(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素吸蔵合金を備え、水素を吸蔵する少なくとも一つの水素貯蔵タンクと、
水素を気体で貯留する少なくとも一つのバッファタンクと、
前記水素貯蔵タンクにおける水素の吸蔵および放出時の圧力が前記水素吸蔵合金のプラトー圧を中心値とする所定圧力範囲内にある場合に、水素を吸蔵するときには、前記水素貯蔵タンクへの水素流量を所定の温度条件を満たすように絞って前記バッファタンクへの水素供給を行ない、前記水素貯蔵タンクの圧力が前記所定圧力範囲を超えた後は、前記水素貯蔵タンクへの水素流量を増して前記バッファタンクへの水素流量を絞ると共に、水素を放出するときには、前記水素貯蔵タンクから放出する水素流量を絞って前記バッファタンクからの水素排出を行ない、前記水素貯蔵タンクの圧力が前記所定圧力範囲未満になった後は、前記水素貯蔵タンクから放出する水素流量を増して前記バッファタンクからの水素排出を絞る水素流量制御手段と、
を備えた水素貯蔵装置。
【請求項２】
水素吸蔵合金を備え、水素を吸蔵する少なくとも一つの水素貯蔵タンクと、
水素を気体で貯留する少なくとも一つのバッファタンクと、
前記水素貯蔵タンクにおける水素の吸蔵および放出時の圧力が前記水素吸蔵合金のプラトー圧を中心値とする所定圧力範囲内にある場合に、水素を吸蔵するときに、前記水素貯蔵タンクへの水素流量を所定の温度条件を満たすように絞って前記バッファタンクへの水素供給を行なうと共に、前記水素貯蔵タンクの圧力が前記所定圧力範囲を超えた後は、前記水素貯蔵タンクへの水素流量を増して前記バッファタンクへの水素流量を絞り、または水素を放出するときに、前記水素貯蔵タンクから放出する水素流量を絞って前記バッファタンクからの水素排出を行なうと共に、前記水素貯蔵タンクの圧力が前記所定圧力範囲未満になった後は、前記水素貯蔵タンクから放出する水素流量を増して前記バッファタンクからの水素排出を絞る水素流量制御手段と、
を備えた水素貯蔵装置。
【請求項３】
前記水素貯蔵タンクおよび前記バッファタンクへの水素の供給流量を切替える第１の切替手段を更に備え、
前記水素流量制御手段は、前記水素貯蔵タンクにおける水素の吸蔵および放出時の圧力が前記水素吸蔵合金のプラトー圧を中心値とする所定圧力範囲内にある場合に、水素を吸蔵するときには、前記第１の切替手段を切替えて前記水素貯蔵タンクへの水素流量を絞って前記バッファタンクへの水素供給を開始すると共に、前記水素貯蔵タンクの圧力が前記所定圧力範囲を超えた後は、再び前記第１の切替手段を切替えて前記水素貯蔵タンクへの水素流量を増して前記バッファタンクへの水素流量を絞る請求項１又は２に記載の水素貯蔵装置。
【請求項４】
前記水素貯蔵タンクおよび前記バッファタンクからの水素の放出流量を切替える第２の切替手段を更に備え、
前記水素流量制御手段は、前記水素貯蔵タンクにおける水素の吸蔵および放出時の圧力が前記水素吸蔵合金のプラトー圧を中心値とする所定圧力範囲内にある場合に、水素を放出するときには、前記第２の切替手段を切替えて前記水素貯蔵タンクから放出する水素流量を絞って前記バッファタンクからの水素排出を開始すると共に、前記水素貯蔵タンクの圧力が前記所定圧力範囲未満になった後は、再び前記第２の切替手段を切替えて前記水素貯蔵タンクから放出する水素流量を増して前記バッファタンクからの水素排出を絞る請求項１〜３のいずれか１項に記載の水素貯蔵装置。
【請求項５】
水素吸蔵合金を備え、水素を吸蔵する少なくとも一つの水素貯蔵タンクと、水素を貯留する少なくとも一つのバッファタンクとを用いて水素の吸蔵および放出を行ない、前記水素貯蔵タンクにおける水素の吸蔵および放出時の圧力が前記水素吸蔵合金のプラトー圧を中心値とする所定圧力範囲内にある場合は、
水素を吸蔵するときには、前記水素貯蔵タンクへの水素流量を所定の温度条件を満たすように絞って前記バッファタンクへの水素供給を行ない、前記水素貯蔵タンクの圧力が前記所定圧力範囲を超えた後は、前記水素貯蔵タンクへの水素流量を増して前記バッファタンクへの水素流量を絞ると共に、水素を放出するときには、前記水素貯蔵タンクから放出する水素流量を絞って前記バッファタンクからの水素排出を行ない、前記水素貯蔵タンクの圧力が前記所定圧力範囲未満になった後は、前記水素貯蔵タンクから放出する水素流量を増して前記バッファタンクからの水素排出を絞る水素貯蔵方法。
【請求項６】
水素吸蔵合金を備え、水素を吸蔵する少なくとも一つの水素貯蔵タンクと、水素を貯留する少なくとも一つのバッファタンクとを用いて水素の吸蔵および放出を行ない、前記水素貯蔵タンクにおける水素の吸蔵および放出時の圧力が前記水素吸蔵合金のプラトー圧を中心値とする所定圧力範囲内にある場合は、
水素を吸蔵するときに、前記水素貯蔵タンクへの水素流量を所定の温度条件を満たすように絞って前記バッファタンクへの水素供給を行なうと共に、前記水素貯蔵タンクの圧力が前記所定圧力範囲を超えた後は、前記水素貯蔵タンクへの水素流量を増して前記バッファタンクへの水素流量を絞り、または水素を放出するときに、前記水素貯蔵タンクから放出する水素流量を絞って前記バッファタンクからの水素排出を行なうと共に、前記水素貯蔵タンクの圧力が前記所定圧力範囲未満になった後は、前記水素貯蔵タンクから放出する水素流量を増して前記バッファタンクからの水素排出を絞る水素貯蔵方法。
【請求項７】
前記水素貯蔵タンクおよび前記バッファタンクへの水素の供給流量を切替える第１の切替手段が更に用いられ、水素を吸蔵するときに、前記第１の切替手段を切替えることにより前記水素貯蔵タンクへの水素流量を絞って前記バッファタンクへの水素供給を開始すると共に、前記水素貯蔵タンクの圧力が前記所定圧力範囲を超えた後は、再び前記第１の切替手段を切替えて前記水素貯蔵タンクへの水素流量を増し前記バッファタンクへの水素流量を絞る請求項６に記載の水素貯蔵方法。
【請求項８】
