(57)【要約】【課題】広い温度帯において効率的に適温に設定して水素吸蔵合金の水素吸蔵及び水素放出が行える水素利用システムを提供する。【解決手段】水素を吸蔵する場合において、蓄熱槽１１の下部に蓄えられた冷水と、蓄熱槽１１の上部に蓄えられた温水を冷熱源１２によって冷却して生成された冷水とを混合して水素吸蔵合金タンク１０に供給して冷却し、水素吸蔵合金タンク１０からの戻りの冷水を蓄熱槽１１の下部に戻す制御を行う冷却制御部と、水素を放出する場合において、蓄熱槽１１の上部に蓄えられた温水と、蓄熱槽１１の下部に蓄えられた冷水を燃料電池１３によって加熱して生成された温水とを混合して水素吸蔵合金タンク１０に供給して加温し、水素吸蔵合金タンク１０からの戻りの温水を蓄熱槽１１の上部に戻す制御を行う加温制御部とを有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素吸蔵合金が封入される水素吸蔵合金タンクと、熱媒水を蓄える蓄熱槽と、冷熱源と、燃料電池と、制御装置とを有する水素利用システムであって、
前記制御装置は、
水素を吸蔵する場合において、前記蓄熱槽の下部に蓄えられた冷水と、前記蓄熱槽の上部に蓄えられた温水を前記冷熱源によって冷却して生成された冷水とを混合して前記水素吸蔵合金タンクに供給して冷却し、前記水素吸蔵合金タンクからの戻りの冷水を前記蓄熱槽の下部に戻す制御を行う冷却制御部と、
水素を放出する場合において、前記蓄熱槽の上部に蓄えられた温水と、前記蓄熱槽の下部に蓄えられた冷水を前記燃料電池によって加熱して生成された温水とを混合して前記水素吸蔵合金タンクに供給して加温し、前記水素吸蔵合金タンクからの戻りの温水を前記蓄熱槽の上部に戻す制御を行う加温制御部と、
を有する水素利用システム。
【請求項２】
前記加温制御部は、前記水素を放出する場合において、前記蓄熱槽が温水で満畜になったときには、前記蓄熱槽の下部に蓄えられた温水を前記冷熱源により冷却した後、前記燃料電池によって加熱する
請求項１記載の水素利用システム。
【請求項３】
前記水素吸蔵合金タンクには、ＴｉＦｅ系の水素吸蔵合金が封入される請求項１又は２に記載の水素利用システム。
【請求項４】
水素吸蔵合金タンクに水素吸蔵合金を封入して水素を貯蔵する水素利用方法であって、
熱媒水を蓄える蓄熱槽を設け、
前記蓄熱槽の下部に蓄えられた冷水と、前記蓄熱槽の上部に蓄えられた温水を冷熱源によって冷却して生成された冷水とを混合して前記水素吸蔵合金タンクに供給し、前記水素吸蔵合金タンクからの戻りの冷水を前記蓄熱槽の下部に戻すことで、前記水素吸蔵合金タンクに封入された水素吸蔵合金に水素を吸蔵させる冷却工程と、
前記蓄熱槽の上部に蓄えられた温水と、前記蓄熱槽の下部に蓄えられた冷水を燃料電池によって加熱して生成された温水とを混合して前記水素吸蔵合金タンクに供給し、前記水素吸蔵合金タンクからの戻りの温水を前記蓄熱槽の上部に戻すことで、前記水素吸蔵合金タンクに封入された水素吸蔵合金から水素を放出させる加温工程と、
を含む水素利用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素吸蔵合金を利用した水素利用システム及び水素利用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
