(57)【要約】【課題】  内部に収容された水素吸蔵合金によって水素を貯蔵する水素貯蔵容器の処理を比較的容易に可能とする。【解決手段】  まず、使用済みの水素貯蔵容器１０内に残存する水素を排出し、その後、窒素加圧によって水を水素貯蔵容器１０内に注入する。すると、水素貯蔵容器１０内の水素吸蔵合金が酸化され、安定した性質に変化する。酸化反応終了後には、水素貯蔵容器１０内の水と、酸化反応によって生成された水素とを回収する。以上の工程により、比較的容易に水素貯蔵容器１０を処理することが可能になる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に収容された水素吸蔵合金によって水素を貯蔵する水素貯蔵容器の処理システムであって、
前記水素貯蔵容器内に残存する水素を前記水素貯蔵容器から排出する排出手段と、
前記排出手段による水素の排出後に、前記水素貯蔵容器内に水を注入する水注入手段と、
前記水素吸蔵合金と前記注入された水との反応によって生成された水素と、前記注入された水とを前記水素貯蔵容器から回収する回収手段と
を備える水素貯蔵容器の処理システム。
【請求項２】
請求項１に記載の処理システムであって、
前記排出手段は、真空ポンプによって前記水素貯蔵容器内に残存する水素を排出する
処理システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載の処理システムであって、
更に、水を貯蔵する水タンクを備えており、
前記水注入手段は、前記水タンク内に貯蔵された水を高圧の不活性ガスによって加圧することにより前記水素貯蔵容器内に注入する
処理システム。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の処理システムであって、
前記水素貯蔵容器は第１の開孔部と第２の開孔部とを有しており、
前記回収手段は、前記第１の開孔部から高圧の不活性ガスを前記水素貯蔵容器内に注入することによって、前記第２の開孔部から前記生成された水素と前記注入された水とを回収する
処理システム。
【請求項５】
内部に収容された水素吸蔵合金によって水素を貯蔵する水素貯蔵容器の処理方法であって、
前記水素貯蔵容器内に残存する水素を前記水素貯蔵容器から排出し、
前記残存水素の排出後に前記水素貯蔵容器内に水を注入し、
前記水素吸蔵合金と前記注入された水との反応によって生成された水素と、前記注入された水とを前記水素貯蔵容器から回収する
水素貯蔵容器の処理方法。
【請求項６】
請求項５に記載の処理方法であって、
前記水素貯蔵容器内に水を注入した結果、前記水素吸蔵合金と水との酸化反応によって発生した熱により前記水素貯蔵容器の温度が所定の温度を超えた場合には、該水素貯蔵容器の温度が前記所定の温度まで低下した後に、前記注入された水と前記生成された水素とを前記水素貯蔵容器から回収する
処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素吸蔵合金に水素を吸蔵させることによって水素を貯蔵する水素貯蔵容器の処理技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水素貯蔵容器内に収容され、水素を吸・放出するように活性化させた水素吸蔵合金は、大気中にさらすと酸化反応によって発熱・発火するおそれがあることが知られている（特許文献１参照）。そのため、試験等の目的で水素貯蔵容器を使用した後であっても、容易に解体することはできず、その内部の観察等を行うことは困難であった。また、このような水素貯蔵容器を廃棄処理する場合には、細心の注意が必要であるため、専門の業者に引き渡してその処理を委託することが多く、処理コストの増大を招いていた。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−７２４９７号公報
【特許文献２】特開平８−２６９５０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、このような課題に考慮してなされたものであり、水素吸蔵合金を収容する水素貯蔵容器の処理を比較的容易に可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を踏まえ、本発明は、
内部に収容された水素吸蔵合金によって水素を貯蔵する水素貯蔵容器の処理システムであって、
前記水素貯蔵容器内に残存する水素を前記水素貯蔵容器から排出する排出手段と、
前記排出手段による水素の排出後に、前記水素貯蔵容器内に水を注入する水注入手段と、
前記水素吸蔵合金と前記注入された水との反応によって生成された水素と、前記注入された水とを前記水素貯蔵容器から回収する回収手段と
を備えることを要旨とする。
