(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体水素吸蔵材料を収容する１つまたはそれ以上の水素貯蔵容器から、連続的に水素を放出するシステムであって、
水素需要部に接続される水素供給ラインと、
前記水素貯蔵容器の少なくとも１つの中の前記水素吸蔵材料に熱を供給して、前記固体水素吸蔵材料から水素を脱離させるためのエネルギー送達システムであって、前記固体吸蔵材料が前記供給ラインの圧力で水素を脱離させなくなった時に、動作停止され、前記水素貯蔵容器に熱を供給しなくなるエネルギー送達システムと、
工程制御システムであって、前記１つまたはそれ以上の水素貯蔵容器からの脱離工程をモニタし、前記エネルギー送達システムから前記１つまたはそれ以上の水素貯蔵容器への前記送達エネルギーを調整する工程制御システムと、
前記供給ラインを前記１つまたはそれ以上の水素貯蔵容器に接続するための１つまたはそれ以上の供給接続導管と、
を含み、
水素貯蔵容器に接続された各供給接続導管が逆流防止装置を有し、前記固体吸蔵材料が前記供給ラインの圧力で水素を脱離させなくなった時に、前記供給ライン内の水素が前記水素貯蔵容器内に逆流するのを防止または制限するシステム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムにおいて、
前記逆流防止装置が一方向弁または閉止弁であるシステム。
【請求項３】
請求項１または２に記載のシステムにおいて、
前記エネルギー送達システムが動作停止されると、前記水素貯蔵容器に水素を供給するための補助的水素供給システムが設置されるシステム。
【請求項４】
請求項３に記載のシステムにおいて、
前記補助的水素供給システムが、前記供給ラインから、少なくともすでに動作停止された前記水素貯蔵容器への補助的水素導管であるシステム。
【請求項５】
請求項４に記載のシステムにおいて、
前記補助的水素導管が、前記供給ライン内の圧力より低い圧力で、前記動作停止された水素貯蔵容器に水素を供給するための水素制御弁を有するシステム。
【請求項６】
請求項５に記載のシステムにおいて、
前記圧力制御弁が、大気圧より若干高い圧力で、水素を前記動作停止された水素貯蔵容器に供給するシステム。
【請求項７】
請求項６に記載のシステムにおいて、
前記圧力制御弁が減圧弁であるシステム。
【請求項８】
請求項３に記載のシステムにおいて、
前記補助的水素供給システムが二次的な水素貯蔵シリンダであるシステム。
【請求項９】
請求項８に記載のシステムにおいて、
前記水素ガスシリンダが、前記動作停止された水素貯蔵ユニット内の圧力を大気圧に対して陽圧に保持するための圧力で気体を供給するシステム。
【請求項１０】
水素供給ラインに、ある供給量の水素を送達するシステムであって、
固体水素吸蔵材料を収容する１つまたはそれ以上の水素貯蔵容器と、
少なくとも１つの水素貯蔵容器内の前記固体水素吸蔵材料に熱を供給する少なくとも１つのエネルギー送達システムであって、前記熱が水素を前記固体水素吸蔵材料から脱離させるのに十分であるような少なくとも１つのエネルギー送達システムと、
前記水素供給ライン内の水素需要に基づいて、前記エネルギー送達システムの作動のタイミングを制御する制御システムであって、前記水素貯蔵容器の前記水素吸蔵材料の放出深度を判断するシーケンサコントローラを含み、前記水素需要を満たすために水素を前記水素貯蔵容器から前記水素供給ラインへと供給することが必要となるタイミングを予測または判断して、前記予測されたタイミングまでのある期間にわたり、前記水素貯蔵容器内の前記エネルギー送達システムを作動させて、前記水素貯蔵容器内の前記材料が、前記供給ライン内の前記水素需要を満たすために水素を前記水素供給ラインの供給圧力で供給できるような温度まで加熱されるように構成された制御システムと、
を含むシステム。
【請求項１１】
請求項１０に記載のシステムにおいて、
水素吸蔵材料を収容する２つまたはそれ以上の水素貯蔵容器を含み、
前記制御システムが、第一の水素貯蔵容器からの水素供給が所定のレベル未満となるタイミングを予測または判断し、前記予測または判断されたタイミングまでの所定の期間にわたり、第二の水素貯蔵容器内の前記エネルギー送達システムを作動させて、前記第二の水素貯蔵容器内の前記材料が、前記供給ライン内の前記水素需要を満たすために水素を前記水素供給ラインの供給圧力で供給できるような温度まで加熱されるように構成されているシステム。
