(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属水素化物の形での水素貯蔵タンクであって、
水素を収容するためのコンテナー（４）とコンテナーの内部に設置される金属水素化物とを備える型のタンクにおいて、
金属水素化物及びマトリックスを含む圧縮された材料で構成された少なくとも１つの固形物（６）を具備し、
前記マトリックスが、膨張グラファイト又は膨張天然グラファイトで構成され、
前記金属水素化物が、マグネシウム又はマグネシウム合金の水素化物であり、
前記固形物（６）は、前記マトリックス及び前記金属水素化物の混合体の圧縮により得られる、
ことを特徴とするタンク。
【請求項２】
コンテナー（４）の内部において積層方向（Ｌ）に積み重ねられた複数の固形物（６）を備える、
請求項１に記載のタンク。
【請求項３】
１つの又は各固形物（６）がペレットの形状をなす、
請求項１又は２に記載のタンク。
【請求項４】
固形物（６）は、ペレットの軸線に沿う単軸の圧縮により得られる、
請求項３に記載の請求項に記載のタンク。
【請求項５】
膨張グラファイト又は膨張天然グラファイトの粒子は細長い蠕虫の形状をなす、
請求項１〜４のいずれか１の請求項に記載のタンク。
【請求項６】
１つの又は各固形物（６）がコンテナー（４）の横内部表面（２３）と１つの又は各固形物（６）との間の環状スペース（２２）が作られるようにコンテナー（４０）の内部に保持される、
請求項１〜５のいずれか１の請求項に記載のタンク。
【請求項７】
コンテナー（４）の内部で延びる、熱交換流体のための少なくとも１つのダクト（２５）を有する熱交換器（２４）を具備する、
請求項１〜６のいずれか１の請求項に記載のタンク。
【請求項８】
ダクト（２５）は、固形物（６）を貫通する
請求項７に記載のタンク。
【請求項９】
固形物（６）と交互にダクト（２５）にはめ込まれる金属プレート（４０）を具備する、
請求項８に記載のタンク。
【請求項１０】
金属プレート（４０）と一緒に交互にダクト（２５）にはめ込まれる環状スペーサー（４２）を具備し、
１つの又は各固形物（６）はスペーサー（４２）にはめ込まれる、
請求項９に記載のタンク。
【請求項１１】
ダクト（２５）は、略同軸である熱交換流体のための供給パイプ（３０）及び排出パイプ（３１）を具備する、
請求項７〜１０のいずれか１の請求項に記載のタンク。
【請求項１２】
ダクト（２５）は、外チューブ（２６）と外チューブの内部に延びる内チューブ（２８）とを具備し、
内チューブ（２８）は、熱交換流体のための供給パイプ及び排出パイプのうちの１つを画定し、
外チューブ（２６）は内チューブと共に、供給パイプ及び排出パイプのうちの別の１つを画定する、
請求項１１に記載のタンク。
【請求項１３】
供給パイプは、内チューブ（２８）に沿って分布される開口部（３２）を介して排出パイプに連通する、
請求項１２に記載のタンク。
【請求項１４】
排出パイプ（３１）は、環状であると共に、供給パイプ（３０）を包囲する、
請求項１２又は１３に記載のタンク。
【請求項１５】
固形物（６）のための加熱素子（４４）を具備する、
請求項１〜１４のいずれか１の請求項に記載のタンク。
【請求項１６】
各加熱素子（４４）は、複数の固形物（６）を貫通する、
請求項１５に記載のタンク。
【請求項１７】
加熱素子（４４）は、電気抵抗器である、
請求項１５又は１６に記載のタンク。
【請求項１８】
固形物（６）は、固形物同士の間の気体循環のためのスペース（６２）を有するよう、積層軸に沿って互いから離間し保持される、
請求項２に記載のタンク。
【請求項１９】
１つの又は各固形物は、１５〜２５質量％の膨張グラファイト、具体的には約２０質量％の膨張グラファイトを含む、
請求項１及び１８に記載のタンク。
【請求項２０】
１つの又は各固形物は、１〜１０質量％の膨張グラファイト、具体的には５〜１０質量％の膨張グラファイトを含む、
