JPS6037394B2 - Heat storage method and heat storage tank - Google Patents

Heat storage method and heat storage tank

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JPS6037394B2
JPS6037394B2 JP52150369A JP15036977A JPS6037394B2 JP S6037394 B2 JPS6037394 B2 JP S6037394B2 JP 52150369 A JP52150369 A JP 52150369A JP 15036977 A JP15036977 A JP 15036977A JP S6037394 B2 JPS6037394 B2 JP S6037394B2
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heat
metal
hydride
hydrogen
section
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JP52150369A
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JPS5482759A (en
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貴史 酒井
直二郎 本田
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Sanyo Electric Co Ltd
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E60/14Thermal energy storage

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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は蓄熱方法並びにそれを利用した蓄熱槽に関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a heat storage method and a heat storage tank using the same.

更に詳しくはこの発明は、高温側と低温側でそれぞれ脱
水素し得る2種の金属もしくは合金の水素化物を予め集
熱された熱交換媒体の熱で脱水素させ、この脱水奏で生
成した水素を貯蔵しておき、熱を利用したい際に、前記
の脱水素反応により生成した低温で水素化し得る金属ま
たは合金を前記貯蔵水素で水素化させて発熱させ、この
熱により前記脱水素反応により生成した高温で水素化し
得る金属もしくは合金を水素化可能温度にさせ、これを
前記貯蔵水素で水素化させることにより、より大きい反
応熱を利用することを特徴とする蓄熱方法並びにそれを
利用した蓄熱槽に関する。従来、蓄熱方法としては種々
考えられ検討されているが、たとえば太陽熱の熱エネル
ギーを貯蔵するために水を蓄熱媒体として用い、顕熱の
形で蓄熱する装置等は一般に馴みの深いものである。
More specifically, this invention dehydrogenates two types of hydrides of metals or alloys that can be dehydrogenated on a high temperature side and a low temperature side using the heat of a heat exchange medium that has been collected in advance, and uses the hydrogen produced by this dehydration. After storing the hydrogen, when it is desired to utilize the heat, the metal or alloy that can be hydrogenated at a low temperature produced by the dehydrogenation reaction is hydrogenated with the stored hydrogen to generate heat, and this heat is used to generate the hydrogen produced by the dehydrogenation reaction. A heat storage method characterized in that a metal or an alloy that can be hydrogenated at a high temperature is brought to a hydrogenation-enabled temperature and then hydrogenated with the stored hydrogen to utilize a larger heat of reaction, and a heat storage tank using the same. . Conventionally, various heat storage methods have been considered and studied, but for example, devices that use water as a heat storage medium to store solar thermal energy and store heat in the form of sensible heat are generally familiar. .

。ところがこのような顕熱の形で蓄熱されたものは、い
くら断熱効果の優れた材料で蓄熱槽を作っても放熱のた
めに、使用するまでにかなりのエネルギーを放出し、蓄
熱効果は余り芳しいものではなかった。潜熱を利用した
蓄熱装置に関しても同様のことが言える。ところで、上
記のような欠点を有しない叢熱法として金属水素化物を
利用する蓄熱法が提案(たとえば、小野修一郎、化学の
領域vo131、No.1、P.39〜P.47、19
77年、参照)されてはいるが未だ実現されたものはな
く、またこの金属水素化物の用途の主流が水流の貯蔵と
なっているため、実質的な検討例はないに等しい。
. However, when heat is stored in the form of sensible heat, even if the heat storage tank is made of a material with excellent insulation effects, a considerable amount of energy is released before it is used for heat dissipation, and the heat storage effect is not very good. It wasn't something. The same can be said of heat storage devices that utilize latent heat. By the way, a heat storage method using metal hydrides has been proposed as a heat storage method that does not have the above drawbacks (for example, Shuichiro Ono, Chemistry Area vol. 131, No. 1, P. 39-P. 47, 19
1977), but nothing has been realized yet, and since the main use of metal hydrides is for storage of water streams, there are virtually no examples of practical studies.

この金属水素化物を利用する方法というのは、金属水素
化物の分解吸熱反応を利用して蓄熱し、金属の水素化反
応(発熱反応)により放熱する方法をとる。
This method of using metal hydrides involves storing heat by utilizing the decomposition endothermic reaction of the metal hydride, and dissipating the heat by the hydrogenation reaction (exothermic reaction) of the metal.

