JPS591934B2 - 金属水素化物による蓄・放熱システムの自動コントロ−ル方法 - Google Patents
金属水素化物による蓄・放熱システムの自動コントロ−ル方法Info
- Publication number
- JPS591934B2 JPS591934B2 JP55150823A JP15082380A JPS591934B2 JP S591934 B2 JPS591934 B2 JP S591934B2 JP 55150823 A JP55150823 A JP 55150823A JP 15082380 A JP15082380 A JP 15082380A JP S591934 B2 JPS591934 B2 JP S591934B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hydrogen gas
- heat
- pressure
- holder
- flow rate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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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
- Y02E60/14—Thermal energy storage
Landscapes
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、金属水素化物の水素吸、脱蔵の際の生成熱
を利用する蓄、放熱システムの自動コントロール方法に
関する。
を利用する蓄、放熱システムの自動コントロール方法に
関する。
一般に水素貯蔵金属と称する。
ランタニド(Lanthanide、希土類)アクチニ
ド(Actinide)元素を含めて、周期律表第3〜
第5周期の遷位金属元素、又はそれらの元素を含む合金
例えばTiFe等は、ある温度、圧力条件のもとで大量
の水素ガスを吸蔵して金属水素化物を作わ易く、その過
程では発熱し、別のある温度、圧力条件のもとで水素を
脱蔵し、その過程では吸熱することが知られている。
ド(Actinide)元素を含めて、周期律表第3〜
第5周期の遷位金属元素、又はそれらの元素を含む合金
例えばTiFe等は、ある温度、圧力条件のもとで大量
の水素ガスを吸蔵して金属水素化物を作わ易く、その過
程では発熱し、別のある温度、圧力条件のもとで水素を
脱蔵し、その過程では吸熱することが知られている。
水素貯蔵金属の上述の特性を利用することにより、金属
水素化物を蓄熱体に使つて、太陽熱、風力等の自然玉子
ルギーや工業廃熱等を蓄熱し、必要に応じてその熱を取
出して例えば僻地の菜園の温室暖房等に利用する蓄・放
熱システムの研究が活発になつてきた。
水素化物を蓄熱体に使つて、太陽熱、風力等の自然玉子
ルギーや工業廃熱等を蓄熱し、必要に応じてその熱を取
出して例えば僻地の菜園の温室暖房等に利用する蓄・放
熱システムの研究が活発になつてきた。
金属水素化物を保持して、これに水素ガスホルダーより
供給された水素ガスを接触させて水素を吸蔵させ、その
際発生する熱を取出し、外部より熱を与えて該金属に蓄
熱させ、その際脱蔵された水素ガスを水素ガスホルダー
に戻す熱交換器は反応槽と伝われる。
供給された水素ガスを接触させて水素を吸蔵させ、その
際発生する熱を取出し、外部より熱を与えて該金属に蓄
熱させ、その際脱蔵された水素ガスを水素ガスホルダー
に戻す熱交換器は反応槽と伝われる。
反応槽は上記目的に対し、金属水素化物の粒子を保持す
るスペースと、該スペースに保持された金属水素化物に
水素ガスを供給し、脱蔵された水素ガスを回収するため
の通気性壁を介して上記金属保持スペースに接する水素
ガス保持スペースと、吸、脱蔵時の反応熱を取出すため
に上記金属保持スペース内に配設した熱交換管又は該ス