２０１４年４月に閣議決定されたエネルギー基本計画において、水素を日常の生活や産業活動で利活用する「水素社会」の実現に向け取り組みを加速することが定められ、国や東京都では２０２０年東京五輪での水素の積極活用、その後の水素社会普及に向けた動きが活発化している。２０１２年７月の再生可能エネルギーの固定価格買取制度（ＦＩＴ）の導入は、非住宅用の太陽光発電市場（公共・産業分野）を大きく変えることとなった。ＪＰＥＡ  ＰＶ  ＯＵＴＬＯＯＫ  ２０３０によると、国内総出荷に占める非住宅用の割合は、２０１２年度で（国内総出荷量３．８ＧＷに対し）５０％、２０１３年度で（同８．４ＧＷに対し）７３％、２０１４年度上半期で（上期国内総出荷量４．３ＧＷに対し）７７％と大幅に伸張している。
【０００３】
太陽光発電の大量の設備認定量に伴い、それらが全て稼動した場合、電力需要の小さい軽負荷期に太陽光発電の供給電力量が需要電力量を上回る懸念が出てきたため、指定電気事業者において「無制限・無補償の出力抑制」を条件として系統接続を行うこととなった。今後、更なる太陽光発電の系統接続量の増加に伴い、電力需給調整を目的とした出力抑制の実施は現実のものとなる。
【０００４】
出力抑制が実施されると、その分の再生可能エネルギーは捨てられてしまうため、エネルギーの効率的な利用という観点から見ると、蓄電池等を用いて捨てる分のエネルギー（以下、余剰電力と呼ぶ）は貯蔵しておくことが望ましい。余剰電力の貯蔵手段として、近年注目されているのが水素である。蓄電池による貯蔵に比べると、電気から水素への変換、また水素から電気への変換に伴う効率低下が大きいというデメリットはあるが、大容量、長期的なエネルギー貯蔵に適している。
【０００５】
電力を使用して水素を製造・貯蔵・利用（発電）するシステムとしては、例えば特許文献１に記載されているシステムがある。このシステムは、電力系統に連系された需要家に水素製造装置、水素貯蔵装置、燃料電池、負荷モニタ装置、監視制御装置を設け、需要予測、負荷変動に基づき水素を製造・貯蔵・利用するシステムである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−０６１２５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に示されているようなシステムでは、水素をコンパクトかつ安全に貯蔵するために水素吸蔵合金を利用することも挙げられている。しかしながら、一般的な水素吸蔵合金は着火すると燃えるため、消防法上の危険物に該当する。消防法の危険物に該当しない水素吸蔵合金として、粘性が比較的高く微粉化しにくいＴｉＦｅ系の合金に少量の第三、第四元素を付与した合金を用いる方法がある。しかしながら、このような合金を用いると、温度帯の管理と熱の有効利用が困難になる。すなわち、図５は、ＴｉＦｅ系の水素吸蔵合金の一例のＰＣＴ（Pressure Composition Temperature）線図である。図において、横軸は水素組成（水素原子Ｈと金属原子Ｍの比）を示し、縦軸は平衡水素圧を示す。この例では、摂氏２０度と、摂氏３０度と、摂氏６０度のときのＰＣＴ線図が示されている。図５に示すように、ＴｉＦｅ系の水素吸蔵合金では、ＰＣＴ線図上で圧力がプラトーになる領域が少なく、また吸放出時の圧力ヒステリシスも大きい。このため、省エネルギーで水素の吸放出を行うためには、広い温度帯の管理と熱の有効利用が必要となる。具体的には吸蔵時には摂氏２０度程度、放出時には摂氏６０度程度に管理することが望ましい。
【０００８】
