁の外端を結ぶ外周壁とを作り、外周壁と外殻
内周面との間に外側室を有する構造の容器（特開平４−
２４３９０１公報）が提案されている。
容器内壁に及ぼす膨張応力を緩和する方法がこれまで種
々提案されてきた。容器の構造改善等により容器の変形
や破損を防止する方法として、合金充填容器に弾性体を
配設する方法（特開平２−１３７７０１公報）、容器内
に合金を充填する中容器を放射状に延出する複数の隔壁
を、各隔壁の外端を結ぶ外周壁とを作り、外周壁と外殻
内周面との間に外側室を有する構造の容器（特開平４−
２４３９０１公報）が提案されている。
【０００４】これらの方法のうち、容器内に弾性体を配
設する方法では、水素ガスを合金が繰り返し吸蔵・放出
する際に、容器内壁と弾性体は同時に合金の膨張応力を
繰り返し受けることになる。従って容器内壁に固定され
た弾性体は、容器内壁から遊離しやすく、容器の変形防
止作用の効果が発揮できない場合もある。また、合金の
種類にもよるが、例えばマグネシウム系合金の再活性化
処理する場合には、３００℃以上の高温下で処理を行う
必要があり、弾性体が変性して、その効果が発揮できな
い。また、合金を封入した中容器を有する容器では、容
器構造が複雑になり、組立工数が増えてしまい、コスト
面で有利とはいえない。
設する方法では、水素ガスを合金が繰り返し吸蔵・放出
する際に、容器内壁と弾性体は同時に合金の膨張応力を
繰り返し受けることになる。従って容器内壁に固定され
た弾性体は、容器内壁から遊離しやすく、容器の変形防
止作用の効果が発揮できない場合もある。また、合金の
種類にもよるが、例えばマグネシウム系合金の再活性化
処理する場合には、３００℃以上の高温下で処理を行う
必要があり、弾性体が変性して、その効果が発揮できな
い。また、合金を封入した中容器を有する容器では、容
器構造が複雑になり、組立工数が増えてしまい、コスト
面で有利とはいえない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記のように合金は、
水素ガスの吸蔵・放出を繰り返すことにより微粉化や燒
結が進み、水素ガス吸蔵時の体積膨張によって、次第に
容器内壁部に合金圧密層が形成され、容器内壁に繰り返
し合金の膨張応力が加わり、容器の変形や破壊を生じ易
くなるという問題点があった。本発明は、従来技術のよ
うに容器構造を改善する必要がなく、かつ簡単な操作で
合金が膨張しても容器内壁に膨張応力が過度に加わるの
を防止する水素吸蔵合金用容器の変形緩和方法を提供す
ることを目的とする。
水素ガスの吸蔵・放出を繰り返すことにより微粉化や燒
結が進み、水素ガス吸蔵時の体積膨張によって、次第に
容器内壁部に合金圧密層が形成され、容器内壁に繰り返
し合金の膨張応力が加わり、容器の変形や破壊を生じ易
くなるという問題点があった。本発明は、従来技術のよ
うに容器構造を改善する必要がなく、かつ簡単な操作で
合金が膨張しても容器内壁に膨張応力が過度に加わるの
を防止する水素吸蔵合金用容器の変形緩和方法を提供す
ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者は、合金粉末に
体積％にて、３〜３０％の低摩擦性を有する無機、ある
いは有機物からなる粉末（以下「粉末」という）のう
ち、少なくとも一種類を混合して用いることにより、水
素ガスの吸蔵・放出を繰り返しても合金用容器の変形を
緩和できることを見い出した。本発明に用いられる合金
は、これまで水素貯蔵用として用いられている水素吸蔵
合金であればどの様なものであってもよい。例えば、Ｌ
a-Ｎi系合金、Ｍa-Ｎi系合金、Ｆe-Ｔi系合金などを挙
げることができる。
体積％にて、３〜３０％の低摩擦性を有する無機、ある
いは有機物からなる粉末（以下「粉末」という）のう
ち、少なくとも一種類を混合して用いることにより、水
素ガスの吸蔵・放出を繰り返しても合金用容器の変形を
緩和できることを見い出した。本発明に用いられる合金
は、これまで水素貯蔵用として用いられている水素吸蔵
合金であればどの様なものであってもよい。例えば、Ｌ
a-Ｎi系合金、Ｍa-Ｎi系合金、Ｆe-Ｔi系合金などを挙
げることができる。
【０００７】粉末には、摩擦係数の小さな窒化ホウ素、
炭化珪素、窒化珪素、アルミナなどの無機系粉末、フッ
