(57)【要約】    【課題】液体水素タンク中に磁場をかけることによりパラ水素への変換を抑制して、オルソ水素の状態を保持し、液体水素の蒸発を抑制できる液体水素貯蔵装置を提供する。    【解決手段】液体水素タンク１中に磁場を付与する磁場発生装置３を配置し、前記液体水素タンク１内のオルソ水素の状態を保持して液体水素の気化を防ぐ機能を持たせる。【選択図】図１
2006009917.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体水素タンク中に磁場を付与する磁場発生装置を配置し、前記液体水素タンク内のオルソ水素の状態を保持して液体水素の気化を防ぐ機能を持たせることを特徴とする液体水素貯蔵装置。
【請求項２】
請求項１記載の液体水素貯蔵装置において、前記磁場発生装置は、前記液体水素タンクの外周部に巻回される常電導コイルであることを特徴とする液体水素貯蔵装置。
【請求項３】
請求項１記載の液体水素貯蔵装置において、前記磁場発生装置は、前記液体水素タンクの内周部に巻回される常電導コイルであることを特徴とする液体水素貯蔵装置。
【請求項４】
請求項１記載の液体水素貯蔵装置において、前記磁場発生装置は、前記液体水素タンクの外周部に巻回される超電導コイルであることを特徴とする液体水素貯蔵装置。
【請求項５】
請求項１記載の液体水素貯蔵装置において、前記磁場発生装置は、前記液体水素タンクの内周部に巻回される超電導コイルであることを特徴とする液体水素貯蔵装置。
【請求項６】
請求項１記載の液体水素貯蔵装置において、前記磁場発生装置は、前記液体水素タンクの外部に対向配置される永久磁石であることを特徴とする液体水素貯蔵装置。
【請求項７】
請求項１記載の液体水素貯蔵装置において、前記磁場発生装置は、前記液体水素タンクの内部に対向配置される永久磁石であることを特徴とする液体水素貯蔵装置。
【請求項８】
請求項１記載の液体水素貯蔵装置において、前記磁場発生装置は、前記液体水素タンクの外部に対向配置される着磁高温超電導バルク体であることを特徴とする液体水素貯蔵装置。
【請求項９】
請求項１記載の液体水素貯蔵装置において、前記磁場発生装置は、前記液体水素タンクの内部に対向配置される着磁高温超電導バルク体であることを特徴とする液体水素貯蔵装置。
【請求項１０】
請求項１記載の液体水素貯蔵装置において、前記液体水素タンクが燃料電池車両用の液体水素貯蔵タンクであることを特徴とする液体水素貯蔵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体水素の気化を防ぐ機能を有する液体水素貯蔵装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
低温の水素を液化する上で重要な要素として、オルソ（ｏｒｔｈｏ−）水素からパラ（ｐａｒａ−）水素への変換がある。
【０００３】
図６はオルソ水素とパラ水素の模式図であり、図６（ａ）はオルソ水素、図６（ｂ）はパラ水素を示している。なお、図中の矢印は核スピンの向きを示している。また、図７は平衡水素のパラ水素濃度と温度の関係を示す図である。
【０００４】
２原子分子である水素は２個の陽子を持っているが、この陽子にはスピン自由度があり、図６に示すように、その向きが同一のものをオルソ水素、反対向きのものをパラ水素と呼んでいる。
【０００５】
図７に示すように、常温〔２００Ｋ付近〕で平衡状態にあるものは、オルソ水素７５％、パラ水素２５％からなり、ノーマル水素と呼ばれている。また、液体水素の沸点〔２０Ｋ付近〕ではほとんどパラ水素となっている。ただし、室温のノーマル水素をそのまま液化した液体水素はほとんどノーマル水素と同じオルソ・パラ濃度をもっている。このような液体水素中では、徐々に、オルソ水素は自動的にパラ水素に変わっていく。このオルソ・パラ転換の時定数は、容器壁面の磁性原子の触媒作用によることが多く、明確には求められていないが、およそ数日程度である。
【０００６】
オルソ水素からパラ水素に転換する時にはエネルギーを放出し、その転換熱は水素の沸点で５２３Ｊ／ｇである。この値は、同じ温度の液体水素の蒸発潜熱４４６Ｊ／ｇよりも大きな値であるため、大量の液体水素が蒸発する原因となる。
【０００７】
そこで、従来は液化の段階においてエネルギーを吸収する触媒を用いながらオルソ・パラ転換を進め、パラ水素濃度を高めていく工夫がなされてきた。
【０００８】