請求項１及び９に記載のタンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、金属水素化物の形での水素貯蔵タンクであって、水素を収容するためのコンテナーとコンテナーの内部に設置される金属水素化物とを備える型の、タンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
前記の型のタンクは、燃料電池又は熱機関に水素を供給するために使用してもよい。
【０００３】
特許文献１は、内部に小部屋が配置されるチューブ状のコンテナーを備え、各小部屋が複数の小さく、扇状の容器により構成され、各容器が金属水素化物粉末を含む、水素貯蔵タンクを説明する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第ＷＯ２００７／０１１４７６Ａ２号公報
【特許文献２】国際公開第ＷＯ２００７／１２５２５３Ａ１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この発明の目的は、十分な充填速度及び放出速度を有する、水素の大容量の貯蔵を可能にする金属水素化物の形での水素の貯蔵タンクを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的を達成するために、この発明は、前記の型の水素貯蔵タンクであって、金属水素化物及びマトリックスを含む圧縮された材料で構成された少なくとも１つの固形物を具備することを特徴としたタンクを提案する。
【０００７】
他の実施形態によれば、タンクは、１又は複数の以下の特徴を、単独で又は技術的に可能なすべてのものの組み合わせで備える。
−  マトリックスが膨張グラファイト、好ましくは、膨張天然グラファイトで構成される。
−  金属水素化物が、マグネシウム又はマグネシウム合金の水素化物である。
−  タンクが、コンテナーの内部において積層方向に積み重ねられた複数の固形物を備える。
−  １つの又は各固形物がペレットの形状をなし、コンテナーの横内部表面と１つの又は各固形物との間の環状スペースが作られるようにコンテナーの内部に保持される。
−  タンクが、コンテナーの内部で延びる、熱交換流体のための少なくとも１つのダクトを有する熱交換器を具備する。
−  ダクトは、固形物を貫通する。
−  タンクは、固形物と交互にダクトにはめ込まれる金属プレートを具備する。
−  タンクは、金属プレートと一緒に交互にダクトにはめ込まれる環状スペーサーを具備し、１つの又は各固形物はスペーサーにはめ込まれる。
−  ダクトは、略同軸である熱交換流体のための供給パイプ及び排出パイプを具備する。
−  ダクトは、外チューブと外チューブの内部に延びる内チューブとを具備し、内チューブは、熱交換流体のための供給パイプ及び排出パイプのうちの１つを画定し、外チューブは内チューブと共に、供給パイプ及び排出パイプのうちの別の１つを画定する。
−  供給パイプは、内チューブに沿って分布される開口部を介して排出パイプに連通する。
−  排出パイプは、環状であると共に、供給パイプを包囲する。
−  タンクは、固形物のための加熱素子を具備する。
−  各加熱素子は、複数の固形物を貫通する。
−  加熱素子は、電気抵抗器である。
−  固形物は、固形物同士の間の気体循環スペースを有するよう、積層軸に沿って互いから離間して保持される。
−  １つの又は各固形物は、１５〜２５質量％の膨張グラファイト、具体的には約２０質量％の膨張グラファイトを含む。
−  １つの又は各固形物は、１〜１０質量％の膨張グラファイト、具体的には５〜１０質量％の膨張グラファイトを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】圧縮された複合材料のペレットを含む水素タンクの縦断面略図。
【図２】図１の領域ＩＩの拡大図。
