(57)【要約】【課題】水素ステーション等で水素を急速充填することが可能な水素貯蔵タンクを、水素貯蔵タンクが入るような大型の不活性雰囲気ルームを要さずに製造することができる、水素貯蔵タンクの製造方法を提供する。【解決手段】本開示の水素貯蔵タンクの製造方法は、以下の工程（Ａ）〜（Ｃ）を含む。Ａ）不活性ガス雰囲気で、水素貯蔵材を、非透過性包装材で密封して、水素貯蔵材パックを得ること、（Ｂ）水素貯蔵材パックを、タンク内に配置すること、及び（Ｃ）タンクの内部の気圧を、水素貯蔵材パックの内部の気圧よりも小さくして、水素貯蔵材パックを膨張させて、水素貯蔵材パックを開封させること。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
不活性ガス雰囲気で、水素貯蔵材を、非透過性包装材で密封して、水素貯蔵材パックを得ること、
前記水素貯蔵材パックを、タンク内に配置すること、
前記タンクの内部の気圧を、前記水素貯蔵材パックの内部の気圧よりも小さくして、前記水素貯蔵材パックを膨張させて、前記水素貯蔵材パックを開封させること、
を含む、水素貯蔵タンクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、水素貯蔵タンクの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池に水素を供給する等の目的のために、大量の水素を貯蔵し、必要に応じて水素を放出することができる水素貯蔵タンクの需要が高まっている。
【０００３】
このような水素貯蔵タンクは、水素を吸蔵及び放出することができる、水素貯蔵材料を有している場合がある。
【０００４】
このような水素貯蔵材料としては、例えば非特許文献１に開示されているような、グラファイトの層の間にリチウムが挿入された構造を有する黒鉛層間化合物（Ｌｉ−ＧＩＣ）が知られている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｐｈｙｓｉｃａｌ  ｒｅｖｉｅｗ  ｌｅｔｔｅｒｓ  ｖｏｌｕｍｅ  ９２  ｎｕｍｂｅｒ  １６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
水素貯蔵材料として知られているＬｉ−ＧＩＣ等は、水や酸素と反応して水素貯蔵性能が低下する。したがって、これらの材料を水素貯蔵タンクに入れる作業は、これらの材料に対して不活性な雰囲気下で行われることが好ましい。
【０００７】
しかしながら、水素貯蔵タンクが入るような大型の不活性雰囲気ルームは管理が容易ではない。そのため、このような材料を用いた水素貯蔵タンクの量産は、生産性が低い。
【０００８】
また、このような水素貯蔵材料は、不活性雰囲気中において、水素のみを透過する包装材で密封することにより、大気中において、包装した水素貯蔵材料を水素貯蔵タンクに配置することは可能である。しかしながら、包装材の水素透過性が低い場合には、このようにして製造した水素貯蔵タンクは、水素ステーション等で水素を急速充填することが困難である。
【０００９】
したがって、本開示の課題の目的は、水素ステーション等で水素を急速充填することが可能な水素貯蔵タンクを、水素貯蔵タンクが入るような大型の不活性雰囲気ルームを要さずに製造することができる、水素貯蔵タンクの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本開示者は、以下の方法により上記目的を達成できることを見出した。
【００１１】
不活性雰囲気中で、水素貯蔵材を、非透過性包装材で密封して、水素貯蔵材パックを得ること、
前記水素貯蔵材パックを、タンク内に配置すること、
前記タンクの内部の気圧を、前記水素貯蔵材パックの内部の気圧よりも小さくして、前記水素貯蔵材パックを膨張させて、前記水素貯蔵材パックを開封させること、
を含む、水素貯蔵タンクの製造方法。
【発明の効果】
【００１２】
水素貯蔵タンクを製造する本開示によれば、水素ステーション等で水素を急速充填することが可能な水素貯蔵タンクを、水素貯蔵タンクが入るような大型の不活性雰囲気ルームを要さずに製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、水素貯蔵材の一例を示す模式図である。
【図２】図２は、水素貯蔵材パックの一例を示す模式図である。
【図３】図３は、水素貯蔵材パックがタンク内に配置されている一例を示す模式図である。
【図４】図４は、水素貯蔵材パックを膨張させて開封している状態の一例を示す模式図である。
【図５】図５は、タンク内を減圧することによって、水素貯蔵材パックを膨張させて開封した状態の一例を示す模式図である。
【図６】図６は、水素貯蔵材パック内外の気圧差によって破断されやすい構造を有する水素貯蔵材パックの一例を示す模式図である。