素樹脂などの有機系粉末を用いればよく、粒径は０．１
μｍ〜１０μｍが好ましい。これらは何ら特別な処理を
する必要もなく合金粉末にできるだけ均一になるように
分散させるだけでよい。粉末の混合量は３〜３０％であ
るが、粉末の混合量が多くなると合金と粉末の混合体の
単位体積あたりの水素吸蔵量が低下し、容器全体として
の水素吸蔵量が低下するため、合金粉末に添加する粉末
の添加量を体積％にて３〜１５％とする方が好ましい。
炭化珪素、窒化珪素、アルミナなどの無機系粉末、フッ
素樹脂などの有機系粉末を用いればよく、粒径は０．１
μｍ〜１０μｍが好ましい。これらは何ら特別な処理を
する必要もなく合金粉末にできるだけ均一になるように
分散させるだけでよい。粉末の混合量は３〜３０％であ
るが、粉末の混合量が多くなると合金と粉末の混合体の
単位体積あたりの水素吸蔵量が低下し、容器全体として
の水素吸蔵量が低下するため、合金粉末に添加する粉末
の添加量を体積％にて３〜１５％とする方が好ましい。
【０００８】
【作用】合金は、水素の吸蔵・放出を繰り返すと微粉化
することにより、空隙率が増大し体積が増加する。さら
に水素を吸蔵したときは、合金自身が膨張するため体積
膨張はさらに増大する。合金の粒体と容器壁面の摩擦係
数が大きいと微粉化に伴う体積膨張が緩和できず、容器
に過度の圧力が加わり、容器の変形あるいは破壊を招
く。低摩擦性粉末を添加することにより、この摩擦係数
を小さくすることができ、容器の変形あるいは破壊を防
ぐことができる。また、低摩擦性粉末が介在することで
合金の圧密化や反応熱にともなう合金の燒結防止効果が
ある。
することにより、空隙率が増大し体積が増加する。さら
に水素を吸蔵したときは、合金自身が膨張するため体積
膨張はさらに増大する。合金の粒体と容器壁面の摩擦係
数が大きいと微粉化に伴う体積膨張が緩和できず、容器
に過度の圧力が加わり、容器の変形あるいは破壊を招
く。低摩擦性粉末を添加することにより、この摩擦係数
を小さくすることができ、容器の変形あるいは破壊を防
ぐことができる。また、低摩擦性粉末が介在することで
合金の圧密化や反応熱にともなう合金の燒結防止効果が
ある。
【０００９】また、水素吸蔵合金を用いたシステムで重
要な点は、水素の吸蔵・放出を増大させることである
が、これを大きくするには、水素の吸蔵においては、合
金の反応熱を効率よく外部に取り除き、放出において
は、合金に熱を効率よく供給しなければならない。合金
の微粉化は、空隙率を増大させ、合金の熱伝導を低下さ
せシステムの効率を低下させるものである。低摩耗性粉
末は、合金粉末の空隙を埋め、微粉化に伴う熱伝導の悪
化を防ぐ効果もある。これは、合金より熱伝導率の大き
な低摩耗性粉末を用いることにより、より大きな効果を
えることができる。。したがって、この技術は発明者が
解決しようとする課題を解決し、容器等の構造を変更す
ることなく安価で簡単な技術を提供するものである。
要な点は、水素の吸蔵・放出を増大させることである
が、これを大きくするには、水素の吸蔵においては、合
金の反応熱を効率よく外部に取り除き、放出において
は、合金に熱を効率よく供給しなければならない。合金
の微粉化は、空隙率を増大させ、合金の熱伝導を低下さ
せシステムの効率を低下させるものである。低摩耗性粉
末は、合金粉末の空隙を埋め、微粉化に伴う熱伝導の悪
化を防ぐ効果もある。これは、合金より熱伝導率の大き
な低摩耗性粉末を用いることにより、より大きな効果を
えることができる。。したがって、この技術は発明者が
解決しようとする課題を解決し、容器等の構造を変更す
ることなく安価で簡単な技術を提供するものである。
【００１０】
【実施例】外径６２．５ｍｍ、内径５０ｍｍ、長さ３０
５ｍｍのＳＵＳ３１６耐圧容（耐圧硝子工業製）内に、
ガス入り口径１２ｍｍ、肉厚０．３ｍｍ、直径１６ｍ
ｍ、長さ７０ｍｍのアルミニウム製円筒有底容器を耐圧
容器底部に３個設置し、LaNi4.7Al0.3合金粉末（平均粒
径：１２０μｍ）と該粉末に窒化ホウ素粉末（平均粒
径：１．５μｍ）を５ｖｏｌ％、１０ｖｏｌ％均一とな
るように分散させた合金混合粉末を充填率約５０％で装
入した。装入後に容器口径部にフィルターを装着し、次
いで容器の周囲空隙部は電解銅粉（平均粒径：１５０μ
ｍ）で満たした。活性化処理後、水素ガスの吸蔵・放出
