(57)【要約】【課題】狭い設置スペースで水素の圧力変動を緩和するバッファ機能を得るための技術を提供することを目的とする。【解決手段】本出願は前記水素ガスが貯留される貯留タンクと、前記貯留タンクに貯留された前記水素ガスを吸い込み前記吸い込まれた水素ガスを圧縮する圧縮機を有するとともに前記圧縮された水素ガスを需要先に供給するように形成された供給部と、を備える。前記貯留タンク内には前記水素ガスに含まれる水素を吸着する吸着剤が収容されている。前記吸着剤は前記吸着された水素を前記貯留タンク内の圧力の低下に応じて放出する特性を有している。【選択図】図１
2020051561.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前記水素ガスが貯留される貯留タンクと、
前記貯留タンクに貯留された前記水素ガスを吸い込み前記吸い込まれた水素ガスを圧縮する圧縮機を有するとともに前記圧縮された水素ガスを需要先に供給するように形成された供給部と、を備え、
前記貯留タンク内には前記水素ガスに含まれる水素を吸着する吸着剤が収容され、
前記吸着剤は前記吸着された水素を前記貯留タンク内の圧力の低下に応じて放出する特性を有している
水素供給装置。
【請求項２】
前記水素ガスは水の電気分解から生成され、
前記吸着剤は前記水素ガスに含まれる水を吸着及び保持する特性を有している
請求項１に記載の水素供給装置。
【請求項３】
前記吸着剤は前記水素を物理吸着する一方で前記水を相対的に強い親和力で吸着する特性を有している
請求項２に記載の水素供給装置。
【請求項４】
前記吸着剤は前記水素の吸着量が前記貯留タンク内の前記圧力の増加及び低下に応じて比例的に増加及び低下する特性を有している
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の水素供給装置。
【請求項５】
前記吸着剤は前記貯留タンク内で充填され充填部位を形成し、
前記充填部位内には前記水素ガスが充満する空隙が形成され、
前記空隙に存在している前記水素ガスの体積及び１気圧の下で前記吸着剤によって吸着された前記水素が前記吸着剤から放出された場合に得られる前記水素ガスの前記１気圧下での体積の和が前記充填部位の体積によって除算されることによって得られた商は０．８以上である
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の水素供給装置。
【請求項６】
前記吸着剤はＮａ−１３Ｘ及びＣａ−１３Ｘのうち少なくとも１つのゼオライトである
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の水素供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素ガスを供給する水素供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水素ガスを需要先（たとえば燃料電池車）へ供給するための様々な水素供給装置が開発されている（特許文献１を参照）。特許文献１の水素供給装置は太陽光エネルギを用いて水素ガスを生成し、生成された水素ガスを貯蔵タンクに貯える。
【０００３】
太陽光エネルギが少ないときには水素ガスの生成量は少なくなる。このとき貯蔵タンクに蓄えられた水素ガスが水素ガスの生成量を大幅に超えて需要先に供給されると、貯蔵タンク内の水素ガスの貯蔵量は急速に低いレベルになる。水素ガスの貯蔵量の急激な低減を避けるために、特許文献１の水素供給装置は需要先への水素ガスの供給部位に加えて貯蔵タンクに併設された外部貯留機構を有している。外部貯留機構は、貯蔵タンクの外で水素ガスを貯留し貯蔵タンク内の圧力の低下に応じて貯蔵タンクへ水素ガスを供給するように形成されている。水素の生成量が多いときには外部貯蔵機構は貯蔵タンクから水素ガスを吸い出す。吸い出された水素ガスは圧縮された上で外部貯蔵機構内で貯留される。貯蔵タンク内の水素ガスの量が少なくなったときには、圧縮された水素ガスが外部貯蔵機構から貯蔵タンクへ供給される。この結果、貯蔵タンク内の圧力変動は小さくなり貯蔵タンク内の水素ガスの貯蔵量の急激な低下が避けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−１３７９１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の外部貯蔵機構は水素ガスを圧縮する圧縮機や圧縮された水素ガスを貯留する蓄圧器を有する。したがって、外部貯蔵機構はこれらの装置を設置するための広い設置スペースを必要としている。
