專利名稱：氫儲(chǔ)藏裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氫儲(chǔ)藏裝置。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，開(kāi)發(fā)了使用氫作為燃料的燃料電池、發(fā)動(dòng)機(jī)等，與此同時(shí)， 對(duì)吸藏、儲(chǔ)藏向這些發(fā)動(dòng)機(jī)、燃料電池等供給的氫的方法、裝置，也正在 進(jìn)行開(kāi)發(fā)。作為現(xiàn)存的氫的儲(chǔ)藏方法，例如有對(duì)氫施加20MPa左右的壓力而將 氫儲(chǔ)藏在高壓氫儲(chǔ)氣瓶中的方法，和將冷卻至約20K而液化的氫儲(chǔ)藏在液 態(tài)氫儲(chǔ)氣瓶中的方法。進(jìn)而，如日本特許^^開(kāi)2001 -220101號(hào)公報(bào)(以下有時(shí)稱作專利文獻(xiàn)1)所述，已知一種包括具有細(xì)孔的碳材料和收納該碳 材料的容器的氫儲(chǔ)藏裝置。發(fā)明內(nèi)容在專利文獻(xiàn)1所記載的氫儲(chǔ)藏裝置中，作為儲(chǔ)藏氫的容器例如使用不 銹鋼制的罐或儲(chǔ)氣瓶。但是，在不銹鋼制的罐等中，有時(shí)在儲(chǔ)藏液態(tài)氫時(shí) 不能充分隔斷來(lái)自外界的熱，難以進(jìn)行長(zhǎng)期的氫儲(chǔ)藏。本發(fā)明就是鑒于上述以往的問(wèn)題而完成的，其目的在于提供一種能夠 長(zhǎng)期地儲(chǔ)藏氫的氫儲(chǔ)藏裝置。用于達(dá)成上述目的的本發(fā)明的氫儲(chǔ)藏裝置，具有隔熱容器，其具有 內(nèi)部空間、液態(tài)氬流入口和氫氣流出口；配置在上述內(nèi)部空間中的氫吸附 部件。因?yàn)楸景l(fā)明的氫儲(chǔ)藏裝置使用了隔熱容器，所以能夠抑制從外界向內(nèi) 部空間的熱傳導(dǎo)，能夠抑制儲(chǔ)藏在氫儲(chǔ)藏裝置內(nèi)的液態(tài)氫的氣化。并且，在內(nèi)部空間內(nèi)還配置有氫吸附部件。由此，氬吸附部件被充填在內(nèi)部空間 內(nèi)。配置在內(nèi)部空間內(nèi)的氫吸附部件吸附保持氫分子。被氫吸附部件所保 持的氫，即便在儲(chǔ)藏在氫儲(chǔ)藏裝置內(nèi)的液態(tài)氫全部蒸發(fā)后，也被保持在裝 置內(nèi)，因此本發(fā)明的氫儲(chǔ)藏裝置能夠進(jìn)行長(zhǎng)期的氫儲(chǔ)藏。另外，在本發(fā)明中所謂的氫吸附部件，是指由能夠在其表面吸附保持 氫分子的物質(zhì)(氫吸附材料)構(gòu)成的部件，該物質(zhì)有別于捕捉吸藏原子狀 氫的氫吸藏合金。在本發(fā)明的氫儲(chǔ)藏裝置中，也可以是以占據(jù)內(nèi)部空間的一部分的方式 配置氫吸附部件的形態(tài)。由此，氫吸附部件被充填在內(nèi)部空間的一部分中。 通過(guò)以占據(jù)內(nèi)部空間的一部分的方式配置氫吸附部件，能夠在內(nèi)部空間中 設(shè)置沒(méi)有配置氫吸附部件的部分(后述的"液態(tài)氫儲(chǔ)存部")，能夠增加向 內(nèi)部空間的液態(tài)氫的充填量。在本發(fā)明的氫儲(chǔ)藏裝置中，氫吸附部件也可以被配置成占據(jù)內(nèi)部空間的5~30%。若氫吸附部件的占據(jù)量在30%以下，則能夠使液態(tài)氫的充填 量充分。另外，若氫吸附部件的占據(jù)量在5%以上，則能夠使氫吸附部件 所保持的氫的量充分。進(jìn)一步優(yōu)選氫吸附部件被配置成占據(jù)內(nèi)部空間的 10~ 250/0 。