【請求項１２】
請求項１０に記載のシステムにおいて、
前記制御システムが、
前記供給ラインへの水素供給可変値をモニタする流量積算計と、
プロセッサであって、前記水素供給が所定のレベル未満に低下したとそれが判断した時に、前記水素貯蔵容器内の前記エネルギー送達システムを作動させるプロセッサと、
を備えるシステム。
【請求項１３】
請求項１０に記載のシステムにおいて、
前記水素貯蔵容器の前記固体水素吸蔵材料の前記放出深度は前記エネルギー送達システムからのヒータ出力を利用して判断されるシステム。
【請求項１４】
水素送達システムから水素供給ラインに水素を供給する方法であって、
前記システムは固体水素吸蔵材料を収容する１つまたはそれ以上の水素貯蔵容器と、少なくとも１つの水素貯蔵容器内の前記固体水素吸蔵材料に熱を供給するための少なくとも１つのエネルギー送達システムであって、前記熱が前記固体水素吸蔵材料から水素を脱離させるのに十分であるようなエネルギー送達システムと、前記水素供給ライン内の水素需要に基づいて前記エネルギー送達システムの作動のタイミングを制御する制御システムであって、前記水素貯蔵容器の前記水素吸蔵材料の放出深度を判断するシーケンサコントローラを含む制御システムと、を含み、
前記水素需要を満たすために前記水素貯蔵容器から前記水素供給ラインへと水素が供給されることが必要となるタイミングを予測または判断するステップと、
前記予測されたタイミングまでのある期間にわたり、前記水素貯蔵容器内の前記エネルギー送達システムを作動させて、前記水素貯蔵容器内の前記材料が、前記供給ライン内の前記水素需要を満たすために水素を前記水素供給ラインの供給圧力で供給できるような温度まで加熱されるようにするステップと、
を含む方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法において、
前記水素貯蔵容器内の前記固体吸蔵材料が前記供給ラインの圧力で水素を脱離させなくなった時に、前記エネルギー送達システムを動作停止させて、前記水素貯蔵容器に熱を供給しなくなるようにするステップをさらに含む方法。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素放出システム、より詳しくは、２つまたはそれ以上の水素貯蔵容器を含み、水素が容器内で水素吸蔵材料の内部に吸蔵されるような水素放出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
触媒添加したＭｇＨ２等の金属水素化物を利用する水素貯蔵ユニットの場合、陽圧で脱離を起こさせるためには２８０℃超の温度が必要となる。一般に使用されるＧサイズの圧縮ガスシリンダの寸法では、十分に断熱された固体貯蔵シリンダを加熱した時の熱損失は、約５００ワットと概算できる。したがって、１６のシリンダの連結管式固体パックを加熱した時の熱損失は、約８キロワットと概算できる。この８キロワットがＭＨ水素結合を切るために必要なエネルギーに加わり、吸着に影響を与える。したがって、このようなシステムの結果的な熱効率はきわめて低く、電気使用量が増大し、カーボンフットプリントが悪くなる。
【０００３】
各貯蔵容器には、水素脱離のために十分な熱入力が必要となるため、一度に容器を１つずつ加熱して、（１）起動時の加熱パワーの総需要量を削減し、または（２）利用可能な加熱パワーの量が決まっている時に、格段に速い速度で水素脱離を起こさせるようにすることが有利である。したがって、本出願人は、複数の水素貯蔵容器を含み、脱離が一度に１つのシリンダでのみ起こるような連結管式貯蔵システムのコンセプトを追求している。
【０００４】
圧縮ガス貯蔵ユニットとは異なり、水素吸蔵材料を収容する固体水素貯蔵ユニットは、一定の圧力下で空になる。圧縮ガスユニットでは、放出深度をシリンダ内に残っているガス圧から正確に推測できる。これに対して、固体水素貯蔵ユニットでは、動作温度によって決定される一定の平衡圧で満杯から空率９０％超まで放出される。貯蔵されたガスの容積が小さくなりすぎ、必要な需要量に見合うガス流を供給できなくなると、水素貯蔵容器内の圧力が平衡点からゼロに急速に低下する。これは通常、放出深度が９０％を超えた時である。