【０００６】
本発明は、狭い設置スペースで水素ガスの圧力変動を緩和するバッファ機能を得るための技術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】
【０００７】
本発明の一局面に係る水素供給装置は前記水素ガスが貯留される貯留タンクと、前記貯留タンクに貯留された前記水素ガスを吸い込み前記吸い込まれた水素ガスを圧縮する圧縮機を有するとともに前記圧縮された水素ガスを需要先に供給するように形成された供給部と、を備えている。前記貯留タンク内には前記水素ガスに含まれる水素を吸着する吸着剤が収容されている。前記吸着剤は前記吸着された水素を前記貯留タンク内の圧力の低下に応じて放出する特性を有している。
【０００８】
上記の構成によれば、供給部の圧縮機が貯留タンクから水素ガスを吸い出すと貯留タンク内の圧力は低下する。圧力の低下に応じて吸着剤は吸着された水素を放出するので、貯留タンク内の急激な圧力低下が生じにくくなる。貯留タンク内の吸着剤によって貯留タンク内の圧力変動が緩和されるので、過度に広いスペースを必要とすることなくバッファ機能が得られる。
【０００９】
上記の構成に関して、前記水素ガスは水の電気分解から生成されてもよい。前記吸着剤は前記水素ガスに含まれる水を吸着及び保持する特性を有していてもよい。
【００１０】
上記の構成によれば吸着剤は水を吸着及び保持する特性を有しているので、水の電気分解から生成された水素ガス中の水は吸着剤によって留められる。したがって、水素ガス中の水が圧縮機によって吸い出されるリスクが低減される。水素ガスに含まれる水を除去する除去設備が貯留タンクとは別異に設けられなくてもよい。したがって上述の水素供給装置は除去設備を別途有する水素供給設備と較べて狭い設置スペース内で配置される。
【００１１】
上記の構成に関して、前記吸着剤は前記水素を物理吸着する一方で前記水を相対的に強い親和力で吸着する特性を有していてもよい。
【００１２】
上記の構成によれば吸着剤は水素を物理吸着する一方で水素ガスに含まれる水を相対的に強い親和力で吸着する性質を有しているので、水は水素よりも高い吸着力で吸着剤に吸着される。したがって、水は貯留タンク内の圧力変動とは無関係に吸着剤に吸着され続ける。一方、吸着剤は水素を物理吸着しているので水素は水ほどは強い吸着力では吸着剤に吸着されない。したがって、水素が吸着剤から放出される一方で水が放出されない程度に貯留タンク内の圧力が低下すると水素のみが放出される。
【００１３】
上記の構成に関して、前記吸着剤は前記水素の吸着量が前記貯留タンク内の前記圧力の増加及び低下に応じて比例的に増加及び低下する特性を有していてもよい。
【００１４】
上記の構成によれば貯留タンク内の圧力が高くなればなるほど、吸着剤によって吸着される水素の量は比例的に増加する。一方、貯留タンク内の圧力がその後低下すると水素が放出され吸着剤によって吸着された水素の量は圧力低下に応じて比例的に低下する。圧力低下に伴って水素が吸着剤から放出されるので、貯留タンク内の急激な圧力低下は生じにくくなる。
【００１５】
上記の構成に関して、前記吸着剤は前記貯留タンク内で充填され充填部位を形成している。前記充填部位内には前記水素ガスが充満する空隙が形成されている。前記空隙に存在している前記水素ガスの体積及び１気圧の下で前記吸着剤によって吸着された前記水素が前記吸着剤から放出された場合に得られる前記水素ガスの前記１気圧下での体積の和が前記充填部位の体積によって除算されることによって得られた商は０．８以上である。
【００１６】
