(57)【要約】【課題】本発明は、水素吸蔵合金の活性化方法に関し、活性化処理時に用いられる水素吸蔵合金の収納容器の自由度を高くすることが可能な水素吸蔵合金の活性化方法を提供することを目的とする。【解決手段】充填管１２内に、活性化処理を施した水素吸蔵合金（活性化合金１０）を設置し、充填管１２内を真空排気した後に充填管１２の途中を封じて充填管１２ａ、１２ｂに分離する。このような処理を経て得た充填管１２ａを、未活性合金２０と共に合金貯蔵タンク２２の内部に設置し、合金貯蔵タンク２２内を真空排気する。その後、充填管１２ａを破壊するような高圧の水素ガスを水素タンク３０から供給して合金貯蔵タンク２２の内部の水素吸蔵合金を活性化する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部を有する第１容器内に、活性化処理を施した水素吸蔵合金を設置する工程と、
前記第１容器内を真空排気した後に前記開口部を封止する工程と、
前記第１容器よりも容量の大きい第２容器内に、開口部が封止された前記第１容器を設置する工程と、
前記第２容器内を真空排気した後に、前記第１容器を破壊するような圧力の水素ガスを供給する工程と、
を備えることを特徴とする水素吸蔵合金の活性化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、水素吸蔵合金の活性化方法に関し、より詳細には、水素吸蔵合金を収納した容器内に水素ガスを供給して活性化処理を施す水素吸蔵合金の活性化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水素吸蔵合金は、水素の吸蔵及び放出が可能な特性を有する合金である。しかし、この特性は、水素吸蔵合金の製造直後から発揮される訳ではない。このため、上記特性の付与を目的として、水素吸蔵合金に所定の活性化処理を施す必要がある。また、この活性化処理を施した水素吸蔵合金（以下、「活性化合金」という。）を車両等の移動体に搭載して実用化する際には、活性化合金の保管上の理由や取り扱いの観点から、活性化合金をこのタンク等の容器に収納する必要がある。したがって、活性化合金の実用化に際しては、活性化合金を容器に収納する方法や、活性化未処理の水素吸蔵合金を容器内に設置した上で活性化処理を施す方法などが必要となる。
【０００３】
このような方法の一つとして、従来、例えば特許文献１には、その内部に活性化合金を有する高圧容器を水素吸蔵合金用のタンクに接続し、高圧容器内の活性化合金をタンク内に移し変えて充填させる方法が開示されている。上記従来の方法は、水素吸蔵時の合金の体積膨張を考慮したものであり、水素を吸蔵させて体積膨張させた後にタンク内に充填することで、タンクへの充填性を向上させることをその目的とするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１２２２９５号公報
【特許文献２】特開平７−１５７８１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の方法では、タンクと高圧容器とが、それぞれに設けられた接続部を所定のバルブを介して連接される。ところが、タンク又は高圧容器の接続部が互いに連接可能とするためには、タンクや高圧容器に構造上の制限が生じてしまう。例えば、車両等の移動体に搭載する比較的容量の大きいタンクと、高圧容器とを接続するためには、容量の大きいタンクの接続部に相応した接続部を高圧容器側にも設計しなければならない。逆に、高圧容器側を先に設計した場合には、この高圧容器に相応した接続部をタンク側に設計しなければならない。このように、上記従来の方法では、活性化処理に用いられるタンク等の収納容器の構造に制限が生じてしまうという問題があった。
【０００６】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、活性化処理時に用いられる水素吸蔵合金の収納容器の自由度を高くすることが可能な水素吸蔵合金の活性化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】
【０００７】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、水素吸蔵合金の活性化方法であって、
開口部を有する第１容器内に、活性化処理を施した水素吸蔵合金を設置する工程と、
前記第１容器内を真空排気した後に前記開口部を封止する工程と、
前記第１容器よりも容量の大きい第２容器内に、開口部が封止された前記第１容器を設置する工程と、
前記第２容器内を真空排気した後に、前記第１容器を破壊するような圧力の水素ガスを供給する工程と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