在氫吸附部件被配置在內(nèi)部空間的一部分中的情況下，也可以將上述 氬吸附部件配置在將內(nèi)部空間用與鉛直線正交的面以體積成為1:1的方式 分割時(shí)的反重力方向側(cè)(即，氫儲(chǔ)藏裝置的上部)。通過(guò)將本發(fā)明的氫儲(chǔ)藏 裝置設(shè)置成這種形態(tài)，能夠在重力方向側(cè)(即，氫儲(chǔ)藏裝置的下部)設(shè)置 沒(méi)有配置氫吸附部件的部分。通過(guò)向沒(méi)有配置上述氫吸附部件的部分充填 液態(tài)氫，能夠抑制因液態(tài)氫與上述氫吸附部件接觸而引起的液態(tài)氫的氣化， 能夠提高液態(tài)氫的充填效率。另外，在充填液態(tài)氫時(shí)生成的氫氣由配置在氫儲(chǔ)藏裝置的上部的氫吸 附部件所吸附保持。雖然在氫氣被吸附在氫吸附部件上時(shí)產(chǎn)生吸附熱，但 是在充填時(shí)產(chǎn)生的氫氣與液態(tài)氫溫度(20.4K)大致相同，因?yàn)樵摰蜏氐?氫氣吸收吸附熱，所以能夠抑制氫儲(chǔ)藏裝置內(nèi)的溫度上升。在氬吸附部件;故配置在反重力方向側(cè)的情況下，氫氣流出口也可以被 設(shè)置成能夠取出被吸附在氫吸附部件上的氫。由此，能夠從氣化的氫中進(jìn) 行取出。為了取出吸附在氫吸附部件上的氫，例如只要在配置有氫吸附部 件的部位設(shè)置氬氣流出口即可。在氫吸附部件被配置在內(nèi)部空間的一部分中的情況下，也可以將氫吸 附部件配置在將內(nèi)部空間用與鉛直線正交的面以體積成為1:1的方式分割 時(shí)的重力方向側(cè)(即，氫儲(chǔ)藏裝置的下部)。在氫吸附部件被配置在氫儲(chǔ)藏 裝置的下部的情況下，能夠使氫吸附部件充分地吸附氫。因此，即便在裝 置內(nèi)已不存在液態(tài)氫的情況下，也能夠保持較多的氫。在本發(fā)明的氫儲(chǔ)藏裝置中，還可以進(jìn)一步具備將內(nèi)部空間的沒(méi)有配置 氬吸附部件的部分和液態(tài)氫流入口連通的液態(tài)氫導(dǎo)入管。通過(guò)采用這樣的 構(gòu)成，在向氫儲(chǔ)藏裝置供給液態(tài)氫時(shí)，能夠使液態(tài)氫不與氫吸附部件相接 觸地進(jìn)行供給，因此能夠提高液態(tài)氫的充填效率。在本發(fā)明中，還可以進(jìn)一步具備構(gòu)成液態(tài)氫流入口、將液態(tài)氫導(dǎo)入由 隔熱容器的內(nèi)壁和氫吸附部件圍成的空間(以下，有時(shí)將該空間稱作"液 態(tài)氫儲(chǔ)存部")的液態(tài)氫導(dǎo)入管，和構(gòu)成氫氣流出口 、使由液態(tài)氫生成的氫 氣從隔熱容器內(nèi)排出的氫氣排出管；并將液態(tài)氫導(dǎo)入管、氫吸附部件和氫 氣排出管配置成在氫氣通過(guò)氫吸附部件內(nèi)之后從隔熱容器內(nèi)排出。在液態(tài)氫通過(guò)液態(tài)氫導(dǎo)入管而被導(dǎo)入液態(tài)氫儲(chǔ)存部時(shí)，由于與隔熱容 器的內(nèi)壁接觸，液態(tài)氫會(huì)沸騰而生成氫氣。該氫氣在通過(guò)氫吸附部件內(nèi)之 后從氫氣排出管排出。由于液態(tài)氫的沸騰而生成的氫氣的溫度與液態(tài)氫的 沸點(diǎn)(20.4K)大致相同，該低溫的氬氣在通過(guò)氫吸附部件內(nèi)時(shí)一邊從氫 吸附部件吸收熱一邊^(qū)皮排出到隔熱容器外。因此，能夠高效地將隔熱容器 內(nèi)的熱排放到容器外部。另外，氫氣在通過(guò)氫吸附部件內(nèi)時(shí)，其一部分被氫吸附部件吸附保持。 被氫吸附部件保持的氫，即使在儲(chǔ)藏在氫儲(chǔ)藏裝置內(nèi)的液態(tài)氫全部蒸發(fā)后， 也還^皮保持在該裝置內(nèi)，因此本發(fā)明的氫儲(chǔ)藏裝置能夠進(jìn)行長(zhǎng)期的氫儲(chǔ)藏。