上述の課題を鑑み、本発明は、広い温度帯において効率的に適温に設定して水素吸蔵合金の吸蔵及び放出が行える水素利用システム及び水素利用方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の課題を鑑み、本発明の一態様に係る水素利用システムは、水素吸蔵合金が封入される水素吸蔵合金タンクと、熱媒水を蓄える蓄熱槽と、冷熱源と、燃料電池と、制御装置とを有する水素利用システムであって、前記制御装置は、水素を吸蔵する場合において、前記蓄熱槽の下部に蓄えられた冷水と、前記蓄熱槽の上部に蓄えられた温水を前記冷熱源によって冷却して生成された冷水とを混合して前記水素吸蔵合金タンクに供給して冷却し、前記水素吸蔵合金タンクからの戻りの冷水を前記蓄熱槽の下部に戻す制御を行う冷却制御部と、水素を放出する場合において、前記蓄熱槽の上部に蓄えられた温水と、前記蓄熱槽の下部に蓄えられた冷水を前記燃料電池によって加熱して生成された温水とを混合して前記水素吸蔵合金タンクに供給して加温し、前記水素吸蔵合金タンクからの戻りの温水を前記蓄熱槽の上部に戻す制御を行う加温制御部と、を有する。
【００１０】
本発明の一態様に係る水素利用方法は、水素吸蔵合金タンクに水素吸蔵合金を封入して水素を貯蔵する水素利用方法であって、熱媒水を蓄える蓄熱槽を設け、前記蓄熱槽の下部に蓄えられた冷水と、前記蓄熱槽の上部に蓄えられた温水を冷熱源によって冷却して生成された冷水とを混合して前記水素吸蔵合金タンクに供給し、前記水素吸蔵合金タンクからの戻りの冷水を前記蓄熱槽の下部に戻すことで、前記水素吸蔵合金タンクに封入された水素吸蔵合金に水素を吸蔵させる冷却工程と、前記蓄熱槽の上部に蓄えられた温水と、前記蓄熱槽の下部に蓄えられた冷水を燃料電池によって加熱して生成された温水とを混合して前記水素吸蔵合金タンクに供給し、前記水素吸蔵合金タンクからの戻りの温水を前記蓄熱槽の上部に戻すことで、前記水素吸蔵合金タンクに封入された水素吸蔵合金から水素を放出させる加温工程と、を含む。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、幅広い温度帯で厳しい温度管理が必要な水素吸蔵合金を扱う場合でも、効率的に熱利用が行え、適切な管理を行うことができる。また、本発明によれば、様々な温度差、流量を要する各装置を最低限の構成で実現可能であり、コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る水素利用システムの熱系統の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る水素利用システムにおける水素吸蔵時の熱系統の構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る水素利用システムにおける水素放出時の熱系統の構成を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る水素利用システムにおいて水素放出時に蓄熱槽が温水で満蓄になる場合の熱系統の構成を示す図である。
【図５】ＴｉＦｅ系の水素吸蔵合金の一例のＰＣＴ線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係る水素利用システム１の熱系統の構成を示す図である。図１に示すように、本発明の実施形態に係る水素利用システム１は、水素吸蔵合金タンク１０と、蓄熱槽１１と、冷熱源１２と、燃料電池１３と、三方弁１４と、ポンプ１５及び１６と、制御装置１７と、電磁弁２１〜３０とから構成される。
【００１４】
水素吸蔵合金タンク１０には水素吸蔵合金が封入されている。水素吸蔵合金タンク１０に封入される水素吸蔵合金としては、粘性が高く微粉化しにくい水素吸蔵合金、例えばＴｉＦｅ系の合金に第三、第四元素を付与した合金を用いることができる。水素吸蔵合金タンク１０内の水素吸蔵合金は、冷却により水素吸蔵が開始され、加温により水素放出が開始される。一例として、水素吸蔵合金タンク１０内の水素吸蔵合金は、摂氏２０度程度で吸蔵となり、摂氏６０度程度で放出となる。なお、水素吸蔵合金は、ＴｉＦｅ系の合金に限定されるものではない。
