(57)【要約】【課題】高密度の水素を取り扱いやすい安全な状態で蒸発損失少なく貯蔵することのできる水素ガスの貯蔵方法および装置を提供する。【解決手段】繊維強化プラスチックス製の水素ガス容器３内に水素ガスを導入し、前記水素ガス容器を液体窒素または不活性気体からなる極低温の冷媒１１に浸漬し、前記水素ガス容器３内を水素の逆転温度以下の温度に冷却して前記水素ガス容器内に大気圧以上の水素ガスを貯蔵する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維強化プラスチックス製の水素ガス容器内に水素ガスを導入し、前記水素ガス容器を極低温の冷媒に浸漬し、前記水素ガス容器内を水素の逆転温度以下の温度に冷却して前記水素ガス容器内に大気圧以上の水素ガスを貯蔵することを特徴とする水素ガスの貯蔵方法。
【請求項２】
極低温の冷媒を貯留する冷媒容器と、繊維強化プラスチックスからなり内部に熱伝導部材を備え前記冷媒中に浸漬されて逆転温度以下大気圧以上の水素ガスを貯蔵する水素ガス容器とを備えていることを特徴とする水素ガスの貯蔵装置。
【請求項３】
前記熱伝導部材は、ワイヤまたは網であることを特徴とする請求項２記載の水素ガスの貯蔵装置。
【請求項４】
前記水素ガス容器に貯蔵すべき水素ガスを導入する経路に、吸着剤を備え前記冷媒中に浸漬された熱交換器を備えていることを特徴とする請求項２記載の水素ガスの貯蔵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料電池自動車等において用いるために水素ガスを容器に高密度で充填し貯蔵する水素ガスの貯蔵方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、石油がもたらす環境破壊が進み地球温暖化が急速に進んでいる。ガソリンを燃料として走る自動車から排出される二酸化炭素、窒素酸化物、炭化水素、硫黄酸化物などは人類の健康に悪影響を及ぼしている。そこで資源や環境の問題を改善するために、地球上に無尽蔵に存在する酸素と水素を燃料とし水だけ排出する燃料電池自動車の開発が精力的に進められている。燃料電池自動車用の液体水素タンクや水素ガスタンクの改良も進められており（下記特許文献１参照）、燃料電池自動車は１回の液体水素充填では約４００ｋｍ、水素ガスの充填で約３００ｋｍ走れるまでに至っている。
【特許文献１】特開２００２−１８１２９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
液体水素を燃料とした場合、走行距離は水素ガスよりも長いが、長時間停車していると液体水素は容器からの熱侵入により少しずつではあるが蒸発し残量が減少する。  
液体水素は大気圧状態では−２５３℃以下の温度でしか存在しないため、その状態を保持するには真空断熱槽内に多層断熱層を施した極低温保存用の専用容器に入れて輻射熱を防がなければならない。しかしこの専用容器でも支持金具や液体水素の取出し口からの熱伝導により容器内の液体水素は徐々に蒸発する。ある自動車メーカでは燃料電池車の液体水素を貯蔵した容器からの蒸発に伴う損失は一日あたり４〜６％としており、長時間停車しておけば置くほど燃料の損失は大きくなる。自動車を運転する時には既に燃料がないことも考えられ液体水素の維持管理が問題となってくる。
【０００４】
水素ガスを充填する方式では１５０リットルほどの高圧ガス容器に３５ＭＰａで充填すると約２００ｋｍ走行できるが、同種のガソリン車と比べ走行距離が１／３しかない。この問題を解決するためにはタンク容量を増やすことが考えられるが、自動車という限られた空間に円柱形をしたタンクを増設する余裕はない。バスのように屋根に水素タンクを並べる方式もあるが全体の容積が大きくなってしまう。
【０００５】