【図３】圧縮圧力に応じた、圧縮された複合材料のペレットの密度及び空隙率を説明するグラフ。
【図４】分割棒(barre divisee)原理により熱伝導率を測定するための作業台の略図。
【図５】圧縮された複合材料のペレットについて行われる熱伝導率測定を説明するグラフ。
【図６】温度及び圧力に応じた、マグネシウム（Ｍｇ）及び水素化マグネシウム（ＭｇＨ２）の間の平衡曲線を説明するグラフ。
【図７】金属水素化物の形での水素貯蔵のためのタンクの水素充填の比較試験を説明するグラフ。
【図８】金属水素化物の形での水素貯蔵のためのタンクの水素充填の比較試験を説明するグラフ。
【図９】金属水素化物の形での水素貯蔵のためのタンクの水素充填の比較試験を説明するグラフ。
【図１０】金属水素化物の形での水素貯蔵のためのタンクの水素充填の比較試験を説明するグラフ。
【図１１】他の実施形態による水素タンクを説明する、図２に類似の拡大図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
この発明及びこの発明の利点は、単なる例により提供され、かつ添付図面を参照する以下の記載によって、より明らかになるであろう。
【００１０】
図１は、金属水素化物の形での水素貯蔵のための、この発明によるタンク２を説明する。
【００１１】
タンク２は、内部容積５を画定する水素のためのコンテナー４と、コンテナー４の内部に配置される金属水素化物状での水素貯蔵のための複数のペレット６とを備える。
【００１２】
コンテナー４はチューブ状である。コンテナー４は、縦軸Ｌを有するチューブ８を備え、チューブ８は、チューブ８に溶接される固定キャップ１０により縦方向の一端を閉じられ、かつ、着脱キャップ１２により縦方向の他端を閉じられる。チューブ８は、円形状横断面を有する。
【００１３】
着脱キャップ１２は、チューブ８の端に溶接され、かつ、チューブ８を半径方向外側に向かって延長させ、固定リング１４に例えばネジ締めされる。リング１４は、ボルト１８のような固定部材の通過のための開口部１６を備える。コンテナー４は、軸Ｌ回りに分散される複数のボルト１８を具備する。
【００１４】
タンク２は、漏洩防止のやり方で着脱キャップ１２を貫通する水素循環パイプ２０を備える。それにより、容積５が水素供給源に、又は例えば燃料電池若しくは熱機関のような水素消費ユニットに接続されることが可能になる。
【００１５】
各ペレット６は、水素化マグネシウムと、膨張グラファイト好ましくは膨張天然グラファイト（ＧＮＥ）で構成されるマトリックスとを含む、圧縮された複合材料でできている固形物形状をなしている。複合材料及びその準備の方法は、下記により詳しく説明される。
【００１６】
各ペレット６は、この場合は円形であるチューブ８の断面にほぼ相当する周囲の輪郭を有する。ペレット６は、整列され、タンク４の中で軸Ｌに沿って積み重ねられる。
【００１７】
各ペレット６は、チューブ８の内径よりも実質的に小さい外形を有する。その結果、タンク２は、ペレット６及びチューブ８の横内部表面２３の間に作られる環状スペース２２を有し、環状スペース２２は、ペレット６の積層体の長さ全体に軸Ｌに沿って延びる。
【００１８】
熱交換器２４の中で循環している熱交換流体との熱交換によるペレット６の加熱及び冷却の両方又はその一方のために、タンク２は、コンテナー４の内部に延びる熱交換器２４を具備する。
【００１９】
熱交換器２４は、軸Ｌに沿って、コンテナー４の中央で軸線方向に延びる熱交換流体のためのダクト２５を具備する。
【００２０】
ダクト２５は、同軸である外チューブ２６及び内チューブ２８を具備する。内チューブ２８は、熱交換流体を導くための中央パイプ３０を形成する。外チューブ２６は、内チューブ２８を包囲し、中央パイプ３０を包囲する熱交換流体を導くための環状パイプ３１を、内チューブ２８と共に形成する。
【００２１】
内チューブ２８の壁は、開口部３２を具備し（図２）、開口部３２は、環状パイプ３１及び中央パイプ３０の間の熱交換流体の循環のために内チューブ２８に沿って分布される。
