JPS6071501A

JPS6071501A - 金属水素化物反応容器用水素流通材

Info

Publication number: JPS6071501A
Application number: JP58182385A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Yamaji; 克彦山路; Shigemasa Kawai; 河合　重征; Yasushi Nakada; 泰詩中田
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1983-09-29
Filing date: 1983-09-29
Publication date: 1985-04-23
Also published as: JPS6335561B2

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。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は金属水素化物反応容器用水素流通材に関する。

ある種の金属や合金が発熱的に水素を吸蔵して金属水素
化物を形成し、また、この金属水素化物が可逆的に吸熱
的に水素を放出することが知られており、近年、このよ
うな金属水素化物の特性を利用した水素供給装置、ピー
１−ポンプ等、種々の金属水素化物装置が提案されてい
る。

このような金属水素化物装置において、金属水素化物は
密閉した反応容器内に充填されて、水素の吸蔵放出を行
なう。第１図は従来のこのような金属水素化物反応容器
の一例を示し、一端に水素出入口１を有する耐圧容器２
は、容器内に金属水素化物を封入するために、水素出入
口に近接して水素を透過しない隔壁３を容器横断方向に
有し、この隔壁の内側空間に金属水素化物が充填されて
いる。金属水素化物は、通常、数μｍ程度の微粒子状で
使用されるので、このような金属水素化物の充填層内の
水素の拡散を促進するために、通常、耐圧容器内にはそ
の軸方向に水素流通材４が水素通路として配設されてい
る。従って、この水素流通材は、水素を透過するが金属
水素化物は透過しない多孔質拐料から構成されており、
通常、管状である。

このような金属水素化物容器において、金属水素化物の
水素吸蔵時に／は、水素出入口から容器内に供給された
水素は、隔壁を経て金属水素化物の充填層内に入るが、
殆どは次いで拡散抵抗の少ない水素流適材内に入り、こ
れによって容器内を軸方向に分配され、再び金属水素化
物の充填層に拡散する。一方、水素放出時には同様に、
金属水素化物から放出された水素は殆どは水素流通Ｈに
入リ、容器の水素出入口側の水素流通材の端部近傍から
再び金属水素化物の充填層に拡散し、隔壁を経て容器外
に導かれる。

従来、この水素流通材としては、水素を透過させるが、
金属水素化物を透過させない数μｍの濾過性能を備えた
ステンレス鋼や真ちゅうのような金属粉末を焼結してな
る多孔質管や、ポリテトラフルオロエチレンや塩化ビニ
ル樹脂のような樹脂からなる多孔質管が用いられている
。

しかし、上記のような金属水素化物反応容器の製作にお
いては、水素流通材を容器内に保持させた後に金属容器
を溶接したり、ろうイ］げをすることが多いので、金属
水素化物を反応させる際の温度は低くとも、側熱性を有
することが要求され、更に、一般に金属水素化物反応容
器は長さが１ｍ以上の管状容器に形成されることが多い
ので、水素流通材料も長尺物に成形し得ることが望まし
い。

また、金属水素化物反応容器においては、図示したよう
に、水素流通材の末端から金属水素化物が管内部に入り
込まないように、末端を封止することがあるが、この際
に水素流通材の末端近傍の多孔質構造を閉塞しないこと
が望ましい。

しかし、水素流通材が焼結金属管からなる場合は、耐熱
性にはすぐれるものの、弾性変形することが殆どなくて
、金属水素化物の膨張収縮を吸収できない。更に成形性
、特に長尺物の製作が困難である。また、末端を封止す
るためにろう付は等を行なうと、末端部分の多孔質構造
を閉塞して、水素の透過性能を損なう。一方、樹脂製の
多孔質管の場合は、成形性にすぐれ、長尺物への成形加
工も容易ではあるが、耐熱性に劣るうえに、末端の封止
には例えばヒートヒール等によるので、焼結金属管の場
合と同様に末端部分の多孔質構造を閉塞す、コ。

また、特に、水素流通材としで樹脂製多孔質管を用いる
場合は、金属水素化物は水素を吸蔵する際にその体積を
膨張するので、このときに多孔質管はその弾性復元力に
かかわらずに圧しつぶされ、水素通路として機能しなく
なることがある。このため、多孔質管の強度を高めるた
めに気孔率を小さくすれば、水素の流通時の圧損が大き
くなる。

本発明は上記した問題を解決するためになされたもので
あって、耐熱性にすぐれると共に、成形加工性、特に、
長尺物への加工が容易であり、しかも、十分な強度を有
する金属水素化物反応容器用水素流通材を提供すること
を目的とする。