ペースの壁面としての熱交換面を有し、吸。脱蔵時の反
応熱は上記熱交管又は熱交換面を介して熱交換流体によ
り回収する。又水素ガス保持スペースは水素ガス配管を
介して水素ガスホルダーに接続されている。金属水素化
物の特長の一つとして、水素ガスの吸・脱蔵の速いこと
が挙げられるが、それは熱玉不ルギーの貯蔵と均一な利
用を目的とした蓄。
るスペースと、該スペースに保持された金属水素化物に
水素ガスを供給し、脱蔵された水素ガスを回収するため
の通気性壁を介して上記金属保持スペースに接する水素
ガス保持スペースと、吸、脱蔵時の反応熱を取出すため
に上記金属保持スペース内に配設した熱交換管又は該ス
ペースの壁面としての熱交換面を有し、吸。脱蔵時の反
応熱は上記熱交管又は熱交換面を介して熱交換流体によ
り回収する。又水素ガス保持スペースは水素ガス配管を
介して水素ガスホルダーに接続されている。金属水素化
物の特長の一つとして、水素ガスの吸・脱蔵の速いこと
が挙げられるが、それは熱玉不ルギーの貯蔵と均一な利
用を目的とした蓄。
放熱システムに}いては欠点となる。もし、水素ガスを
金属に吸蔵させる放熱過程時に、何ら制御することなく
水素ガスを金属に与えて吸蔵させると、最初は砂地に水
が吸収される如く多量に吸蔵され、時間の経過と共に吸
蔵量が漸減し飽和して吸蔵が停止する。したがつて、そ
の時に発生する熱を熱交換流体で熱交換して得られる温
度は、第1図に実線で示すように、初期温度T。から急
速に上昇して最高温度Tmaxに達し、その後漸減して
前記T。になつて放熱が完了する。暖房等の使用目的に
対しては、第1図中に破線で示すような、全放熱期間に
わたつてほマ一定の温度Tmの熱が得られることが必要
であるが、そのためには金属に与えられる水素ガスの流
量をコントコールして、金属の吸収する水素ガスの質量
が放熱期間を通じて一定になるようにすることが必要で
ある。金属に供給する水素ガスの流量をコントロールす
るには、水素ガスホルダーと反応槽とを接続する水素ガ
ス配管に流量調節弁を設置して、放熱過程で水素ガスホ
ルダーと反応槽内の水素ガス圧力の差が変化しても常に
一定の質量流量になるように調節することが必要である
。従来、その制御は流量計(質量流量計)を用いて水素
ガスの流量(質量流量)を検出し、その検出値と設定値
との大小を比較して、電気式又は気二体制御式のコント
ローラで流量調節弁を,駆動させるようにしていた。
金属に吸蔵させる放熱過程時に、何ら制御することなく
水素ガスを金属に与えて吸蔵させると、最初は砂地に水
が吸収される如く多量に吸蔵され、時間の経過と共に吸
蔵量が漸減し飽和して吸蔵が停止する。したがつて、そ
の時に発生する熱を熱交換流体で熱交換して得られる温
度は、第1図に実線で示すように、初期温度T。から急
速に上昇して最高温度Tmaxに達し、その後漸減して
前記T。になつて放熱が完了する。暖房等の使用目的に
対しては、第1図中に破線で示すような、全放熱期間に
わたつてほマ一定の温度Tmの熱が得られることが必要
であるが、そのためには金属に与えられる水素ガスの流
量をコントコールして、金属の吸収する水素ガスの質量
が放熱期間を通じて一定になるようにすることが必要で
ある。金属に供給する水素ガスの流量をコントロールす
るには、水素ガスホルダーと反応槽とを接続する水素ガ
ス配管に流量調節弁を設置して、放熱過程で水素ガスホ
ルダーと反応槽内の水素ガス圧力の差が変化しても常に
一定の質量流量になるように調節することが必要である
。従来、その制御は流量計(質量流量計)を用いて水素
ガスの流量(質量流量)を検出し、その検出値と設定値
との大小を比較して、電気式又は気二体制御式のコント
ローラで流量調節弁を,駆動させるようにしていた。
したがつて制御用気体源又は電源装置が必要になり、き
らに電気を使用する場合は水素ガスを取扱う関係上防爆
対策が必要になり、装置が複雑になりかつコスト高にな
る欠点がjあつた。この発明は、金属水素化物による蓄