本發(fā)明的氫儲(chǔ)藏裝置，也可以進(jìn)一步具備將氫吸附部件和液態(tài)氫儲(chǔ)存部隔開(kāi)的分隔部件。通過(guò)具備分隔部件，能夠抑制在導(dǎo)入液態(tài)氫時(shí)液態(tài)氫 與氫吸附部件直接接觸。因此，能夠防止液態(tài)氫的暴沸。在本發(fā)明的氫儲(chǔ)藏裝置中，也可以在隔熱容器內(nèi)在水平方向上配置氫 吸附部件和液態(tài)氫儲(chǔ)存部。這種情況下，在本發(fā)明的氫儲(chǔ)藏裝置中設(shè)置將 氬吸附部件和液態(tài)氫儲(chǔ)存部隔開(kāi)的分隔部件。通過(guò)在水平方向上配置氫吸 附部件和液態(tài)氫儲(chǔ)存部，能夠提高氫儲(chǔ)藏裝置的布局自由度。在本發(fā)明的氫儲(chǔ)藏裝置中，也可以在氫吸附部件內(nèi)設(shè)置隔壁以使氫氣 在氫吸附部件內(nèi)蜿蜒地通過(guò)。通過(guò)使氫氣在氫吸附部件內(nèi)蜿蜒通過(guò)，能夠 增加氫吸附部件與氫氣的接觸面積，能夠提高氫吸附能力。在本發(fā)明的氫儲(chǔ)藏裝置中，也可以在氫吸附部件上設(shè)置切口。通過(guò)在 氬吸附部件上設(shè)置切口，能夠增大氫吸附部件的表面積。因此，能夠提高 氫氣和氫吸附部件之間的熱交換速度以及氫氣的吸附速度。作為本發(fā)明的氫儲(chǔ)藏裝置所使用氫吸附部件，可以列舉活性炭、碳納米管或者多孔金屬有機(jī)骨架(MOF )。多孔金屬有機(jī)骨架可以舉出Zn40( 1、 4一苯二甲酸二甲酉旨)3。如上所述，根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種可長(zhǎng)期儲(chǔ)藏氫的氫儲(chǔ)藏裝置。


圖1A是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的氫儲(chǔ)藏裝置的立體圖。圖1B是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的氫儲(chǔ)藏裝置的A-A線剖視圖。圖2A是本發(fā)明的第二實(shí)施方式的氫儲(chǔ)藏裝置的立體圖。圖2B是本發(fā)明的第二實(shí)施方式的氫儲(chǔ)藏裝置的C-C線剖視圖。圖3A是本發(fā)明的第三實(shí)施方式的氫儲(chǔ)藏裝置立體圖。圖3B是本發(fā)明的第三實(shí)施方式的氫儲(chǔ)藏裝置的A-A線剖視圖。圖4是第三實(shí)施方式的第一變形例的氫儲(chǔ)藏裝置的A-A線剖視圖。圖5是第三實(shí)施方式的第二變形例的氫儲(chǔ)藏裝置的A-A線剖視圖。圖6A是本發(fā)明的第四實(shí)施方式的氫儲(chǔ)藏裝置的立體圖。圖6B是本發(fā)明的第四實(shí)施方式的氫儲(chǔ)藏裝置的B-B線剖視圖。圖7A是本發(fā)明的第五實(shí)施方式的氫儲(chǔ)藏裝置的立體圖。圖7B是本發(fā)明的第五實(shí)施方式的氫儲(chǔ)藏裝置的C-C線剖視圖。
具體實(shí)施方式
下面，參照

本發(fā)明的氫儲(chǔ)藏裝置。 第一實(shí)施方式圖1A表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的氫儲(chǔ)藏裝置的立體圖，圖1B表示 圖1A的A-A線剖視圖。第一實(shí)施方式的氫氣儲(chǔ)藏裝置，具有隔熱容器10、設(shè)置在隔熱容器10 的上部的液態(tài)氫流入口 20和氫氣流出口 30。在將隔熱容器IO的內(nèi)部空間 40用與鉛直線B正交的面以體積1:1的方式分割時(shí)的反重力方向側(cè)(即， 氫儲(chǔ)藏裝置的上部)，配置氫吸附部件50。