前記水素貯蔵タンクおよび前記バッファタンクからの水素の放出流量を切替える第２の切替手段が更に用いられ、水素を放出するときに、前記第２の切替手段を切替えることにより前記水素貯蔵タンクから放出する水素流量を絞って前記バッファタンクからの水素排出を開始すると共に、前記水素貯蔵タンクの圧力が前記所定圧力範囲未満になった後は、再び前記第２の切替手段を切替えて前記水素貯蔵タンクから放出する水素流量を増し前記バッファタンクからの水素排出を絞る請求項６又は７に記載の水素貯蔵方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素貯蔵装置および水素貯蔵方法に関し、詳しくは、水素貯蔵合金を用いて水素の吸蔵および放出を行なう水素貯蔵装置および水素貯蔵方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば水素ガスを貯蔵する場合、水素ガスを圧縮してボンベに充填したり、水素吸蔵が可能な水素吸蔵合金や水素吸着材料に吸蔵することが広く行なわれている。
【０００３】
ところが、ボンベでは容積が大きい割りには壁厚が大きいために内容量が小さい。また、水素吸蔵合金等では、水素貯蔵密度が必ずしも大きくなく、例えば車両に搭載する等の場合には、必要とされる貯蔵密度を満すことができない。そのため、水素吸蔵合金の充填密度を高めて多量の水素を吸蔵できる技術に関する検討が種々なされている。
【０００４】
一方、水素吸蔵合金（ＭＨ）は、水素の吸放出に際して発熱を伴なうことが知られている。したがって、水素を一時的に貯蔵し、必要に応じて水素を放出する使用形態において、多量の水素量を確保するために、水素の吸放出を一度に多量に行なおうとすると、ＭＨは急激な温度変化を随時伴なうことになる。そして、ＭＨの高温状態や急激な温度変化は、ＭＨの水素の吸蔵放出特性を損なう傾向にある。
【０００５】
水素吸蔵合金を用いて吸蔵された水素を燃料電池等の水素使用装置に使用する技術の一つとして、水素吸蔵材（ＭＨ）を用いたタンクと気体の水素を貯蔵するバッファタンクとを有する燃料電池システムが提案されており（例えば、特許文献１参照）、低温時や急速な負荷増大時にも必要水素流量を安定して燃料電池に供給することができるとされている。また、このシステムでは、一体型タンクよりも個々のタンクサイズを小さくすることで、熱交換性能も向上できるとしている。
【０００６】
他方、水素の貯蔵及び供給を行なう装置の体格が大きすぎると、例えば車両に搭載する等の場合の体積効率が悪いことから、単一のタンク構成とすることが装置全体の体積効率、すなわち設置スペースの点で有利である。
【特許文献１】特開２００４−２７３１６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の燃料電池システムでは、熱交換性能が向上するとしているものの、水素吸蔵合金（ＭＨ）の熱を熱交換器によって制御しようとしても、急激な熱量変化に熱交換効率が追いつかず、ＭＨの急速な水素の貯蔵、放出に伴なう発熱／吸熱反応、つまりＭＨの発熱量、急激な熱量変化を抑制することは不可能であり、ＭＨの劣化回避としては不充分である。熱交換効率を高めるために冷却水管を増やすと、ＭＨの容積が小さくなって水素貯蔵量を確保できなくなる。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、急激な発熱（熱量変化）に伴なう水素吸蔵合金の劣化を抑え、長期にわたり水素の貯蔵／放出性能を維持し得る水素貯蔵装置および水素貯蔵方法を提供することを目的とし、該目的を達成することを本発明の課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、水素の吸放出に伴なう水素吸蔵合金（以下、単に「ＭＨ」と略記することがある。）の急激な熱量変化を抑えるには、ＭＨのプラトー圧（水素の吸蔵もしくは放出平衡圧）付近での水素の吸蔵量および排出量を制御することが有効であるとの知見を得、かかる知見に基づいて達成されたものである。
【００１０】
上記目的を達成するために、第１の発明である水素貯蔵装置は、水素吸蔵合金（ＭＨ）を備え、水素を吸蔵する少なくとも一つの水素貯蔵タンクと、水素を気体で貯留する少なくとも一つのバッファタンクと、水素貯蔵タンクにおける水素の吸蔵および放出時の圧力が水素吸蔵合金のプラトー圧を中心値とする所定圧力範囲内にある場合に、水素を吸蔵するときには、水素貯蔵タンクへの水素流量を所定の温度条件を満たすように絞ってバッファタンクへの水素供給を行ない、水素貯蔵タンクの圧力が前記所定圧力範囲を超えた後は、水素貯蔵タンクへの水素流量を増してバッファタンクへの水素流量を絞ると共に、逆に水素を放出するときには、水素貯蔵タンクから放出する水素流量を絞ってバッファタンクからの水素排出を行ない、水素貯蔵タンクの圧力が前記所定圧力範囲未満になった後は、水素貯蔵タンクから放出する水素流量を増してバッファタンクからの水素排出を絞る水素流量制御手段と、を設けて構成したものである。
【００１１】
前記所定の温度条件は、使用するＭＨが熱により結晶崩壊して水素の吸蔵／放出性能を損なうおそれのない温度であり、具体的には、２００℃を超えることなく、好ましくは０℃〜７０℃の範囲から場合に応じて選択されるものである。以下において同様である。
【００１２】
第１の発明においては、水素貯蔵タンクと共に水素貯留用のバッファタンクを設け、水素貯蔵タンクにおいて水素を吸蔵、放出する際の圧力が水素吸蔵合金（ＭＨ）の水素吸放出平衡圧（プラトー圧）付近〔プラトー圧を中心値とする所定圧力範囲内〕であるときには、水素貯蔵タンクでの水素の供給流量、放出流量を絞って、絞った分の水素の貯留、放出をバッファタンクで賄うように制御するので、プラトー圧付近でのＭＨの水素の吸蔵、放出に伴なう熱量変化を抑えることができ、ＭＨの熱による劣化、つまり結晶構造の崩壊で水素吸着サイトが減少して水素の吸蔵／放出量が低下するのを効果的に防止することができる。
【００１３】
本発明においては、水素吸蔵する場合のみ、あるいは水素放出する場合のみに上記のように水素流量を制御するようにしてもよいが、水素の吸蔵時および放出時の両方において水素流量を制御するようにした場合（第１の発明または第３の発明）がＭＨの劣化防止効果の向上の点で望ましい。
【００１４】