なお、貯蔵圧力を低く、かつ貯蔵温度を高くして、オルソ水素の状態を保持できる水素貯蔵方法が下記特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開２００１−１２６９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記したように、液体水素の蒸発は、オルソ水素からパラ水素に転換する際の転換熱に起因するため、できるだけオルソ水素の状態を保持することが、液体水素の蒸発を防ぐことになる。
【００１０】
本発明は、上記状況に鑑みて、液体水素タンク中に磁場をかけることによりパラ水素への変換を抑制して、オルソ水素の状態を保持し、液体水素の蒸発を抑制できる液体水素貯蔵装置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】
【００１１】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕液体水素貯蔵装置において、液体水素タンク中に磁場を付与する磁場発生装置を配置し、前記液体水素タンク内のオルソ水素の状態を保持して液体水素の気化を防ぐ機能を持たせることを特徴とする。
【００１２】
〔２〕上記〔１〕記載の液体水素貯蔵装置において、前記磁場発生装置は、前記液体水素タンクの外周部に巻回される常電導コイルであることを特徴とする。
【００１３】
〔３〕上記〔１〕記載の液体水素貯蔵装置において、前記磁場発生装置は、前記液体水素タンクの内周部に巻回される常電導コイルであることを特徴とする。
【００１４】
〔４〕上記〔１〕記載の液体水素貯蔵装置において、前記磁場発生装置は、前記液体水素タンクの外周部に巻回される超電導コイルであることを特徴とする。
【００１５】
〔５〕上記〔１〕記載の液体水素貯蔵装置において、前記磁場発生装置は、前記液体水素タンクの内周部に巻回される超電導コイルであることを特徴とする。
【００１６】
〔６〕上記〔１〕記載の液体水素貯蔵装置において、前記磁場発生装置は、前記液体水素タンクの外部に対向配置される永久磁石であることを特徴とする。
【００１７】
〔７〕上記〔１〕記載の液体水素貯蔵装置において、前記磁場発生装置は、前記液体水素タンクの内部に対向配置される永久磁石であることを特徴とする。
【００１８】
〔８〕上記〔１〕記載の液体水素貯蔵装置において、前記磁場発生装置は、前記液体水素タンクの外部に対向配置される着磁高温超電導バルク体であることを特徴とする。
【００１９】
〔９〕上記〔１〕記載の液体水素貯蔵装置において、前記磁場発生装置は、前記液体水素タンクの内部に対向配置される着磁高温超電導バルク体であることを特徴とする。
【００２０】
〔１０〕上記〔１〕記載の液体水素貯蔵装置において、前記液体水素タンクが燃料電池車両用の液体水素貯蔵タンクであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、液体水素の蒸発を抑制できる。また、必要に応じて印加する磁場を調整することにより、自在に液体水素の気化を制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
液体水素貯蔵装置において、液体水素タンク中に磁場を付与する磁場発生装置を配置し、前記液体水素タンク内のオルソ水素の状態を保持して液体水素の気化を防ぐ機能を持たせる。
【実施例】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２４】
図１は本発明の第１実施例を示す液体水素貯蔵装置の模式図である。
【００２５】
この図において、１はステンレススチールからなる液体水素タンク、２はその液体水素タンク１内に貯蔵される液体水素、３はその液体水素タンク１の外周部に巻回される常電導コイルである。
【００２６】
このように、液体水素タンク１の外周部に巻回される常電導コイル３を設けることにより、液体水素タンク１中に磁場をかけることができるので、液体水素２は、磁場の存在により、パラ水素への変換が抑制され、オルソ水素の状態を保持することができる。
【００２７】
また、この実施例では、液体水素２に磁場をかける手段を、液体水素タンク１の外周部に巻回される常電導コイル３としたので、常電導コイル３への通電電流を変化させることにより、容易に磁場の強さを調整することができる。
【００２８】
さらに、液体水素２に磁場をかける手段として常電導コイルの代わりに超電導コイルを用いてもよい。
【００２９】
図２は本発明の第２実施例を示す液体水素貯蔵装置の模式図である。
【００３０】
この実施例では、１１はステンレススチールからなる液体水素タンク、１２はその液体水素タンク１１内に貯蔵される液体水素、１３はその液体水素タンク１の内周部に巻回される常電導コイルである。
【００３１】