【００２２】
ダクト２５は、外チューブ２６及び内チューブ２８を閉じるためのプラグ３３（図１）を一端に具備する。
【００２３】
ダクト２５の他端は、密閉のやり方で着脱キャップ１２を貫通し、熱交換流体のための循環路（図中非表示）に中央パイプ３０及び環状パイプ３１を接続するための末端部３４を備える。
【００２４】
中央パイプ３０が供給パイプに、環状パイプ３１が排出パイプになるように、中央パイプ３０及び環状パイプ３１は、循環路に接続される。ある変更例として、熱交換流体の循環の方向を反対にする。
【００２５】
ペレット６は、それらの中央で孔が設けられる。ペレット６は、外チューブ２６にはめ込まれ、軸Ｌに沿って積み重ねられる。したがって、ダクト２５は、コンテナー４の内部にペレット６を保持する。
【００２６】
プラグ３３は、ネジピン３６を具備する。タンク２は、ダクト２５上に軸Ｌに沿ってペレット６を保持するために、支持ワッシャー３７とピン３６にねじ止めされる把持ネジ３８とを具備する。
【００２７】
図２で示すように、熱交換器２４は、ペレット６同士の間に互い違いに挿入されるプレート４０を具備する。
【００２８】
各プレート４０は、ペレット６の形状にほぼ一致する外部の輪郭を有するディスクの形状をしてなり、それの中央で孔を設けられる。各プレート４０は、外チューブ２６にはめ込まれる。
【００２９】
各プレート４０は、その内側の縁で外チューブ２６と接触し、その互いに向かい合った表面でペレット６と接触する。
【００３０】
熱交換器２４は、環状スペーサー４２を具備し、環状スペーサー４２は、それらの間隔を維持するためにプレート４０同士の間に挿入される。各ペレット６は、スペーサー４２にはめ込まれ、スペーサー４２自身は、外チューブ２６にはめ込まれる。
【００３１】
プレート４０は、外チューブ２６及びペレット６の周囲の間の熱を伝導することにより外チューブ２６及びペレット６の間の熱交換を改善することを目的としている。これらは、例えば金属、好ましくは、銅で作られる。
【００３２】
プレート４０及びダクト２５は、ペレット６のための支持外郭構造を形成する。外郭構造は、複数の環状間隔を有し、各間隔が２つのプレート４０同士の間に形成され、スペース２２内において半径方向外側に向かって開口している。
【００３３】
タンク２は、ペレット６を貫通する加熱素子４４を具備する。
【００３４】
各加熱素子４４は、ペレット６を貫通する金属の棒の形状をしている。各加熱素子４４は、ジュール効果での放熱によるコンテナー４の内部での熱の製造のための電気的供給回路（図中非表示）へのそれの接続のために、密閉のやり方で着脱キャップ１２を貫通する。
【００３５】
タンク２の製造方法において、複数のペレット６が製造され、ダクト２５及び加熱素子４４が着脱キャップ１２に固定され、ペレット６、スペーサー４２及びプレート４０がダクト２５の外チューブ２６にはめ込まれ、その全てがチューブ８の内部に挿入され、次いで、着脱キャップ１２はリング１６に固定される。
【００３６】
このようにして得られたタンク２は、水素化マグネシウムの形での水素を当初から含む。
【００３７】
以前に示したように、各ペレット６は、水素化マグネシウムと、膨張グラファイト好ましくは膨張天然グラファイト（ＧＮＥ）で構成されたマトリックス（又は“スケルトン（squelette）”）とを含む、圧縮された複合材料で形成される固形物の形をしてなる。
【００３８】
その材料は、金属水素化物と、ここではＧＮＥで作られたマトリックスとの組み合わされた使用により、“複合体”として適任である。
【００３９】
複合材料は、水素化マグネシウムの形での吸収によって水素を貯蔵すること、及び脱離によって水素を放出することを目的としている。水素の脱離は、複合材料の中に非水素化マグネシウムの出現をもたらす。以下の記載では、簡単のために、“水素化マグネシウム”とは、複合材料の水素化マグネシウムと、任意の割合の非水素化マグネシウムを称する。