を５０回繰り返した。その後、耐圧容器から混合粉末の
充填されたアルミニウム容器を取り出した。窒化ホウ素
無添加の容器は、口径部直下から底部へ長さ６０ｍｍの
亀裂を生じた。図１で明らかなように窒化ホウ素粉末を
合金に添加したアルミニウム容器の変形量は小さかっ
た。また、吸蔵・放出繰り返し後のLaNi4.7Al0.3合金粉
末粒径は、平均粒径が約１０μｍまで細粒化した。この
ように、合金粉末に添加する粉体は、合金粒体間及び粒
体と容器内壁面の摩擦係数を小さくできる粉体でかつ合
金の被毒しないものであればよい。
５ｍｍのＳＵＳ３１６耐圧容（耐圧硝子工業製）内に、
ガス入り口径１２ｍｍ、肉厚０．３ｍｍ、直径１６ｍ
ｍ、長さ７０ｍｍのアルミニウム製円筒有底容器を耐圧
容器底部に３個設置し、LaNi4.7Al0.3合金粉末（平均粒
径：１２０μｍ）と該粉末に窒化ホウ素粉末（平均粒
径：１．５μｍ）を５ｖｏｌ％、１０ｖｏｌ％均一とな
るように分散させた合金混合粉末を充填率約５０％で装
入した。装入後に容器口径部にフィルターを装着し、次
いで容器の周囲空隙部は電解銅粉（平均粒径：１５０μ
ｍ）で満たした。活性化処理後、水素ガスの吸蔵・放出
を５０回繰り返した。その後、耐圧容器から混合粉末の
充填されたアルミニウム容器を取り出した。窒化ホウ素
無添加の容器は、口径部直下から底部へ長さ６０ｍｍの
亀裂を生じた。図１で明らかなように窒化ホウ素粉末を
合金に添加したアルミニウム容器の変形量は小さかっ
た。また、吸蔵・放出繰り返し後のLaNi4.7Al0.3合金粉
末粒径は、平均粒径が約１０μｍまで細粒化した。この
ように、合金粉末に添加する粉体は、合金粒体間及び粒
体と容器内壁面の摩擦係数を小さくできる粉体でかつ合
金の被毒しないものであればよい。
【００１１】
【発明の効果】本発明は、以上の説明のごとく、合金を
水素貯蔵容器に充填する際に、低摩擦性粉末を合金粉末
に添加することにより、容器の変形防止のために容器構
造の改善を講じる必要がなく、変形を緩和することがで
きる。従って、水素精製装置、水素自動車、ヒートポン
プ、アクチュエータなどのシステムに利用される水素貯
蔵容器の耐久性が向上できるという優れた効果を発揮す
る。
水素貯蔵容器に充填する際に、低摩擦性粉末を合金粉末
に添加することにより、容器の変形防止のために容器構
造の改善を講じる必要がなく、変形を緩和することがで
きる。従って、水素精製装置、水素自動車、ヒートポン
プ、アクチュエータなどのシステムに利用される水素貯
蔵容器の耐久性が向上できるという優れた効果を発揮す
る。
【００１２】
【図１】LaNi4.7Al0.3合金粉末に窒化ホウ素粉末を混合
し、水素ガスを繰り返し吸蔵・放出後の容器変形量を示
す図である。
し、水素ガスを繰り返し吸蔵・放出後の容器変形量を示
す図である。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成７年１月１２日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の名称】 水素吸蔵合金容器の変形緩和方法
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000003986 日産化学工業株式会社 東京都千代田区神田錦町３丁目７番地１ (71)出願人 594113838 日本海ガス株式会社 富山県富山市城北町２番36号 (71)出願人 000187116 昭和精密工業株式会社 富山県氷見市柳田3027番地 (72)発明者 吉田 良広 富山県高岡市二上町150番地 富山県工業 技術センター内 (72)発明者 関口 徳朗 富山県高岡市二上町150番地 富山県工業 技術センター内 (72)発明者 九曜 英雄 富山県高岡市二上町150番地 富山県工業 技術センター内 (72)発明者 林 千歳 富山県高岡市二上町150番地 富山県工業 技術センター内 (72)発明者 定田 耕誠 富山県富山市久方町２番54号 北陸電力株 式会社技術研究所内 (72)発明者 山岸 伸考 富山県魚津市本江2410番地 株式会社スギ ノマシン内 (72)発明者 石原 孝夫 富山県富山市石金20番地 株式会社不二越 内 (72)発明者 高子 康 富山県婦負郡婦中町笹倉635番地 日産化 学工業株式会社富山工場内 (72)発明者 平田 純一 富山県富山市城北町２番36号 日本海ガス 株式会社内 (72)発明者 釜中 茂夫 富山県氷見市柳田3027番地 昭和精密工業 株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】 水素吸蔵合金粉末に、無機、あるいは有
