JPS62292601A - 水素吸蔵合金の反応装置 - Google Patents

水素吸蔵合金の反応装置

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JPS62292601A
JPS62292601A JP61134833A JP13483386A JPS62292601A JP S62292601 A JPS62292601 A JP S62292601A JP 61134833 A JP61134833 A JP 61134833A JP 13483386 A JP13483386 A JP 13483386A JP S62292601 A JPS62292601 A JP S62292601A
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JP
Japan
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hydrogen gas
filter
storage alloy
reactor
reaction tube
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JP61134833A
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English (en)
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Yasuo Odai
尾台 保生
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Fuji Filter Manufacturing Co Ltd
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Fuji Filter Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen; Reversible storage of hydrogen
    • C01B3/0005Reversible storage of hydrogen, e.g. by hydrogen getters or electrodes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C11/00Use of gas-solvents or gas-sorbents in vessels
    • F17C11/005Use of gas-solvents or gas-sorbents in vessels for hydrogen
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/32Hydrogen storage

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (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。

Description

【発明の詳細な説明】 3、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は、熱交換器、蓄熱器、水素ガス供給タンク等と
して用いられる水素吸蔵合金の反応装置に関する。
〔発明の背景〕
近年、水素貯蔵用金属水素化物すなわち水素吸蔵合金の
水素ガスを吸蔵、放出する際の発熱、吸熱反応を熱交換
器や蓄熱器に利用することや、比較的低圧、高温で多量
の水素ガスを吸蔵する性質を水素ガス燃料エンジン等の
燃料供給タンクに利用することが試みられている。
水素吸蔵合金は、水素ガスを吸蔵した状態と放出した状
態で体積が10〜25%程度変化すること、水素ガスの
吸蔵、放出が迅速に行われるようにすること、単位重量
当たりの水素ガスの吸蔵量を大とすること等の理由から
、微粒子として用いられる。したがって、熱交換器に限
らず、蓄熱器や燃料タンクにおいても、水素吸蔵合金の
偏在や放出水素ガスへの混入の防止対策を必要とする。
さらに、水素吸蔵合金は熱伝導率が比較的小さいと言う
こともあるから、水素吸蔵合金の発熱や吸熱を効率よく
反応容器壁に伝達する対策も必要とする。この対策は、
熱交換器において特に必要であるが、蓄熱器や燃料供給
タンクにおいても水素ガス吸蔵、放出の速度や効率を高
めるために利用される。
〔発明の目的〕
本発明は、上述の対策を備えた効率のよい熱交換器や燃
料供給タンク等として利用される水素吸蔵合金の反応装
置の提供を目的とする。
〔発明の構成〕
本発明は、水素吸蔵合金を収納する反応筒が反応筒と熱
的に接続している伝熱隔壁によって水素吸蔵合金の収納
室を長さ方向に仕切られており、伝熱隔壁を貫通して各
収納室に臨むフィルタと、該フィルタを介して外部と各
収納室とを連絡する水素ガス給排管とが設けられている
ことを特徴とする水素ガス吸蔵合金の反応装置にあり、
この構成によって上記目的を達成する。
〔実施例〕
以下、本発明を図示例によって説明する。
第1図乃至第3図はそれぞれ本発明反応装置の一例を示
し、第1図乃至第3図のそれぞれAは縦断面図、BはA
のX−X矢視図、第4図及び第5図は第1図や第2図及
び第3図に示したような反応装置を能率よく製造するた
めに用いられる部分組立て体の一例を示し、第4図のA
は正面図、Bは側面図、第5図のAは縦断面図、Bは左
側面図である。
第1図乃至第3図において、1は反応筒、2は反応筒1
の内壁と熱的に接続して反応筒1の内部を長さ方向に区
分している伝熱隔壁、3は伝熱隔壁2によって区分され