【００４０】
この発明の枠組内では、“圧縮された”とは、この場合は水素化マグネシウム及びＧＮＥで構成される、それぞれ分離された原材料の密度よりも著しく高い密度である物質を称する。複合材料の密度は、分離された原材料の密度よりも１００％高く、４００％高くてもよい。
【００４１】
ペレット６の準備のための方法によると、複合材料は、水素化マグネシウム粉末（ＭｇＨ２）及びＧＮＥの粒子の混合体の圧縮により得られる。
【００４２】
好ましくは、水素化マグネシウム粉末は１〜１０μｍの粒子サイズを有する。
【００４３】
粉末の混合体は、室温下かつ大気圧下で、例えばミキサーのような従来のやり方で製造される。
【００４４】
好ましくは、粉末の混合体の圧縮は、例えばペレット成形機で、単軸の圧縮で行われる。
【００４５】
好ましくは、具体的には自然発火性の水素化マグネシウム粉末の酸化を避けるために、混合及び圧縮は、制御された大気下で実行される。
【００４６】
圧縮中にもたらされる圧力は、複合材料の所望の空隙率により特に選択される。例として、１ｔ／ｃｍ２（１０８Ｐａ）のオーダーの圧力は、０．３のオーダーの空隙率を有するペレットを得るために適していることが証明された。
【００４７】
図３のグラフは、この発明により得られる圧縮された複合材料のペレットの様々な圧縮圧力に対する密度及び空隙率を説明する。
【００４８】
圧縮は、金属水素化物の体積密度、ひいては水素貯蔵体積容量(capacite volumique de stockage d'hydrogene)を増加する。また、圧縮は、材料内の空隙の減少により熱伝導率をも増加する。
【００４９】
ＧＮＥは、化学的及び熱的処理により変性されたグラファイトの形である。ＧＮＥは、良好な熱の導体であり、したがって複合材料の熱伝導率を改善する。その存在及びその構造は、複合材料の凝集を容易にする。その結果、複合材料は、非常に高い機械的強度を有し、ペレットの機械加工を可能にし、タンクへのペレットの充填のためのそれらの取り扱いを容易にする。
【００５０】
加えて、驚くことに金属水素化物粉末とは違って、複合材料は自然発火性ではなく、それにより、取り扱いがより安全になり、タンクの充填を特に容易にする。
【００５１】
有利に、混合体に使用される水素化マグネシウム粉末は、１０質量％よりも少ない、好ましくは５質量％よりも少ない非水素化マグネシウムを含む。水素化マグネシウムがより完全に水素化されるほど、粉末が空気に対してより安定することになる。
【００５２】
好ましくは、水素の吸収及び脱離のより好ましいキネティック(cinetique)を有するために、混合段階の前に、水素化マグネシウムは活性化される。この活性化段階は、例えば、遷移金属、遷移金属の合金、又は混合体に対して１〜１０原子数％の比率で導入される酸化遷移金属を有する水素化マグネシウムの共粉砕(co-broyage)によって行われる。
【００５３】
ここで使用される用語“遷移金属”は、原子状態において部分的に詰められたｄ軌道を有し、かつ、ｄ軌道でもって少なくとも一つのイオンを構成し、部分的に詰められる、化学元素に関する。それらは、具体的には遷移金属Ｖ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｃｒ及びＭｎである。
【００５４】
特に好ましい実施形態において、水素化マグネシウム粉末は、混合体に対して１〜１０原子数％の比率で導入された、チタニウム、バナジウム、及びクロム又はマンガンのどちらか一方を含む面心又は体心立方構造の合金との共粉砕により、特許文献２の教示にしたがって活性化される。
【００５５】
ＧＮＥの粒子は、５００μｍのオーダーの直径及び数ミリメーターの長さを有する細長い蠕虫（ぜんちゅう）の形状を有利にしている。
【００５６】