機物を原料とする粉末のうち少なくとも１種類を混合
し、該合金粉末の水素吸蔵時の体積膨張が容器内壁に及
ぼす圧力を小さくすることを特徴とする水素吸蔵合金用
容器の変形緩和方法。 - 【請求項２】 無機物あるいは有機物を原料とする粉末
の内、少なくとも１種類の粉末を体積％にて３％〜３０
％水素吸蔵合金粉末に混合する請求項１記載の変形緩和
方法。 - 【請求項３】 無機物が窒化ホウ素、炭化珪素、窒化珪
素、アルミナであり、有機物がフッ素樹脂である請求項
２記載の変形緩和方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6154173A JPH07330302A (ja) | 1994-06-13 | 1994-06-13 | 水素吸蔵合金容器の変形緩和方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6154173A JPH07330302A (ja) | 1994-06-13 | 1994-06-13 | 水素吸蔵合金容器の変形緩和方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07330302A true JPH07330302A (ja) | 1995-12-19 |
Family
ID=15578435
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6154173A Withdrawn JPH07330302A (ja) | 1994-06-13 | 1994-06-13 | 水素吸蔵合金容器の変形緩和方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07330302A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001085604A1 (de) * | 2000-05-10 | 2001-11-15 | Gfe Metalle Und Materialien Gmbh | Tank zur reversiblen speicherung von wasserstoff |
| JP2011162374A (ja) * | 2010-02-08 | 2011-08-25 | Kobe Steel Ltd | 水素分離精製用容器 |
| CN115961160A (zh) * | 2022-12-23 | 2023-04-14 | 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院 | 一种改善固态储氢器中储氢合金粉体床对器壁产生局部应力集中的方法 |
-
1994
- 1994-06-13 JP JP6154173A patent/JPH07330302A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001085604A1 (de) * | 2000-05-10 | 2001-11-15 | Gfe Metalle Und Materialien Gmbh | Tank zur reversiblen speicherung von wasserstoff |
| JP2011162374A (ja) * | 2010-02-08 | 2011-08-25 | Kobe Steel Ltd | 水素分離精製用容器 |
| CN115961160A (zh) * | 2022-12-23 | 2023-04-14 | 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院 | 一种改善固态储氢器中储氢合金粉体床对器壁产生局部应力集中的方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010904 |