【０００６】
このような構成の処理システムによれば、水素貯蔵容器内の水素吸蔵合金は水との反応によって酸化し、不燃性の性質に変化することになる。そのため、比較的容易に水素貯蔵容器を処理することが可能となる。なお、水素吸蔵合金と水との酸化反応では、熱が生じることになるが、水素貯蔵容器内には水注入手段によって水が満たされるため、同時に冷却を行うことができる。
【０００７】
ここで、前記排出手段は、真空ポンプによって前記水素貯蔵容器内に残存する水素を排出するものとしてもよい。こうすることにより、水素貯蔵容器内への大気の流入を抑制しつつ、水素貯蔵容器内の残存水素を排出することができる。
【０００８】
また、上記処理システムにおいて、更に、水を貯蔵する水タンクを備えるものとし、前記水注入手段は、前記水タンク内に貯蔵された水を高圧の不活性ガスによって加圧することにより前記水素貯蔵容器内に注入するものとしてもよい。こうすることにより、効率的に水を水素貯蔵容器内に注入することができる。なお、不活性ガスとしては、窒素や、ヘリウム、ネオン、アルゴン等の希ガスを用いることができる。
【０００９】
また、前記水素貯蔵容器は第１の開孔部と第２の開孔部とを有しており、前記回収手段は、前記第１の開孔部から高圧の不活性ガスを前記水素貯蔵容器内に注入することによって、前記第２の開孔部から前記生成された水素と前記注入された水とを回収するものとしてもよい。こうすることにより、水素貯蔵容器内の水素と水とを効率的に回収しつつ、水素貯蔵容器内部を不活性ガスで満たすことができる。なお、ここで用いる不活性ガスも、上述のように、窒素や、ヘリウム、ネオン、アルゴン等の希ガスとすることができる。
【００１０】
なお、本発明は上述した水素貯蔵容器の処理システムとしての態様のほかにも、例えば、
前記水素貯蔵容器内に残存する水素を前記水素貯蔵容器から排出し、
前記残存水素の排出後に前記水素貯蔵容器内に水を注入し、
前記水素吸蔵合金と前記注入された水との反応によって生成された水素と、前記注入された水とを前記水素貯蔵容器から回収する
水素貯蔵容器の処理方法としても構成することができる。
【００１１】
かかる処理方法において、前記水素貯蔵容器内に水を注入した結果、前記水素吸蔵合金と水との酸化反応によって発生した熱により前記水素貯蔵容器の温度が所定の温度を超えた場合には、該水素貯蔵容器の温度が前記所定の温度まで低下した後に、前記注入された水と前記生成された水素とを前記水素貯蔵容器から回収するものとしてもよい。こうすることにより、水素吸蔵合金と水との酸化反応が終了した後に水と水素とを回収することができる。所定の温度とは例えば室温程度もしくは室温よりも数度程度高い温度とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以上説明した本発明の作用・効果を一層明らかにするため、本発明の実施の形態について実施例に基づき次の順序で説明する。
Ａ．水素貯蔵容器処理システム：
Ｂ．処理手順：
Ｃ．効果：
【００１３】
Ａ．水素貯蔵容器処理システム：
図１は、実施例としての水素貯蔵容器処理システム１００の概略構成を示す説明図である。水素貯蔵容器処理システム１００は、使用済みの水素貯蔵容器１０を処理するためのシステムであり、水タンク２０や窒素タンク３０、種々のバルブ、配管等によって構成される。
【００１４】
本システムで処理を行う水素貯蔵容器１０には、チタン−クロム−マンガン系の水素吸蔵合金１１が納められている。また、水素貯蔵容器１０には、２つの開孔部１２，１３が設けられている。この２つの開孔部１２，１３は水素貯蔵容器１０内の水素充填空間１４に連通している。水素充填空間１４は、水素吸蔵合金が存在する空間以外の空間であり、水素の吸放出の際に、バッファ的な役割を果たす空間である。水素貯蔵容器１０の開孔部１２には、エアバルブＶ１および水供給配管Ｌ１を介して水タンク２０が接続される。エアバルブＶ１は、水タンク２０から水素貯蔵容器１０への水の注入をオン／オフするためのバルブである。一方、開孔部１３は、水排出バルブＶ２および水回収配管Ｌ２を介して水供給配管Ｌ１に接続される。
【００１５】
エアバルブＶ１と水タンク２０とを結ぶ水供給配管Ｌ１は、２箇所で分岐されており、そのうちの１箇所には、上述した水回収配管Ｌ２が接続される。そして、もう１箇所には、水補給バルブＶ３を介して水補給配管Ｌ３が接続される。エアバルブＶ１を閉じ、水補給バルブＶ３と後述するエアバルブＶ５とを開けると、水補給配管Ｌ３から水タンク２０に水が補給されることになる。
【００１６】