.放熱システムにおける従来の水素ガス流量調節弁の制
御方法の上述の欠点を解消した、簡単な構成で確実に目
的を達成することのできる自動コントロール方一法を提
供することを目的とする。
らに電気を使用する場合は水素ガスを取扱う関係上防爆
対策が必要になり、装置が複雑になりかつコスト高にな
る欠点がjあつた。この発明は、金属水素化物による蓄
.放熱システムにおける従来の水素ガス流量調節弁の制
御方法の上述の欠点を解消した、簡単な構成で確実に目
的を達成することのできる自動コントロール方一法を提
供することを目的とする。
以下、本発明を、その実施例を示す図面にもとずいて詳
細に説明する。
細に説明する。
さきに説明した金属水素物による蓄.放熱システムに}
いて水素ガスの流量を一定にコントローqルした場合は
、放熱及び蓄熱過程で水素ガスホルダー及び反応槽内の
水素ガスの圧力は第2図に示す如く変化する。
いて水素ガスの流量を一定にコントローqルした場合は
、放熱及び蓄熱過程で水素ガスホルダー及び反応槽内の
水素ガスの圧力は第2図に示す如く変化する。
第2図の横軸は時間、縦軸は水素ガス圧力を示し、aは
放熱開始時点、bは放熱終了時点及び蓄熱開始時点、c
は蓄熱終了時点を示す。図中実線で示した曲線は水素ガ
スホルダー内水素ガス圧力を、一点鎖線で示した曲線は
反応槽内水素ガス圧力を示す。本発明の制御方法は、放
熱.蓄熱過程に}ける水素ガスホルダー内のこのような
圧力変化を利用して水素ガス流量調節弁の作動をコント
ロールするようにしたことを特徴とする。
放熱開始時点、bは放熱終了時点及び蓄熱開始時点、c
は蓄熱終了時点を示す。図中実線で示した曲線は水素ガ
スホルダー内水素ガス圧力を、一点鎖線で示した曲線は
反応槽内水素ガス圧力を示す。本発明の制御方法は、放
熱.蓄熱過程に}ける水素ガスホルダー内のこのような
圧力変化を利用して水素ガス流量調節弁の作動をコント
ロールするようにしたことを特徴とする。
第3図は、本発明の制御方法を適用した蓄.放熱システ
ムの配管系統図である。
ムの配管系統図である。
図に}いて、水素ガスホルダー1と反応槽8とを繋ぐ水
素ガス配管15,16の間には、流量(質量流量)調節
弁2が設けられている。該流量調節弁2の二ードル弁と
して形成された弁体21を下端に有るを弁棒22は弁箱
23をグランドパツキン24で気密を保持して貫通した
後、その上端はシリンダー3内に摺動可能に配設された
ピストン31に取付けられている。該ピストン31の土
面とシリンダー3の上端内面との間にはベローズ4が設
けられ、ベローズ4内空間41と水素ガスホルダー1と
は管17で連結されている。管17には止弁13が設け
られている。ピストン31の下面とシリンダ3の下端内
面との間には圧縮スプリング5が設けられ、ピストン3
1を上方に押圧している。弁棒22には手動スタート装
置6が取付けられている。反応槽8内には金属水素化物
粒子を保持する通気性壁体で構成された容器12が設け
られ、該容器12内には両端が反応槽外に延びた熱交換
用流体管9が設けられている。又、ベローズ4と止弁1
3の間の水素ガス配管17には、本システムに水素ガス
を充填するため、止弁10及び減圧弁11を有する管1
8を介して水素ガスボンベ7が接続されて於り、また必
要の場合、このシステムより水素ガスを抜き取るため、
止弁14を有する管19が接続されている。
素ガス配管15,16の間には、流量(質量流量)調節
弁2が設けられている。該流量調節弁2の二ードル弁と
して形成された弁体21を下端に有るを弁棒22は弁箱
23をグランドパツキン24で気密を保持して貫通した
後、その上端はシリンダー3内に摺動可能に配設された
ピストン31に取付けられている。該ピストン31の土
面とシリンダー3の上端内面との間にはベローズ4が設
けられ、ベローズ4内空間41と水素ガスホルダー1と
は管17で連結されている。管17には止弁13が設け
られている。ピストン31の下面とシリンダ3の下端内