この方法によれば、従来の顕熱型蓄熱である水を利用し
た場合と比較して、たとえばマグネシウム水素化物の場
合、約1針音量以上蓄熱量は大きく、また従来の蓄熱方
法と根本的に異なりエネルギーを化学的に物質に変換さ
せて篭わえる方法であるため、保温をしなくても半永久
的に貯蔵が可能である。ところが、このような蓄熱葵を
実際に検討した結果、反応熱の大きな金属ほど水素化に
要する温度が高く、金属種によっては50〜10ぴ0ま
で金属種を加熱しない限り水素化が行なわれず、単純に
はこの方法は使用できないことがわかった。
According to this method, compared to the case of using water, which is a conventional sensible heat storage method, for example, in the case of magnesium hydride, the amount of heat storage is greater than about one needle volume, and it is fundamentally different from the conventional heat storage method. Unlike this method, energy is chemically converted into a substance and stored, so it can be stored semi-permanently without needing to be kept warm. However, as a result of actually examining such a heat storage hollyhock, we found that the higher the heat of reaction of the metal, the higher the temperature required for hydrogenation, and depending on the metal type, hydrogenation will not occur unless the metal type is heated to 50 to 10 psi. It turns out that this method simply cannot be used.

上記のような問題点を解決するために、この発明の発明
者らは、反応熱の大きな金属を水素化する方法として、
水素化温度の低い金属(常温付近で水素化が可能)への
水素化を行ない、この水素化反応時に発生する反応熱で
もつて水素化温度の高い物質の予備加熱を行ない、水素
化温度レベルを上昇させ、結局は反応熱の大きな水素化
物に変換し得る方法を見し、出した。一般に、反応熱の
大きな金属水素化物、たとえばLiH、NaH、KH、
MgH2、Ca舷、Mg2NiHXは約20びC以上の
温度でなければ分解もせず、また逆反応である水素化反
応もし難い。
In order to solve the above-mentioned problems, the inventors of the present invention proposed a method for hydrogenating metals with large heat of reaction.
Hydrogenation is performed on metals with low hydrogenation temperatures (hydrogenation is possible at around room temperature), and the reaction heat generated during this hydrogenation reaction is used to preheat materials with high hydrogenation temperatures to raise the hydrogenation temperature level. We found a way to raise the temperature and eventually convert it to a hydride with a large heat of reaction. In general, metal hydrides with large heat of reaction, such as LiH, NaH, KH,
MgH2, Ca, and Mg2NiHX do not decompose unless the temperature is about 20°C or higher, and the reverse reaction, hydrogenation reaction, is difficult to occur.

このため、このような物質の水素化反応を起こさせるた
めには予備加熱が必要となる。そこで、反応熱の大きな
金属の水素化のために、まず常温で水素化可能で反応熱
もかなり発生する金属を、反応熱の大きな金属水素化物
を有する熱発生部(すなわち主熱発生部)内に内蔵させ
ることとした。このことにより、第1段階として、予備
加熱用熱発生部にエネルギー貯蔵部よりの水素が送られ
、この熱を予備熱として、第2段階で、主熱発生部に水
素が送られた際、反応熱の大きな金属への水素化が行な
われる。次に図を用いてこの発明の蓄熱槽の構成を具体
的に説明する。
Therefore, preheating is required to cause the hydrogenation reaction of such substances. Therefore, in order to hydrogenate a metal with a large heat of reaction, first, a metal that can be hydrogenated at room temperature and generates a considerable amount of heat of reaction is placed in a heat-generating part (i.e., the main heat-generating part) containing a metal hydride with a large heat of reaction. It was decided to incorporate it into the . As a result, in the first step, hydrogen from the energy storage section is sent to the preheating heat generation section, and in the second step, hydrogen is sent to the main heat generation section using this heat as preheat. Hydrogenation to metals with large heat of reaction is performed. Next, the structure of the heat storage tank of the present invention will be specifically explained using the drawings.

第1図において、全体図を四つに大別すると、aの熱交
換器部、bの熱発生部、cの熱交換器部、dの水素貯蔵
部よりなる。
In FIG. 1, the overall diagram is divided into four parts: a, a heat exchanger section, b, a heat generation section, c, a heat exchanger section, and d, a hydrogen storage section.

更にbの熱発生部は主熱発生部広と予備加熱用熱発生部
Qとよりなり、予備加熱用熱発生部は主熱発生部に配設
されている。またdの水素貯蔵部は別個のd,およびd
2の水素貯蔵部よりなっている。まず吸熱過程ではaの
熱交換器で集熱された熱媒(水)が金属水素化物が充填
されているbの熱発生部へ送られる。
Further, the heat generating section b consists of a main heat generating section wide and a preheating heat generating section Q, and the preheating heat generating section is disposed in the main heat generating section. Also, the hydrogen storage section of d is separate from d and d.
It consists of two hydrogen storage sections. First, in the endothermic process, the heat medium (water) collected by the heat exchanger a is sent to the heat generating part b filled with metal hydride.

この際、主熱発生部と予備加熱用熱発生部の金属水素化
物は吸熱反応を行ないながら、岬x→M十敗 (式中Mは金属を、日は水素を、xは正の実数を意味す
る)で示されるような分解(脱水素)反応を起こし、主
熱発生部より生じた水素は、水素貯蔵部d,に貯わえら
れ、予備加熱用熱発生部より生じた水素は水素貯蔵部ら
に貯わえられる。
At this time, the metal hydride in the main heat generating part and the preheating heat generating part performs an endothermic reaction, while misaki The decomposition (dehydrogenation) reaction shown in the figure below occurs, and the hydrogen generated from the main heat generation section is stored in the hydrogen storage section d, and the hydrogen generated from the preheating heat generation section is hydrogen. Stored in storage units.