【００１５】
蓄熱槽１１は、熱媒水を一時的に蓄えて蓄熱する。本実施形態では、後に説明するように、水素吸蔵合金タンク１０に送られる経路の熱媒水の流量と、冷熱源１２や燃料電池１３で冷却或いは加熱される経路の熱媒水の流量とが異なっている。蓄熱槽１１は、このような異なる流量の経路を混在させるために設けられている。
【００１６】
冷熱源１２は、熱媒水を冷却する。燃料電池１３は、水素と酸素を反応させて発電を行う。また、燃料電池１３は、発電の際に生じる熱によって、熱媒水を加熱する。
【００１７】
三方弁１４は、冷熱源１２や燃料電池１３により冷却或いは加熱された熱媒水と、蓄熱槽１１の上方又は下方からの熱媒水とを混合することで、熱媒水の水量を増量させポンプ１５に供給する。ポンプ１５は、三方弁１４で混合した熱媒水を水素吸蔵合金タンク１０に供給する。ポンプ１６は、蓄熱槽１１からの熱媒水を冷熱源１２や燃料電池１３に供給する。
【００１８】
制御装置１７は、水素吸蔵時と水素放出時とに応じて、電磁弁２１〜３０を開閉制御する。すなわち、制御装置１７は、電磁弁２１〜３０を開閉制御することにより、水素を吸蔵する場合に、蓄熱槽１１の下部に蓄えられた冷水と、蓄熱槽１１の上部に蓄えられた温水を冷熱源１２によって冷却して生成された冷水とを混合して水素吸蔵合金タンク１０に供給して冷却し、水素吸蔵合金タンク１０からの戻りの冷水を蓄熱槽１１の下部に戻す制御を行う冷却制御部を実現する。また、制御装置１７は、電磁弁２１〜３０を開閉制御することにより、水素を放出する場合に、蓄熱槽１１の上部に蓄えられた温水と、蓄熱槽１１の下部に蓄えられた冷水を燃料電池１３によって加熱して生成された温水とを混合して水素吸蔵合金タンク１０に供給して加温し、水素吸蔵合金タンク１０からの戻りの温水を蓄熱槽１１の上部に戻す制御を行う加温制御部とを実現する。
【００１９】
電磁弁２１及び２２は、水素吸蔵合金タンク１０からの戻り水を蓄熱槽１１の上部に戻すか、又は蓄熱槽１１の下部に戻すかに応じて、開または閉状態となる。ここでは電磁弁２１は、蓄熱槽１１の深さ方向のうち下部側に連結された配管に接続されており、電磁弁２２は、蓄熱槽１１の深さ方向のうち上部側に連結された配管に接続されている。すなわち、電磁弁２１が「開」状態で、電磁弁２２が「閉」状態なら、水素吸蔵合金タンク１０からの戻り水は、蓄熱槽１１の下部に戻される。電磁弁２２が「開」状態で、電磁弁２１が「閉」状態なら、水素吸蔵合金タンク１０からの戻り水は、蓄熱槽１１の上部に戻される。蓄熱槽１１における熱媒水は、蓄熱槽１１の深さ方向において上部側は、下部側に比べて温度が高く、蓄熱槽１１の下部側は、上部側に比べて温度が低い状態となる。
【００２０】
電磁弁２３及び２４は、ポンプ１６へ供給する熱媒水を、蓄熱槽１１の上部から取り出すか、又は蓄熱槽１１の下部から取り出すかに応じて、開または閉状態となる。ここでは電磁弁２３は、蓄熱槽１１の深さ方向のうち上部側に連結された配管に接続されており、電磁弁２４は、蓄熱槽１１の深さ方向のうち下部側に連結された配管に接続されている。すなわち、電磁弁２３が「開」状態で、電磁弁２４が「閉」状態なら、蓄熱槽１１の上部から熱媒水が取り出される。電磁弁２４が「開」状態で、電磁弁２３が「閉」状態なら、蓄熱槽１１の下部から熱媒水が取り出される。
【００２１】
電磁弁２５及び２６は、ポンプ１６から送り出された熱媒水を冷熱源１２で冷却するか否かに応じて、開または閉状態となる。ここでは電磁弁２５は、冷熱源１２に連結された配管に接続されており、電磁弁２６は、冷熱源１２の出口側に連結された配管に接続されている。すなわち、電磁弁２５が「開」状態で、電磁弁２６が「閉」状態なら、ポンプ１６から送り出された熱媒水は冷熱源１２に供給されることで冷熱源１２によって冷却される。電磁弁２６が「開」状態で、電磁弁２５が「閉」状態なら、ポンプ１６から送り出された熱媒水は冷熱源１２には供給されずに、冷熱源１２の下流側（出口側）に供給されるため、冷熱源１２による冷却はされない。