その他、高圧ガス容器の充填圧力を上げ水素ガスの絶対量を増加する方法もある。もともと分子直径が小さい水素分子は容器を構成している材料を透過しやすく、高圧になればなるほど漏れの少ない容器の開発が重要になってくる。高圧ガスは容器が破壊したときのエネルギーが大きく危険なため、安全性も考慮して容器の厚さは厚く頑丈に作らなければならず結果的に大きくなりやすい。また水素ステーション（工場で製造した水素を貯蔵し燃料電池車に供給する場所で現在のガソリンスタンドに相当。）で使用する圧縮機も超高圧仕様にする必要があり、関連部品なども開発の要素が多い。  
そこで本発明は、高密度の水素を取り扱いやすい安全な状態で蒸発損失少なく貯蔵することのできる水素ガスの貯蔵方法および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】
【０００６】
請求項１の発明は、繊維強化プラスチックス製の水素ガス容器内に水素ガスを導入し、前記水素ガス容器を極低温の冷媒に浸漬し、前記水素ガス容器内を水素の逆転温度以下の温度に冷却して前記水素ガス容器内に大気圧以上の水素ガスを貯蔵する方法とする。
【０００７】
請求項２の発明は、極低温の冷媒を貯留する冷媒容器と、繊維強化プラスチックスからなり内部に熱伝導部材を備え前記冷媒中に浸漬されて逆転温度以下大気圧以上の水素ガスを貯蔵する水素ガス容器とを備えている構成とする。
【０００８】
請求項３の発明は、前記熱伝導部材は、ワイヤまたは網である構成とする。  
請求項４の発明は、前記水素ガス容器に貯蔵すべき水素ガスを導入する経路に、吸着剤を備え前記冷媒中に浸漬された熱交換器を備えている構成とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、高密度の水素を取り扱いやすい安全な状態で蒸発損失を少なく貯蔵することのできる水素ガスの貯蔵方法および装置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】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１１】
本発明の実施例の水素ガスの貯蔵装置は、図１に示すように、真空断熱される冷媒容器１の中に支持部材２によって支持された水素ガス容器３を備えている。冷媒容器１は、真空槽４と冷媒槽５を有し、側壁と底は多層断熱材６によって真空断熱され、フランジによって取り付けられた蓋７には液体窒素供給弁８と安全弁９と水素ガスセンサ１０を備え、極低温の冷媒である液体窒素１１を貯留している。
【００１２】
水素ガス容器３はＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチックス）からなり、熱伝導部材として内面にアルミニウム製のライナー１３を有し、内部にステンレス鋼製の金網１４が充填されている。水素ガス容器３の入口１５には吸着剤である活性炭１６を備えた不純物トラップ兼用の熱交換器１７が接続され、この熱交換器１７には、水素ガス供給弁１８と圧力計１９と吐出弁２０を備えた水素ガス導入管２１が冷媒容器１の外から挿入されている。なお、符号３６は後述する実験６において設ける貫通孔である。  
以上のような構成の本実施例の水素ガスの貯蔵装置の作用効果を調べるために下記の実験１から６を行った。
【００１３】
まず実験１として、図２に示すように、はじめにＣＦＲＰ製の内容積４．５リットル、外径１４０ｍｍ、長さ５００ｍｍの水素ガス容器３を用意した。水素ガス容器３にはゲージ圧で０．１ＭＰａの圧力を維持できるように圧力調整器で調整した水素ガスを導入した。この水素ガス容器３の内外のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの位置に温度センサを配置し液体窒素１１が入った冷媒容器１に浸漬した。そして水素ガス容器３内の温度分布および冷却にかかる経過時間を調べた。
【００１４】