面との間には圧縮スプリング5が設けられ、ピストン3
1を上方に押圧している。弁棒22には手動スタート装
置6が取付けられている。反応槽8内には金属水素化物
粒子を保持する通気性壁体で構成された容器12が設け
られ、該容器12内には両端が反応槽外に延びた熱交換
用流体管9が設けられている。又、ベローズ4と止弁1
3の間の水素ガス配管17には、本システムに水素ガス
を充填するため、止弁10及び減圧弁11を有する管1
8を介して水素ガスボンベ7が接続されて於り、また必
要の場合、このシステムより水素ガスを抜き取るため、
止弁14を有する管19が接続されている。
流量調整弁2は、ベローズ内のガス圧及び弁箱23内の
ガス圧が共に一定の圧力P1以上になると、スプリング
5の押上刃、ガス圧P,による弁体21の押上刃および
ベローズ4の弾力やグランドパツセン24の摩擦力等の
機械的力などの合計された力よりもベローズ内のガス圧
がピストン31を下方に押す力の方が大きくなり、弁は
閉止状態になるように設計されている。又、流量調整弁
2の流量係数Cvは水素ガスホルダー1の圧力と、反応
槽8の圧力との差が第2図のa−b間の両曲線の差で示
されるように変動しても、質量流量が一定になるように
設計されている。以上の如く構成された蓄.放熱システ
ムのコントロール作用を以下に説明する。
ガス圧が共に一定の圧力P1以上になると、スプリング
5の押上刃、ガス圧P,による弁体21の押上刃および
ベローズ4の弾力やグランドパツセン24の摩擦力等の
機械的力などの合計された力よりもベローズ内のガス圧
がピストン31を下方に押す力の方が大きくなり、弁は
閉止状態になるように設計されている。又、流量調整弁
2の流量係数Cvは水素ガスホルダー1の圧力と、反応
槽8の圧力との差が第2図のa−b間の両曲線の差で示
されるように変動しても、質量流量が一定になるように
設計されている。以上の如く構成された蓄.放熱システ
ムのコントロール作用を以下に説明する。
(放熱開始前の圧力状態は、水素ガス
ホルダー内圧力はほ\゛P,5で反応槽8の圧力P2よ
りはるかに高く、弁箱23内のガスが弁体21を押し上
げる力が小さいため、流量調整弁2は閉止状態にある。
(圧力P1は金属の種類}よび利用する熱の1温度によ
つて決定される。)放熱を開始する際、手動スタート装
置6を手動で作動させ弁2を開状態にすると、水素ガス
ホルダー1内の水素ガス管15、升2、管16を流れて
反応槽8へ流れ込む。
ホルダー内圧力はほ\゛P,5で反応槽8の圧力P2よ
りはるかに高く、弁箱23内のガスが弁体21を押し上
げる力が小さいため、流量調整弁2は閉止状態にある。
(圧力P1は金属の種類}よび利用する熱の1温度によ
つて決定される。)放熱を開始する際、手動スタート装
置6を手動で作動させ弁2を開状態にすると、水素ガス
ホルダー1内の水素ガス管15、升2、管16を流れて
反応槽8へ流れ込む。
(な}、スタート装置は、1反応槽8の圧力またはその
中の金属水素化物や熱交換流体の温度などの信号で1駆
動させてもよい。)水素ガスが流れてホルダー1内の圧
力がP1より若干低いP1′になつた時点で、スタート
装置6を解除する。スタート装置6を解除した後、水素
ニガスホルダ一1の圧力は第2図のA,b間の実線で示
すように時間の経過と共に減少してゆき、一方反応槽8
内の圧力は鎖線で示す如く時間の経過と共に増大してゆ
く。それに伴つて流量調整弁2の開度はスプリング5、
弁体21の押上刃の合計二が漸次大きくなり、ベローズ
4内の水素ガスの押下刃は漸次・」・さくなり、ホルダ
ー1と反応槽8の圧力差が小さくなる程弁2の開度は増
大し、弁の両側の圧力差の変動にか\わらず弁の流量(
質量流量)は常に一定に保持される。したがつてその間
反応槽内8内の金属は一定質量の水素を吸蔵し、一定温
度の熱が熱交換流体管9を介して熱交換流体により回収
され、温室の暖房等に利用される。放熱過程が終了する