【０００５】
一般に、一度に１つずつの容器からのみ水素が脱離されている時、水素貯蔵容器内の平衡圧が低下を始めてしまってからでは、連続する次のシリンダの加熱を開始するには遅すぎ、これは、容器を脱離に適した圧力と温度にするまでの時間が、現在の、ほとんど空になった容器に残された供給能力をはるかに超えるからである。水素需要を満たすために途切れることなく水素を供給するために、連続する次の水素貯蔵容器の加熱が、一定の平衡圧が低下し始めるより十分に前もって開始されることが望ましい。
【０００６】
これに加えて、動作している脱離中のシリンダが空になったら、熱損失を最小限に抑えるために、シリンダを冷却することが望ましい。しかしながら、水素化／脱水素反応は可逆的反応であるため、水素吸蔵材料の温度が下がると、反応が逆転して、水素吸蔵材料が水素を吸収する。図１は、ある圧力での温度に関するＭｇＨ２の吸収速度を示す。たとえば、吸収速度のグラフは、平衡温度より高温では、反応が離脱方向にあることを示している。平衡点より低温では、反応は吸収方向にある。したがって、シリンダが並列に供給マニホルドに接続され、連続する次のシリンダがその時点で平衡温度より高温に加熱されることによって水素を供給している場合、前のシリンダは平衡点より低温へと冷却される際に水素をすべて吸収し、水素需要を満たすために残っている正味の水素供給量がゼロになる。
【０００７】
本発明が上記の課題の１つまたはそれ以上に対処する水素貯蔵システムまたは供給装置を提供することが望ましい。
【０００８】
本発明中のあらゆる先行技術への論及は、この先行技術がオーストラリアまたは他の地域における一般的知見の一部であることも、この先行技術が当業者によって確認され、理解され、および関連性があるとみなされると合理的に予想されることも、認めるものではなく、いかなる形でも提案するものでもなく、また、そのように解釈されるべきでもない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の１つの態様によれば、１つまたはそれ以上の水素貯蔵容器から水素を放出させるシステムが提供され、水素貯蔵容器は、固体水素吸蔵材料を収容しており、システムは、
水素需要部に接続される水素供給ラインと、
水素貯蔵容器の少なくとも１つの中の水素吸蔵材料に熱を供給して、固体水素吸蔵材料から水素を脱離させるためのエネルギー送達システムと、
供給ラインを１つまたはそれ以上の水素貯蔵容器に接続するための１つまたはそれ以上の供給接続導管と、
を含み、
水素貯蔵容器に接続された各供給接続導管が逆流防止装置を有して、固体吸蔵材料が供給ラインの圧力で水素を脱離しなくなった時に、供給ライン内の水素が水素貯蔵容器へと逆流するのを防止または制限する。
【００１０】
本発明のすべての態様によれば、好ましくは、固体吸蔵材料が供給ラインの圧力で水素を脱離しなくなった時に、エネルギー送達システムが動作停止されて、水素貯蔵容器に熱を供給しなくなる。
【００１１】
本発明の好ましい形態において、逆流防止装置は一方向弁であるか、または単純に閉止弁であってもよい。逆流防止装置を設置することによって、水素貯蔵ユニットから水素の実質的部分がすでに脱離されてエネルギー送達システムが動作停止されている、空になった水素貯蔵容器内に水素供給ライン内の水素が再び進入することが防止されるか、または水素が所望の低い漏出速度で漏れて、空になった水素貯蔵容器へと戻ることができる。それゆえ、水素吸蔵材料の温度が低下して、水素吸蔵反応が水素吸収の方向で進むと、水素供給ライン内の水素が水素供給ラインから空になった水素貯蔵ユニットの中に再び進入することが防止されるか、または限定された量しか再び進入しなくなる。
【００１２】
反応動態として、冷却された水素吸蔵材料中への水素の吸収を推進することによって、空になった水素貯蔵ユニット内の利用可能な水素が全部吸収され、水素貯蔵容器内に不完全真空が作られる。場合によっては、真空を作ることが望ましいかもしれない。
【００１３】