すなわち、図６に示すように、圧力ａ〜ｂのプラトー圧近傍の圧力域では、従来に比べ、水素を吸放出をよりゆっくりと行なうようにするため、（例えば水素ガスステーションで）水素を充填（貯蔵）する際にＭＨでの時間当たりの温度の発生量を抑えることができる。図６は、ＰＣＴ法によるＰＣＴ曲線である。なお、ＰＣＴ法は、ＪＩＳ Ｈ ７２０１（水素吸蔵合金の圧力−等温線（ＰＣＴ線）の測定法）に準ずる方法である。
【００１５】
したがって、水素を吸放出する際に発生する熱を効率よく熱交換器で熱交換除去することが可能であり、ＭＨの短期劣化を効果的に抑制することができる。これにより、水素貯蔵装置の耐久性能、すなわち水素の貯蔵／放出効率（吸放出性）を長期にわたり維持することができる。
また、バッファタンクの併用により、ＭＨでの水素の吸蔵、放出を水素流量を絞って行なっても絞った分の水素流量が賄われるので、水素充填を短時間に行なえ、燃料電池等への水素供給量を確保できる。
【００１６】
第２の発明である水素貯蔵装置は、水素吸蔵合金を備え、水素を吸蔵する少なくとも一つの水素貯蔵タンクと、水素を気体で貯留する少なくとも一つのバッファタンクと、前記水素貯蔵タンクにおける水素の吸蔵および放出時の圧力が前記水素吸蔵合金のプラトー圧を中心値とする所定圧力範囲内にある場合に、(1) 水素を吸蔵するときに、前記水素貯蔵タンクへの水素流量を所定の温度条件を満たすように絞って前記バッファタンクへの水素供給を行なうと共に、前記水素貯蔵タンクの圧力が前記所定圧力範囲を超えた後は、前記水素貯蔵タンクへの水素流量を増して前記バッファタンクへの水素流量を絞り、または(2) 水素を放出するときに、前記水素貯蔵タンクから放出する水素流量を絞って前記バッファタンクからの水素排出を行なうと共に、前記水素貯蔵タンクの圧力が前記所定圧力範囲未満になった後は、前記水素貯蔵タンクから放出する水素流量を増して前記バッファタンクからの水素排出を絞る水素流量制御手段と、を設けて構成したものである。
【００１７】
第２の発明は、水素貯蔵タンクにおいて水素を吸蔵、放出する際の圧力が水素吸蔵合金（ＭＨ）の水素吸放出平衡圧（プラトー圧）付近〔プラトー圧を中心値とする所定圧力範囲内〕である場合に、水素の吸蔵時あるいは放出時のいずれかにおいて、前記第１の発明と同様に、水素貯蔵タンクでの水素の供給流量あるいは放出流量を絞り、絞った分の水素の貯留あるいは放出をバッファタンクで賄う制御を行なうので、プラトー圧付近でのＭＨの水素の吸蔵あるいは放出に伴なう熱量変化が抑えられ、ＭＨの熱による劣化、つまり結晶構造の崩壊で水素吸着サイトが減少して水素の吸蔵／放出量が低下するのを効果的に防止することができる。
【００１８】
第１の発明では、水素貯蔵タンクおよびバッファタンクへの水素の供給流量を切替える第１の切替手段と、水素貯蔵タンクおよびバッファタンクからの水素の放出流量を切替える第２の切替手段とを更に設けることにより、また、第２の発明では、水素貯蔵タンクおよびバッファタンクへの水素の供給流量を切替える第１の切替手段、または水素貯蔵タンクおよびバッファタンクからの水素の放出流量を切替える第２の切替手段を更に設けることにより好適に構成することができる。
【００１９】
第１の切替手段を設けた場合は、水素貯蔵タンクにおける水素の吸蔵および放出時の圧力が水素吸蔵合金のプラトー圧を中心値とする所定圧力範囲内にある場合において、前記水素流量制御手段により、水素を吸蔵する際に第１の切替手段を切替えることにより、水素貯蔵タンクへの水素流量を絞ってバッファタンクへの水素供給を開始すると共に、水素貯蔵タンクの圧力が前記所定圧力範囲を超えた後は、再び第１の切替手段を切替えて水素貯蔵タンクへの水素流量を増しバッファタンクへの水素流量を絞るように制御することができる。
このように制御すると共にあるいはこの制御とは別に、第２の切替手段を設けた場合は、水素貯蔵タンクにおける水素の吸蔵および放出時の圧力が水素吸蔵合金のプラトー圧を中心値とする所定圧力範囲内にある場合において、水素を放出する際に第２の切替手段を切替えることにより、水素貯蔵タンクから放出する水素流量を絞ってバッファタンクからの水素排出を開始すると共に、水素貯蔵タンクの圧力が前記所定圧力範囲未満になった後は、再び第２の切替手段を切替えて水素貯蔵タンクから放出する水素流量を増しバッファタンクからの水素排出を絞るように制御することができる。
【００２０】
具体的には、後述するように、前記第１の切替手段として１つ若しくは２つ以上の水素供給用バルブを、第２の切替手段として１つ若しくは２つ以上の水素放出用バルブを用いて構成することができ、水素貯蔵タンクにおいて所定の温度条件を満たすようにこれらのバルブを選択的に切替えることによって、水素貯蔵タンクおよびバッファタンクの水素流量を制御することができる。
【００２１】
第３の発明である水素貯蔵方法は、水素吸蔵合金を備え、水素を吸蔵する少なくとも一つの水素貯蔵タンクと、水素を貯留する少なくとも一つのバッファタンクとを用いて水素の吸蔵および放出を行ない、水素貯蔵タンクにおける水素の吸蔵および放出時の圧力が水素吸蔵合金のプラトー圧を中心値とする所定圧力範囲内にある場合において、水素を吸蔵するときには、水素貯蔵タンクへの水素流量を所定の温度条件を満たすように絞ってバッファタンクへの水素供給を行ない、水素貯蔵タンクの圧力が前記所定圧力範囲を超えた後は、水素貯蔵タンクへの水素流量を増してバッファタンクへの水素流量を絞ると共に、水素を放出するときには、水素貯蔵タンクから放出する水素流量を絞ってバッファタンクからの水素排出を行ない、水素貯蔵タンクの圧力が前記所定圧力範囲未満になった後は、水素貯蔵タンクから放出する水素流量を増してバッファタンクからの水素排出を絞る構成としたものである。
【００２２】
第３の発明においても前記第１および第２の発明と同様に、水素貯蔵タンクと共に水素貯留用のバッファタンクが設けられた系内で、水素貯蔵タンクにおいて水素を吸蔵、放出する際の圧力が水素吸蔵合金（ＭＨ）のプラトー圧付近（プラトー圧を中心値とする所定圧力範囲内）であるときには、水素貯蔵タンクでの水素の供給流量、放出流量を絞って、絞った分の水素の貯留、放出をバッファタンクで賄うように制御するので、プラトー圧付近でのＭＨの水素の吸蔵、放出に伴なう熱量変化を抑えることができ、ＭＨの熱による劣化、つまり結晶構造の崩壊で水素吸着サイトが減少して水素の吸蔵／放出量が低下するのを効果的に防止することができる。