【００２２】
電磁弁２７及び２８は、ポンプ１６から送り出された熱媒水を燃料電池１３で加熱するか否かに応じて、開または閉状態となる。ここでは電磁弁２８は、燃料電池１３に連結された配管に接続されており、電磁弁２７は、燃料電池１３の出口側に連結された配管に接続されている。すなわち、電磁弁２８が「開」状態で、電磁弁２７が「閉」状態なら、ポンプ１６から送り出された熱媒水は燃料電池１３に供給されることで、燃料電池１３からの熱によって加熱される。電磁弁２７が「開」状態で、電磁弁２８が「閉」状態なら、ポンプ１６から送り出された熱媒水は燃料電池１３には供給されずに、燃料電池１３の下流側（出口側）に供給されるため、燃料電池１３による加熱はされない。
【００２３】
電磁弁２９及び３０は、冷熱源１２や燃料電池１３により冷却或いは加熱された熱媒水と蓄熱槽１１に蓄積されている熱媒水とを混合する際に、蓄熱槽１１の上部からの熱媒水と混合するか、又は蓄熱槽１１の下部からの熱媒水と混合するかに応じて、開または閉状態となる。ここでは電磁弁２９は、蓄熱槽１１の深さ方向のうち下部側に連結された配管に接続されており、電磁弁３０は、蓄熱槽１１の深さ方向のうち上部側に連結された配管に接続されている。すなわち、電磁弁２９が「開」状態で、電磁弁３０が「閉」状態なら、冷熱源１２や燃料電池１３により冷却或いは加熱された熱媒水は、三方弁１４によって蓄熱槽１１の下部側から取り出された熱媒水と混合され、ポンプ１５に供給され、ポンプ１５から水素吸蔵合金タンク１０に送られる。電磁弁３０が「開」状態で、電磁弁２９が「閉」状態なら、冷熱源１２や燃料電池１３により冷却或いは加熱された熱媒水は、三方弁１４によって蓄熱槽１１の上部から取り出された熱媒水と混合され、ポンプ１５に供給され、ポンプ１５から水素吸蔵合金タンク１０に送られる。
【００２４】
次に、本発明の実施形態に係る水素利用システム１の水素吸蔵時の熱系統の処理について説明する。
【００２５】
水素吸蔵時には、電磁弁２１〜３０は、制御装置１７により以下のように開閉制御され、冷却制御が行われる。すなわち、電磁弁２１が「開」状態、電磁弁２２が「閉」状態に設定される。電磁弁２３が「開」状態、電磁弁２４が「閉」状態に設定される。電磁弁２５が「開」状態、電磁弁２６が「閉」状態に設定される。電磁弁２７が「開」状態、電磁弁２８が「閉」状態に設定される。電磁弁２９が「開」状態、電磁弁３０が「閉」状態に設定される。
【００２６】
図１において、水素吸蔵時には、電磁弁２３が「開」状態となり、電磁弁２４が「閉」状態となるため、蓄熱槽１１の上部の温水が電磁弁２３を介してポンプ１６に送られる。このとき、電磁弁２５が「開」状態であり、電磁弁２６が「閉」状態である。また、電磁弁２７が「開」状態であり、電磁弁２８が「閉」状態である。このため、ポンプ１６から送り出された温水は、冷熱源１２により冷却されて冷水となり、三方弁１４に送られる。このとき、電磁弁２９が「開」状態となり、電磁弁３０が「閉」状態となる。このため、冷熱源１２からの冷水は、三方弁１４により蓄熱槽１１の下部の冷水と混合され、ポンプ１５を介して、水素吸蔵合金タンク１０に送られる。水素吸蔵合金タンク１０内では、ポンプ１５から冷水を送ることで、水素吸蔵が行われる。このとき、電磁弁２１が「開」状態となり、電磁弁２２が「閉」状態となる。このため、水素吸蔵合金タンク１０からの戻りの冷水は、蓄熱槽１１の下部に戻される。