て、それぞれに水素吸蔵合金を収納している収納室、4
は伝熱隔壁2を貫通して反応筒1の長さ方向に伸び、各
収納室に臨んでいるフィルタである。
第1図のフィルタ4は、短冊状のフィルタであり、伝熱
隔壁2の上端部に設けたキー溝状の切欠き部2aを通し
て伸び、反応筒1の上部内壁に接している。第2図のフ
ィルタ4は、樋状のフィルタであり、同じく伝熱隔壁2
のキー溝状の切欠き部2aを通して伸び、樋状の周囲上
端面が反応筒1の内壁に接している。第3図のフィルタ
4は、一端を水素吸蔵合金が内部に入り込まないように
封鎖した円管状のフィルタであり、伝熱隔壁2の中心部
に設けた孔2bを通して伸び、伝熱隔壁2の孔2bによ
って反応筒1の中心部に支持された形になっている。そ
して、第1図、第2図の反応装置は、反応筒1の短冊状
フィルタ4または樋状フィルタ4の開放面が接している
上部周壁に水素ガス給排管5を設けて、水素ガスが給徘
管5から短冊状フィルタ4の層内または樋状フィルタ4
の樋内に送り込まれ、短冊状フィルタ4゛の層または樋
状フィルタ4の橋壁を通って各収納室3の水素吸蔵合金
に吸蔵され、水素吸蔵合金から放出される水素ガスは上
記と同じ通路を逆に通って水素ガス給排管5に排出され
るようにしている。水素ガス給排管5は2以上設けても
よい。また、第3図の反応装置は、反応筒1の鏡壁に水
素ガス給排管5を設けて、水素ガス給排管5をフィルタ
4の封鎖していない端部と内部に水素吸蔵合金が入り込
まないように連結している。この反応装置においては、
水素ガスは水素ガス給排管5によって管状のフィルタ4
の内部に送り込まれ、フィルタ4の管壁を通して各収納
室3の水素吸蔵合金に吸蔵され、水素吸蔵合金から放出
される水素ガスは同じ通路を逆に通って水素ガス給排管
5により外部に排出される。これに限らず、例えば水素
ガス給排管5を両側境部に設けるようにもできるし、水
素ガス給排管5を反応筒1の周壁、収納室3及びフィル
タ4の管壁を貫通するように設けることもできる。水素
吸蔵合金に水素ガスを吸蔵、放出させるときは、それら
が効率よ(迅速に行われるように、反応筒1の外側をそ
れぞれ吸蔵、放出に適当な温度の水等で冷却、加熱する
。なお、第1図。
第2図のフィルタ4は、反応筒1に接している部分を通
して水素吸蔵合金が水素ガスと共に排出されることを防
止するため、接している部分をろう付は等によって反応
筒1の内壁に接着するのが好ましい。それによってフィ
ルタ4は支持されるようにもなるから、伝熱隔壁2の切
欠き2aはフィルタ4の外形との間に間隙が生ずるよう
なものであってもよくなる。
以上いずれの反応装置においても、伝熱隔壁2によって
水素吸蔵合金の偏在が防止されるとともに、水素吸蔵合
金と反応筒1の間の熱伝達が効率よく行われ、フィルタ
4によって放出水素ガスへの水素吸蔵合金の混入が防止
される。さらに、第1図の反応装置においては、短冊状
のフィルタ4が反応筒1の内壁に接して設けられている
から、水素吸蔵合金が水素ガス吸蔵により膨張してフィ
ルタ4に圧力を及ぼすようになっても、その圧力を反応
筒1が受けるようになり、フィルタ4に屈曲変形の生ず
る惧れが少ない。したがって、フィルタ4に耐屈曲強度
の大きいものを用いなくて済む。この効果は、短冊状の
フィルタ4が反応筒1の内周のどの部分に接して設けら
れていても得られる。したがって、フィルタ4は、上部
に設けられた図示例に限らず、どの部分に設けられても
よく、また、1個所に限らず、2個所以上に設けてもよ
い。このことは、第2図の樋状のフィルタ4についても
同様である。しかし、第1図や第2図に示したように上
部に設けた場合は、フィルタ4が微粒子状の水素吸蔵合
金によって目詰まりすることが少ないと言う効果も得る
ことができる。第2図、第3図の反応装置においては、
フィルタ4の水素ガス流通抵抗が小さいと言う効果は得
られるが、フィルタ4を樋状または管状がつぶれないよ
うな強度の大きいものとする必要がある。第3図の反応
装置においても、管状のフィルタ4を中心部以外の部分
に設けても、あるいは複数本設けてもよい。管状のフィ
ルタ4は、図示例の円管状が好ましいが、それに限られ
るものでないことは勿論であり、断面の周壁の一部がフ
ィルタ機能を有し、他の部分が水素ガスを通さない強度
保持の役割を果たすものであってもよい。また、フィル
タ4を管状でなく、中実の棒状のものとしてもよい。棒
状のものとした場合は、つぶれに対しては強(なるが、
水素ガスの流通抵抗は大きくなる。
図示例においては、伝熱隔壁2に微細な水素ガスの流通
孔2Cを設けて、隣合う収納室3の間を水素ガスが流通
し得るようにしている。しかし、本発明の反応装置は、
伝熱隔壁2が水素ガスの流通を許さないものであっても
よい。流通孔2Cは、あとから水素吸蔵合金を収納する
のに用いるものであってもよい。また、第1,2図の伝
熱隔壁2は外周端面で反応筒1の内壁と熱的に接続して
おり、第3図の伝熱隔壁2は、外周に設けたフランジ部
の外周面で反応筒1の内壁と熱的に接続しているが、第
1.2図の反応装置に第3図のような伝熱隔壁2を用い
るようにしても、第3図の反応装置に第1図のような伝
熱隔壁2を用いるようにしてもよい。第3図の伝熱隔壁
2のフランジ部は、伝熱隔壁2の間隔を規制する役割も
果1こしている。
さらに、第3図の反応装置あるいは第1.2図の反応装
置でも反応筒1が中空円筒のような場合は、伝熱隔壁2
にスクリューコンベア状の一部スパイラル状のものを用
いることができる。それによっても反応筒1の長さ方向
で水素吸蔵合金の収納室3は実質的に仕切られるように
なる。
第1図、第2図及び第3図に示したような反応装置は、
第4図及び第5図に示したような部分組立て体を用いて
、能率よく作ることができる。
第4図及び第5図の部分組立て体は、伝熱隔壁2と焼結