また、バッファタンクの併用により、ＭＨでの水素の吸蔵、放出を水素流量を絞って行なっても絞った分の水素流量が賄われるので、水素充填を短時間に行なえ、燃料電池等への水素供給量を確保することができる。
【００２３】
第４の発明である水素貯蔵方法は、水素吸蔵合金を備え、水素を吸蔵する少なくとも一つの水素貯蔵タンクと、水素を貯留する少なくとも一つのバッファタンクとを用いて水素の吸蔵および放出を行ない、前記水素貯蔵タンクにおける水素の吸蔵および放出時の圧力が前記水素吸蔵合金のプラトー圧を中心値とする所定圧力範囲内にある場合は、(1) 水素を吸蔵するときに、前記水素貯蔵タンクへの水素流量を所定の温度条件を満たすように絞って前記バッファタンクへの水素供給を行なうと共に、前記水素貯蔵タンクの圧力が前記所定圧力範囲を超えた後は、前記水素貯蔵タンクへの水素流量を増して前記バッファタンクへの水素流量を絞り、または(2) 水素を放出するときに、前記水素貯蔵タンクから放出する水素流量を絞って前記バッファタンクからの水素排出を行なうと共に、前記水素貯蔵タンクの圧力が前記所定圧力範囲未満になった後は、前記水素貯蔵タンクから放出する水素流量を増して前記バッファタンクからの水素排出を絞る構成としたものである。
【００２４】
第４の発明は、水素貯蔵タンクにおいて水素を吸蔵、放出する際の圧力が水素吸蔵合金（ＭＨ）の水素吸放出平衡圧（プラトー圧）付近〔プラトー圧を中心値とする所定圧力範囲内〕である場合に、水素の吸蔵時あるいは放出時のいずれかにおいて、前記第３の発明と同様に、水素貯蔵タンクでの水素の供給流量あるいは放出流量を絞り、絞った分の水素の貯留あるいは放出をバッファタンクで賄う制御を行なうので、プラトー圧付近でのＭＨの水素の吸蔵あるいは放出に伴なう熱量変化が抑えられ、ＭＨの熱による劣化を効果的に防止することができる。
【００２５】
第３および第４の発明の水素貯蔵方法は、水素貯蔵タンクおよびバッファタンクへの水素の供給流量を切替える第１の切替手段、及び水素貯蔵タンクおよびバッファタンクからの水素の放出流量を切替える第２の切替手段の少なくとも一方を用いて行なえ、水素を吸蔵するときに前記第１の切替手段を切替えることにより水素貯蔵タンクへの水素流量を絞ってバッファタンクへの水素供給を開始すると共に、水素貯蔵タンクの圧力が前記所定圧力範囲を超えた後は、再び前記第１の切替手段を切替えて水素貯蔵タンクへの水素流量を増しバッファタンクへの水素流量を絞るように制御することができ、このように制御すると共にあるいはこの制御とは別に、水素を放出するときに前記第２の切替手段を切替えることにより水素貯蔵タンクから放出する水素流量を絞ってバッファタンクからの水素排出を開始すると共に、水素貯蔵タンクの圧力が前記所定圧力範囲未満になった後は、再び前記第２の切替手段を切替えて水素貯蔵タンクから放出する水素流量を増しバッファタンクからの水素排出を絞るように制御することができる。
【００２６】
さらに具体的には、上記の第１の発明ないし第４の発明において、例えば、水素を吸蔵するときには、前記水素貯蔵タンクへの水素供給用バルブを所定の温度条件を満たすように絞ると共に前記バッファタンクへの水素供給用バルブを開いてバッファタンクへの水素供給を開始し、前記水素貯蔵タンクの圧力が前記所定圧力範囲を超えた後は、再び前記水素貯蔵タンクへの水素供給用バルブの開度を大きくすると共に前記バッファタンクへの水素供給用バルブを絞るようにし、逆に水素を放出するときには、前記水素貯蔵タンクからの水素排出用バルブを絞ると共に前記バッファタンクからの水素排出用バルブを開いてバッファタンクからの水素排出を開始し、前記水素貯蔵タンクの圧力が前記所定圧力範囲未満になった後は、再び前記水素貯蔵タンクからの水素排出用バルブの開度を大きくすると共に前記バッファタンクからの水素排出用バルブを絞るように制御することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、急激な発熱（熱量変化）に伴なう水素吸蔵合金の劣化を抑え、長期にわたり水素の貯蔵／放出性能を維持し得る水素貯蔵装置および水素貯蔵方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、図１〜図５を参照して、本発明の水素貯蔵装置および水素貯蔵方法の実施形態について詳細に説明する。
【００２９】
本実施形態では、タンク内に充填する水素吸蔵材料として、水素吸蔵合金（ＭＨ）であるＴｉ２５Ｃｒ５０Ｖ２５を用いた場合を中心に説明する。但し、本発明においては下記実施形態に制限されるものではない。
【００３０】
図１に示すように、本実施形態の水素貯蔵装置は、Ｔｉ２５Ｃｒ５０Ｖ２５合金１２が内部に収容された耐圧性の水素貯蔵タンク１１と、水素ガスを貯留する水素バッファタンク１３と、水素貯蔵タンク１１への水素供給量を調節する流量調整弁Ｖ１、水素貯蔵タンク１１からの水素放出量を調節する流量調整弁Ｖ２、水素バッファタンク１３への水素供給量を調節する流量調整弁Ｖ３、および水素バッファタンク１３からの水素排出量を調節する流量調整弁Ｖ４と、冷却水を挿通してＭＨ及びタンク内雰囲気と熱交換を行なって冷却するための熱交換管１４とを備えている。
【００３１】
流量調整弁Ｖ１〜Ｖ４は、制御装置（ＥＣＵ）１００と電気的に接続されており、水素貯蔵タンク１１における水素の供給、放出、並びにバッファタンク１３における水素の供給、排出を、制御装置１００により自動制御して行なえるようになっている。
【００３２】
水素貯蔵タンク１１は、図２に示すように、ステンレスを用いて壁厚３．０ｍｍ、直径５０ｍｍの断面円形の筒型に成形し、筒の長さ方向の両端が閉塞された中空体であり、３５ＭＰａの耐圧性能を有している。壁厚や断面形状、サイズなどは、目的等に応じて、上記以外の任意の厚み、矩形、楕円形などの任意の形状、サイズを選択することができる。
【００３３】