【００２７】
図２は、本発明の実施形態に係る水素利用システムにおける水素吸蔵時の熱系統の構成を示す図である。この図は、図１に示す経路から、電磁弁２２、２４、２６、２８、３０を閉じることにより流路が形成されない部分を削除したものである。
【００２８】
図２に示すように、水素吸蔵時には、蓄熱槽１１の上部に蓄えられた温水は、冷熱源１２により冷却され、三方弁１４で蓄熱槽１１の下部に蓄えられた冷水と混合して増量され、水素吸蔵合金タンク１０に送られる。水素吸蔵合金タンク１０内では、水素吸蔵合金が冷却され、水素の吸蔵が行われる。そして、水素吸蔵合金タンク１０からの戻り水は、蓄熱槽１１の下部に戻される。
【００２９】
本実施形態では、三方弁１４により、冷熱源１２により冷却された冷水と蓄熱槽１１の下部に蓄えられた冷水と混合することで、水素吸蔵合金タンク１０に大流量の熱媒水を流している。したがって、水素吸蔵合金タンク１０からの戻り水の温度は大きく上昇しない。このため、水素吸蔵合金タンク１０からの戻り水を蓄熱槽１１の下部に戻している。また、冷熱源１２に送られる熱媒水は低流量である。このため、冷熱源１２の入口の熱媒水の温度と、冷熱源１２の出口の熱媒水の温度との差を大きくすることができ、熱媒水の温度を効率的に適温に設定できる。
【００３０】
なお、水素吸蔵時には、蓄熱槽１１が冷水で満蓄になることが考えられる。その場合には、冷熱源１２を停止させることで熱媒水の冷却を抑えることができ、蓄熱槽１１が冷水で満蓄になることを抑制できる。
【００３１】
次に、本発明の実施形態に係る水素利用システム１の水素放出時の熱系統の処理について説明する。
【００３２】
水素放出時には、電磁弁２１〜３０は、制御装置１７により以下のように開閉制御され、加温制御が行われる。すなわち、電磁弁２１が「閉」状態、電磁弁２２が「開」状態に設定される。電磁弁２３が「閉」状態、電磁弁２４が「開」状態に設定される。電磁弁２５が「閉」状態、電磁弁２６が「開」状態に設定される。電磁弁２７が「閉」状態、電磁弁２８が「開」状態に設定される。電磁弁２９が「閉」状態、電磁弁３０が「開」状態に設定される。
【００３３】
図１において、水素放出時には、電磁弁２４が「開」状態となり、電磁弁２３が「閉」状態となるため、蓄熱槽１１の下部からの冷水が電磁弁２４を介してポンプ１６に送られる。このとき、電磁弁２６が「開」状態となり、電磁弁２５が「閉」状態となる。また、電磁弁２８が「開」状態となり、電磁弁２７が「閉」状態となる。このため、ポンプ１６から送り出された冷水は、燃料電池１３により加熱されて、三方弁１４に送られる。このとき、電磁弁３０が「開」状態となり、電磁弁２９が「閉」状態となる。このため、燃料電池１３により加熱された熱媒水は、蓄熱槽１１の上部の温水と混合され、ポンプ１５を介して、水素吸蔵合金タンク１０に送られる。水素吸蔵合金タンク１０内では、ポンプ１５から温水を送ることで、水素が放出される。この水素は、燃料電池１３で発電を行うのに用いることができる。また、このとき、電磁弁２２が「開」状態となり、電磁弁２１が「閉」状態となる。このため、水素吸蔵合金タンク１０からの戻りの温水は、蓄熱槽１１の上部に戻される。
【００３４】
図３は、本発明の実施形態に係る水素利用システムにおける水素放出時の熱系統の構成を示す図である。この図において、図１に示す経路から、電磁弁２１、２３、２５、２７、２９を閉じることにより流路が形成されない部分については、この実施形態における水素利用システムの理解を深めるために図示を省略している。
【００３５】