一方貯わえられたエネルギーを取り出し、利用する過程
、すなわち放熱過程では、d,およびd2の水素貯蔵部
に貯わえられた水素をbの熱発生部へ送り、この時に、
M+比→M舷なる発熱反応が行なわれる。
On the other hand, in the process of extracting and utilizing the stored energy, that is, the heat dissipation process, the hydrogen stored in the hydrogen storage parts d and d2 is sent to the heat generation part b, and at this time,
An exothermic reaction takes place as follows: M+ ratio→M side.

この発熱反応で得られた熱量は熱煤(たとえば空気)を
通してCの熱交換器により利用される。内側の予備加熱
用熱発生部に低温(常温付近)で水素化し得る金属が充
填されているので、まずこの部分を水素化によって発熱
させ、この予備加熱用熱発生部のまわりの主熱発生部に
充填された金属の水素化反応の開始温度にまで昇温させ
るに必要な熱量を供給する。主熱発生部の金属は、一旦
水素化反応が起こると自らの反応熱により高温を保つの
で水素化が続行し、高温で効率の良い熱エネルギーを取
り出すことができるわけである。この発明の主熱発生部
に用い得る金属水素化としてはLiH、NaH、KH、
Mg比、CaH2、Mg2NiHx等が挙げられ、予備
加熱用熱発生部に用い得る金属水素化物としてはMmN
i5(Mmは希士類元素の混合物でありミッシュメタル
と総称されるものである)の水素化物等が挙げられる。
The heat obtained from this exothermic reaction is passed through hot soot (eg air) and utilized by a C heat exchanger. The inner preheating heat generating section is filled with metal that can be hydrogenated at low temperatures (near room temperature), so this section is first made to generate heat by hydrogenation, and the main heat generating section around this preheating heat generating section is heated. The amount of heat necessary to raise the temperature of the metal filled in the tank to the starting temperature of the hydrogenation reaction is supplied. Once the hydrogenation reaction occurs, the metal in the main heat generating part maintains the high temperature due to its own reaction heat, so hydrogenation continues and efficient thermal energy can be extracted at high temperature. Examples of metal hydrogenation that can be used in the main heat generating part of this invention include LiH, NaH, KH,
Examples include Mg ratio, CaH2, Mg2NiHx, etc., and examples of metal hydrides that can be used in the heat generating part for preheating include MmN.
Examples include hydrides of i5 (Mm is a mixture of rare elements and is collectively called misch metal).

これらの金属水素化物は、集熱すべき熱源(たとえば廃
熱、太陽熱)の温度、ひいては熱発生部を加熱する熱媒
体の温度により、最適な金属水素化物が決定され、たと
えば熱媒体が200℃まで加熱されるような場合には、
主熱発生部にマグネシウムの水素化物を、予備加熱用熱
発生部にMmNi5の水素化物またはFeTiの水素化
物を用いるのが好ましい。この発明においては、主熱発
生部および予備熱発生部の各々に、水素化または脱水素
可能な金属もしくは合金またはその水素化物の他に更に
水素化しない金属もしくは合金を混合して充填すること
も可能である。
The optimum metal hydride for these metal hydrides is determined by the temperature of the heat source to be collected (e.g. waste heat, solar heat) and the temperature of the heat medium that heats the heat generating part. In cases where it is heated to
It is preferable to use a magnesium hydride in the main heat generating section and a MmNi5 hydride or a FeTi hydride in the preheating heat generating section. In this invention, each of the main heat generation section and the preliminary heat generation section may be filled with a mixture of a metal or alloy that can be hydrogenated or dehydrogenated, or a hydride thereof, and a metal or alloy that cannot be hydrogenated. It is possible.

“水素化しない”というのはこの発明で用いる水素化可
能な金属もしくは合金が水素化する反応条件において水
素化しないことを意味する。水素化しない金属もしくは
合金は粉状あるいは粒状のものが使用できる。
"Not hydrogenated" means that the hydridable metal or alloy used in this invention is not hydrogenated under the reaction conditions for hydrogenation. Metals or alloys that do not hydrogenate can be used in powder or granular form.

水素化しない金属もしくは合金の添加により、熱伝導が
箸るしく向上し水素化による熱効率が向上し、更には水
素化が熱発生部全体にわたって、より均一に行なわれる
ようになる。
Addition of a metal or alloy that does not hydrogenate significantly improves heat conduction, improves the thermal efficiency of hydrogenation, and furthermore allows hydrogenation to be performed more uniformly over the entire heat generating area.