単軸の圧縮の効果の結果として、蠕虫形状は、圧縮軸線に略垂直に方向づけられている。このことは、複合材料に強力な異方性の熱特性を与え、圧縮軸線に垂直方向への熱伝導を容易にする。
【００５７】
ペレット６は、これらの軸線に沿う単軸の圧縮により有利に得られる。この結果、蠕虫形状が各ペレット６の軸線に垂直な方向に方向付けられ、ペレット６の半径方向の熱伝導率が向上される。
【００５８】
複合材料の熱伝導率は、複合材料のＧＮＥの比率に依存する。
【００５９】
測定は、ＧＮＥの様々な含有量について準備されたペレットで行われた。測定は、図４で説明するように、分割棒の原理に基づく従来の連続稼動測定作業台で行われる。
【００６０】
この原理によれば、サンプル５０は、２つの標準部品５２ａ，５２ｂの間に位置決めされ、断熱材の２つの層５３の間に配置され、その全体は、各側においてホットプレート５４及びコールドプレート５５に接触する状態にある。熱電対５６は、プレート５４，５５の間に分布される様々な場所での温度を測定するために標準部品及びサンプルの中へ挿入される。
【００６１】
サンプルは、各ペレットの軸線方向及び半径方向の熱伝導率を測定するために、ペレットの軸線及びその軸線に垂直な方向に沿って、ペレットから切り出される。
【００６２】
０、５及び１０質量％のＧＮＥを含む複合材料の３つの組成が試験された。
【００６３】
図６のグラフは、ＧＮＥの質量での比率による、軸線方向熱伝導率（破線）及び半径方向熱伝導率（実線）の測定結果を説明する。測定中のサンプルの平均温度は、３０℃のオーダーであった。
【００６４】
熱伝導率は、ＧＮＥの比率にほぼ比例する。半径方向の熱伝導率は、軸線方向の熱伝導率よりもＧＮＥの含有量に伴いより速く増加する。
【００６５】
複合材料の水素吸収の質量での容量は、複合材料の中のマグネシウムの比率に依存し、ＧＮＥは先験的に水素を吸収しない。
【００６６】
ＧＮＥの比率は、特に制限されない。ＧＮＥの比率は、熱伝導率及び水素吸収の質量による容量の間の妥協によって選択される。
【００６７】
最終の組成に対して１〜１０質量％のオーダーのＧＮＥの低い含有量でも、著しく熱伝導率を増加することを既に可能にしている。したがって、好ましくは、複合材料は、５〜１０質量％のＧＮＥを含む。
【００６８】
水素の充填及び脱離のキネティックは、物質の形状によっては著しく影響されない。
【００６９】
物質は、活性水素化マグネシウム及びＧＮＥの間の化学反応から生じる化合物を、殆ど又は全く含まないと考えられる。
【００７０】
複合材料は、製造することが簡単である。複合材料は、入手可能な原材料を使用し、安価であり、その製造及びペレットへのその成形のために複雑な設備を必要としない。
【００７１】
作用時、水素は、適当な圧力及び温度条件で複合材料からの水素の脱離によりタンク２から放出され、水素は、適当な圧力及び温度条件で複合材料のマグネシウムでの水素の吸収によりタンク２の中へ充填される。
【００７２】
複合材料からの水素の脱離は、金属マグネシウムの形成を引き起こし、水素のそれに続く吸収のために使用可能になる。
【００７３】
図６のグラフは、温度及び圧力による、マグネシウム（Ｍｇ）及び水素化マグネシウム（ＭｇＨ２）の間の平衡曲線を説明する。
【００７４】
水素化マグネシウムによる水素の脱離は、吸熱反応であり、熱の印加がない状況では自然に中断される。マグネシウムによる水素の吸収は、発熱反応であり、適切な期間に水素を充填するために熱を排出し、反応が自然に中断されることを避けることが望ましい。
【００７５】
水素でタンク２を充填し、又はタンク２から水素を抽出するために、コンテナー４の中の水素圧力及びペレット６の温度は、適切な範囲内で維持される。
【００７６】
ペレット６の温度は、加熱素子４４及び熱交換器２４により調整される。加熱素子４４は、原則としてペレットに熱を印加するために使用される。熱交換器２４は、原則として熱交換器２４内の低温の流体の循環による熱の排出のために使用される。熱交換器２４は、上昇させられた温度の流体の熱交換器２４内の循環により熱を印加するために使用されてもよい。