【図７】図７は、膨張した水素貯蔵材パックと接触することにより水素貯蔵材パックを開封することができる開封部材を用いて、水素貯蔵材パックを開封している状態の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本開示の実施の形態について詳述する。なお、本開示は、以下の実施の形態に限定されるのではなく、開示の本旨の範囲内で種々変形して実施できる。
【００１５】
本開示の水素貯蔵タンクの製造方法は、以下の工程（Ａ）〜（Ｃ）を含む：
（Ａ）不活性雰囲気中で、水素貯蔵材を、非透過性包装材で密封して、水素貯蔵材パックを得ること、
（Ｂ）水素貯蔵材パックを、タンク内に配置すること、及び
（Ｃ）タンクの内部の気圧を、水素貯蔵材パックの内部の気圧よりも小さくして、水素貯蔵材パックを膨張させて、水素貯蔵材パックを開封させること。
【００１６】
《工程Ａ》
工程Ａは、不活性雰囲気中で、水素貯蔵材を、非透過性包装材で密封して、水素貯蔵材パックを得る工程である。
【００１７】
工程Ａは、例えば不活性ガスで満たされたグローブボックス内で、水素貯蔵材を、非透過性包装材に入れて、非透過性包装材の開口部を封止することにより行うことができるが、このような方法に限定されない。
【００１８】
図１は、水素貯蔵材１０の一例の模式図である。また、図２は、水素貯蔵材パック１００の一例の模式図である。図２において、水素貯蔵材パック１００は、水素貯蔵材１０が非透過性包装材２０によって密封された構造を有する。非透過性包装材２０の上下の開口部は、熱可塑性樹脂により溶着されており、これにより水素貯蔵材１０が非透過性包装材２０で密封されている。
【００１９】
なお、図１及び図２は、本開示の方法を限定する趣旨ではない。また、水素貯蔵材１０を非透過性包装材２０で密封する方法は、非透過性包装材２０の開口部を熱可塑性樹脂により溶着することに限定されず、他のいかなる手段を用いてもよい。
【００２０】
〈不活性雰囲気〉
本開示において、不活性雰囲気は、水素貯蔵材料を劣化、例えば水素貯蔵性能を低下させる傾向が小さい雰囲気である。不活性雰囲気としては、例えばヘリウム、ネオン、アルゴン等の希ガス等からなる雰囲気を挙げることができる。なお、窒素と反応しうる水素貯蔵材を用いる場合には、窒素は不活性雰囲気に含まれないことが好ましい。
【００２１】
（水素貯蔵材）
本開示の方法において、水素貯蔵材の種類は特に限定されないが、水及び酸素と反応して劣化、例えば水素貯蔵性能が低下する材料を用いる場合に、本開示の方法は特に有効である。このような水素貯蔵材としては、例えばＬｉ−ＧＩＣを挙げることができる。
【００２２】
（非透過性包装材）
本開示において、非透過性包装材としては、少なくとも酸素及び水蒸気に対する非透過性を有しているものが用いられる。また、窒素と反応しうる水素貯蔵材を用いる場合には、酸素及び水蒸気に対する非透過性に加えて更に窒素に対する非透過性も有しているのが好ましい。非透過性包装材は、更に不活性雰囲気に対する非透過性も有しているのが好ましい。
【００２３】
非透過性包装材の材料は、酸素及び水蒸気に対する非透過性を有しているものであれば、特に限定されない。また、窒素と反応しうる水素貯蔵材を用いる場合には、材料は、酸素及び水蒸気に対する非透過性に加えて更に窒素に対する非透過性を有しているものが好ましい。このような材料としては、例えばアルミニウム箔に樹脂がコーティングされたラミネートフィルム等であってよい。
【００２４】
非透過性包装材の開口部を封止する方法は特に限定されないが、例えば熱可塑性樹脂によって溶着してもよい。溶着に用いることができる熱可塑性樹脂としては、例えばエチレン−酢酸ビニル共重合樹脂（ＥＶＡ）を挙げることができるが、特に限定されない。
【００２５】
《工程Ｂ》
工程Ｂは、水素貯蔵材パックを、タンク内に配置する工程である。
【００２６】
水素貯蔵材パックをタンク内に配置する方法は、特に限定されず、大気中で行うことができる。また、水素貯蔵材パックを、タンク内に一つ又は複数配置してよい。また、水素貯蔵材パックをタンク内に複数配置する場合には、水素貯蔵材同士に重荷をかけた状態で配置してもよい。
【００２７】
図３は、水素貯蔵材パック１００が、タンク２００内に配置されている状態の一例の模式図である。図３において、水素貯蔵材パック１００が、タンク２００の内部の基材４０の上に配置されている。
【００２８】
なお、図３は、本開示の方法を限定する趣旨ではない。
【００２９】
〈タンク〉
タンクは、内部に熱交換器及び水素貯蔵材パックを配置することができ、内部を減圧することができるものであり、かつ使用時において水素を導入及び放出することができるものであれば特に限定されない。タンクは、公知のものを用いることができる。また、タンクは、内部に熱交換器を有していることが好ましい。使用時において水素ガス貯蔵タンクから水素を取り出す際に、タンクの内部の熱交換機で水素貯蔵材を加熱することで、水素貯蔵材から効率よく水素を放出させることができるためである。
【００３０】
《工程Ｃ》