この用途に用いることができる金属もしくは合金として
は水素化しないものであればどのようなものでもよいが
、たとえばCいAg等が挙げられる。水素化または脱水
素可能な金属もしくは合金またはその水素化物と水素化
しない金属もしくは合金との混合重量比は1:1〜1:
0.1が好ましい。
Any metal or alloy that can be used for this purpose may be used as long as it does not hydrogenate, and examples thereof include C and Ag. The mixing weight ratio of the metal or alloy that can be hydrogenated or dehydrogenated or its hydride and the metal or alloy that cannot be hydrogenated is 1:1 to 1:
0.1 is preferred.

このような、水素化または脱水素に関与しない金属もし
くは合金の添加というアイデアは、前述の小野修一郎氏
の提案に係る蓄熱案の蓄熱槽(すなわち発熱部1つを有
する蓄熱槽)にも応用され得るものである。
This idea of adding metals or alloys that do not participate in hydrogenation or dehydrogenation is also applied to the heat storage tank (i.e., a heat storage tank with one heat generating part) proposed by Shuichiro Ono. It's something you get.

なお、この発明においては熱源より集熱して蓄熱槽内に
放熱し得る熱交換器部および/または蓄熱槽より糟外部
へ熱エネルギーを取り出し得る熱交換器部にヒートパイ
プを用いることができる。
In the present invention, a heat pipe can be used for the heat exchanger section that can collect heat from the heat source and radiate it into the heat storage tank and/or the heat exchanger section that can extract thermal energy from the heat storage tank to the outside of the oven.

ヒートパイプとしてはどのようなものでも使用できるが
、たとえば管材として熱伝導の良好な銅が、作動液とし
て水、フロン12、塩化エチル、アセトン、メタノール
、アンモニア等を用いたものが、またヒートパイプのウ
イック部としては、メッシュ・クロス、ファイバーの東
を用いたものが好適に用いられる。なお、前述のように
管村として銅を使用する場合は、水素との脱吸収時接触
による水素腕化を防止するため、更にまた金属水素化物
により侵されないように(たとえばM&Niと鋼ヒート
パイプが直綾触れるとMg2Cu合金を生成する可能性
があり、この合金も水素吸収を行なうため銅ヒートパイ
プ上の銅が金属水素化物に侵されるおそれがある)鋼管
表面に銀、金、クロム等の表面処理膜を形成するのが好
ましい。
Any material can be used as a heat pipe, but for example, heat pipes using copper, which has good thermal conductivity, as the tube material and water, Freon 12, ethyl chloride, acetone, methanol, ammonia, etc. as the working fluid, are also suitable. As the wick part, mesh cloth or fibers are preferably used. In addition, when using copper as the pipe as mentioned above, in order to prevent hydrogen arms from forming due to contact with hydrogen during desorption, and also to prevent corrosion by metal hydrides (for example, M&Ni and steel heat pipes are Direct contact may generate Mg2Cu alloy, and since this alloy also absorbs hydrogen, there is a risk that the copper on the copper heat pipe will be attacked by metal hydrides) Surfaces of silver, gold, chromium, etc. Preferably, a treated film is formed.

このようなヒートパイプは具体的には、たとえば第2図
において、導水管18並びに18′に代えて表面に銀〆
ッキ(膜厚:2仏〜100仏)を施した銅(外隆:10
側?)製のヒートパイプを用いることができる。ヒート
パイプを用いることにより熱の移動が非常に遠くなり且
つ熱効率が向上する。
Specifically, for example, in FIG. 2, such a heat pipe is made of copper (Wailong: 10
side? ) can be used. By using a heat pipe, heat can be transferred over a much greater distance and thermal efficiency is improved.

次に、この発明の篭熱槽の使用時の手順を第1図を用い
て説明する。
Next, the procedure for using the basket heating tank of the present invention will be explained with reference to FIG.

蓄熱に際しては、まず熱交換器1を用いて、廃熱、太陽
熱などのような熱源より集熱し、熱媒(たとえば水)を
介して熱交換器2まで熱輸送が行なわれる。
When storing heat, first, heat exchanger 1 is used to collect heat from a heat source such as waste heat, solar heat, etc., and the heat is transported to heat exchanger 2 via a heat medium (for example, water).