上記の構成によれば、空隙に存在している水素ガスの体積及び１気圧の下で吸着剤によって吸着された水素が吸着剤から放出された場合に得られる水素ガスの１気圧下での体積の和は、充填部位に存在している水素ガスの体積の総和を意味している。この総和が充填部位の体積によって除算されることによって得られた商は充填部位の体積に対する水素ガスの体積の比率を意味している。水素を吸着する性質を有する代表的な物質として活性炭が挙げられる。吸着剤として活性炭が用いられたとき、上述の比率は０．８になる。０．８以上の比率が貯留タンク内で充填された吸着剤によって得られるならば、活性炭以上の水素吸着能力が得られる。
【００１７】
上記の構成に関して、前記吸着剤はＮａ−１３Ｘ及びＣａ−１３Ｘのうち少なくとも１つのゼオライトであってもよい。
【００１８】
上記の構成によれば吸着剤はＮａ−１３Ｘ及びＣａ−１３Ｘのうち少なくとも１つのゼオライトであるので水素を効果的に吸着することができる。
【発明の効果】
【００１９】
上述の水素供給装置は、広い設置スペースを必要とすることなく水素ガスの圧力変動を緩和するバッファ機能を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】例示的な水素供給装置の概略図である。
【図２】吸着剤として選択され得る様々な物質の吸着特性を表すグラフである。
【図３】一般的な水素供給装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は例示的な水素供給装置１００の概略図である。水素供給装置１００が図１を参照して説明される。
【００２２】
水素供給装置１００は燃料電池車といった需要先１０１へ水素ガスを供給するように形成されている。したがって水素供給装置１００は需要先１０１が必要とする水素ガスの量を超える量の水素ガスが貯留されるように形成された貯留タンク１１０と、貯留タンク１１０内の水素ガスを需要先１０１へ供給するように形成された供給部１２０とを備える。
【００２３】
供給部１２０は貯留タンク１１０から需要先１０１へ向けて延設された供給経路上に配置された圧縮機１２１、蓄圧器１２２及びディスペンサ１２３を含む。圧縮機１２１は、圧縮機１２１、蓄圧器１２２及びディスペンサ１２３の中で水素ガスの流れ方向において最も上流に配置されている。ディスペンサ１２３は圧縮機１２１、蓄圧器１２２及びディスペンサ１２３の中で最も下流に配置されている。蓄圧器１２２は圧縮機１２１とディスペンサ１２３との間に配置されている。圧縮機１２１、蓄圧器１２２及びディスペンサ１２３は管部材を用いて接続されている。
【００２４】
圧縮機１２１は貯留タンク１１０の下部から水素ガスを吸い込み、高い圧縮率で水素ガスを圧縮するように形成されている。圧縮機１２１の下流に配置された蓄圧器１２２は圧縮機１２１によって圧縮された水素ガスの高い圧力に耐えられるように形成されている。蓄圧器１２２の下流に配置されたディスペンサ１２３は蓄圧器１２２内の水素ガスを受け取るとともに需要先１０１へ水素ガスを供給するように形成されている。需要先１０１は高圧の水素ガスをディスペンサ１２３を通じて受け取ることができる。
【００２５】
水素ガスを貯留タンク１１０に貯えるために水素供給装置１００は水素発生器１３１、水素補給源１３２及びこれらを貯留タンク１１０と繋ぐ管路を開いたり閉じたりする弁体１３３，１３４を備える。弁体１３３は水素発生器１３１を貯留タンク１１０と繋ぐ管路上に配置されている。水素発生器１３１は自然エネルギ（たとえば、太陽光、太陽熱、風力、水力や波力）を用いて水を電気分解する。水素発生器１３１が水を電気分解し水素を生成している間、弁体１３３が開かれている。電気分解の結果得られた水素ガスは水素発生器１３１から弁体１３３を通じて貯留タンク１１０の上部へ供給される。弁体１３３及び水素発生器１３１と同様に、弁体１３４及び水素補給源１３２も貯留タンク１１０の上部へ水素ガスを供給するように形成及び配置されている。水素補給源１３２は他の水素生成設備によって生成された水素ガスを一時的に貯留する一般的な水素カードルであってもよい。水素補給源１３２内の水素ガスは弁体１３４を通じて貯留タンク１１０へ供給される。
【００２６】