と、水素ガスホルダー1の圧力と反応槽8の圧力は第2
図のbの時点で示す.ように等しい温度Pmになるか、
または殆んど等しい温度になる。金属に吸蔵された水素
を元のホルダー1に戻す蓄熱過程は、風力、太陽熱、工
業廃熱から得られる熱を熱交換用流体により、熱交換用
流体管9を・介して反応槽8内の金属に与えることによ
つて行なわれる。
中の金属水素化物や熱交換流体の温度などの信号で1駆
動させてもよい。)水素ガスが流れてホルダー1内の圧
力がP1より若干低いP1′になつた時点で、スタート
装置6を解除する。スタート装置6を解除した後、水素
ニガスホルダ一1の圧力は第2図のA,b間の実線で示
すように時間の経過と共に減少してゆき、一方反応槽8
内の圧力は鎖線で示す如く時間の経過と共に増大してゆ
く。それに伴つて流量調整弁2の開度はスプリング5、
弁体21の押上刃の合計二が漸次大きくなり、ベローズ
4内の水素ガスの押下刃は漸次・」・さくなり、ホルダ
ー1と反応槽8の圧力差が小さくなる程弁2の開度は増
大し、弁の両側の圧力差の変動にか\わらず弁の流量(
質量流量)は常に一定に保持される。したがつてその間
反応槽内8内の金属は一定質量の水素を吸蔵し、一定温
度の熱が熱交換流体管9を介して熱交換流体により回収
され、温室の暖房等に利用される。放熱過程が終了する
と、水素ガスホルダー1の圧力と反応槽8の圧力は第2
図のbの時点で示す.ように等しい温度Pmになるか、
または殆んど等しい温度になる。金属に吸蔵された水素
を元のホルダー1に戻す蓄熱過程は、風力、太陽熱、工
業廃熱から得られる熱を熱交換用流体により、熱交換用
流体管9を・介して反応槽8内の金属に与えることによ
つて行なわれる。
その際、弁2は開状態にあるので、ホルダー1内の圧力
は反応槽8内の圧力と一緒に上昇する。したがつて、第
2図のb−c間では実線の曲線と鎖線の曲線とは重なる
。蓄熱過程が進むにしたがつてホルダー1及び反応槽8
の圧力は上昇し続け、その圧力がP1以上になると弁2
が閉止状態となるため、ホルダー1の圧力はそれ以上に
は上昇することはなく、蓄熱過程が終了する。
は反応槽8内の圧力と一緒に上昇する。したがつて、第
2図のb−c間では実線の曲線と鎖線の曲線とは重なる
。蓄熱過程が進むにしたがつてホルダー1及び反応槽8
の圧力は上昇し続け、その圧力がP1以上になると弁2
が閉止状態となるため、ホルダー1の圧力はそれ以上に
は上昇することはなく、蓄熱過程が終了する。
この時点(第2図のc)で反応槽8への熱の供給を停止
すると反応槽8内の金属が冷えて槽内の圧力は放熱過程
スタート時の圧力P2に戻る。
すると反応槽8内の金属が冷えて槽内の圧力は放熱過程
スタート時の圧力P2に戻る。
またホルダー1内の圧力も水素ガスの冷えた分の圧力降
下があり、スタート時の圧力に戻る。再度、このシステ
ムから熱を回収する場合は、前述の手順を繰返せばよい
。
下があり、スタート時の圧力に戻る。再度、このシステ
ムから熱を回収する場合は、前述の手順を繰返せばよい
。
以上の如く、本発明のコントロール方法によれば、始動
時にスタート装置を手で操作する以外は、蓄.放熱過程
の水素ガスホルダーの変化するガスの圧力を利用して、
流量調節弁の開閉及び開度の制御が行なわれるため、コ
ントローラが不要となり、これを作動させる圧力ガス源
や電源が不要となるばかりでなく、電気を使用しないた
め防爆対策が不要となり、構造が簡単になりコストダウ
ンにも効果がある。
時にスタート装置を手で操作する以外は、蓄.放熱過程
の水素ガスホルダーの変化するガスの圧力を利用して、
流量調節弁の開閉及び開度の制御が行なわれるため、コ
ントローラが不要となり、これを作動させる圧力ガス源
や電源が不要となるばかりでなく、電気を使用しないた
め防爆対策が不要となり、構造が簡単になりコストダウ
ンにも効果がある。
上記の如く、電源等の他の施設を必要としないため、電
力の供給されていない僻地のローカルエ坏ルギ一、例え