水タンク２０には、上方および下方に１つずつ開孔部２１，２２が設けられている。下方に設けられた開孔部２２には、上述した水供給配管Ｌ１が接続される。一方、上方に設けられた開孔部２１には、窒素加圧配管Ｌ４を介して窒素タンク３０が接続される。更に、開孔部２１と開孔部２２との間には、水タンク２０内の水位を目視にて確認できる水位計２３が取り付けられる。窒素タンク３０には、０．５Ｍパスカルの圧力で窒素が貯蔵されている。窒素タンク３０と水タンク２０との間には、エアバルブＶ４が設けられており、かかるエアバルブＶ４の開閉に応じて窒素タンク３０から水タンク２０に高圧の窒素が供給されることになる。
【００１７】
窒素タンク３０と水タンク２０との間には、水タンク２０内に過大な圧力が加わることを抑制するため、安全弁４０が設けられている。この安全弁４０は、０．９Ｍパスカルの圧力で開弁するように設定されている。窒素の圧力が何らかの原因でこの圧力を超えた場合には、安全弁４０が開き、バイパス管Ｌ５を通じて、外部に排出されることになる。
【００１８】
水タンク２０の上方に設けられた開孔部２１には、さらに、エアバルブＶ５を介して排気管Ｌ６が接続される。後述するように、水素貯蔵容器１０から水タンク２０に水を回収する際には、水と同時に水素や窒素も回収されることになる。こうして回収された水素や窒素は、エアバルブＶ５を開けることにより、排気管Ｌ６を通じて外部に排出される。
【００１９】
水素貯蔵容器１０とエアバルブＶ１とを結ぶ水供給配管Ｌ１は、その途中、１箇所分岐されており、かかる分岐部には、配管Ｌ７が接続される。この配管Ｌ７は、水素排出バルブＶ７を介して真空ポンプ５０に接続されると共に、エアバルブＶ６を介して窒素タンク３０にも接続される。
【００２０】
この配管Ｌ７は、水素貯蔵容器１０内に残存している水素を排出する目的や、水素貯蔵容器１０内に窒素を注入する目的で用いられる。すなわち、エアバルブＶ１およびエアバルブＶ６を閉じ、水素排出バルブＶ７を開け、真空ポンプ５０を作動させることで、水素貯蔵容器１０内に残存した水素を排出することができる。また、エアバルブＶ１および水素排出バルブＶ７を閉じ、エアバルブＶ６を開ければ、水素貯蔵容器１０内に高圧の窒素が供給されることになる。
【００２１】
Ｂ．処理手順：
次に、以上のように構成された水素貯蔵容器処理システム１００を用いて使用済みの水素貯蔵容器１０を処理する工程について図２を参照しつつ説明する。
【００２２】
図２は、水素貯蔵容器１０の処理工程を示す説明図である。前提として、初期状態では、図１中に示した全てのバルブは閉じているものとする。まず、最初に、使用済みの水素貯蔵容器１０を用意し、図１で示したように、水供給配管Ｌ１と水回収配管Ｌ２とをこの水素貯蔵容器１０に接続する（工程Ｓ１００）。
【００２３】
次に、水補給バルブＶ３とエアバルブＶ５とを開き、水タンク２０に補給された水の量を水位計２３で確認しながら、少なくとも水素貯蔵容器１０の容積分の水を水タンク２０に補給する（工程Ｓ１１０）。そして、水の補給終了後、水補給バルブＶ３とエアバルブＶ５とを閉じる（工程Ｓ１２０）。なお、水タンク２０に既に水が補給されている場合には、これらの工程は省略してもよい。また、これらの工程は、後述の工程Ｓ１４０の後に行うものとしてもよい。
【００２４】
次に、真空ポンプ５０を作動させ、水素排出バルブＶ７を開けることにより、水素貯蔵容器１０内に残存している水素を配管Ｌ７を通じて吸引し、排出する（工程Ｓ１３０）。そして、水素の排出が完了したら、水素排出バルブＶ７を閉じ、真空ポンプ５０を停止させる（工程Ｓ１４０）。このとき、水素貯蔵容器１０内は、真空状態となる。なお、水素貯蔵容器１０内の水素の残存量を検出することは困難であるため、上記工程Ｓ１４０では、例えば、所定時間、真空ポンプ５０を作動させたら水素の排出が完了したものとして判断してもよい。
【００２５】
次に、エアバルブＶ１およびエアバルブＶ４を開けることにより、窒素タンク３０から供給される高圧窒素によって水タンク２０内の水を加圧しつつ水供給配管Ｌ１を通して水素貯蔵容器１０内に水を注入する（工程Ｓ１５０）。こうして、水素貯蔵容器１０内に水が注入されると、水素貯蔵容器１０内では、下記式（１）に示すように、水素吸蔵合金と水との酸化反応が生じ、水素が生成されるとともに熱が発生することになる。
【００２６】
ＴｉｘＣｒｙＭｎｚ＋Ｈ２０  →  ＴｉｘＣｒｙＭｎｚＯ＋Ｈ２  ...（１）
（ｘ，ｙ，ｚは、水素吸蔵合金の種類によって定まる定数）
【００２７】
ただし、かかる反応によって熱が発生しても、水素貯蔵容器１０内は、水で満たされているため、反応と同時に冷却されることになる。例えば、水素吸蔵合金が１．６リットル分納められ、容積が１０リットルの水素貯蔵容器１０に対して水を注入したところ、水素貯蔵容器１０内の温度上昇は、数十℃程度に止まった。なお、この酸化反応によって水素貯蔵容器１０の温度が水の沸点を超えるような場合には、例えば、水素貯蔵容器１０内に注入する水の温度を予め下げておいてもよいし、水素貯蔵容器１０自体を冷却するものとしてもよい。また、より大きな容量の水素貯蔵容器１０を用いるものとしてもよい。