本発明は、水素以外の気体、たとえばアルゴン、空気または窒素を供給することによって真空を埋めるか、冷却中の材料に補助的水素供給源から水素が供給されるようにする手段を提供してもよい。水素以外の気体を供給しても、または意図的に、冷却中の容器の中へと空気が漏れて入るようにしてもよい。
【００１４】
補助的水素供給源は、空になったそれぞれの水素貯蔵容器に、水素貯蔵容器へのエネルギー送達システムが動作停止された時に接続可能であってもよく、あるいは、供給された水素のうちの少量を供給源への分岐管継手から捕捉して容器に戻してもよい。
【００１５】
補助的水素供給源を設置した場合、ある量の水素が空になった水素貯蔵ユニット内に供給されて、真空の形成が防止される。水素脱離のために圧力が動作圧力未満になると、水素吸収の反応動態が大幅に低下する。補助的水素供給源が、空になった水素貯蔵ユニットに水素を供給して、水素貯蔵容器内の圧力を大気圧または大気圧より若干高く維持することによって、水素貯蔵ユニットの中で漏れが発生し、空気がユニットに入るのを防止することが好ましい。
【００１６】
前述のように、補助的水素供給源は、供給ラインから少なくともすでに動作停止された水素貯蔵容器への補助的水素導管であってもよい。水素貯蔵導管は好ましくは圧力制御弁を有し、これによって、水素が動作停止された水素貯蔵容器へと、供給ライン内の圧力より低い圧力で、好ましくは大気圧から２ｂａｒａ（すなわち、大気圧より若干高い圧力）で供給される。１つの実施形態において、圧力制御弁は減圧弁である。あるいは、補助的水素供給源は二次的な水素貯蔵シリンダ、たとえば、大気圧から２気圧の間の圧力でガスを供給して、動作停止された水素貯蔵ユニット内の圧力を大気圧に対して陽圧に維持する水素ガスシリンダであってもよい。
【００１７】
冷却中の、空になった水素貯蔵シリンダへと再吸収される水素の量をさらに制限するために、水素吸蔵材料の冷却速度を、シリンダの受動的または能動的冷却のいずかまたは両方によって、空になったシリンダの冷却を促進することによって速めてもよい。受動的冷却は、シリンダの外側を覆っているかもしれないすべての外側断熱材を除去するという形態であってもよく、能動的冷却は、空になったシリンダの外面に対するエアブロワの使用または水冷ジャケットの使用が関わっていてもよい。
【００１８】
本発明の他の態様において、水素供給ラインにある供給量の水素を送達するシステムが提供され、これは、
固体水素吸蔵材料を収容する１つまたはそれ以上の水素貯蔵容器と、
少なくとも１つの水素貯蔵容器内の固体水素吸蔵材料に熱を供給するための少なくとも１つのエネルギー送達システムであって、熱が、固体水素吸蔵材料から水素を脱離させるのに十分であるようなエネルギー送達システムと、
水素供給ライン内の水素需要に基づいて、エネルギー送達システムの作動のタイミングを制御する制御システムであって、水素需要を満たすために水素を水素貯蔵容器から水素供給ラインへと供給することが必要となるタイミングを予測して、予測されたタイミングまでのある期間にわたり、水素貯蔵容器内のエネルギー送達システムを作動させて、水素貯蔵容器内の材料が、供給ライン内の水素需要を満たすために水素を水素供給ラインの供給圧力で供給できるような温度まで加熱されるように構成された制御システムと、
を含む。
【００１９】
上記の発明は、エネルギー送達システムと制御システムを有する１つの水素貯蔵容器にも応用可能でありうる。制御システムは、需要をモニタし、予測される水素需要を満たすために水素貯蔵容器からの水素が必要であることを示す可変値に応答して、エネルギー送達システムを作動させるであろう。
【００２０】
しかしながら、好ましい形態では、上記のシステムは、水素吸蔵材料を収容する２つまたはそれ以上の水素貯蔵容器を含み、制御システムは、第一の水素貯蔵容器からの水素供給が所定のレベル未満となるタイミングを予測または判断し、予測または判断されたタイミングまでの所定の期間にわたり、第二の水素貯蔵容器内のエネルギー送達システムを作動させて、第二の水素貯蔵容器内の材料が、供給ライン内の水素需要を満たすために水素を水素供給ラインの供給圧力で供給できるような温度まで加熱されるように構成される。
【００２１】