貯留タンク１１０に併設された外部貯留機構１４０を水素供給装置１００は更に備えている。外部貯留機構１４０は圧縮された水素ガスを貯留タンク１１０の外で貯留するように形成されている。外部貯留機構１４０は水素ガスの循環経路（すなわち、貯留タンク１１０の下部から流出し且つ貯留タンク１１０の下部に戻る経路）上で構築されている。
【００２７】
外部貯留機構１４０は循環経路上に配置された圧縮機１４１、蓄圧器１４２及び弁体１４３を含む。循環経路に流出した水素ガスが圧縮機１４１、蓄圧器１４２及び弁体１４３を順次通過し貯留タンク１１０に戻るように、圧縮機１４１、蓄圧器１４２及び弁体１４３が配置されている。
【００２８】
圧縮機１４１は貯留タンク１１０の下部から水素ガスを吸引し、吸引された水素ガスを供給部１２０の圧縮機１２１よりも低い圧縮率で圧縮するように形成されている。圧縮機１４１の下流に配置された蓄圧器１４２は圧縮機１４１によって圧縮された水素ガスの圧力に耐えられるように形成されている。蓄圧器１４２の下流に配置された弁体１４３は貯留タンク１１０内の圧力が所定の閾値を下回ったときに開き、蓄圧器１４２内の水素ガスは弁体１４３を通じて貯留タンク１１０の下部に流入する。
【００２９】
貯留タンク１１０から需要先１０１へ水素ガスを供給するための供給部１２０の動作が以下に説明される。
【００３０】
供給部１２０の蓄圧器１２２内の圧力が所定の下限閾値を下回っているとき、供給部１２０の圧縮機１２１が作動する。圧縮機１２１は貯留タンク１１０の下部から水素ガスを吸引し比較的高い圧縮率で水素ガスを圧縮する。圧縮された水素ガスは圧縮機１２１から蓄圧器１２２へ供給される。蓄圧器１２２に対して定められた所定の上限閾値に蓄圧器１２２の内圧が到達するまで圧縮機１２１は作動し続ける。この結果、蓄圧器１２２内には多量の水素ガスが貯えられる。蓄圧器１２２内の水素ガスはディスペンサ１２３が需要先に接続されたときにディスペンサ１２３を通じて需要先１０１へ供給される。水素ガスが蓄圧器１２２から需要先１０１へ供給されると蓄圧器１２２内の圧力が下がる。蓄圧器１２２内の圧力が上述の下限閾値を再度下回ると、圧縮機１２１が再度作動する。
【００３１】
圧縮機１２１の作動の結果、貯留タンク１１０内の水素ガスは圧縮機１２１によって吸い出され貯留タンク１１０内の圧力が下がる。貯留タンク１１０に対して定められた下限閾値を貯留タンク１１０内の圧力が下回ったとき外部貯留機構１４０の弁体１４３が開き、外部貯留機構１４０の蓄圧器１４２から貯留タンク１１０に水素ガスが供給される。
【００３２】
蓄圧器１４２から貯留タンク１１０への水素ガスの供給の結果、蓄圧器１４２内の圧力が蓄圧器１４２に対して定められた下限閾値を下回ることがある。蓄圧器１４２内の圧力が蓄圧器１４２の下限閾値を下回っており且つ貯留タンク１１０内の圧力が貯留タンク１１０の下限閾値を十分に上回っているならば、外部貯留機構１４０の圧縮機１４１が作動する。圧縮機１４１は貯留タンク１１０の下部から水素ガスを吸い出し、吸い出された水素ガスを圧縮する。圧縮された水素ガスが圧縮機１４１から蓄圧器１４２へ供給される。蓄圧器１４２及び貯留タンク１１０内の圧力がともにこれらの下限閾値を下回っているときには、弁体１３４が開かれ水素ガスが水素補給源１３２から貯留タンク１１０の上部に供給される。
【００３３】
貯留タンク１１０内の圧力が下限閾値を下回っており且つ外部貯留機構１４０の蓄圧器１４２内に水素ガスが十分に貯えられているならば、外部貯留機構１４０が水素ガスを貯留タンク１１０に供給する。この結果、貯留タンク１１０内の圧力の大幅な及び／又は急激な低下は生じにくくなる。したがって、外部貯留機構１４０は貯留タンク１１０内の圧力変動を緩和するバッファ機能を有している。貯留タンク１１０内の圧力変動を緩和するバッファ機能を更に向上させるための技術が以下に説明される。
【００３４】
バッファ機能を向上させるための部位として、水素供給装置１００は水素及び水を吸着する特性を有する吸着剤１１２を用いて貯留タンク１１０内に形成された吸着剤層１１１を備えている。吸着剤１１２は貯留タンク１１０内の圧力に応じて水素を吸着したり吸着された水素を放出したりする性質を有している。吸着剤１１２は粉体ではなくある程度の大きさを有する粒状体（たとえば、ペレット形状やビーズ形状）である。吸着剤１１２として充填された粒状体の間にはある程度の大きさの空隙が形成される（図１の円形枠内を参照）。すなわち、多数の空隙が吸着剤層１１０内に分散している。