本発明の金属水素化物反応容器用水素流通材は、シリカ
又はアルミナを主成分とする繊維により多孔質の筒状又
は棒状に成形されてなることを特徴とするものである。

本発明の金属水素化物反応容器用水素流通材を製作する
ために用いるシリカ・アルミナ繊維（以下、シリカ又は
アルミナを主成分とする繊維を単にシリカ・アルミナ繊
維と称する。）として、例えば「カオウール（商標名）
」（イソライト・ハブコック耐火側製セラミックファイ
バー）として市販されている繊維を好ましく用いること
ができる。この繊維は平均直径２．８μｒｎ、短繊維平
均長さ２５０１謙である。

本発明の水素流通材は上記のようなシリカ・アルミナ繊
維の繊維塊をプレス加工することにより製造することが
できる。例えば、第２図に示すように、所定径の半円状
の溝を有する下型６と同様の上型７との間に繊維塊を充
填し、棒状のインサート８を介在させて、数ｋｇ　／　
ｐａの加圧力にて繊維塊の体積を当初の１／２〜１１５
程度に圧縮すれば、第３図に示すような両端が開放され
ている円筒状の水素流通材１０を得ることができる。こ
のような水素流通材を使用する場合は、その開口より金
属水素化物が内部に入り込まないように、開口には、水
素は透過するが、金属水素化物は透過させないフィルタ
ーが取付けられる。このフィルターは例えば前記したよ
うな多孔質焼結金属を開口に挿入し、或いはシリカ・ア
ルミナ繊維ばか好ましくは耐熱性を有する無機質繊維塊
を開口に充填することによって形成することができる。

また、第４図に示すように、長平方向の一端で前記溝５
が閉じ、他端で開口する上下型６及び７を用い、前記と
同様にインサート８を介在させて繊維塊を加圧成形すれ
ば、第５図に示すように−端が封止され、他端が開口さ
れている水素流通材１０を一挙に得ることができる。第
６図は第５図の一端が封止された水素流通材１０の他端
にシリカ・アルミナ繊維塊１６を充填した状態を示す。

また、第５図の一端が封止された水素流通材１０両端が
封止された水素流通材を得ることもできる。

溝５の両端が閉じられた型を用いて、棒状インサートに
代えてスプリング・コイルを型の溝内に収納すれば、第
８図に示すように、スプリング・コイル１１を内部に有
する中空筒状の水素流通材１０を得ることもできる。ま
た、上記のようなインサートを用いず、型の溝内に繊維
塊を充填して加圧成形すれば、第９図に示すような全体
が繊維からなる水素流通材１０を得ることができる。前
記したように、金属水素化物は水素を吸蔵する際にその
体積を膨張するが、このように内部まで全体が繊維から
なり、又は内部空間にスプリング・コイルが収納されて
いる水素流通材料は、上記のされることがない。

更に、第１０図に示すようなフィンを形成する四部１２
を有する上下型６及び７を用いることによって、第１１
図に示すような外壁表面にその軸方向に沿って延びるフ
ィン１３を有する水素流通材１０を（得ることができる
。このようなフィンは、耐圧容器内において水素流通材
を所定の位置に保持し、また、円筒状の水素流通材の強
度を高める効果を有すると共に、金属水素化物が副圧容
器内で移動又は偏在するのを抑える。

特に、本発明においては、金属水素化物反応容器の製作
を簡便にするために、第１２図に示すように、水素流通
材１０は耐圧容器２の水素出入口１例の端部が拡管部■
４を有し、他端が封止されているのが好ましい。このよ
うな水素流通材によれば、図示したようにこれを耐圧容
器２内に収容した後、上記拡管部１４を更に拡管して耐
圧容器内壁に密着させることにより、拡管部の壁が容器
内部の金属水素化物の外部への透過を防止するので、容
器内に第１図に示したような隔壁３を設げる必要がない
。

また、第１３図は、本発明の水素流通材ＩＯの別の実施
例を示し、耐圧容器の水素出入口側の端部が肉厚部１５
からなる開口部に形成され、他端が封止されている。こ
の水素流通材の場合も、この肉厚部を耐圧容器の内壁面
に密着させることにより、前記隔壁を省略することがで
きる。

更に、本発明によれば、シリカ・アルミナ繊維塊を上下
型に充填し、成形する際に、無水ケイ酸の微粒子の水分
散液からなる硬化剤を繊維塊に含浸させ、成形時に加圧
加熱成形することにより、成形物を硬化させ、その強度
を高めることができる。また、水素流通材を成形した後
に、これに上記硬化剤を含浸させ、加熱することによっ
ても、硬化した強度の大きい水素流通材を得ることがで
きる。上記硬化剤は、通常、水１００重量部に無水ケイ
酸微粒子１０〜５０重量部を分＋ｌ＆させて得られ、こ
れを含浸させた繊維塊を２００〜１０００℃に加熱する
ことにより、繊維塊を有効に硬化させることができる。