このように、液体水素タンク１１の内周部に巻回される常電導コイル１３を設けることにより、液体水素タンク１１中に磁場をかけることができるので、液体水素１２は、磁場の存在により、パラ水素への変換が抑制され、オルソ水素の状態を保持することができる。
【００３２】
また、液体水素の沸点は２０Ｋであることから、常電導コイル１３の代わりに超電導コイルを用い、この液体水素１２をＭｇＢ2 や高温超電導線材を用いた超電導コイルの冷媒とすると同時に、それらの超電導コイルをこの液体水素１２に磁場を与える装置として有効に機能させることができる。
【００３３】
図３は本発明の第３実施例を示す液体水素貯蔵装置の模式図である。
【００３４】
この実施例では、２１はステンレススチールからなる液体水素タンク、２２はその液体水素タンク２１内に貯蔵される液体水素、２３はその液体水素タンク２１の外部に対向配置される永久磁石である。
【００３５】
このように、液体水素タンク２１の外部に永久磁石２３を対向配置することにより、液体水素タンク２１中に磁場をかけることができるので、液体水素２２は、磁場の存在により、パラ水素への変換が抑制され、オルソ水素の状態を保持することができる。
【００３６】
この実施例でも、永久磁石２３が、液体水素タンク２１の外部に対向配置されるため、永久磁石２３の距離を変えることにより、磁場の強さを容易に変化させることができる。なお、ここでは磁場の発生に永久磁石２３を用いたが、代わりに着磁高温超電導バルク体を用いても良い。
【００３７】
図４は本発明の第４実施例を示す液体水素貯蔵装置の模式図である。
【００３８】
この実施例では、３１はステンレススチールからなる液体水素タンク、３２はその液体水素タンク３１内に貯蔵される液体水素、３３はその液体水素タンク３１の内部に対向配置される着磁高温超電導バルク体である。
【００３９】
このように、液体水素タンク３１の内部に着磁高温超電導バルク体３３を対向配置することにより、液体水素タンク３１中に磁場をかけることができるので、液体水素３２は、磁場の存在により、パラ水素への変換が抑制され、オルソ水素の状態を保持することができる。さらに、着磁高温超電導バルク体３３を液体水素タンク３１の内側に配置することで、液体水素３２をバルク体３３を冷却するための冷媒として機能させることができる。なお、ここでは、磁場の発生に着磁高温超電導体３３を用いたが、代わりに永久磁石を用いるようにしてもよい。
【００４０】
また、上記各実施例における液体水素タンク壁面の磁性原子の影響を抑制するために、タンクの内面に樹脂によりコーティングを施しておくことも有効である。
【００４１】
図５は本発明の液体水素貯蔵装置の磁場の強さを示す図である。
【００４２】
この図に示すように、Ｂ1 はオルソ水素７５％を維持できる磁場の強さであり、Ｂ2 は水素が転換熱で気化する磁場の強さ（閾値）である。
【００４３】
例えば、燃料電池において水素を転換熱にて気化させる必要がある場合に、磁場の強さをＢ1 からＢ2 へ下げることで、パラ水素への転換が起こり、水素の気化を実現することができる。
【００４４】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明の液体水素貯蔵装置は、燃料電池車両用の液体水素貯蔵装置として利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１実施例を示す液体水素貯蔵装置の模式図である。
【図２】本発明の第２実施例を示す液体水素貯蔵装置の模式図である。
【図３】本発明の第３実施例を示す液体水素貯蔵装置の模式図である。
【図４】本発明の第４実施例を示す液体水素貯蔵装置の模式図である。
【図５】本発明の液体水素貯蔵装置の磁場の強さを示す図である。
【図６】オルソ水素とパラ水素の模式図である。
【図７】平衡水素のパラ水素濃度と温度の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１，１１，２１，３１    ステンレススチールからなる液体水素タンク
２，１２，２２，３２    液体水素
３    液体水素タンクの外周部に巻回される常電導コイル
１３    液体水素タンクの内周部に巻回される常電導コイル
２３    液体水素タンクの外部に対向配置される永久磁石
３３    液体水素タンクの内部に対向配置される着磁高温超電導バルク体
【図１】
2006009917.tif 000003
【図２】
2006009917.tif 000004
【図３】
2006009917.tif 000005
【図４】
2006009917.tif 000006
【図５】
2006009917.tif 000007
【図６】
2006009917.tif 000008
【図７】
2006009917.tif 000009