【００７７】
充填及び放出の間に、水素は、複合材料の空隙を通ってペレット６から現れ、又はペレット６の中へ貫通する。
【００７８】
水素及びペレット６の間の交換表面領域は、ペレット６の大きい外径に設けられるという事実のおかげで大きい。ある変更例において、この交換表面領域を増加するために、各ペレット６及び各プレート４０の間に軸線方向の遊びがあり、したがって、気体の交換は、ペレット６の互いに向かい合った表面を通して等しく行われる。
【００７９】
図７〜１０において結果が示される比較試験は、この発明によるタンクにより得られる性能の向上を説明するために行われた。
【００８０】
第１の水素充填試験は、上記図１及び図２のようなタンクで行われ、当該タンクは、２７０ｃｍ３のコンテナーを備え、しかし熱交換器及び加熱素子を欠いており、１１０ｇの水素化マグネシウム粉末で満たされる。タンクは、流量計及び温度プローブを備えていた。
【００８１】
第２の試験は、今回は、外径が７ｃｍのペレットで満たされる、未だに熱交換器及び内部加熱素子を欠く同じタンクで行われ、各ペレットは、５質量％のＧＮＥ及び９５質量％の水素化マグネシウム粉末を含み、ペレットの全体の総質量は２５０ｇであった。
【００８２】
３００℃の初期温度にタンクを加熱するためにオーブンにタンクを配置し、次いで０．８ＭＰａの水素圧下にタンクを設置することによって、タンクに含まれる水素化マグネシウムの完全な脱水素化後に、これら２つの試験は行われた。
【００８３】
図７及び図８のグラフは、第１の試験（図７）及び第２の試験（図８）のタンクの充填された水素の体積、タンク中央での温度及びタンク周囲での温度を説明する。
【００８４】
ペレットによって充填された水素の体積は、粉末によって充填された体積よりも多く、６５ＮＬ（通常のリットル）に対して１７０ＮＬである。
【００８５】
このことは、ペレットの圧縮が金属水素化物の体積密度，ひいては水素貯蔵体積容量を増加するという事実に起因する。
【００８６】
マグネシウムの質量ひいては排出されるべき熱量は２倍よりも大きいけれども、水素充填速度は、ペレットを有するとより速くなる。
【００８７】
コンテナーの中央及び周囲で測定された温度の比較は、温度が粉末でよりもペレットでの方がより一様であることを示す。
【００８８】
これらの結果は、圧縮された複合材料が熱伝導率及び水素貯蔵体積容量を改善することを可能にすることを示す。
【００８９】
図９及び図１０は、熱交換器及び加熱素子を今回は備える、同じタンクにより行われた第３及び第４の試験結果を説明する。したがって、タンクは、図１及び図２のそれと一致する。
【００９０】
第３及び第４の試験は、別の条件から開始して行われた。第３の試験（図９）の初期条件は、温度３００℃及び圧力１Ｍｐａである。第４の試験（図１０）の初期条件は、温度２２０℃及び圧力１．６Ｍｐａである。
【００９１】
充填は、２２０℃から、より速く開始している。
【００９２】
第２の試験と比較すると、充填は、熱交換器を備えることにより、さらにより速いことが加えて指摘される。このことは、マグネシウムの水素化の反応が著しい発熱反応であると共に、熱の効果的な排出がないときは、平衡の状態に非常に速く到達するという事実に起因する。その反応速度は非常に遅くなり、非常に長い充填時間を招来する。反応は、最も冷却されていないタンクの部分でさらに自然に中断される場合がある。
【００９３】
第３及び第４の試験と第１の試験との比較は、第２の試験における、より多量の充填体積を示す。このことは、タンクの体積の一部を占める熱交換器がないおかけで、第２の試験において水素化マグネシウムの量がより多かった事実にもっぱら起因する。
【００９４】
ペレット６の改善された熱伝導率は、ペレット６の温度の調整を容易にし、それにより、ペレットが水素の速い充填及び放出に好ましい温度条件に維持されることを可能にする。