【００３５】
吸着剤層１１１は、水素発生器１３１及び水素補給源１３２からの水素ガスが流入する貯留タンク１１０の上部と外部貯留機構１４０及び供給部１２０に連なる貯留タンク１１０の下部との間に形成されている。吸着剤層１１１が貯留タンク１１０内で保持されるように、貯留タンク１１０の内壁面及び吸着剤層１１１の外周面が形成されている。吸着剤層１１１の上側及び下側の空間は吸着剤層１１１の水平断面全体を水素ガスが通過する流動形態を作り出すための助走区間の形成に利用されている。
【００３６】
吸着剤層１１１を形成している吸着剤１１２に吸着される水素の量は以下の説明において「体積吸着率」と称される。体積吸着率は以下の数式によって定義されてもよい。
【００３７】
【数１】
2020051561.tif 000003
【００３８】
体積吸着率が貯留タンク１１０内の圧力に応じて変化するような吸着特性を有する物質が吸着剤１１２として選択される。吸着剤１１２として選択され得る様々な物質の吸着特性を表すグラフが図２に示されている。図１及び図２を参照して吸着特性が説明される。
【００３９】
図２のグラフは２５℃の温度環境下で得られた吸着等温線である。図２のグラフの横軸は貯留タンク１１０内の水素ガスの圧力（ｍｍＨｇ）を表している。図２のグラフの縦軸は１ｇの吸着剤１１２によって吸着された水素の体積（Ｎｍｌ／ｇ）を表している。
【００４０】
図２は、Ｎａ−１３Ｘ（東ソー株式会社製（製品名：Ｆ９ＨＡ））、Ｃａ−１３Ｘ（東ソー株式会社製（製品名：ＳＡ６００Ａ））、Ｃａ−５Ａ（東ソー株式会社製（製品名：ＳＡ５００Ａ））、ＡＣ（大阪ガスケミカル株式会社製（製品名：Ｇ２Ｘ））及びＡＣ（大阪ガスケミカル株式会社製（製品名：Ｘ２Ｍ））の吸着等温線を示している。これらは水素を吸着する性質を有するゼオライトである。これらの吸着剤１１２は、貯留タンク１１０内の水素ガスの圧力が増加及び低下するにつれて水素の吸着量が比例的に増加及び低下する吸着特性を有している。これらの吸着剤１１２は貯留タンク１１０内の水素ガスの圧力が高いとき貯留タンク１１０内の水素を多量に物理吸着する。水素と吸着剤１１２との間の結合は物理吸着であるので、水素と吸着剤１１２との間の結合力はあまり高くない。
【００４１】
吸着剤１１２が高圧環境下で多量の水素を吸着した後に貯留タンク１１０内の水素ガスの圧力が低下すると、吸着された水素が吸着剤１１２から放出される。したがって、吸着剤１１２が収容された貯留タンク１１０内の水素ガスの圧力の低下速度は吸着剤１１２が貯留タンク１１０内に収容されていない条件と較べて低くなる。すなわち、貯留タンク１１０内の水素ガスの圧力変動は貯留タンク１１０内に収容された吸着剤１１２によって緩和される。
【００４２】
吸着剤１１２は水素だけでなく水をも吸着する性質を有する。水素は水素発生器１３１での水の電気分解の下で生成されるので、水素発生器１３１から貯留タンク１１０に流れる水素ガスには微量の水が含まれることがある。水素発生器１３１から貯留タンク１１０に流入した水は貯留タンク１１０内の吸着剤１１２によって吸着される。
【００４３】
吸着剤１１２は水を相対的に強い親和力で吸着する。したがって、水は水素よりも強い力で吸着剤１１２に吸着される。吸着剤１１２は貯留タンク１１０内の圧力低下に応じて水素を放出する一方で、吸着した水を保持し続ける。この結果、水は吸着剤層１１１に留められる。
【００４４】
吸着剤層１１１を形成している吸着剤１１２は水及び水素を吸着する機能を発揮する。吸着剤層１１１中に分散している空隙は水素が収容される空間として利用される。吸着剤層１１１の体積を基準としてどのくらいの水素が吸着剤層１１１に存在することができるかが以下に説明される。
【００４５】
吸着剤層１１１の体積に対する空隙の体積は以下の説明において「空隙率」と称される（以下の数式を参照）。空隙率が０．３以上０．５以下の範囲内の値をとることが好ましい。本実施形態に関して、空隙率は「０．４２５」である。