等によって円板ケーキ状または孔あき円板ケーキ状に形
成された水素吸蔵合金6を交互に重ねて、その重なりを
貫通す・る連結部材7で一体に結合した構造のものであ
る。第1図、第2図の反応装置は、反応筒1の内壁にろ
う付は等によってフィルタ4を先に取付け、次いで第4
図に示したような組立て体を、伝熱隔壁2の切欠き2a
の位置をフィルタ4の位置に合わせて、反応筒1の一端
側から内部に挿入し、その後に挿入側の反応筒1の境部
を溶接等によって筒体部に結合することにより組立てる
ことができる。また、第3図の反応装置は、第5図に示
したような組立て体を一端側から反応筒1内に挿入し、
次いで一端を封鎖した管状のフィルタ4を伝熱隔壁2の
孔2b等に通すように挿入し、その前後に水素ガス給排
管5をろう付は等によってフィルタ4に接合し、最後部
や水素ガス給排管5と結合することにより組立てられる
。組立て体等の挿入側と反対の反応筒1の境部や第1図
、第2図の水素ガス給排管5は最初から反応筒1に組付
けて置いてもよいし、最後に組付けてもよい。
第4図の伝熱隔壁2は、周縁部に、周縁部が反応筒1の
内壁で容易に曲げられて内壁と密接に接触するようにな
るため、切欠き2dを設けている。
このような切欠き2dは、第5図の伝熱隔壁2のフラン
ジ部にも用いられる。伝熱隔壁2にダイヤフラム状のも
のを用いると、切欠き2dがなくても容易に反応筒1の
内壁と密接に接触し、しかも水素吸蔵合金との接触面積
も大となって、一層高い熱伝達効率が得られる。
第4図や第5図のケーキ状の水素吸蔵合金6は、微粒子
状の水素吸蔵合金を別に結着剤を加えることなく成形し
たものでも、適当な結着剤を適当量加えて成形したもの
でも、鋳造によって得られた丸棒状等の水素吸蔵合金か
らスライス等の機械加工によって成形したものでもよく
、成形が水素ガスの吸蔵、放出時に容易に分解して微粒
子状になるようなものであることが、反応筒1や伝熱隔
壁2あるいは管状のフィルタ4等に過大な力を及ぼさな
い点で好ましい。第4図や第5図の水素吸蔵合金6の厚
さは、伝熱隔壁2の間隔を決定するが、外径や内径は、
膨張を考慮して、反応筒1や管状のフィルタ4に過大な
力を与えない寸法にするのが好ましい。
連結部材7は、リベット締めで一体化するものに限らず
、ボルト締め等で一体化するものでもよい。そして、両
端に伝熱隔壁2がある第4図の組立て体においては、反
応装置に組込まれた後にケーキ状の水素吸蔵合金6が微
粒子化しても、連結部材7が軸方向にずれ動くことはな
いが、一端に伝熱隔壁2のない第5図の組立て体におい
ては、水素吸蔵合金6が微粒子化すると、連結部材7が
軸方向にずれ動き易い。したがって、6第5図のような
組立て体では、一端側の伝熱隔壁2と連結部材7とをろ
う付は等によって接合して置くことが好ましい、第5図
の組立て体の右端に第4図の伝熱隔壁2を用いるように
すれば、第4図の組立て体と同様、ろう付は等の接合が
不要となることは言うまでもない。
〔発明の効果〕
本発明の反応装置は、水素吸蔵合金の偏在や放出水素ガ
スへの水素吸蔵合金の混入が生ずることなく、反応筒と
水素吸蔵合金の間の熱伝達効率が優れ、反応筒の長さが
長くなっても吸蔵、放出反応の効率が殆ど変わらないと
言う優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第3図はそれぞれ本発明反応装置の一例を示
し、第1図乃至第3図のAは縦断面図、BはAのX−X
矢視図、第4図及び第5図は第1図や第2図及び第3図
に示したような反応装置を能率よく製造するために用い
られる部分組立て体の一例を示し、第4図のAは正面図
、Bは側面図、第5図のAは縦断面図、Bは左側面図で
ある。 1・・・反応筒、     2・・・伝熱隔壁、3・・
・水素吸蔵合金収納室、 4・・・フィルタ、    5・・・水素ガス給排管、
6・・・ケーキ状水素吸蔵合金、 7・・・連結部材。 第1図 第2図 XAB 第3図 第4図 第5図 A      B 手続補正書 昭和61年7月I9日 特許庁長官 宇 賀 道 部 殿 1、事件の表示 昭和61年特許願第134833号 2、発明の名称 水素吸蔵合金の反応装置 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所  東京都中央区日本橋室町2丁目4番地名称 冨
士フィルター工業株式会社 4、代 理 人 〒160  電話356−60906
、補正により増加する発明の数 なし7、補正の対象 (1)明細書第5頁第1〜2行の「側面図である。」を
下記の通りに訂正する。 「側面図、第6図は本発明反応装置の他の例を示し、A
は縦断面図、BはX−X矢視図である。」(2)同第1
3頁第18行と第19行の間に下記を挿入する。 「第6図の反応装置は、第3図の反応装置の管状のフィ
ルタ4及び水素ガス給排管5を反応筒1の周壁に接近し
た位置に設けるようにし、そして、反応筒1の中心部に
は水素吸蔵合金の水素吸蔵、放出に適当な温度の水等が
通る内筒壁パイプ8を貫通して設けたものである。この
ように反応筒lの中心部にも加熱、冷却媒体を通すよう
にしたことによって、反応筒1の外径を大にしても水素
吸蔵合金の加熱、冷却が迅速。 均一に行われるようになり、水素ガス吸蔵、放出の効率
を高くすることができる。」 (3)同第14頁第13行の[側面図である。−:を下
記の通りに訂正する。 「側面図、第6図は本発明反応装置の他の例を示し、A
は縦断面図、BはX−X矢視図である。」(4)同第1
4頁第18行の「i!!詰部材部材を「連結部材、8・
・・内筒壁パイプ、」に訂正する。 (5)図面に添付別紙に示した第6図を追加する。 <b>  ’!?−イエ状り別負民の通す糊゛免する。 以ヱ 第6図 A           B