工程Ｃは、タンクの内部の気圧を、水素貯蔵材パックの内部の気圧よりも小さくして、水素貯蔵材パックを膨張させて、水素貯蔵材パックを開封させる工程である。
【００３１】
図４は、水素貯蔵材パック１００を膨張させて開封している状態の一例を示す模式図である。工程Ｃにおいて、タンク２００の内部の気圧を水素貯蔵材パック１００の内部の気圧よりも小さくすることにより、水素貯蔵材パック１００は、図４の(ａ)に示す状態から、図４の(ｂ)に示す状態のように膨張する。タンク２００の内部の気圧と水素貯蔵材パック１００の内部の気圧との差が一定以上となると、非透過性包装材２０のうち、強度が弱い部分、例えば熱溶着されている非透過性包装材２０の開口部が開く等して、水素貯蔵材パック１００が開封される。そして、図５に示すように、タンク２００において水素貯蔵材パック１００内部の水素貯蔵材１０が、タンク２００内部の雰囲気に露出する。
【００３２】
なお、図４及び図５は、本開示の方法を限定する趣旨ではない。
【００３３】
タンクの内部の気圧を水素貯蔵材パックの内部の気圧よりも小さくする方法は、例えばタンクの内部を減圧することによって行うことができるが、特に限定されない。
【００３４】
タンクの内部の気圧を水素貯蔵材パックの内部の気圧よりも小さくすることによって水素貯蔵材パックを開封する方法は、例えば、一部分が開封されやすくなっている構造を有する水素貯蔵材パックを膨張させて行うことができる。また、水素貯蔵材パックを開封する方法は、膨張した水素貯蔵材パックと接触することにより水素貯蔵材パックを開封することができる開封部材、例えば先端が鋭利な開封部材等をタンク内に配置して行うことができる。
【００３５】
膨張によって一部分が開封されやすくなっている構造を有する水素貯蔵材パックは、例えば、非透過性包装材の一部分が他の部分よりも厚さが薄く、水素貯蔵材パック内外の気圧差によって破断されやすい構造であってよい。
【００３６】
水素貯蔵材パック内外の気圧差によって破断されやすい構造を有する水素貯蔵材パックは、例えば図６のような構造を有していることができる。図６において、水素貯蔵材パックの非透過性包装材２０は、一部分に破断部２１を有している。破断部２１は、非透過性包装材２０の他の部分よりも材料の厚さが薄くなっている。図６に示す水素貯蔵材パック１００は、水素貯蔵材パック１００内外の気圧差が大きくなると、非透過性包装材２０のうち強度が弱い部分、例えば破断部２１において破断して、開封される。
【００３７】
なお、膨張によって一部分が開封されやすくなっている構造を有する水素貯蔵材パックは、図６のような構造に限定されない。また、図６は、本開示の方法を限定する趣旨ではない。
【００３８】
膨張した水素貯蔵材パックと接触することにより水素貯蔵材パックを開封することができる開封部材は、例えば先端が鋭利な形状を有する開封部材を挙げることができる。このような開封部材は、先端が膨張した水素貯蔵材パックに接触することにより、水素貯蔵材パックの非透過性包装材に穴をあけて、水素貯蔵材パックを開封することができる。
【００３９】
図７は、膨張した水素貯蔵材パック１００と接触することにより水素貯蔵材パック１００を開封することができる開封部材５０を用いて水素貯蔵材パック１００を開封している状態の一例を示す模式図である。
【００４０】
図７において、開封部材５０は、水素貯蔵材パック１００を固定している。また、開封部材５０は、先端が鋭利な形状を有する突起部５１を有している。工程Ｃにおいて、タンク２００の内部の気圧を、水素貯蔵材パック１００の内部の気圧よりも小さくすると、水素貯蔵材パック１００は膨張して、図７（ａ）に示す状態から膨張する。水素貯蔵材パック１００が図７（ｂ）に示す状態にまで膨張すると、開封部材５０の突起部５１が水素貯蔵材パック１００の非透過性包装材２０に刺さり、非透過性包装材２０に穴をあける。これにより、水素貯蔵材パック１００が開封される。
【００４１】
なお、図７は、本開示の方法を限定する趣旨ではない。
【００４２】
本開示の方法により製造することができる水素貯蔵タンクは、例えば燃料電池自動車のような、燃料電池を駆動力とする乗り物に搭載されている燃料電池に水素を供給するためのタンクとして用いることができるが、他の用途にも用いることができる。
【符号の説明】
【００４３】
１０    水素貯蔵材
２０    非透過性包装材
１００    水素貯蔵材パック
４０    基材
２００    タンク
２１    破裂部
５０    開封部材
５１    突起部
【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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【図６】
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【図７】
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