図３に示すように、水素放出時には、蓄熱槽１１の下部に蓄えられた冷水は、燃料電池１３により加熱され、三方弁１４で蓄熱槽１１の上部に蓄えられた温水と混合して増量されて、水素吸蔵合金タンク１０に送られる。水素吸蔵合金タンク１０内では、水素吸蔵合金が加温され、水素の放出が行われる。そして、水素吸蔵合金タンク１０からの戻り水は、蓄熱槽１１の上部に戻される。
【００３６】
本実施形態では、三方弁１４により、燃料電池１３により加熱された温水と蓄熱槽１１の上部に蓄えられた温水と混合することで、水素吸蔵合金タンク１０に大流量の熱媒水を流している。したがって、水素吸蔵合金タンク１０から戻る熱媒水の温度は大きく下降しない。このため、水素吸蔵合金タンク１０からの戻り水を蓄熱槽１１の上部に戻している。また、燃料電池１３に送られる熱媒水は低流量である。このため、燃料電池１３の入口の熱媒水の温度と、燃料電池１３の出口の熱媒水の温度との差を大きくすることができ、熱媒水の温度を効率的に適温に設定できる。
【００３７】
なお、水素放出時に、蓄熱槽１１が温水で満蓄になることが考えられる。水素吸蔵時には、冷熱源１２を停止させることで、蓄熱槽１１が冷水で満蓄になることに対処できる。しかし、水素放出時には、放出された水素を燃料電池１３の発電に用いているので、燃料電池１３を停止して、蓄熱槽１１が温水で満蓄になることに対処することは難しい。
【００３８】
そこで、本実施形態では、水素放出時に蓄熱槽１１が温水で満蓄になる場合には、冷熱源１２を併用させることで、燃料電池１３に供給する熱媒水の温度を低下させている。すなわち、図４は、本発明の実施形態に係る水素利用システムにおいて水素放出時に蓄熱槽１１が温水で満蓄になる場合の熱系統の構成を示している。この図において、図１に示す経路において、水素放出時に蓄熱槽１１が温水で満蓄になる場合の熱系統として流路が形成されない部分については、この実施形態における水素利用システムの理解を深めるために図示を省略している。
水素放出時に蓄熱槽１１が温水で満蓄になる場合には、電磁弁２５を「開」状態とし、電磁弁２６を「閉」状態とする。これにより、図４に示すように、燃料電池１３には、冷熱源１２で冷却された熱媒水が送られることになり、蓄熱槽１１が温水で満蓄となることを防止できる。また、冷熱源１２で冷却された熱媒水を送ることで、燃料電池１３の冷却が行える。
【００３９】
以上説明したように、本発明の実施形態に係る水素利用システム１では、冷熱源１２や燃料電池１３により冷却或いは加熱された熱媒水と、蓄熱槽１１に蓄積されている熱媒水とを混合して、水素吸蔵合金タンク１０に送っているので、水素吸蔵合金タンク１０に大量の熱媒水を供給することができる。また、本発明の実施形態に係る水素利用システム１では、冷熱源１２や燃料電池１３に送られる熱媒水を低流量とすることができ、冷熱源１２や燃料電池１３の入口と出口の熱媒水の温度差を大きくして、熱媒水の温度を効率的に適温に設定できる。流量の異なるこれらの系を混在させるために、蓄熱槽１１が設けられる。これにより、水素吸蔵合金の特性を考慮しつつ、効率的に熱利用をすることが可能となり、ＴｉＦｅ系水素吸蔵合金のような、幅広い温度帯で、厳しい温度管理が必要な水素吸蔵合金を扱う場合でも、効率的に熱利用が行え、適切な管理を行うことができる。また、本実施形態では、様々な温度差、流量を要する各装置を最低限の構成で実現可能であり、コストの低減を図ることができる。
【符号の説明】
【００４０】
１０…水素吸蔵合金タンク、１１…蓄熱槽、１２…冷熱源、１３…燃料電池、１４…三方弁、１５，１６…ポンプ、１７…制御装置、２１〜３０…電磁弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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