更にこの熱でもつて主熱発生静&,および予備加熱用熱
発生部Qの金属水素化物の分解反応を生ぜしめ、これに
より発生した水素ガスはバルブ8を通じて予備加熱用熱
発生部に対応する水素貯蔵部d,〔すなわち水素貯蔵容
器6〕へ、またバルブ10、水素圧縮ポンプ13および
バルフ1 1を通じて主熱発生部に対応する水素貯蔵静
幻2〔水素貯蔵容器7〕へ水素の貯蔵を行なう。水素の
形で貯えられたエネルギーを熱の形で取り出すに際して
は、蓄熱の逆で、まず初めにエネルギー貯蔵部(水素貯
蔵容器)よりバルブ9を通じて予備加熱用熱発生部広中
に水素が送られる。この時b2中の金属の水素化による
発熱が起こり、水素貯蔵部も〔水素貯蔵容器7〕より加
圧水素が15の金属に加えられている場合は熱伝導体の
容器17を介しての予備加熱により15の金属の水素化
反応が誘発される。なお、一旦誘発された反応の反応熱
が15の金属の水素化を更に促進し、熱発生部bの温度
は急激に上昇する。この熱は、断熱材15で外気としや
へいされてし、て、急激な温度降下を起こさない構造と
なっている。発生した熱は熱交換器3により、熱煤(た
とえば空気、水等)の温度を上げ、この熱蝶はCの熱交
換器部の4に送られ、熱として取り出して利用される。
Furthermore, this heat also causes a decomposition reaction of the metal hydride in the main heat generating section Q and the preheating heat generating section Q, and the hydrogen gas generated thereby passes through the valve 8 to the hydrogen corresponding to the preheating heat generating section. Storage of hydrogen is carried out in the storage section d [i.e. hydrogen storage container 6] and through the valve 10, the hydrogen compression pump 13 and the valve 11 into the hydrogen storage station 2 [hydrogen storage container 7] corresponding to the main heat generating section. . When the energy stored in the form of hydrogen is taken out in the form of heat, hydrogen is first sent from the energy storage section (hydrogen storage container) through the valve 9 to the preheating heat generation section, which is the opposite of heat storage. At this time, heat generation occurs due to hydrogenation of the metal in b2, and if pressurized hydrogen is added to the metal 15 from the hydrogen storage container 7, the hydrogen storage section is also preheated via the heat conductor container 17. 15 metal hydrogenation reactions are induced. Note that the reaction heat of the once induced reaction further promotes the hydrogenation of the metal 15, and the temperature of the heat generating part b rises rapidly. This heat is removed from the outside air by the heat insulating material 15, and the structure is such that a sudden drop in temperature does not occur. The generated heat increases the temperature of hot soot (for example, air, water, etc.) by the heat exchanger 3, and this hot soot is sent to the heat exchanger section 4 of C, where it is extracted and used as heat.

なお、この図においては、熱媒はポンプにより循環され
る仕組みになっている。次に実施例を挙げてこの発明を
例証する。
In this figure, the heat medium is circulated by a pump. The following examples are given to illustrate the invention.

実施例 1 反応熱の大きな金属としてMg2Ni(280Kcal
′k9)を、また常温付近で水素化可能な物質としては
Ni5(34Kcal/k9)を用いて第1図のような
装置を組み立てた。
Example 1 Mg2Ni (280Kcal
An apparatus as shown in FIG. 1 was assembled using Ni5 (34 Kcal/k9) as a substance that can be hydrogenated at room temperature.

ソーラーハウス(熱源:太陽熱)を想定して、3000
0Kcal程度の蓄熱量に対する蓄熱材としてM&Ni
約100k9を用意した。なお、これに対するいNi5
は前量の約1′9量、11k9を用意した。なお、この
量に対する水素貯蔵容器7に相当する容器は8k9/洲
の圧力に圧縮されるものとして4375〆すなわち5め
耐圧ボンベにして約1本分を用いた。なお、水素貯蔵容
器6は、いNi511k9入り、10k9/地の圧力に
耐える容器とした。この蓄熱槽で熱利用および蓄熱のテ
ストをしたところ、優れた熱効率を示した。
3000 assuming a solar house (heat source: solar heat)
M&Ni as a heat storage material for a heat storage amount of about 0Kcal
I prepared about 100k9. In addition, Ni5 for this
I prepared 11k9, which is about 1'9 of the previous amount. The container corresponding to the hydrogen storage container 7 for this amount was a 4375〆, that is, about one fifth pressure cylinder, which was compressed to a pressure of 8k9/cm. The hydrogen storage container 6 was made of Ni511k9 and was designed to withstand a pressure of 10k9/ground. When this heat storage tank was tested for heat utilization and heat storage, it showed excellent thermal efficiency.

設計例 第1図の熱発生部について、更に具体化したものが第2
図であり、20,21,22,23のステンレス製パイ
プを金属の熱発生部とし、この中に第1図中のaの熱交
換器部からの水パイプ〔第2図中18と〕と第1図中の
Qに相当する熱発生部、〔第2図中19〕のパイプを内
蔵させている。
Design example The heat generating part shown in Fig. 1 is more concretely shown in Fig. 2.
The stainless steel pipes 20, 21, 22, and 23 are used as metal heat generating parts, and the water pipes from the heat exchanger part a in FIG. 1 [18 in FIG. A heat generating section corresponding to Q in FIG. 1 and a pipe 19 in FIG. 2 are built into the unit.