液態(tài)氫流入口 20和內(nèi)部空間40 的沒(méi)有配置氫吸附部件50的部分由液態(tài)氫導(dǎo)入管60連通。氫氣流出口 30 被設(shè)置在隔熱容器10的上部，以能夠取出吸附在氫吸附部件50中的氫。隔熱容器10可以使用在外面設(shè)置有隔熱材料(多層隔熱結(jié)構(gòu)MLI) 的SUS或不銹鋼制的罐等，但是不限定于此。MLI是通過(guò)將反射率高的薄膜狀輻射屏蔽材料和防止屏蔽材料之間 的熱傳導(dǎo)的間隔材料交替層疊而構(gòu)成的。作為屏蔽材料使用單面或雙面蒸 鍍有鋁的聚酯薄膜等，作為間隔材料使用玻璃纖維的布、紙、尼龍網(wǎng)等。 在MLI中，當(dāng)插入N片屏蔽材料時(shí)，能夠?qū)⒁蜉椛洚a(chǎn)生的iiA熱量減少 到1/ (N + 1 )。作為構(gòu)成氫吸附部件50的氫吸附部件材料，可以列舉活性炭、碳納米 管、Zn40(l、 4-苯二曱酸二曱酯)3等的MOF(多孔金屬有機(jī)骨架)等。 這些材料以顆粒狀、圓片狀、或者將這些材料的粉末裝入袋中的狀態(tài)來(lái)使 用。在本實(shí)施方式中，使用圓片狀的活性炭。在內(nèi)部空間40內(nèi)用金屬網(wǎng)格等形成隔板,在該隔板內(nèi)配置圓片狀的活 性炭。接下來(lái)，對(duì)在第一實(shí)施方式的氫儲(chǔ)藏裝置中儲(chǔ)藏液態(tài)氫時(shí)的各構(gòu)造部件的作用進(jìn)行說(shuō)明。從液態(tài)氫流入口 20注入的液態(tài)氫經(jīng)由液態(tài)氫導(dǎo)入管60被供給到內(nèi)部 空間40的沒(méi)有配置氫吸入部件50的部分。經(jīng)由液態(tài)氫導(dǎo)入管60供給的液 態(tài)氫沒(méi)有與氫吸附部件50直接接觸。雖然還取決于內(nèi)部空間40內(nèi)的溫度、 隔熱容器IO的內(nèi)壁的溫度，但所供給的液態(tài)氫的一部分會(huì)氣化、生成溫度 接近液態(tài)氫的氫氣。該氫氣對(duì)內(nèi)部空間40和氫吸附部件50進(jìn)行冷卻，從 氬氣流出口30排出，同時(shí)其一部分被氫吸附部件50吸附保持。雖然在由 氫吸附部件50吸附氫氣時(shí)會(huì)產(chǎn)生吸附熱，但由于通過(guò)溫度接近液態(tài)氫的氫 氣而被冷卻，從而抑制了內(nèi)部空間40內(nèi)和氫吸附部件50的溫度上升。隨著內(nèi)部空間40被冷卻，液態(tài)氫的氣化終止，液態(tài)氫被充填在內(nèi)部空 間40內(nèi)。液態(tài)氬的充填量參照液態(tài)氬的膨脹率適量進(jìn)行充填。在氫吸附部 件50中充分地吸附了氫后，液態(tài)氫即使與氫吸附部件50接觸也可以。這 是因?yàn)榧幢阋簯B(tài)氫與充分吸附了氫的氫吸附部件50接觸也不會(huì)產(chǎn)生吸附 熱，不會(huì)產(chǎn)生液態(tài)氫的沸騰。在這種情況下，還可以將充填有氫吸附部件 50的部分作為膨脹的液態(tài)氫的緩沖部分。根據(jù)第一實(shí)施方式的氫儲(chǔ)藏裝置，能夠防止因液態(tài)氫與氫吸附部件50 直接接觸而引起的暴沸，縮短液態(tài)氫的充填時(shí)間。充填在氫儲(chǔ)藏裝置中的氫，從氫氣流出口 30取出而被使用。為了容易 進(jìn)行氫的取出，也可以在內(nèi)部空間40內(nèi)設(shè)置加熱器。即便在充填于內(nèi)部空 間40內(nèi)的液態(tài)氫沒(méi)有了以后，在氫吸附部件50中也吸附有氫，所以本發(fā) 明的氫儲(chǔ)藏裝置能夠進(jìn)行長(zhǎng)期的氫儲(chǔ)藏。