【００４６】
【数２】
2020051561.tif 000004
【００４７】
空隙率が０．４２５であるときの吸着剤１１２の充填密度が以下の表に示される。
【００４８】
【表１】
2020051561.tif 000005
【００４９】
表１に示される充填密度及び０．４２５の空隙率の下でこれらの吸着剤１１２が吸着した水素の量の試算値が以下の表に示される。以下の表に示される水素の量は、１ｇの吸着剤１１２が１気圧（７６０ｍｍＨｇ）の下で吸着した水素の体積を表している。「１ｇの吸着剤１１２が１気圧の下で吸着した水素の体積」とは１ｇの吸着剤１１２に吸着された状態の水素の体積を意味するものではなく、１ｇの吸着剤１１２に吸着された水素が吸着剤１１２から放出された場合に得られる水素ガスの１気圧下での体積を意味している。
【００５０】
【表２】
2020051561.tif 000006
【００５１】
表１の右欄に示される数値及び表２の右欄に示される数値の積は、単位体積（１ｃｃ）当たりに占める吸着剤１１２（すなわち、単位体積の吸着剤層１１１）によって吸着される水素の体積（以下、「水素吸着率」と称される）を表す。水素吸着率が以下の表に示される。
【００５２】
【表３】
2020051561.tif 000007
【００５３】
吸着剤１１２によって吸着される水素に加えて吸着剤１１２の粒間の空隙に存在する水素が吸着剤層１１１に存在する。単位体積の吸着剤層１１１内に存在している空隙内に充満している水素の体積の値は空隙率（「数２」を参照）に一致する。したがって、空隙率（＝０．４２５）及び水素吸着率（表３を参照）の和は、単位体積当たりの吸着剤層１１１に存在する水素の体積（すなわち、単位体積に占める水素の体積の割合）を意味する。空隙率及び水素吸着率の和が以下の表に示される。以下の表では図２及び表１乃至表３に示される吸着剤１１２に加えて活性炭を用いて吸着剤層１１１を形成したとき（空隙率：０．４２５）の和も示されている。活性炭は水素を吸着する性質を有する代表的な物質であるので、水素を吸着する性能を評価するのに有効な指標ということができる。
【００５４】
【表４】
2020051561.tif 000008
【００５５】
表４に示されるデータから、活性炭より優れた吸着性能（大きな和）を有する吸着剤１１２はＮａ−１３Ｘ（製品名：Ｆ９ＨＡ）及びＣａ−１３Ｘ（製品名：ＳＡ６００Ａ）であるということができる。したがって、吸着剤層１１１を形成する吸着剤１１２としてＮａ−１３Ｘ（製品名：Ｆ９ＨＡ）及びＣａ−１３Ｘ（製品名：ＳＡ６００Ａ）が用いられることが好ましい。
【００５６】
これらの吸着剤１１２は水素供給装置１００の設置スペースに低減に貢献することができる。設置スペースの低減効果を説明するために水の電気分解を用いて水素ガスを生成する一般的な水素供給装置９００の概略図が図３に示されている。
【００５７】
一般的な水素供給装置９００は水素供給装置１００と同様に供給部１２０、外部貯留機構１４０、水素発生器１３１、水素補給源１３２及び弁体１３３，１３４を備える。一般的な水素供給装置９００は水素供給装置１００の貯留タンク１１０に代えて貯蔵タンク９１０を有している。水素供給装置１００の貯留タンク１１０とは異なり、一般的な水素供給装置９００の貯蔵タンク９１０内には吸着剤は収容されていない。一般的な水素供給装置９００は、貯蔵タンク９１０と弁体１３３との間に配置されたガードベッド搭９２０を有している。ガードベッド搭９２０内には水を専ら吸着する吸着剤が収容されている。
【００５８】
ガードベッド搭９２０は以下の説明において「１００Ｌ」の容積を有する一方で貯蔵タンク９１０は「３００Ｌ」の容積を有している。したがって、これらの容積の和は「４００Ｌ」である。これらの容積の和よりも小さな容積を水素供給装置１００の貯留タンク１１０が有すればよいことが以下に説明される。
【００５９】