本発明の好ましい形態において、制御システムは、供給ラインへの水素供給の可変値をモニタするセンサと、センサからの信号から、その時点で水素供給ラインに接続されている水素貯蔵容器内の水素供給が所定のレベル未満になったとそれが判断した時に、連続する次の水素供給容器内のエネルギー送達システムを作動させるプロセッサと、を備える。
【００２２】
本発明の他の態様において、水素供給システムから水素供給ラインに水素を供給する方法が提供され、システムは固体水素吸蔵材料を収容する１つまたはそれ以上の水素貯蔵容器と、少なくとも１つの水素貯蔵容器内の固体水素吸蔵材料に熱を供給するための少なくとも１つのエネルギー送達システムであって、熱が固体水素吸蔵材料から水素を脱離させるのに十分であるようなエネルギー送達システムと、水素供給ライン内の水素需要に基づいてエネルギー送達システムの作動のタイミングを制御する制御システムと、を含む。
【００２３】
本方法は、水素需要を満たすために水素貯蔵容器から水素供給ラインへと水素が供給されることが必要となるタイミングを予測または判断するステップと、予測されたタイミングまでのある期間にわたり、水素貯蔵容器内のエネルギー送達システムを作動させて、水素貯蔵容器内の材料が、供給ライン内の水素需要を満たすために水素を水素供給ラインの供給圧力で供給できるような温度まで加熱されるようにするステップと、を含む。
【００２４】
本明細書において、文脈により他の解釈が必要な場合を除き、用語「〜を備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」およびその変化形「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」、「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ」、「ｃｏｍｐｒｉｓｅｄ」等は、他の追加要素、構成要素、整数またはステップを排除しようと意図するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】金属水素化物材料の水素吸収に関する、一般的な反応速度対温度曲線のグラフである。ある圧力での吸収および脱離の平衡点は、ｘ軸との交点により定義される。
【図２】デジタル質量流量計の積分に基づく連結管式金属水素化物シリンダの逐次的脱離のフローチャートである。
【図３】ヒータ出力の積分に基づく連結管式金属水素化物シリンダの逐次的脱離のフローチャートである。
【図４】受動的ガス弁の構成を示す工程および計装図である。
【図５】１．１ｂａｒａでのシリンダ冷却の温度プロファイルのＦＥＡシミュレーションである。
【図６】１．１ｂａｒａでのシリンダ冷却の濃度プロファイルのＦＥＡシミュレーションである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図４を参照すると、水素貯蔵容器１Ａ、１Ｂ、１Ｃの接続が概略的に示されている。水素貯蔵容器には、適当な水素吸蔵材料、たとえばＭｇＨ２または、所定の温度と圧力超では水素を吸収し、温度が脱離温度より高く上昇すると水素を脱離させる他の水素化物形成合金が充填されている。これらの容器は、並列に、共通の脱離ガスマニホルド２によって水素供給ライン３に接続されている。供給ライン３が一般的に設けられる場所は、その場所での水素需要を満たすために水素貯蔵容器が送達される場所である。
【００２７】
水素導管４Ａ、４Ｂ、４Ｃは、それぞれ水素貯蔵容器１Ａ、１Ｂ、１Ｃに接続可能であり、容器から放出された水素ガスを受け取る。水素吸蔵材料、たとえば水素化マグネシウムを収容する水素貯蔵容器は、吸収温度まで加熱されると、一定の圧力下で水素を放出する。水素は、容器が実質的に空になるまで放出され続け、その時点で放出圧力が大幅に低下する。 
【００２８】
水素脱離マニホルドに接続された水素放出導管４Ａ、４Ｂ、４Ｃには好ましくは、逆流防止装置５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、たとえば、マニホルド内の水素ガスが放出／消費された／なくなった水素貯蔵容器１Ａ、１Ｂ、１Ｃのそれぞれに戻るのを防止する一方向弁が設けられる。水素貯蔵容器からの放出圧力は水素貯蔵容器が完全に空になる時点の付近で低下するため、水素供給ラインへ水素を絶え間なく供給するためには、次に水素を供給する水素貯蔵容器を、ほとんど空になった水素貯蔵容器の中の圧力が低下し始める時点までに、必要な脱離温度まで加熱することが重要である。