第二實(shí)施方式下面，對(duì)本發(fā)明的氫儲(chǔ)藏裝置的第二實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。圖2A表示 本發(fā)明的第二實(shí)施方式的氫儲(chǔ)藏裝置的立體圖，圖2B表示圖2A的C-C 線剖視圖。第二實(shí)施方式的氫儲(chǔ)藏裝置，具有隔熱容器IO、設(shè)置在隔熱容 器10的上部的液態(tài)氫流入口 20和氫氣流出口 30。在將隔熱容器10的內(nèi) 部空間40用與鉛直線B正交的面以體積為l:l的方式分割時(shí)的重力方向側(cè) (即，氫儲(chǔ)藏裝置的下部)，設(shè)置氫吸附部件50。作為隔熱容器10和氫吸附部件50,可以使用第一實(shí)施方式所述的構(gòu)成。在本實(shí)施方式中，使用圓 片狀的活性炭，與第一實(shí)施方式同樣地配置。從液態(tài)氫流入口 20注入的液態(tài)氫被供給到內(nèi)部空間40。在液態(tài)氫有 可能因?yàn)榕c氫吸附部件50接觸而暴沸的情況下，優(yōu)選預(yù)先將氫吸附部件 50冷卻。作為冷卻方法，只要將少量液態(tài)氫緩慢地供給到內(nèi)部空間40內(nèi) 進(jìn)行冷卻即可。充填在氫儲(chǔ)藏裝置中的氫從氫氣流出口 30取出而被使用。 第二實(shí)施方式的氫吸附部件50，能夠與液態(tài)氫接觸而吸附、保持較多的氫。 因此，即便在液態(tài)氫沒(méi)有了之后，本發(fā)明的氫儲(chǔ)藏裝置也能夠進(jìn)行長(zhǎng)期的 氫儲(chǔ)藏。在本發(fā)明的氫儲(chǔ)藏裝置中，也可以為了抑制隔熱容器的內(nèi)壓上升而進(jìn) 一步設(shè)置釋放閥。另外，也可以將氫吸附部件配置在將隔熱容器的內(nèi)部空 間用與鉛直線的面以體積成為1:1的方式分割時(shí)的反重力方向側(cè)(即，氫 儲(chǔ)藏裝置的上部)和重力方向側(cè)(即，氫儲(chǔ)藏裝置的下部)的雙方上。第三實(shí)施方式圖3A表示本發(fā)明的第三實(shí)施方式的氫儲(chǔ)藏裝置的立體圖，圖3B表示 圖3A的A-A線剖視圖。第三實(shí)施方式的氫儲(chǔ)藏裝置，具有隔熱容器IIO、 設(shè)置在隔熱容器110的上部的液態(tài)氫導(dǎo)入管120和氫氣排出管130。在本 實(shí)施方式中，液態(tài)氫導(dǎo)入管120構(gòu)成液態(tài)氫流入口 ，氫氣排出管130構(gòu)成 氫氣流出口。隔熱容器IIO，由圖3B所示的罐112和覆蓋罐112的外側(cè)的隔熱材料 114構(gòu)成。作為罐112，可以使用SUS或不銹鋼制的罐等，但是并不限定于此。作為隔熱材料114可以使用多層隔熱結(jié)構(gòu)(MLI)。 MLI的具體示例 與第一實(shí)施方式的相同。在隔熱容器110的內(nèi)部配置有氫吸附部件140。構(gòu)成氫吸附部件140 的氫吸附材料的具體示例與第一實(shí)施方式的情況相同。液態(tài)氫導(dǎo)入管120被連通至由隔熱容器110的內(nèi)壁和氫吸附部件140 圍成的空間即液態(tài)氫儲(chǔ)存部150，從而液態(tài)氫能夠不與氫吸附部件140直接接觸地供給到隔熱容器110內(nèi)。在液態(tài)氫導(dǎo)入管120和氫氣排出管130上分別設(shè)置有閥160。閥160 被隔熱材料114覆蓋，從而能夠防止以氫氣自身為熱介質(zhì)的熱侵入。接下來(lái)，對(duì)在第三實(shí)施方式的氫儲(chǔ)藏裝置中儲(chǔ)藏液態(tài)氫時(shí)的各構(gòu)造部 件的作用進(jìn)行說(shuō)明。當(dāng)通過(guò)液態(tài)氫導(dǎo)入管120向液態(tài)氫儲(chǔ)存部150供給液態(tài)氫時(shí)，雖然還 取決于罐112的內(nèi)壁溫度，但液態(tài)氫的一部分氣化、生成溫度接近液態(tài)氫 的氫氣。