水素の流れ、水の流れは第2図中に示すごときである。
なお、′パイプ19は第1図中の16に相当する金属、
すなわち実施例ではLaNi5を内蔵している。第1図
における熱の取り出しに用いる熱媒体である空気の通路
は、この場合パイプの間隙を利用して熱交換を行なうも
のとする。参考例 1 モデル実験としてMg2Ni単独について、水素化温度
をパラメーターにして、水素化時間と水素化量の関係を
求めた。
The flow of hydrogen and water is as shown in FIG.
Note that the 'pipe 19 is made of metal corresponding to 16 in FIG.
That is, in the embodiment, LaNi5 is built-in. The passage for air, which is a heat medium used for extracting heat, in FIG. 1 is assumed to perform heat exchange using gaps between pipes. Reference Example 1 As a model experiment, the relationship between hydrogenation time and hydrogenation amount was determined using hydrogenation temperature as a parameter for Mg2Ni alone.

その結果を第3図に示す。第3図からわかるように、M
軸Niは室温付近では水素化が難しく、50〜80oo
の加熱により水素化がスムーズに進む。このモデル実験
が示唆するように50午0以上になるように予備加熱を
実施することにより、反応熱が大きく、しかも常温付近
で水素化し難い金属のスムーズな水素化を可能にするこ
とは、水素化物を用いる篭熱系(あるし、は蓄熱槽)を
設計する上で極めて重大なこととなる。
The results are shown in FIG. As can be seen from Figure 3, M
Axial Ni is difficult to hydrogenate near room temperature, and is 50 to 80 oo
Hydrogenation proceeds smoothly by heating. As suggested by this model experiment, by preheating to a temperature of 50°C or higher, it is possible to smoothly hydrogenate metals that have a large reaction heat and are difficult to hydrogenate at room temperature. This is extremely important when designing a cage heat system (or a heat storage tank) that uses chemical compounds.

実施例 2反応熱の大きな金属としてMg2Ni(28
0Kcal′k9)を用いて、また常温付近で水素化可
能な物質としてLaNi5(3巡cal/k9)を用い
て第1図のような装置を組み立てた。
Example 2 Mg2Ni (28
An apparatus as shown in FIG. 1 was assembled using 0 Kcal'k9) and LaNi5 (3 cycles cal/k9) as a substance that can be hydrogenated at around room temperature.

30000Kcal程度の蓄熱量に対する蓄熱材として
M&Ni粉末(100メッシュ)100k9、これに対
する熱伝導材としてこの10%約10k9のC叫粉末を
用意した(Cuの熱伝導率、20℃で332Kcal/
hr.Moo、なおM鞍Niの水素化温度より低く、M
g2Niと合金せず、熱伝導率の良好なもので、前記の
水素化の条件下で水素化物を作らないものならなんでも
用いることができる)。
M&Ni powder (100 mesh) 100k9 was prepared as a heat storage material for a heat storage amount of about 30,000Kcal, and C powder of about 10% of this was prepared as a heat conductive material for this (thermal conductivity of Cu, 332Kcal/at 20°C).
hr. Moo, lower than the hydrogenation temperature of M saddle Ni, M
Any material that does not alloy with g2Ni, has good thermal conductivity, and does not form hydrides under the hydrogenation conditions described above can be used.

なおこれに対するWNi5粉末(100メッシュ)は前
量の約1/功量11k9と、これに対する添加物Cu粉
末(100メッシュ)をlk9用意した。なお、この量
に対する水素貯蔵容器7に相当する容器は8k9/地の
圧力に圧縮されるものとして約5000その容器すなわ
ち5め耐圧ボンベにして約1本分を用いた。なお、水素
貯蔵容器6は、LaNi511k9入り、10k9/地
の圧力に耐える容器とした。この篭熱量で熱利用および
蓄熱のテストをしたところ、実施例1の装置より熱効率
が優れていた。参考例 2 モデル実験として水素化しない金属(添加物)をパラメ
ーターにしたM鞄Ni粉末(100メッシュ)の水素化
時間と水素化量の関係を求めた。
For this purpose, WNi5 powder (100 mesh) was prepared in an amount of about 1/11k9 of the previous amount, and an additive Cu powder (100 mesh) was prepared in an amount of 1k9. The container equivalent to the hydrogen storage container 7 for this amount was about 5,000 containers, which was compressed to a pressure of 8k9/kg, that is, about one fifth pressure-resistant cylinder. The hydrogen storage container 6 contained LaNi 511k9 and was designed to withstand a pressure of 10k9/ground. When heat utilization and heat storage tests were conducted using this cage heat amount, the thermal efficiency was superior to that of the device of Example 1. Reference Example 2 As a model experiment, the relationship between hydrogenation time and hydrogenation amount of M bag Ni powder (100 mesh) was determined using a metal (additive) that does not hydrogenate as a parameter.