水素貯蔵タンク１１の内部には、Ｔｉ２５Ｃｒ５０Ｖ２５合金（水素吸蔵合金；ＭＨ）１２が収容されており、供給口１５から水素を供給してタンク内圧が高められると水素を吸蔵して貯蔵することができる。そして、必要に応じてタンク内圧を低くしたときには、ＭＨに吸蔵されている水素が解離し、貯蔵された水素を排出口１８から外部に放出し、水素放出管を介して連通する燃料電池（ＦＣ）に供給することができる。
【００３４】
本実施形態では、水素吸蔵合金として、プラトー圧が０．５ＭＰａのＴｉ２５Ｃｒ５０Ｖ２５合金１２が水素貯蔵タンク１１内に収容されている。プラトー圧は、ＰＣＴ測定装置〔（株）鈴木商館製〕を用いて測定される。
【００３５】
水素吸蔵合金（ＭＨ）は、公知のＭＨから適宜選択して用いることができる。ＭＨは、一種単独で用いる以外に、複数種を併用してもよく、複数種を併用する場合にはプラトー圧を複数有するように選択してもよい。プラトー圧の異なるｎ種類（例えば、元素組成の異なる複数種、組成同一で組成比の異なる複数種など）のＭＨの平衡圧（プラトー圧）はｎ個であり、熱が発生する圧力域を広域化することができる。
【００３６】
ＭＨは、２元系合金、３元系合金、４元系合金などを挙げることができ、上記のＴｉＣｒＶ系合金以外に、ＴｉＣｒＭｎ系合金、ＬａＮｉ系合金、ＴｉＦｅ系合金、ＴｉＣｒＭｏＶ系合金などを好適に使用できる。
【００３７】
ＭＨの具体例としては、Ｔｉ２５Ｃｒ５０Ｖ２５、Ｔｉ２５Ｃｒ２５Ｖ５０、Ｔｉ３６Ｃｒ３２Ｍｎ３２、Ｔｉ２５Ｃｒ５０Ｖ１５Ｍｏ１０、Ｔｉ２５Ｃｒ５０Ｖ２０Ｍｏ５、ＬａＮｉ５などが挙げられる。
【００３８】
水素吸蔵合金（ＭＨ）の形態は、粉状、粒状、ペレット状などのいずれの形状、サイズであってもよい。
水素吸蔵合金は、例えば、所望の組成、組成比となるように金属粉をアーク溶解して粗合金とし、これをボールミル等の粉砕機を用いて粉砕処理する等して（好ましくは更にアニールして）得たものを使用することができ、得られた粉状物等のＭＨをタンク内に（好ましくは高密度に）充填する等して本発明に係る水素貯蔵タンクを作製することができる。
【００３９】
また、水素貯蔵タンク１１の壁面には、タンク内圧を計測するための圧力センサ２１が取り付けられており、水素の吸蔵および放出時における内圧を検出できるようになっている。また、壁面には、タンク内の温度を計測するための温度センサ２２も取り付けられており、水素吸蔵合金（ＭＨ）が所定の温度条件を満たすように制御するにあたって、水素の吸蔵および放出時の内部温度が検知できるようになっている。
【００４０】
水素貯蔵タンク１１の長手方向の一端には、水素をタンク内に供給するための供給口１５が設けられており、この供給口１５には、他端で外部に設置された不図示の水素供給装置と接続された水素供給管１６の一端が接続されている。水素供給管１６には、水素貯蔵タンク１１への水素供給量を調節するための流量調整弁Ｖ１が取り付けられており、流量調整弁Ｖ１を開いてタンク内に水素を供給して吸蔵すると共に、流量調整弁Ｖ１の開度を調整して供給される水素流量の調節が行なえるようになっている。
【００４１】
水素貯蔵タンク１１の供給口１５が設けられた一端と逆側の他端には、放出口１８が設けられており、この放出口１８を介して、他端で不図示の燃料電池（ＦＣ）と接続された水素放出管１９の一端が接続されている。水素放出管１９には、水素貯蔵タンク１１からの水素放出量を調節するための流量調整弁Ｖ２が取り付けられており、流量調整弁Ｖ２を開いて水素を燃料電池に供給すると共に、流量調整弁Ｖ２の開度の調整により放出する水素流量の調節が行なえるようになっている。
【００４２】
水素供給管１６には、流量調整弁Ｖ１と供給口１５との間に、水素バッファタンク１３への水素供給量を調節するための流量調整弁Ｖ３を備えた水素供給管１７の一端が接続されている。また、水素放出管１９には、流量調整弁Ｖ２の水素挿通方向下流側に、水素バッファタンク１３からの水素排出量を調節するための流量調整弁Ｖ４を備えた水素排出管２０の一端が接続されている。
【００４３】
水素バッファタンク１３は、例えば、ＭＨの吸蔵平衡圧程度の耐圧を有する容器、吸蔵平衡圧が水素貯蔵タンク１１内ＭＨ（例えばＴｉ２５Ｃｒ５０Ｖ２５合金）よりも低いＭＨが収容された容器、あるいはカーボンナノチューブ、活性炭、ＭＯＦ、ゼオライトなどの水素吸着剤が内部に設けられた容器等を使用できる。
【００４４】
水素バッファタンク１３には、その一端に水素供給管１７の他端が接続されており、流量調整弁Ｖ３を制御して水素供給管１７を介して水素が供給されると共に、他端には水素排出管２０の他端が接続されており、流量調整弁Ｖ４を制御して水素排出管２０を介して水素を燃料電池に供給できるように構成されている。
また、水素バッファタンク１３の壁面には、内圧を計測するための圧力センサ２５が取り付けられている。
【００４５】
さらに、水素貯蔵タンク１１には、放出口１８が設けられた他端側のタンク壁を通過させてタンク内部に熱交換管１４が配設されており、タンク内に収容されたＭＨ及びタンク内雰囲気との間で熱交換を行なって冷却できるようになっている。後述のように水素流量制御を行なう本実施形態の構成では、冷却水による熱交換をより効率よく行なうことができる。
【００４６】
流量調整弁Ｖ１〜Ｖ４、圧力センサ２１，２５、温度センサ２２、並びに燃料電池等は、図１に示すように、制御装置（ＥＣＵ）１００と電気的に接続され、制御装置１００によって動作タイミングが制御されるようになっている。
【００４７】
次に、本実施形態の制御装置１００による制御ルーチンのうち、水素貯蔵時および燃料電池への水素供給時（水素放出時）に実行する水素流量制御ルーチンについて図３〜図４を参照して詳細に説明する。図３は、水素貯蔵時に実行される貯蔵時流量制御ルーチンを示す流れ図であり、図４は燃料電池への水素供給時に実行される放出時流量制御ルーチンを示す流れ図である。
【００４８】
まず、水素貯蔵時の水素流量制御について説明する。
貯蔵時流量制御ルーチンが実行されると、図３に示すように、ステップ１００において、水素貯蔵タンク１１の内圧が圧力センサ２１から取り込まれた後、取り込まれた内圧が所定値Ｐ１（Ｔｉ２５Ｃｒ５０Ｖ２５合金（ＭＨ）の吸蔵平衡圧−０．１ＭＰａ）以下であるか否かが判定される。