第１の発明によれば、活性化合金を内部に有する第１容器を第２容器内に設置し、この第２容器の内部を真空排気し、続いて、この内部に水素ガスを供給して第１容器を破壊することができる。これにより、第２容器の内部に活性化合金が充填された状態と同様の状態を形成することができる。ここで、第２容器の構造は、第１容器を収納可能なものであればよく、この第１容器は水素吸蔵合金を収納可能であればよい。したがって、活性化処理時に用いられる収納容器の自由度を高くすることができる。
【０００９】
また第１の発明によれば、例えば、この第１容器と共に、活性化処理を施していない水素吸蔵合金（以下「未活性合金」という。）を第２容器内に設置した場合には、第１容器の破壊により露出した活性化合金を起点として、未活性合金の活性化を連続的に進行させることが可能となる。したがって、第２容器内に未活性合金のみを設置した場合に比べて、活性化処理全体に要する時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】水素吸蔵合金を充填した充填管を真空排気する状態を示す図である。
【図２】充填管を封じる状態を示す図である。
【図３】充填管を内部に設置したタンクを真空排気する状態を示す図である。
【図４】水素吸蔵合金タンクに高圧水素を供給する状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通す
る要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００１２】
図１乃至図４は、本発明の実施の形態による水素吸蔵合金の活性化方法を説明するための工程断面図である。水素吸蔵合金は、例えば高圧のタンク内に収納され、燃料電池の水素供給源として車両に搭載されて用いられるものとする。
【００１３】
先ず、図１に示すように、活性化合金１０を充填管１２の内部に設置する。活性化合金１０は、未活性合金に活性化処理を施すことにより得られるものである。この活性化処理としては、水素の吸蔵及び放出が可逆的に行えるような特性を未活性合金に付与する公知の方法を用いることができる。公知の方法としては、例えば真空高温下において、不純ガスを除去し、高純度の水素ガスを高圧供給する方法が挙げられる。
【００１４】
充填管１２は透明ガラス管であるが、未活性合金や活性化合金１０との反応性がなく、加熱によりその形状を加工でき、この加工によりその内部空間を外部から遮断した場合に、内部空間の圧力と外部圧力との差が一定値以上となった場合に破壊できる性質を有するものであれば特に限定されない。また、充填管１２の口径は、合金貯蔵タンク２２の内部に設置できるサイズであればよい。このため、充填管１２の口径サイズは、合金貯蔵タンク２２の開口部面積に併せて自由に選択できる。また、充填管１２の肉厚は、破壊が容易となるような薄いものを用いることが望ましい。
【００１５】
充填管１２内への活性化合金１０の設置は、活性化合金１０が外気、特に水分に接触しないよう真空雰囲気下で行うことが望ましく、例えば露点温度管理下のグローブボックス内で行うことが望ましい。
【００１６】
次に、充填管１２をターボ分子ポンプ１４に経路１６を介して接続する。ターボ分子ポンプ１４は、内部のロータが高速回転して気体分子を弾き飛ばすことによりガスを排気する真空ポンプである。経路１６上には、開閉することにより充填管１２とターボ分子ポンプ１４とを連通する真空弁１８が設けられている。そして、ターボ分子ポンプ１４を駆動してから真空弁１８を開くことにより、充填管１２の内部を真空排気する。充填管１２の真空度は、後述する合金貯蔵タンク２２の真空度と等しくすることが望ましい。
【００１７】
次に、図２に示すように、充填管１２の途中を封じて充填管１２ａ、１２ｂに分離する。具体的には、真空弁１８を閉じると共にターボ分子ポンプ１４の駆動を停止し、経路１６と接続状態で又は取り外した状態で、充填管１２を活性化合金１０が充填された充填管１２ａと、そうでない充填管１２ｂとにバーナー等の熱源を用いて分離する。なお、分離時に外気が充填管１２の内部空間に流入しないよう、この分離工程は、真空雰囲気下において行うことが望ましい。
【００１８】
次に、図３に示すように、上記の分離工程で得られた充填管１２ａを未活性合金２０と共に合金貯蔵タンク２２の内部に設置する。未活性合金２０は、活性化合金１０に活性化処理を施す前の水素吸蔵合金である。合金貯蔵タンク２２は、耐圧性のものであれば特に限定されない。
【００１９】
本実施の形態では、充填管１２ａと共に、合金貯蔵タンク２２の内部に未活性合金２０を設置することとしている。この理由は、後述するように、充填管１２ａ内の活性化合金１０を起点として合金貯蔵タンク２２内の未活性合金２０を連続的に活性化できるからである。したがって、合金貯蔵タンク２２内に未活性合金の２０のみを設置した場合に比べて、活性化処理に要する時間を短縮することができる。