水素化しない金属としてAg粉末(100メッシュ)並
びにCu粉末(100メッシュ)を用いた。M&Niと
これらの金属との重量比を1:0.1とし、水素化温度
33び0として水素化した。この結果を第4図に示す。
第4図から、水素化しない金属を添加しないものに比較
して、AgまたはCuを添加した場合、水素化時間が無
添加の場合の3時間に対してAgの場合1.袖時間、C
uの場合2時間と短かくなっている。
Ag powder (100 mesh) and Cu powder (100 mesh) were used as metals that do not undergo hydrogenation. Hydrogenation was carried out at a weight ratio of M&Ni and these metals of 1:0.1 and a hydrogenation temperature of 33 and 0. The results are shown in FIG.
From FIG. 4, it can be seen that when Ag or Cu is added, the hydrogenation time is 3 hours compared to 1.5 hours when Ag is added, compared to when no metal is added. Sleeve time, C
In the case of u, it is shorter at 2 hours.

すなわち熱効率を概算すればAgを添加物として用いた
場合、無添加の場合の1.7倍、Cuを添加物として用
いた場合、無添加の場合の1.封音となり添加物を入れ
た場合の方が良好な結果を示す。
That is, if we roughly estimate the thermal efficiency, when Ag is used as an additive, it is 1.7 times that of no additive, and when Cu is used as an additive, it is 1.7 times that of no additive. The results are better when additives are added, resulting in sound sealing.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明に係る蓄熱槽の具体例を示す説明図で
あり、第2図は第1図の熱発生部内について更に具体化
した設計例を示す斜視図であり、第3図はMg2Ni単
独についての水素化温度をパラメーターとした水素化時
間と水素化量の関係を示すグラフであり、第4図は水素
化しない金属を添加した場合および無添加の場合の水素
化時間と水素化豊の関係を示すグラフである。 a・・・・・・熱交換器部、q・・・・・・主熱発生部
、b2・・・・・・予備加熱用熱発生部、c・・・・・
・熱交換器部、d,,d2・・・・・・水素貯蔵部、1
,2,3,4・・・・・・熱交換器、5……送風ポンプ
、6,7…・・・水素貯蔵容器、8,9,10,11,
12…・・・バルブ、13・・・・・・水素圧縮ポンプ
、14・・・・・・断熱材、15・・・・・・水素化反
応熱の大きい金属もしくは合金またはその水素化物、1
6・・・・・・常温で水素化可能な金属もしくは合金ま
たはその水素化物、17・・・・・・熱伝導体、18,
18′・・・・・・導水管、19…・・・予備加熱用熱
発生部、20,21,22,23・・・・・・ステンレ
ス製パイプ。 第3図 溝】図 第2図 舞子図
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a specific example of the heat storage tank according to the present invention, FIG. 2 is a perspective view showing a more specific design example of the inside of the heat generating section of FIG. 1, and FIG. This is a graph showing the relationship between hydrogenation time and hydrogenation amount using hydrogenation temperature as a parameter, and Figure 4 shows the relationship between hydrogenation time and hydrogenation amount when a metal that does not hydrogenate is added and when a metal that does not hydrogenate is added. It is a graph showing the relationship. a... Heat exchanger section, q... Main heat generating section, b2... Preheating heat generating section, c......
・Heat exchanger section, d,, d2...Hydrogen storage section, 1
, 2, 3, 4... Heat exchanger, 5... Air pump, 6, 7... Hydrogen storage container, 8, 9, 10, 11,
12...Valve, 13...Hydrogen compression pump, 14...Insulating material, 15...Metal or alloy with large hydrogenation reaction heat or hydride thereof, 1
6...Metal or alloy or its hydride that can be hydrogenated at room temperature, 17...Thermal conductor, 18,
18'... Water conduit pipe, 19... Preheating heat generating section, 20, 21, 22, 23... Stainless steel pipe. Figure 3 Groove / Figure 2 Maiko figure