該氫氣在通過(guò)氫吸附部件140后，經(jīng)由氫氣排出管130從隔熱容 器110排出。在通過(guò)氫吸附部件140時(shí)在氫氣和氫吸附部件140之間產(chǎn)生 熱交換，在對(duì)氫吸附部件140進(jìn)行冷卻的同時(shí)，其一部分被氫吸附部件140 吸附保持。由于氫氣在從氫吸附部件140吸收了熱之后被從隔熱容器110 內(nèi)排出，所以能夠有效地對(duì)隔熱容器UO內(nèi)進(jìn)行冷卻。另外，雖然在氫氣 被氬吸附部件140吸附時(shí)會(huì)產(chǎn)生吸附熱，但是通過(guò)從隔熱容器110內(nèi)排出 的氫氣，吸附熱也被排出到隔熱容器110外。隨著罐112的內(nèi)壁被冷卻，液態(tài)氬的氣化終止，液態(tài)氫被儲(chǔ)存在液態(tài) 氫儲(chǔ)存部150中。由圓片狀的活性炭構(gòu)成的氫吸附部件140,因?yàn)樵趫A片 間存在空隙，所以能夠在隔熱容器110內(nèi)儲(chǔ)存體積在液態(tài)氫儲(chǔ)存部150的 體積以上的液態(tài)氫。在氫吸附部件140充分吸附了氫后，即便液態(tài)氫與氫 吸附部件140接觸也不會(huì)產(chǎn)生吸附熱，不會(huì)產(chǎn)生液態(tài)氫的暴沸。另外，通過(guò)使用由圓片狀的活性炭構(gòu)成的氫吸附部件140，能夠減小 壓損，結(jié)果能夠縮短液態(tài)氫的充填時(shí)間。在液態(tài)氫的供給結(jié)束后，在保存液態(tài)氫時(shí)有時(shí)由于熱從外部向隔熱容 器110內(nèi)進(jìn)入，導(dǎo)致液態(tài)氫沸騰，進(jìn)一步產(chǎn)生溫度接近于液態(tài)氫的氫氣。 在這種情況下同樣由于該氫氣在通過(guò)氫吸附部件140后被從隔熱容器110 內(nèi)排出，所以能夠高效地對(duì)隔熱容器110進(jìn)行冷卻。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的氫儲(chǔ)藏裝置，能夠?qū)囟冉咏簯B(tài)氫的氫氣 有效地用于隔熱容器110內(nèi)的冷卻，所以不僅能夠提高液態(tài)氫的儲(chǔ)藏效率， 還能夠?qū)崿F(xiàn)液態(tài)氫的長(zhǎng)期保存。接下來(lái)，對(duì)笫三實(shí)施方式的氫儲(chǔ)藏裝置的變形例進(jìn)行說(shuō)明。圖4表示 第三實(shí)施方式的笫一變形例的氫儲(chǔ)藏裝置的A-A線剖視圖。在圖4的氫吸 附部件140上設(shè)置有切口 142。由此，能夠提高氫氣與氫吸附部件140之 間的熱交換速度和氫氣的吸附速度，能夠提高液態(tài)氫的導(dǎo)入速度。還可以代替在氫吸附部件140上設(shè)置切口 142，而以構(gòu)成氫吸附部件 140的活性炭(圓片)的直徑隨著從液態(tài)氫儲(chǔ)存部150側(cè)向氫氣排出管130 側(cè)前進(jìn)而逐漸變小的方式配置該圓片。由此，能夠得到與在氫吸附部件140 上設(shè)置切口 142的情況相同的效果。圖5表示第三實(shí)施方式的第二變形例的氫儲(chǔ)藏裝置的A-A線剖視圖。 在氬吸附部件140內(nèi)設(shè)置有隔壁144，以使氫氣能夠在氫吸附部件140內(nèi) 蜿蜒地通過(guò)。由此，能夠提高氫氣與氫吸附部件140之間的熱交換速度和 氫氣的吸附速度，能夠提高液態(tài)氫的導(dǎo)入速度。第四實(shí)施方式圖6A表示本發(fā)明的第四實(shí)施方式的氫儲(chǔ)藏裝置的立體圖，圖6B表示 圖6A的B-B線剖視圖。