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)水素吸蔵合金を収納する反応筒が反応筒と熱的に
    接続している伝熱隔壁によって水素吸蔵合金の収納室を
    長さ方向に仕切られており、伝熱隔壁を貫通して各収納
    室に臨むフィルタと、該フィルタを介して外部と各収納
    室とを連絡する水素ガス給排管とが設けられていること
    を特徴とする水素ガス吸蔵合金の反応装置。
  2. (2)前記フィルタが前記反応筒の上部内壁に接して設
    けられており、前記水素ガス給排管がフィルタの接する
    筒壁部分に設けられている特許請求の範囲第1項記載の
    水素ガス吸蔵合金の反応装置。
  3. (3)前記フィルタが管状で前記反応筒の中心部に設け
    られており、前記水素ガス給排管が反応筒の鏡壁を貫通
    して前記フィルタと接続している特許請求の範囲第1項
    記載の水素ガス吸蔵合金の反応装置。
  4. (4)前記水素ガス吸蔵合金及び伝熱隔壁が水素ガス吸
    蔵合金の板状成形体と伝熱隔壁の交互の重ね合わせを貫
    通する連結部材で一体に結合した組立て体を反応筒内に
    挿入することで反応筒の内部に収納、配設されたもので
    ある特許請求の範囲第1項記載の水素ガス吸蔵合金の反
    応装置。
  5. (5)前記収納室間の伝熱隔壁に水素ガスの流通孔が配
    設されている特許請求の範囲第1項記載の水素ガス吸蔵
    合金の反応装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019516936A (ja) * 2016-05-23 2019-06-20 ツイステッド サン イノベーションズ,インコーポレイテッド 吸着剤を保持する内側隔壁を有するガス貯蔵装置
JP7798410B1 (ja) * 2025-05-20 2026-01-14 江蘇科技大学 マイクロチャネルを備えた勾配増圧型マグネシウム基水素貯蔵反応器及びシステム

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