【００２９】
工程コントローラ７は、放出中の水素貯蔵容器の中の脱離工程をモニタし、圧力低下の前の適当なタイミングで次の水素貯蔵容器の加熱を開始して、確実に継続的な供給が行われるようにする。これは、適当なタイミングで加熱素子６Ａ、６Ｂ、６Ｃを作動させることによって行われる。コントローラの動作については、後でより詳しく説明する。加熱素子は、水素貯蔵容器の内側または外側のいずれかに設置される電気加熱素子であってよい。加熱の効果を高めるために、加熱および脱離動作中に、断熱された加熱ジャケットを設けてもよい。水素貯蔵容器１Ａ、１Ｂ、１Ｃが水素の放出を終えると、水素貯蔵容器の加熱素子へのエネルギー源が動作停止され、水素吸蔵材料が冷却される。理想的には、加熱素子が動作停止されたら、すべての断熱ジャケットを除去してもよい。図１に示されるように、水素吸蔵材料が平衡温度未満まで冷却されると（矢印Ｔの方向）、吸収／吸収反応の反応動態は、水素吸収を示す。したがって、水素吸蔵材料にとって利用可能な水素はすべて吸収されて、おそらく水素貯蔵容器内は陰圧（すなわち、絶対圧１ｂａｒの大気圧未満の圧力）となる。
【００３０】
水素貯蔵容器の圧力が大気圧未満に低下するのを防止することが望ましい場合、補助的供給源が、少なくとも冷却中に、空になった水素貯蔵容器と連通する。補助的供給源は、一方向弁等の逆流防止装置９Ａ、９Ｂ、９Ｃを通じて供給導管８Ａ、８Ｂ、８Ｃに提供されてもよい。補助的供給源は、弁１２を通じた、ガスシリンダ等の別の水素供給源１１であってもよく、または吸収ガスマニホルドからの分岐ライン８であってもよい。分岐ライン８には圧力制御弁が設けられ、それによって圧力が吸収マニホルドの供給圧力から大気圧より若干高い圧力、すなわち好ましくは、絶対圧１〜２ｂａｒの範囲へと減圧される。水素吸蔵材料の冷却段階において吸収／脱離反応が吸収サイクル中にあるとき、反応動態はその圧力では非常に低速であるため、実際に吸収される水素は少量のみである。
【００３１】
水素貯蔵容器内が真空となることも容認可能でありうるため、補助的供給源を設ける必要はない。あるいは、真空は、別に供給されるアルゴン、窒素または空気等の他の気体で充填してもよく、または意図的に、空気が真空内に漏れて、これを充填するようにしてもよい。
【００３２】
冷却中の、空になった水素貯蔵シリンダの中に再吸収される水素の量をさらに制限するために、シリンダの受動的または能動的冷却のいずれかまたは両方によって、空になったシリンダの冷却を促進することで、水素吸蔵材料の冷却速度を速めて、図１に示されるように、水素吸蔵材料への水素吸収の反応速度を下げてもよい。受動的冷却は、シリンダの外側を覆っているかもしれないすべての外側断熱材を除去するという形態であってもよく、能動的冷却は、空になったシリンダの外面に対するエアブロワの使用または水冷ジャケットの使用が関わっていてもよい。
【００３３】
次に、工程コントローラの動作を説明する。各圧力シリンダの個別の制御および逐次的脱離により、活発に脱離しているシリンダが必ず１つのみであるようにすることで、熱損失が最小限に抑えられる。他の１つのシリンダは、動作中のシリンダが空になった時に水素の供給が円滑に引き継がれるように、適当な時点で予熱される。残りのシリンダは必要となるまで室温に保たれる。
【００３４】
システムの動作は、次のように要約することができる。
１．シリンダＡが脱離している。
２．シリンダＡの放出深度が８０％に到達し、シリンダＢのウォームアップが開始される（１５分かかる）。
３．シリンダＢは、温度に到達するとすぐに自動的に脱離を開始する。この段階で、シリンダＡはまだ空率１００％になっていない。シリンダＡはシリンダＢと平行してゆっくりと脱離を続ける。
４．シリンダＢの放出深度が２０％に到達し、シリンダＡの冷却が始まる。
【００３５】
したがって、いずれの時点においても、動作中のシリンダの数は次のようになる。
ｎ＝｛ｍ（１＠２＠２）−１  ■（ＤＯＤ（シリンダＡ）＜０．８，””ＤＯＤ（シリンダＢ）＞０．２＠ＤＯＤ（シリンダＡ）≧０．８＠ＤＯＤ（シリンダＢ≦０．２）
水素の流量が一定であると仮定すると、いずれかの時点で加熱されるシリンダの平均数は以下のように推測できる。