ガードベッド搭９２０と同等の水分吸着機能を得るために貯留タンク１１０は吸着剤層１１１を収容するための容積（すなわち、１００Ｌ）を必要とする。貯蔵タンク９１０の水素貯留機能を有するために貯留タンク１１０は水素ガスを貯留するための容積を必要とする。この容積は貯蔵タンクの容積（３００Ｌ）に相当する。水素ガスを貯留するための容積の一部は吸着剤層１１１内の空隙によって得られる。空隙の体積は上述の空隙率の値（０．４２５％）を用いて以下の数式から算出される。
【００６０】
【数３】
2020051561.tif 000009
【００６１】
吸着剤層１１１内の空隙の存在を考慮すると、吸着剤層１１１を収容するための容積に追加して必要とされる容積（すなわち、水素ガスの貯留に専ら必要とされる空間の体積）は「２５７．５Ｌ（＝３００Ｌ−４２．５Ｌ）」であるということができる。吸着剤層１１１を収容するための容積及び追加的に必要とされる容積の和（３５７．５Ｌ＝１００Ｌ＋２５７．５Ｌ）が貯留タンク１１０に必要とされる容積に相当する。この容積（３５７．５Ｌ）は一般的な水素供給装置の貯蔵タンク９１０及びガードベッド搭９２０の容積の和（４００Ｌ＝３００Ｌ＋１００Ｌ）よりも小さい。したがって、一般的な水素供給装置９００よりも狭いスペース内に水素供給装置１００が配置され得るということができる。
【００６２】
水素供給装置１００の貯留タンク１１０内の圧力変動は外部貯留機構１４０だけでなく吸着剤層１１１によっても緩和される。水素供給装置１００の外部貯留機構１４０が貯留タンク１１０に供給することが要求される水素ガスの量は吸着剤層１１１から放出される水素ガスの量の分だけ減るので、蓄圧器１４２は過度に大きな容積を有さなくてもよい。したがって、水素供給装置１００の外部貯留機構１４０は狭いスペースで構築される。
【００６３】
水素供給装置１００の吸着剤層１１１は吸着剤１１２が充填された充填部位である。しかしながら、充填部位は層状でなくてもよい。
【００６４】
吸着剤１１２としてＮａ−１３Ｘ（製品名：Ｆ９ＨＡ）、Ｃａ−１３Ｘ（製品名：ＳＡ６００Ａ）、Ｃａ−５Ａ（製品名：ＳＡ５００Ａ）、ＡＣ（製品名：Ｇ２Ｘ）及びＡＣ（製品名：Ｘ２Ｍ）が示されている。これらの吸着剤１１２が混合されることにより吸着剤層１１１が形成されてもよい。あるいは、これらと同様の吸着特性を水素及び水に対して発揮する他の物質が吸着剤１１２として利用されてもよい。吸着剤１１２として好ましくは、表４の右欄に示される数値が０．８以上となるような吸着特性を水素に対して発揮する物質が利用される。
【００６５】
吸着剤１１２として例示されたＮａ−１３Ｘ（製品名：Ｆ９ＨＡ）、Ｃａ−１３Ｘ（製品名：ＳＡ６００Ａ）、Ｃａ−５Ａ（製品名：ＳＡ５００Ａ）、ＡＣ（製品名：Ｇ２Ｘ）及びＡＣ（製品名：Ｘ２Ｍ）は圧力の増加に応じて水素の吸着量が比例的に増加する吸着特性を有している。吸着剤１１２の比例的な吸着特性は貯留タンク１１０の内圧変動に関して想定される圧力範囲で得られればよい。
【００６６】
吸着剤１１２に加えて水素供給装置１００の外部貯留機構１４０も貯留タンク１１０内の圧力変動を緩和するバッファ機能を発揮する。吸着剤１１２が貯留タンク１１０内の圧力変動を十分に緩和することができるならば外部貯留機構１４０は構築されなくてもよい。
【００６７】
吸着剤１１２は水素だけでなく水も吸着するので水素供給装置１００は水素ガスから水を除去する除去設備（たとえば、ガードベッド搭９２０）を有していない。しかしながら、水の除去率を向上させるために水素発生器１３１の下流に除去設備が配置されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
上述の実施形態の原理は、水素ガスの供給が必要な技術分野に好適に利用される。
【符号の説明】
【００６９】
１００・・・・・・・・・・・・・・・水素供給装置
１１０・・・・・・・・・・・・・・・貯留タンク
１１１・・・・・・・・・・・・・・・吸着剤層（充填部位）
１１２・・・・・・・・・・・・・・・吸着剤
１２０・・・・・・・・・・・・・・・供給部
１２１・・・・・・・・・・・・・・・圧縮機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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