ば野菜々園の温室の暖房等に本システムを利用する場合
、特に有利である。
力の供給されていない僻地のローカルエ坏ルギ一、例え
ば野菜々園の温室の暖房等に本システムを利用する場合
、特に有利である。
第1図は金属水素化物による蓄・放熱システムの水素ガ
ス流量を制御しない場合と制御した場合の放熱特性を示
す曲線図、第2図は水素ガス流量を制御した上記システ
ムに}ける放熱過程と蓄熱過程での水素ガスホルダー及
び反応槽内圧力変化曲線図、第3図は本発明の方法を実
施する蓄・放熱システムの一例の配管系統図である。 1・・・水素ガスホルダー、2・・・流量調節升、8・
・・反応槽、9・・・熱交換流体管、12・・・金属水
素化物容器。
ス流量を制御しない場合と制御した場合の放熱特性を示
す曲線図、第2図は水素ガス流量を制御した上記システ
ムに}ける放熱過程と蓄熱過程での水素ガスホルダー及
び反応槽内圧力変化曲線図、第3図は本発明の方法を実
施する蓄・放熱システムの一例の配管系統図である。 1・・・水素ガスホルダー、2・・・流量調節升、8・
・・反応槽、9・・・熱交換流体管、12・・・金属水
素化物容器。
Claims (1)
- 1 反応槽内に保持された金属水素化物に、水素ガスホ
ルダーより供給された水素ガスを接触させて水素を吸蔵
させその際放熱された熱を熱交換流体により回収利用し
、放熱終了後の金属水素化物に外部より熱を与えて蓄熱
させ、その際脱蔵された水素ガスを前記水素ガスホルダ
ーに回収する蓄放熱システムの自動コントロール方法に
おいて、前記ガスホルダーと反応槽とを連結する水素ガ
ス配管に流量調節弁を設け、その開閉及び流量の調節の
制御を、蓄・放熱過程における水素ガスホルダー内の水
素ガスの変動する圧力を利用して行うようにしたことを
特徴とする自動コントロール方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55150823A JPS591934B2 (ja) | 1980-10-29 | 1980-10-29 | 金属水素化物による蓄・放熱システムの自動コントロ−ル方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55150823A JPS591934B2 (ja) | 1980-10-29 | 1980-10-29 | 金属水素化物による蓄・放熱システムの自動コントロ−ル方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5774592A JPS5774592A (en) | 1982-05-10 |
| JPS591934B2 true JPS591934B2 (ja) | 1984-01-14 |
Family
ID=15505179
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55150823A Expired JPS591934B2 (ja) | 1980-10-29 | 1980-10-29 | 金属水素化物による蓄・放熱システムの自動コントロ−ル方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS591934B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103913078A (zh) * | 2014-04-16 | 2014-07-09 | 曾建 | 高温废气热能回收装置 |
-
1980
- 1980-10-29 JP JP55150823A patent/JPS591934B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5774592A (en) | 1982-05-10 |
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