ａｖｇ（ｎ）＝１．４
【００３６】
シーケンサコントローラは、各シリンダから脱離される水素の量の追跡を続けて、連続する次のシリンダの予熱と空になったシリンダの冷却を管理する。シーケンサコントローラは、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）または、通信機能を有する任意のマイクロプロセッサベースの組込コントローラとすることができる。図２は、シリンダの順序付けの管理をＰＬＣで実装する場合の例示的なソフトウェアフローチャートを示す。
【００３７】
放出深度は、質量流の積分から計算でき、図２に示されるように実装できる。あるいは、ヒータ出力を利用して水素の質量流を概算し、したがって放出深度を推測することもできる。
【００３８】
水素の流量はヒータ出力と次式のような関係を有する。
【００３９】
【数１】
0005993307.tif 000002
【００４０】
反応エンタルピーΔＨは、水素化物の化学的特性である。ＭｇＨ２の場合、
【００４１】
【数２】
0005993307.tif 000003
【００４２】
となる。
【００４３】
放出深度は、貯蔵ユニットの容量から積分を引くことによって、流量から容易に計算できる。
【００４４】
【数３】
0005993307.tif 000004
【００４５】
これを正確にするためには、瞬時損失を正確に推測することが必要である。損失は、貯蔵システムの特徴となるが、気温にも依存する。損失を推測するための１つの考えられる方法は、気温のサンプリングによるものである。あるいは、シリンダのウォームアップ時間が損失の関数となり、これを使用してもよい。
【００４６】
図３は、ヒータのエネルギーに基づくシリンダの順序付けの管理をＰＬＣで実装する場合の例示的なソフトウェアフローチャートを示す。
【００４７】
あるいは、放出深度は、金属水素化物の温度と脱離圧力を観察することによって概算できる。
【００４８】
前述のように、固体シリンダの冷却は、各シリンダに２つの一方向ガス弁（９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、５Ａ、５Ｂ、５Ｃ）、および脱離マニホルドと吸収マニホルドとの間に圧力制御弁を含めることによって管理される。
・  シリンダの脱離側の一方向弁は、冷却中のシリンダと脱離マニホルドの間の断熱手段となる。そのため、シリンダ１Ａが冷却中であると、水素は共通の脱離マニホルド２からシリンダ１Ａへと逆流できない。したがって、シリンダは、シリンダ１Ｂから供給されている水素を再吸収できない。しかしながら、シリンダ１Ａは依然として、シリンダ内で利用可能な遊離ガスをすべて吸収することによって、真空化することができる。
・  シリンダ１Ａを陽圧に維持するために、脱離マニホルドと吸収マニホルドの間に圧力制御弁１３を追加した。水素が陽圧を提供する場合、弁は水素を脱離マニホルドからシリンダへと、大気圧に非常に近い圧力、たとえば１．１ｂａｒａで戻す。冷却中のシリンダのこの圧力での吸収速度は約ゼロであり、したがって、冷却中に再吸収される水素の量は無視できる程度にすぎない。材料が室温まで冷却されると、吸収速度はゼロとなる。
・  シリンダ１Ａが真空となるようにし、したがって水素が供給されないこと、またはアルゴン、窒素または空気等、他の気体源を使用して、冷却中の吸蔵材料によって発生するシリンダ内の圧力を平衡化することが容認されうる。
【００４９】
当然のことながら、本明細書中で開示され、定義された本発明は、説明文または図面に示され、これらから明らかとなる個々の特徴のあらゆる選択可能な組み合わせを含む。これらの異なる組み合わせのすべてが、本発明の各種の選択可能な態様を構成する。
【図１】
0005993307.tif 000005
【図２】
0005993307.tif 000006
【図３】
0005993307.tif 000007
【図４】
0005993307.tif 000008
【図５】
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【図６】
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