なお、合金貯蔵タンク２２の内部に、充填管１２ａのみを設置してもよい。こうすることで、活性化処理に要する時間を良好に短縮することができる。
【００２０】
また、この設置工程は、製造ラインの一般的な環境である常温常圧下で行うことができる。この理由は、活性化合金１０が封入された充填管１２ａ内が真空状態に保持されているからである。仮に、充填管１２ａを用いない場合には、活性化合金１０が外気と接触してしまうことを避けるために、製造ライン全体を真空雰囲気下にする必要がある。この点、本実施の形態によれば、充填管１２ａ内が真空状態に保持されているため、上述したような設備上の困難性を伴うことなく合金貯蔵タンク２２への設置を行うことができる。
【００２１】
また、活性化合金１０を未活性合金２０と共に設置する際には、これら異なる活性化状態の合金を非接触とする必要がある。この理由は、後述するように、活性化合金１０を起点として未活性合金２０を連続的に活性化できるところ、合金貯蔵タンク２２内の真空排気が完了する前にこのような活性化が進行し、活性化が不十分となるおそれがあるからである。この点、本実施の形態によれば、活性化合金１０を未活性合金２０と非接触状態にできるので、上述したような問題が生じることなく活性化を行うことができる。
【００２２】
次に、合金貯蔵タンク２２をターボ分子ポンプ２４に経路２６を介して接続する。経路２６上には、真空弁２８が設けられている。そして、ターボ分子ポンプ２４を駆動してから真空弁２８を開くことにより、合金貯蔵タンク２２の内部を真空排気する。合金貯蔵タンク２２の真空度は、例えば１．０×１０−４〜１．０×１０−６Ｐａに設定できる。
【００２３】
次に、図４に示すように、合金貯蔵タンク２２を水素タンク３０に経路３２を介して接続する。水素タンク３０には、内部に高圧・高純度（例えば、１０ＭＰａ以上、純度５Ｎ）の水素ガスが貯蔵されている。経路３２上には、経路３２に流す水素ガスの圧力を調整な圧力調整弁３４が設けられている。
【００２４】
圧力調整弁３４のゲージ圧を所定値以上に制御すると、合金貯蔵タンク２２内に高圧水素ガスが供給される。この結果、充填管１２ａが割れて、活性化合金１０と未活性合金２０とが接触した状態となる。この状態で更に高圧水素ガスを供給すると、活性化合金１０を起点として合金貯蔵タンク２２内の未活性合金２０を連続的に活性化できる。ここで、ゲージ圧の所定値としては、充填管１２を破壊する程度の圧力であればよい。このような圧力は、例えば、充填管１２と同一の口径、肉厚で形成した充填管の内部を真空とした状態で開口部を封じ、その後、高圧ガスを印加する実験を行うことで予め決定できる。
【００２５】
以上図１乃至図４に示したとおり、本発明の実施の形態の活性化方法によれば、充填管１２の口径を合金貯蔵タンク２２の開口部面積に併せて自由に選択できる。特に、充填管１２は汎用品を用いることができるので、合金貯蔵タンク２２側の自由度を高くすることができる。
【００２６】
また、充填管１２ａ内の活性化合金１０を起点として合金貯蔵タンク２２内の未活性合金２０を連続的に活性化できる。したがって、合金貯蔵タンク２２内に未活性合金の２０のみを設置した場合に比べて、活性化処理に要する時間を短縮することができる。
【００２７】
ところで、タンクスケールでの活性化処理は、活性化処理に時間を要するという問題がある。この理由は、合金貯蔵タンク２２といったタンクには、ゴムリング等のシール部材が用いられることが一般的であり、シール部材の熱変形を考慮すると、活性化処理を高温条件下で行うことができないからである。この点、本実施の形態によれば、活性化処理に要する時間を短縮できるので、特にタンクスケールでの活性化処理に好適である。
【００２８】
また、活性化合金１０が封入された充填管１２ａ内が真空状態に保持されているため、合金貯蔵タンク２２内の充填管１２ａの設置を常温常圧下で行うことができる。したがって、一般的な製造ラインの環境に対応できる。
【００２９】
また、充填管１２ａと未活性合金２０とを設置する際に、充填管１２ａ内部の活性化合金１０を未活性合金２０と非接触状態にできるので、設置時に活性化が進行してしまう不具合を良好に抑制できる。
【符号の説明】
【００３０】
１０    活性化合金
１２    充填管
１４，２４    ターボ分子ポンプ
１８，２８    真空弁
２０    未活性合金
２２    合金貯蔵タンク
３０    水素タンク
３４    圧力調整弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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