在第四實(shí)施方式的氫儲(chǔ)藏裝置中，在水平方向上 i殳置氫吸附部件140和液態(tài)氫儲(chǔ)存部150。分隔部件170將氫吸附部件140 和液態(tài)氫儲(chǔ)存部150隔開(kāi)，由此在從液態(tài)氫導(dǎo)入管120供給液態(tài)氫時(shí)能夠 防止液態(tài)氫和氫吸附部件140直接接觸。因此，能夠防止因吸附熱引起的 液態(tài)氫的暴沸，能夠提高液態(tài)氫的導(dǎo)入速度。通過(guò)將本發(fā)明的氫儲(chǔ)藏裝置設(shè)置成這種形態(tài)，能夠使罐112的形狀較 細(xì)。因此在將該氫儲(chǔ)藏裝置作例如燃料電池汽車的燃料罐使用時(shí)，有利于 裝載。第五實(shí)施方式圖7A表示本發(fā)明的第五實(shí)施方式的氫儲(chǔ)藏裝置的立體圖，圖7B表示 圖7A的C-C線剖視圖。在第五實(shí)施方式的氫儲(chǔ)藏裝置中，在水平方向上 配置氫吸附部件140和液態(tài)氫儲(chǔ)存部150。在液態(tài)氫儲(chǔ)存部150中具備圓筒狀的液態(tài)氫承載皿180。液態(tài)氫承載 皿180的底與罐112觸接。液態(tài)氫承載皿180可以由SUS類材料或鋁等形成。通過(guò)液態(tài)氫導(dǎo)入管120供給的液態(tài)氫，首先儲(chǔ)存在液態(tài)氫承載亞180 內(nèi)。液態(tài)氫承載皿180與罐112相比熱容量低，所以能夠抑制液態(tài)氫的暴 沸。并且，由于液態(tài)氬承載皿180的底與罐112觸接，所以液態(tài)氫承載皿 180能夠促進(jìn)從液態(tài)氫向罐112的傳熱。另外，在上述的第三至第五實(shí)施方式的氫儲(chǔ)藏裝置中，雖然存在與氫 氣排出管130相通的空隙，但是該空隙是為了高效地進(jìn)行氫氣的排出而設(shè) 置的，在本發(fā)明中不一定要"^殳置該空隙。另外，既可以從氫氣排出管130取出氫氣，也可以進(jìn)一步設(shè)置比氫氣 排出管130 口徑小的氫取出管，在供給液態(tài)氫時(shí)(需要放出大量的氫氣時(shí)) 從氫氣排出管130放出氫氣，在使用氫氣時(shí)(需要放出少量的氫氣時(shí))從 氫取出管取出氫氣。在本發(fā)明中，在隔熱容器110內(nèi)，氫吸附部件140所占的體積和液態(tài) 氫儲(chǔ)存部150所占的體積之比，參照氫儲(chǔ)藏裝置的使用目的等適當(dāng)確定， 沒(méi)有特別限定。在本發(fā)明中，優(yōu)選連接內(nèi)部空間(液態(tài)氫儲(chǔ)存部)和外部的流路(液 態(tài)氫導(dǎo)入管/氫氣排出管)，以圍繞罐的外部的方式配置。具體而言，最好 如圖7B中的氫氣排出管130以圍繞在罐112的周圍的方式配置。通過(guò)以 在罐本體上圍繞多次的方式配置，能夠加長(zhǎng)流路的距離。由此，能夠抑制外部的熱向內(nèi)部空間(液態(tài)氫儲(chǔ)存部)傳熱。另外，日本申請(qǐng)2005-230076和2005-230077的公開(kāi)內(nèi)容，其整體 通過(guò)參照而組入到本說(shuō)明書中。另外，本說(shuō)明書中記載的所有文獻(xiàn)、專利 申請(qǐng)以及技術(shù)規(guī)格，其各個(gè)文獻(xiàn)、專利申請(qǐng)以及技術(shù)規(guī)格的通過(guò)參照而被 組入的情況，與具體地且分別地記載的情況同等程度地，通過(guò)參照而被組 入到本說(shuō)明書中。工業(yè)上的可利用性本發(fā)明的氫儲(chǔ)藏裝置能夠進(jìn)行長(zhǎng)期的氫儲(chǔ)藏，所以能夠很好地適用于 以氫氣作為燃料使用的燃料電池汽車用的氫儲(chǔ)藏裝置。
權(quán)利要求