【００４９】
ステップ１００において、内圧が所定値Ｐ１（Ｔｉ２５Ｃｒ５０Ｖ２５合金（ＭＨ）の吸蔵平衡圧−０．１ＭＰａ）以下であると判定されたときには、水素の吸蔵量が急増して急激に発熱することがないので、ステップ１２０において、流量調整弁Ｖ１を開き、流量調整弁Ｖ２を閉じると共に、流量調整弁Ｖ３を開き、流量調整弁Ｖ４を閉じる。このとき、水素供給管１６から供給される水素は、水素貯蔵タンク１１および水素バッファタンク１３の両方に供給されている。
【００５０】
そして、ステップ１４０において、水素バッファタンク１３の内圧が圧力センサ２５から取り込まれた後、取り込まれた内圧が規定値以上であるか否かが判定され、内圧が規定値以上であると判定されたときには、水素バッファタンクは水素が充填された状態であるので、次のステップ１６０において、開いていた流量調整弁Ｖ３を閉じる。このとき、流量調整弁Ｖ１は開いたままであり、流量調整弁Ｖ２、Ｖ４は閉じたままである。これにより、水素供給管１６から供給された水素は、水素貯蔵タンク１１のみに供給されることになる。
【００５１】
なお、ステップ１４０において、水素バッファタンクの内圧が規定値未満であると判定されたときには、水素バッファタンクは未だ水素が充填されていない状態にあるので、ステップ１００に戻って、そのまま水素を水素貯蔵タンク１１と水素バッファタンク１３とに供給される。
【００５２】
ステップ１８０において、再び水素貯蔵タンク１１の内圧が取り込まれ、取り込まれた内圧が所定値Ｐ１（Ｔｉ２５Ｃｒ５０Ｖ２５合金（ＭＨ）の吸蔵平衡圧−０．１ＭＰａ）以下であるか否かが判定される。
【００５３】
ステップ１８０において、水素貯蔵タンク１１の内圧が所定値Ｐ１（Ｔｉ２５Ｃｒ５０Ｖ２５合金（ＭＨ）の吸蔵平衡圧−０．１ＭＰａ）を超えていると判定されたときには、圧力がＴｉ２５Ｃｒ５０Ｖ２５合金のプラトー圧付近にあって水素の吸蔵量が急増して急激に発熱するおそれがあるので、ステップ２００において、全開にしていた流量調整弁Ｖ１を温度センサ２２からの温度上昇に基づく発熱量に合わせて絞ると共に、絞った分の水素を水素バッファタンク１３に供給するために、閉じられていた流量調整弁Ｖ３を開く。このとき、流量調整弁Ｖ２、Ｖ４は閉じたままである。
【００５４】
このとき、水素貯蔵タンク１１では、Ｔｉ２５Ｃｒ５０Ｖ２５合金の温度が結晶崩壊を起こさない温度条件Ｔ（例えば、Ｔ＝４５℃；所定の温度条件）を超えないように、流量調整弁Ｖ１を絞って水素の吸蔵をゆっくり行なう。一方、水素バッファタンクには、水素供給管１６から供給された水素のうち流量調整弁Ｖ１を絞って水素貯蔵タンク１１に供給できない分が供給されて貯留される。
【００５５】
なお、ステップ１００において、内圧が所定値Ｐ１（Ｔｉ２５Ｃｒ５０Ｖ２５合金（ＭＨ）の吸蔵平衡圧−０．１ＭＰａ）を越えていると判定されたときも、同様に、圧力がＴｉ２５Ｃｒ５０Ｖ２５合金のプラトー圧付近にあって急激に発熱するおそれがあるので、ステップ２００に移行し、前記同様に制御される。
【００５６】
このように水素貯蔵時の水素貯蔵タンクへの水素流量を制御し、水素吸蔵合金（ＭＨ）での水素吸蔵量が急激に増大してＭＨの発熱量および急激な熱量変化が起きないようにするので、ＭＨの熱による結晶崩壊で水素吸着サイトが減少し、水素の吸蔵／放出量が低下するのを効果的に防止できる。
【００５７】
なお、ステップ１８０において、水素貯蔵タンク１１の内圧が所定値Ｐ１（Ｔｉ２５Ｃｒ５０Ｖ２５合金（ＭＨ）の吸蔵平衡圧−０．１ＭＰａ）以下であると判定されたときには、未だ圧力がＴｉ２５Ｃｒ５０Ｖ２５合金のプラトー圧付近に達しておらず、水素の吸蔵量が急増して急激に発熱することがないので、水素供給管１６から供給された水素は水素貯蔵タンク１１のみに供給される。
【００５８】
その後、ステップ２２０において、再び水素バッファタンク１３の内圧が圧力センサ２５から取り込まれ、取り込まれた内圧が規定値以上であるか否かが判定される。ステップ２２０において、内圧が規定値以上であると判定されたときには、水素バッファタンクは水素が充填された状態であるので、ステップ２４０において、流量調整弁Ｖ１を発熱量に合わせて絞りつつ開いた状態にしたまま、流量調整弁Ｖ３を閉じ、水素バッファタンク１３への水素の供給を停止する。このとき、流量調整弁Ｖ２、Ｖ４は閉じたままである。
【００５９】
一方、ステップ２２０において、内圧が規定値に達していないと判定されたときには、水素バッファタンク１３は、水素の充填が完了しておらず水素充填を継続できるので、ステップ２００に戻って、流量調整弁Ｖ１を発熱量に合わせて絞りつつ開くと共に、流量調整弁Ｖ３を開き、流量調整弁Ｖ２、Ｖ４を閉じたまま、水素貯蔵タンク１１と水素バッファタンク１３の双方に水素を供給して吸蔵、貯留する。
【００６０】
次に、ステップ２６０において、再び水素貯蔵タンク１１の内圧が圧力センサ２１から取り込まれ、取り込まれた内圧が所定値Ｐ２（Ｔｉ２５Ｃｒ５０Ｖ２５合金（ＭＨ）の吸蔵平衡圧＋０．１ＭＰａ）を越えているか否かが判定される。
【００６１】
本実施形態では、本発明における「水素吸蔵合金のプラトー圧を中心値とする所定圧力範囲」は、所定値Ｐ１から所定値Ｐ２までの圧力範囲（吸蔵平衡圧±０．１）をさす。
【００６２】
ステップ２６０において、水素貯蔵タンク１１の内圧が所定値Ｐ２（Ｔｉ２５Ｃｒ５０Ｖ２５合金（ＭＨ）の吸蔵平衡圧＋０．１ＭＰａ）を越えていると判定されたときには、内圧がプラトー圧付近を越えて水素吸蔵量の急増で急激に発熱するおそれがなくなったので、ステップ２８０において、開度を絞っていた流量調整弁Ｖ１を全開し、水素供給管１６から供給される水素を全て水素貯蔵タンク１１に供給する。このとき、流量調整弁Ｖ２、Ｖ３、およびＶ４は閉じたままである。
【００６３】
また、ステップ２６０において、水素貯蔵タンク１１の内圧が未だ所定値Ｐ２未満であると判定されたときには、内圧がプラトー圧付近を越えておらず、水素の吸蔵量が急増して急激に発熱するおそれが残っているので、流量調整弁Ｖ２〜Ｖ４を閉じて流量調整弁Ｖ１の開度を絞った状態のまま、水素貯蔵タンク１１のＴｉ２５Ｃｒ５０Ｖ２５合金にてゆっくり水素を吸蔵する。