また、本発明の水素流通材の強度を高めるためには、例
えば、流通材の外周面に金網を巻回してもよく、水素流
通材が中空円筒状の場合には、併せて内壁面にも金網を
沿わせてもよい。

以上のように、本発明の水素流通材はシリカ・アルミナ
繊維を圧縮成形した多孔質構造であるので、１０００℃
程度もの高温に対しても安定であって、耐熱性にずくれ
ることは勿論、長尺物の製作が容易であり、更に、末端
が封止された水素流１ｆｆｕＪも一挙に製作することが
でき、しかも、この場合、末端部分は多孔質構造のまま
であるので、水素の透過性にすぐれる。また、シリカ・
アルミナ繊維はアスベスト繊維のような有害性もない。

以下に実施例を挙げて本発明を説明する。

実施例平均直径２．８μｍ、短繊維平均長さ２５０　＋＋ｍの
シリカ・アルミナ繊維を第５図に示したように一端が封
止され、他端が開放されている外径５鶴、肉厚１龍、長
さ９００１の円筒状の流通材に圧縮成形し、その開口端
にシリカ・アルミナ繊維塊を充填してフィルターとした
。

比較のために、一つは外径ｌＯ關、肉ｊ１１１１１１、
長さ、３００鶴のステンレス焼結管を３本溶接して長さ
９００鶴の両端開口円筒を得、両端開口を焼結金属フィ
ルターを溶接固定して、水素流通材を製作した。また、
一つはポリテトラフルオロエチレン管の両開口端をヒー
トシールしてなる外径１０１ｍ、肉厚ｌｌｌ１１、長さ
９００龍の流通刊を製作した。

それぞれの管を第１図に示すような外径１０ｍｍ、肉厚
Ｉ　ＩＩｍ、長さ９２０龍の耐圧容器内に軸方向に配設
し、次いで、容器内に金属水素化物としてＬａＮｉ１１
０ｇを充填した後、水素出入口に近接して隔壁を取イ］
けて金属水素化物反応容器を製作した。

各反応容器全体を３０℃の水中に浸漬し、３．５気圧の
水素を充填した。本発明の水素流通材を取付けた金属水
素化物反応容器によれば、水素流通材の多孔質構造が全
体にわたって保持されているので、水素が速やかに容器
内に充填され、第１４図に示すように金属水素化物の累
積反応率が高いが、比較のための水素流通材を数例げた
反応容器の場合は、水素流通材の末端を溶接し、又はヒ
ートシールして封止したために、水素流通月はその末端
部近傍において多孔質構造が閉塞され、水素透過性が低
下するので、容器への水素の充填速度が遅い。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の水素流通材を備えた金属水素化物反応容
器、第２図は本発明の水素流通材を成形するための型の
一例を示し、＋８１図は一部断面側面図、ｆｂ１図は＋
８１図におけるｂ−ｂ線に沿う断面図、第３図は第２図
に示す型によって製作される本発明の水素流通月の断面
図、第４図は本発明の別の水素流通材を成形するための
型の一例を示す断面図、第５図及び第６図は第４図に示
す型によって製作される本発明の水素流通材の断面図、
第７図は本発明の別の水素流通材の断面図、第８図及び
第９図は本発明の水素流通材の別の実施例を示す断面図
、第１０図もまた本発明の水素流通材の一実施例を成形
するための型の一例を示し、＋８１図は一部断面側面図
、ｔｂ１図は＋８１図におけるｂ−ｂ線に沿う断面図、
第１１図ば°第１０図に示す型によって製作される本発
明の水素流通材を示し、＋８１図はその断面図、＋ｂ１
図は＋８１図におけるｂ−ｂ線に沿う断面図、第１２図
は本発明の好ましい実施例としての水素流通材を取付け
た金属水素化物反応容器を示す断面図、第１３図は本発
明の別の好ましい実施例としての水素流通材を示す断面
図、第１４図は本発明の水素流通材及び比較例としての
水素流通月をそれぞれ備えた金属水素化物反応容器に水
素を充填したときの時間に対する金属水素化物の水素吸
蔵の累積反応率を示すグラフである。 ■・・・水素出入口、２・・・耐圧容器、３・・・隔壁
、４・・・水素流通材、６．７・・・型、８・・・イン
サート、１０・・・水素流通材、１３・・・フィン、１
４・・・拡管部、１５・・・肉厚部。特許出願人　積水化学工業株式会社代表者　藤　沼　基　利：二＝ニフニ＝コ第１４　図４山　（５つ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　シリカ又はアルミナを主成分とする繊維により
多孔質の筒状又は棒状に成形されてなることを特徴とす
る金属水素化物反応容器用水素流通材。