1.一種氫儲(chǔ)藏裝置，其具備隔熱容器，具有內(nèi)部空間、液態(tài)氫流入口和氫氣流出口；配置在上述內(nèi)部空間內(nèi)的氫吸附部件。
2. 如權(quán)利要求l所述的氫儲(chǔ)藏裝置，其中，上述氫吸附部件被配置成 占據(jù)上述內(nèi)部空間的一部分。
3. 如權(quán)利要求2所述的氫儲(chǔ)藏裝置，其中，上述氫吸附部件被配置成 占據(jù)上述內(nèi)部空間的5~30%。
4. 如權(quán)利要求2所述的氫儲(chǔ)藏裝置，其中，上述氫吸附部件被配置在 將上述內(nèi)部空間用與鉛直線正交的面以體積成為1:1的方式分割時(shí)的反重 力方向側(cè)。
5. 如權(quán)利要求4所述的氫儲(chǔ)藏裝置，其中，上述氫氣流出口被設(shè)置成 能夠取出吸附在上述氫吸附部件上的氫。
6. 如權(quán)利要求2所述的氫儲(chǔ)藏裝置，其中，上述氫吸附部件被配置在 將上述內(nèi)部空間用與鉛直線正交的面以體積成為1:1的方式分割時(shí)的重力 方向側(cè)。
7. 如權(quán)利要求2所述的氫儲(chǔ)藏裝置，其中，進(jìn)一步具備將上述內(nèi)部空 間的沒(méi)有配置上述氫吸附部件的部分與上述液態(tài)氫流入口連通的液態(tài)氫導(dǎo) 入管。
8. 如權(quán)利要求l所述的氫儲(chǔ)藏裝置，其中，進(jìn)一步具備 構(gòu)成上述液態(tài)氫流入口，將液態(tài)氫導(dǎo)入由上述隔熱容器的內(nèi)壁和上述氫吸附部件圍成的空間的液態(tài)氫導(dǎo)入管；和構(gòu)成上述氫氣流出口 ，將由上述液態(tài)氫生成的氫氣從上述隔熱容器內(nèi) 排出的氫氣排出管；將上述液態(tài)氬導(dǎo)入管、上述氫吸附部件和上述氫氣排出管配置成上述 氬氣在上述氬吸附部件內(nèi)通過(guò)之后,皮從上述隔熱容器內(nèi)排出。
9. 如權(quán)利要求8所述的氫儲(chǔ)藏裝置，其中，進(jìn)一步具備將上述氫吸附部件和上述空間隔開(kāi)的分隔部件。
10. 如權(quán)利要求9所述的氫儲(chǔ)藏裝置，其中，在上迷隔熱容器內(nèi)在水 平方向上配置上述氫吸附部件和上述空間。
11. 如權(quán)利要求8所述的氫儲(chǔ)藏裝置，其中，在上述氫吸附部件內(nèi)設(shè) 置有隔壁，以使上述氫氣在上述氬吸附部件內(nèi)蜿蜒地通過(guò)。
12. 如權(quán)利要求8所述的氫儲(chǔ)藏裝置，其中，在上述氫吸附部件上設(shè) 置有切口。
13. 如權(quán)利要求l所述的氫儲(chǔ)藏裝置，其中，上述氫吸附部件是活性 炭、碳納米管或者多孔金屬有機(jī)骨架。
14. 如權(quán)利要求13所述的氫儲(chǔ)藏裝置，其中，上述多孔金屬有機(jī)骨架 是Zn40(1、 4-苯二曱酸二甲酯)3。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可長(zhǎng)期儲(chǔ)藏氫的氫儲(chǔ)藏裝置。本發(fā)明的氫儲(chǔ)藏裝置，具備隔熱容器(10)，該隔熱容器(10)具有內(nèi)部空間(40)、液態(tài)氫流入口(20)和氫氣流出口(30)；以及充填在內(nèi)部空間(40)中的氫吸附部件(50)。
文檔編號(hào)C01B3/00GK101238323SQ20068002925
公開(kāi)日2008年8月6日 申請(qǐng)日期2006年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月8日
發(fā)明者廣瀨雄彥 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社