【００９５】
加えて、熱交換器の存在は、タンクを水素で充填するための、より好ましい条件にペレットを維持することを容易にする。
【００９６】
その上に、タンク２の中のペレット６の配置は、効果的な湿潤(arrosage)を可能にする。ペレット６同士の間の環状スペース２２は、ペレット６との広い接触表面領域でもって水素の良好な循環及び良い分布を可能にする。ペレット６と、コンテナー４の横内表面の間に作られる環状の隙間は、タンクの連続した充填及び放出の間のペレットの膨張を可能にする。
【００９７】
ペレット６の高い機械的強度は、タンク２の充填及び放出のサイクルの繰り返しによっては変化しない。
【００９８】
図１１は、他の実施形態についてのタンクを説明する図２のそれに類似した図である。第１の実施例の構成要素に類似の構成要素の参照番号は、保持されている。
【００９９】
第２の実施形態のタンク２は、熱交換器２４がペレット６同士の間に挿入される金属プレートを欠いているという点において、第１の実施例とは異なっている。
【０１００】
ペレット６は、熱交換器２４のダクト２５の外チューブ２６に直接にはめ込まれ、ペレット６同士の間に挿入されるチューブ状スペーサー６０によって互いから離間されて、各対の互いに隣接するペレット６同士の間の気体の循環のために環状スペース６２を確保することを可能にする。
【０１０１】
ペレット６は、最終組成に対して約２０質量％の含有量のＧＮＥを有する。
【０１０２】
約２０％へのＧＮＥ含有量の増加は、ペレット６の熱伝導率の増加、ひいてはペレット６同士の間に挿入される金属熱交換プレートがないことを補うことを可能にする。
【０１０３】
金属プレートの省略は、タンクのコスト及びその質量を制限することを可能にする。また、このことは、プレートを形成する金属とマグネシウムとの反応を避けることも可能にする。そのうちに、銅製のプレートの銅は、ＭｇＣｕ化合物を構成するようマグネシウムと反応するおそれがある。
【０１０４】
図１１のタンクは、図２のタンクの質量水素容量(capacite gravimetrique en hydrogene)、つまり金属プレートの質量を加えられたペレット６の質量に対するタンクに貯蔵できる水素の質量よりも，増加させられた質量水素容量、つまりペレット６の質量に対するタンクに貯蔵できる水素の質量を有する。
【０１０５】
図２及び図１１のタンクで行われた測定は、図１１のタンクにおいて４．８８質量％の水素の質量容量に対して、図２のタンクにおいて２．９質量％の水素の質量容量を示した。
【０１０６】
ペレット６同士の間の間隔を空けることの維持は、大きな交換表面領域がペレット６及び水素の間に得られることを可能にし、このことは、十分な水素の充填速度及び放出速度を得ることを可能にする。
【０１０７】
第４の試験と同様のやり方で行われた測定は、金属プレートなしではあるがペレット６において約２０質量％に増加されたＧＮＥの比率を有するタンク構造が、金属プレート及びペレット６において約５質量％のＧＮＥの比率を有する第１の実施形態のタンクに関して同じオーダーの水素の充填速度及び放出速度並びに貯蔵される水素の量を得ることを可能にすることを示した。
【０１０８】
ペレット６のＧＮＥの比率は、熱交換を容易にする一方で著しい水素貯蔵を可能にするために１５％〜２５％、具体的には約２０％である。
【０１０９】
ある変更例において、ペレット６は、相隔たせられておらず、又は単一の一体の固形物に置換される。
【０１１０】
この発明は、具体的には内燃機関又は燃料電池のためのタンクに適用され、具体的には動力車に適用され、そしてより一般的には如何なる固定の又は可動の用途に適用される。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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