【００２８】
次に、上述した酸化反応によって水素貯蔵容器１０の温度が上昇したら、室温程度までその温度が低下するのを待つ（工程Ｓ１６０）。温度が低下すれば、水素貯蔵容器１０内の酸化反応が終了したと判断できるため、水の回収を行う。なお、水素貯蔵容器１０内に入る水量を水位計２３の減水位により確認することで、酸化反応が適切に行われたか否かを判断することもできる。
【００２９】
水の回収にあたっては、まず、エアバルブＶ１およびエアバルブＶ４を閉じ（工程Ｓ１７０）、次に、エアバルブＶ５を開けて水素貯蔵容器１０内の残圧を抜く（工程Ｓ１８０）。そして、水排出バルブＶ２とエアバルブＶ６を開く。すると、窒素タンク３０内の高圧窒素が配管Ｌ７を通じて水素貯蔵容器１０内に注入されるため、水素貯蔵容器１０内の水と、上記式（１）の反応で生じた水素とが水回収配管Ｌ２および水供給配管Ｌ１を介して水タンク２０内に回収され、排気管Ｌ６から回収した水素や窒素が放出されることになる（工程Ｓ１９０）。こうして、水の回収や水素の放出が完了すれば、エアバルブＶ６と水排出バルブＶ２とエアバルブＶ５とを閉じ（工程Ｓ２００）、一連の処理工程が終了する。かかる処理の終了後、最終的に水素貯蔵容器１０内は窒素で満たされることになる。
【００３０】
Ｃ．効果：
以上のように構成された水素貯蔵容器処理システム１００やその処理工程によれば、使用済みの水素貯蔵容器１０内に水を注入することによって、水素吸蔵合金を酸化させ、安定な性質に変化させることができる。そのため、容易に廃棄処理等を行うことができる。また、水素貯蔵容器１０を試験などの目的で使用した後には、水素貯蔵容器１０を解体して、その内部の観察等も容易に行うことが可能となる。
【００３１】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明はこのような実施例に何ら限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において様々な形態で実施し得ることは勿論である。
【００３２】
例えば、図１中の破線に示したように、水素貯蔵容器処理システム１００は制御コンピュータ６０を備えるものとし、この制御コンピュータ６０を用いてすべてのバルブの開閉や真空ポンプ５０等を制御するものとしてもよい。こうすることにより、水素貯蔵容器１０の処理を自動的に実施することが可能となる。なお、制御コンピュータ６０が実行する処理の内容は、図２に示した工程図と同様である。
【００３３】
また、上記実施例で処理を行う水素貯蔵容器１０には、チタン−クロム−マンガン系の水素吸蔵合金が収容されているものとしたが、水素吸蔵合金の種類はこれに限られることはなく、例えば、チタン−鉄系合金やチタン−コバルト系合金など、他の水素吸蔵合金でもよい。また、水に失活可能な金属粉等が収容されていてもよい。
【００３４】
また、上記実施例では、窒素タンク３０に貯蔵された高圧の窒素を用いることで、水タンク２０からの水の注入や水素貯蔵容器１０からの水および水素の回収を行うものとしたが、窒素に替えて、その他の不活性ガス、例えば、ヘリウムやネオン、アルゴン等の希ガスを用いるものとしてもよい。また、水素貯蔵容器１０内を真空ポンプ５０によって真空状態にすれば、窒素等によって加圧しなくとも、大気圧で容易に水を注入することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】水素貯蔵容器処理システム１００の概略構成を示す説明図である。
【図２】水素貯蔵容器１０の処理工程を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３６】
１００...水素貯蔵容器処理システム
１０...水素貯蔵容器
１１...水素吸蔵合金
１２...開孔部
１３...開孔部
１４...水素充填空間
２０...水タンク
２１...開孔部
２２...開孔部
２３...水位計
３０...窒素タンク
４０...安全弁
５０...真空ポンプ
６０...制御コンピュータ
Ｖ１...エアバルブ
Ｖ２...水排出バルブ
Ｖ３...水補給バルブ
Ｖ４...エアバルブ
Ｖ５...エアバルブ
Ｖ６...エアバルブ
Ｖ７...水素排出バルブ
Ｌ１...水供給配管
Ｌ２...水回収配管
Ｌ３...水補給配管
Ｌ４...窒素加圧配管
Ｌ５...バイパス管
Ｌ６...排気管
Ｌ７...配管
【図１】
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【図２】
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