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 高温側と低温側でそれぞれ脱水素し得る2種の金属
もしくは合金の水素化物を予め集熱された熱交換媒体の
熱で脱水素させ、この脱水素で生成した水素を貯蔵して
おき、熱を利用したい際に、前記の脱水素反応により生
成した低温で水素化し得る金属または合金を前記貯蔵水
素で水素化させて発熱させ、この熱により前記脱水素反
応により生成した高温で水素化し得る金属もしくは合金
を水素化可能温度にさせ、これを前記貯蔵水素で水素化
させることにより、より大きい反応熱を利用することを
特徴とする蓄熱方法。 2 低温で水素化・脱水素し得る金属もしくは合金また
はその水素化物がMmNi_5もしくはFeTiまたは
その水素化物である特許請求の範囲第1項記載の方法。 3 高温で水素化・脱水素し得る金属もしくは合金また
はその水素化物がマグネシウムまたはその水素化物であ
る特許請求の範囲第1項または第2項記載の方法。4
同一槽内に、低温で水素化・脱水素可能な金属もしくは
合金またはその水素化物を充填した予備加熱用熱発生部
と、この予備加熱用熱発生部のまわりに配設された高温
で水素化・脱水素可能な金属もしくは合金またはその水
素化物を充填した主熱発生部と、熱源より集熱して槽内
に放熱し得る熱交換器部と、槽より槽外部へ熱エネルギ
ーを取り出し得る熱交換器部と、主熱発生部および予備
加熱用熱発生部より発生する水素を貯蔵する水素貯蔵部
と、この水素貯蔵部と両熱発生部とを接続して水素ガス
の出し入れをする水素ガス導入出管とを備えたことを特
徴とする蓄熱槽。 5 水素貯蔵部が主熱発生部用の水素貯蔵部と予備加熱
用熱発生部用の水素貯蔵部との各々に分設されてなる特
許請求の範囲第4項記載の蓄熱槽。 6 予備加熱用熱発生部に充填する金属水素化物がMm
Ni_5の水素化物であり、主熱発生部に充填する金属
水素化物がマグネシウムの水素化物である特許請求の範
囲第4項記載の蓄熱槽。 7 予備加熱用熱発生部に充填する金属水素化物がFe
Tiの水素化物であり、主熱発生部に充填する金属水素
化物がマグネシウムの水素化物である特許請求の範囲第
4項記載の蓄熱槽。 8 主熱発生部および予備加熱用熱発生部の各々に、水
素化および脱水素可能な金属もしくは合金またはその水
素化物と水素化しない金属もしくは合金とを混合して充
填した特許請求の範囲第4項〜第7項のいずれかに記載
の蓄熱槽。 9 水素化および脱水素可能な金属もしくは合金または
その水素化物と水素化しない金属もしくは合金との重量
比が1:1〜1:0.1である特許請求の範囲第8項記
載の蓄熱槽。 10 熱源より集熱して蓄熱槽内に放熱し得る熱交換器
部および/または蓄熱槽より槽外部へ熱エネルギーを取
り出し得る熱交換器部にヒートパイプを用いる特許請求
の範囲第4項〜第9項のいずれかに記載の蓄熱槽。
[Claims] 1. Hydrides of two metals or alloys that can be dehydrogenated on the high temperature side and low temperature side are dehydrogenated using the heat of a heat exchange medium that has been collected in advance, and the hydrogen produced by this dehydrogenation is is stored, and when it is desired to use the heat, the metal or alloy that can be hydrogenated at a low temperature produced by the dehydrogenation reaction is hydrogenated with the stored hydrogen to generate heat, and this heat is used to generate hydrogen by the dehydrogenation reaction. A heat storage method characterized by utilizing a larger heat of reaction by bringing a metal or alloy that can be hydrogenated at a high temperature to a hydrogenation temperature and hydrogenating it with the stored hydrogen. 2. The method according to claim 1, wherein the metal or alloy or its hydride that can be hydrogenated/dehydrogenated at low temperature is MmNi_5 or FeTi or its hydride. 3. The method according to claim 1 or 2, wherein the metal, alloy, or hydride thereof that can be hydrogenated/dehydrogenated at high temperatures is magnesium or a hydride thereof. 4
In the same tank, there is a preheating heat generating section filled with metals, alloys, or their hydrides that can be hydrogenated and dehydrogenated at low temperatures, and hydrogenation at high temperatures arranged around this preheating heat generating section.・A main heat generating section filled with a metal or alloy capable of dehydrogenation or its hydride, a heat exchanger section that can collect heat from a heat source and radiate it into the tank, and a heat exchanger that can extract thermal energy from the tank to the outside of the tank. A hydrogen storage unit that stores hydrogen generated from the main heat generation unit and the preheating heat generation unit, and a hydrogen gas introduction unit that connects the hydrogen storage unit and both heat generation units to take in and out hydrogen gas. A heat storage tank characterized by being equipped with an outlet pipe. 5. The heat storage tank according to claim 4, wherein the hydrogen storage section is separated into a hydrogen storage section for the main heat generation section and a hydrogen storage section for the preheating heat generation section. 6 The metal hydride filled in the heat generating part for preheating is Mm
The heat storage tank according to claim 4, wherein the metal hydride filled in the main heat generating section is a hydride of magnesium, which is a hydride of Ni_5. 7 The metal hydride filled in the heat generating part for preheating is Fe.
5. The heat storage tank according to claim 4, which is a hydride of Ti, and the metal hydride filled in the main heat generating section is a hydride of magnesium. 8. Claim 4, wherein each of the main heat generation section and the preheating heat generation section is filled with a mixture of a metal or alloy capable of hydrogenation and dehydrogenation, or a hydride thereof, and a metal or alloy that does not hydrogenate. The heat storage tank according to any one of Items to Item 7. 9. The heat storage tank according to claim 8, wherein the weight ratio of the metal or alloy that can be hydrogenated and dehydrogenated or its hydride to the metal or alloy that cannot be hydrogenated is 1:1 to 1:0.1. 10 Claims 4 to 9 in which a heat pipe is used as a heat exchanger section that can collect heat from a heat source and radiate it into a heat storage tank and/or a heat exchanger section that can extract thermal energy from the heat storage tank to the outside of the tank. The heat storage tank described in any of paragraphs.
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