【００６４】
次のステップ３００では、水素貯蔵タンク１１の内圧が再び圧力センサ２１により計測され、内圧が規定値以上であるか否かが判定される。ここで、内圧が規定値に未だ達していないと判定されたときには、水素貯蔵タンク１１は更に水素充填可能な圧力範囲であるので、ステップ２８０に戻って水素の吸蔵を継続し、内圧が規定値以上に達したと判定されたときには、水素貯蔵タンク１１への水素の充填が完了したので、そのまま本ルーチンを終了する。
【００６５】
以上のように制御して水素の貯蔵を行なうことにより、水素吸蔵合金に吸蔵する際に吸蔵量が急激に増えて合金劣化を起こしやすいプラトー圧付近での発熱量を低く抑えながら、（例えばガスステーションでの）水素充填を短時間で行なうことができる。
【００６６】
次に、水素放出時（ＦＣ供給時）の水素流量制御について説明する。
放出時流量制御ルーチンが実行されると、図４に示すように、ステップ４００において、水素貯蔵タンク１１の内圧が、所定値Ｐ３（Ｐ１＜Ｐ３＜Ｐ２）以下で所定値Ｐ４（Ｐ４＜Ｐ１）以上の圧力範囲内（放出平衡圧±０．１；本発明における「水素吸蔵合金のプラトー圧を中心値とする所定圧力範囲内」）にあるか否かが判定される。
【００６７】
ここで、所定値Ｐ３は、「Ｔｉ２５Ｃｒ５０Ｖ２５合金（ＭＨ）の放出平衡圧＋０．１ＭＰａ」であり、所定値Ｐ４は、「Ｔｉ２５Ｃｒ５０Ｖ２５合金（ＭＨ）の放出平衡圧−０．１ＭＰａ」である。本実施形態において、Ｐ４＜Ｐ１＜Ｐ３＜Ｐ２の関係にある。
【００６８】
ステップ４００において、内圧が、所定値Ｐ３〜所定値Ｐ４の範囲内にあると判定されたときには、圧力がＴｉ２５Ｃｒ５０Ｖ２５合金のプラトー圧付近にあって急激な熱量変動を生ずるおそれがあるので、ステップ４２０において、流量調整弁Ｖ１を閉じ、流量調整弁Ｖ２を開度を絞りつつ開くと共に、流量調整弁Ｖ３を閉じ、流量調整弁Ｖ４は燃料電池（ＦＣ）での必要発電量に対する不足量に合わせて開度を調節して開く。このとき、水素貯蔵タンク１１から水素放出管１９を挿通してＦＣに水素が供給されると共に、流量調整弁Ｖ２を絞って供給量に足りない分は水素バッファタンク１３から供給される。
【００６９】
このようにして、急激な熱量変動を起こしやすい圧力域においても、合金劣化を起こしやすいプラトー圧付近での急激な熱量変化を抑えながら、ＦＣに水素要求量に必要な量の水素を供給することができる。また、水素バッファタンク１３から不足分が供給されるので、例えばＦＣ負荷が増えて必要発電量が急激に増加した場合でも、水素供給を賄うことができる。
【００７０】
そして、再びステップ４００に戻り、ステップ４００で内圧が所定値Ｐ３〜所定値Ｐ４の範囲から外れるまで同様に制御され、ステップ４００において、水素貯蔵タンク１１の内圧が所定値Ｐ３〜所定値Ｐ４の範囲から外れたと判定されたときには、内圧がＴｉ２５Ｃｒ５０Ｖ２５合金のプラトー圧付近を抜けて急激な熱量変動を生ずるおそれがなくなったので、ステップ４４０において、流量調整弁Ｖ１、Ｖ３、Ｖ４を閉じると共に、流量調整弁Ｖ２を全開する。このとき、ＦＣへの水素の供給は水素貯蔵タンク１１からのみ行なわれる。
【００７１】
ステップ４６０において、ＦＣでの発電運転が終了したか否かが判定され、ＦＣが発電運転を終了したと判定されたときには、水素要求がないのでステップ４８０において、全開していた流量調整弁Ｖ２を閉じると共に、流量調整弁Ｖ３を開いて、ＦＣで発電の際の余剰の水素を水素バッファタンク１３に供給して貯留する。このとき、流量調整弁Ｖ１、Ｖ４を閉じたままである。
【００７２】
次に、ステップ５００において、水素バッファタンク１３の内圧が圧力センサ２５から取り込まれた後、取り込まれた内圧が規定値以上であるか否かが判定され、内圧が規定値以上であると判定されたときには、水素バッファタンクは水素が充填された状態であるので、流量調整弁Ｖ３を閉じて本ルーチンを終了する。
【００７３】
ステップ５００において、内圧が規定値未満であると判定されたときには、再びステップ４８０に戻り、流量調整弁Ｖ３を開いたまま、水素バッファタンク１３への水素の供給を継続し、ステップ５００で内圧が規定値以上であると判定されたときに本ルーチンを終了する。
このとき、ステップ５００で水素バッファタンクの内圧が規定値未満であると判定されたときは、不図示のヒータ等により水素貯蔵タンク１１を加熱した後に、ステップ４８０に戻るように制御してもよい。
【００７４】
以上のように制御してＦＣ等の水素使用装置への水素供給を行なうことにより、水素吸蔵合金が高温発熱した後急速に吸熱が起きる等して合金劣化を起こしやすいプラトー圧付近での急激な熱量変化を抑えながら、水素要求量を充足する水素供給が行なえる。
【００７５】
なお、図１では、ＭＨが収容されている様子を概念的に示したが、水素の貯蔵量の観点からは、できるだけ水素吸蔵に寄与しない空間ができないように、粉状、粒状あるいはペレット状等のＭＨが高密度に充填された形態が望ましい。
また、上記では、Ｔｉ２５Ｃｒ５０Ｖ２５合金を用いた場合を中心に説明したが、Ｔｉ２５Ｃｒ５０Ｖ２５合金以外の既述の他の水素吸蔵合金を用いた場合も同様である。
【００７６】
本実施形態では、上記のような水素流量制御を行なってＭＨの高発熱、急激な熱量変化が抑えられて冷却効率が高まるため、熱交換管１４のみを配置して熱交換する場合を示したが、これに限られず、場合に応じて複数の熱交換管等の熱交換器を設けるようにしてもよい。
【実施例】
【００７７】
以下、実施例によって本発明をより具体的に説明する。但し、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００７８】
−試料の作製−
チタン（Ｔｉ）粉〔粒径１００μｍ〕４．５２ｇと、クロム（Ｃｒ）粉〔粒径１００μｍ〕９．８２ｇと、バナジウム（Ｖ）粉〔粒径１００μｍ〕３．８５ｇと、モリブデン（Ｍｏ）粉〔粒径１００μｍ〕１．８１ｇとを用い、アーク溶解法による常法により、アーク溶解して粗合金を作製し、アーク溶解後、銅ロールを用いて６００℃／分にて急冷し、これをボールミルを用いて粉砕した。その後真空中、９００℃で３時間アニール処理を行ない、Ｔｉ２５Ｃｒ５０Ｖ２０Ｍｏ５合金粉を得た。
【００７９】
得られたＴｉＣｒＶＭｏ合金について、ＸＲＤ測定およびＩＣＰ発光分析により、組成及び組成比がＴｉ２５Ｃｒ５０Ｖ２０Ｍｏ５であることを確認した。また、Ｔｉ２５Ｃｒ５０Ｖ２０Ｍｏ５のプラトー圧は、ＰＣＴ測定装置（（株）鈴木商館製）を用いて求めた結果、１．７５ＭＰａであった。
【００８０】
−水素貯蔵装置および測定、評価−
図１に示す水素貯蔵装置を構成する水素吸蔵タンク１１（図２参照）を図５に示す構造の水素吸蔵タンク３１で代用した。
本実施例では、本発明における既述した水素流量制御によるＭＨの劣化抑制を確認するために、この水素吸蔵タンク３１だけに着目し、以下に示すように水素吸蔵タンク３１への水素の供給および放出を行なったときの水素の放出量の変化からＭＨの耐劣化性を評価した。
【００８１】
水素吸蔵タンク３１は、図５に示すように、断面円形で内容量６０ｍｌ（熱交換管を除く）の筒型のステンレス合金ＳＵＳ３１０製の高圧タンク（耐圧３５ＭＰａ）である。この高圧タンク３１の一端は、開口構造となっており、この開口部にＡｌフィルタ（アルミニウム製、孔サイズ：０．５μｍ）３２が取り付けられている。Ａｌフィルタ３２が取付けられた一端は、Ａｌフィルタおよび配管を介して流量制御付のニードルバルブ３３と連通されており、制御装置１００の信号によるバルブの開閉により、タンクを密閉すると共に、Ａｌフィルタ３２を介したタンク内部への水素の供給および、貯蔵されている水素の放出（排出）が行なえるようになっている。ニードルバルブ３３には、外部の水素供給装置と連通する不図示の水素供給管が接続されており、ニードルバルブ３３を開きＡｌフィルタを通して水素供給管から水素を高圧に供給したときにはタンク内に水素を貯蔵（吸蔵）でき、必要に応じてニードルバルブ３３を開き減圧したときには貯蔵されている水素を放出できるようになっている。また、高圧タンク３１の他端には、熱交換管（外径φ２ｍｍ、内径φ１．５ｍｍ、表面積０．２ｍ２、水循環量１００ｍｌ／ｍｉｎ、冷却水温度２０℃［一定］）３４が取付けられており、タンク外から冷却水をタンク内部に流してタンク内を挿通し再び他端からタンク外に排出する循環系が構築されている。これにより、タンク内部のＭＨ（Ｔｉ２５Ｃｒ５０Ｖ２０Ｍｏ５合金）およびタンク内雰囲気は冷却水と熱交換を行なって冷却される。
【００８２】
上記のように構成された高圧タンク３１内に、上記より得たＴｉ２５Ｃｒ５０Ｖ２０Ｍｏ５合金粉１０ｇを高密度に充填し、充填後密閉して水素貯蔵タンク３１を作製した。
【００８３】
得られた水素貯蔵タンク３１を用いて下記のように耐劣化試験を行なった。
ニードルバルブ３３を開き、Ａｌフィルタを通して３３ＭＰａの水素ガスをタンク内に供給し、その後ニードルバルブ３３を閉じて５分間そのまま保持した。５分経過後、ニードルバルブ３３を再び開き、Ａｌフィルタを通して大気圧まで水素ガスを放出した。
【００８４】
このとき、水素吸蔵タンク３１の内圧が、０．５〜３．０ＭＰａの圧力範囲〔Ｔｉ２５Ｃｒ５０Ｖ２０Ｍｏ５合金の平衡圧（1.75MPa）を中心値とする所定圧力範囲（水素流量制御においてＰ４＝０．５、Ｐ２＝３．０である）；1.75±1.25）にあるときは、水素ガスの供給速度と放出速度とをそれぞれ下記表１に示す条件（Ａ〜Ｆ）となるように変えて行なった。また、この圧力範囲以外の圧力域（Ｉ，II）を０．１ＭＰａ≦Ｉ＜０．５ＭＰａ、３．０ＭＰａ＜II≦３３．０ＭＰａとし（図６参照）、これらの圧力域内では供給速度および放出速度の制御は行なわなかった。
そして各条件ごとに、上記の操作を１００回（サイクル）繰り返して行ない、ＪＩＳ  Ｈ  ７２０１（水素吸蔵合金の圧力−等温線（ＰＣＴ線）の測定法）に準じたＰＣＴ法により、水素放出量を測定した。測定結果を下記表１に示す。
【００８５】
【表１】
0004844233.tif 000002
【００８６】
前記表１に示すように、条件Ｆに示すようにＭＨの平衡圧を考慮せずに水素の供給、放出を繰り返した従来の場合に対し、条件Ａ〜ＥのようにＭＨに供給、放出する際の水素流量を制御した本発明では、水素の吸放出を繰り返し行なったときの発熱（熱量変化）が大幅に抑えられ、水素の吸放出を１００サイクル繰り返した後の水素放出量を確保することができた。特に、水素の供給時および放出時の両方において制御を行なった場合（条件Ａ）がより効果的であった。
つまり、水素の吸放出を繰り返して多量の水素吸蔵を行なうことに伴なうＭＨの熱劣化が抑制され、水素の吸蔵／放出効率の大幅な低下を防止することができた。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る水素貯蔵装置を示す概略構成図である。
【図２】第１実施形態に係る水素貯蔵装置を構成する水素吸蔵タンクを示す概略斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る水素貯蔵装置の水素貯蔵時に行なう貯蔵時流量制御ルーチンを示す流れ図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る水素貯蔵装置の燃料電池への水素供給時に行なう放出時流量制御ルーチンを示す流れ図である。
【図５】実施例で作製した水素吸蔵タンクの構成を示す概略断面図である。
【図６】ＭＨを有するタンクの水素貯蔵量と水素圧力との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００８８】
１１，３１…水素吸蔵タンク
１２…Ｔｉ２５Ｃｒ５０Ｖ２５合金，Ｔｉ２５Ｃｒ５０Ｖ２０Ｍｏ５合金
１３…水素バッファタンク
２１…圧力センサ
２２…温度センサ
Ｖ１〜Ｖ４…流量調整弁
【図１】
0004844233.tif 000003
【図２】
0004844233.tif 000004
【図３】
0004844233.tif 000005
【図４】
0004844233.tif 000006
【図５】
0004844233.tif 000007
【図６】
0004844233.tif 000008