温度分布の測定結果を図４に×印で示す。図４より水素ガス容器３内の温度分布は液体窒素１１の温度よりも高いことがわかる。この原因は、水素ガス容器３が熱伝導の悪いプラスチックス（樹脂）で構成されたＣＦＲＰからなるため、水素ガスの対流や輻射による熱伝達が遅く水素ガス容器３内の温度がなかなか液体窒素１１温度になりにくいためと考えられる。
【００１５】
次に図３に示すように、水素ガス容器３外から水素ガス容器３内へ熱伝導が起きるように水素ガス容器３に、直径５０ｍｍの伝熱盤２５を備えた長さ４００ｍｍ、直径１０ｍｍ、内径４ｍｍの銅製の冷却パイプ２６を挿入した。導入した水素ガス圧は前回と同じ０．１ＭＰａである。
【００１６】
この水素ガス容器３を液体窒素１１に浸漬したときの水素ガス容器３内の温度分布と冷却時間を調べた。温度センサの位置は前記と同じ個所である。その結果を図４に記号○で示す。また、個所Ｂの冷却時間特性を図５に示す。図５より、冷却パイプ２６ありのほうが冷媒である液体窒素の温度に到達する時間が冷却パイプ２６なしの場合よりも早いことがわかる。
【００１７】
この温度分布は、伝熱盤２５を備えた冷却パイプ２６による熱伝導と、熱伝導によって冷却された冷却パイプ２６からの輻射や対流による冷却の効果が現れて水素ガス容器３内の温度がより液体窒素１１の温度に近づいていることを示しており、挿入した冷却パイプ２６の効果が現れていることを示している。
【００１８】
つぎに実験２として、図６に示すように、冷却パイプ２６を挿入した内容積４．５リットル、外径１４０ｍｍ、長さ５００ｍｍのＣＦＲＰ製水素ガス容器３に熱交換器１７を接続し、水素ガス容器３内にはゲージ圧で０．１ＭＰａの水素ガスを満たした。次に水素ガス容器３を配置してから真空断熱の冷媒容器１内に静かに液体窒素１１を注入した。熱交換器１７と水素ガス容器３が完全に液体窒素１１に浸漬してから液体窒素の注入を止めた。次に熱交換器１７に接続する弁３０，３１を調整しながら１０ＭＰａの水素ガスの供給を行った。約３４分後に供給圧と水素ガス容器３の圧力が同一になり平衡状態になった。
【００１９】
このとき、容器３の位置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに配置された温度センサが示す温度は、Ａが−１９１℃，Ｂが−１９６℃、Ｃが−１９２℃、Ｄが液体窒素温度の−１９６℃であった。この条件下での水素の密度は温度と圧力から約３３ｋｇ／ｃｍ３となり，水素は超臨界状態にあると推定される。この状態での密度を０℃の水素ガス圧力だけで再現するには約５０ＭＰａにしなければならない。この条件に合う超高圧容器を新たに開発する必要がある。このように、冷却パイプ２６を挿入した水素ガス容器３を比較的低圧で極低温に維持することによって高密度の水素を貯蔵することができる。
【００２０】
次に実験３として、上記実験２におけると同じ条件で実験準備をしたあと、供給圧力を５ＭＰａに調整して水素ガス容器３に水素ガスを導入した。約２０分後に水素ガス容器３の内圧が供給圧と同じになり平衡状態になった。水素ガスの容器３の位置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに配置された温度センサが示す温度は、Ａが−１９２℃、Ｂが−１９６℃、Ｃが−１９３℃、Ｄが液体窒素温度の−１９６℃であった。この条件下での水素の密度は温度と圧力から約１６ｋｇ／ｃｍ３である。この状態の密度を０℃の水素ガス圧力だけで再現するには水素ガス容器３を約２０ＭＰａ（２００ｋｇ／ｃｍ２）にしなければならない。このように、極低温に冷却することによって比較的低圧で簡単に密度の高い水素ガスを貯蔵することができる。
【００２１】
次に実験４として、図７に示すように、冷却パイプ２６を備えたＣＦＲＰ（４．５リットル、外径１４０ｍｍ、長さ５００ｍｍ）製の水素ガス容器３を用意し、この水素ガス容器３にさらに同程度の内容積を持つＣＦＲＰ製の取出し容器３２を接続した。水素ガス容器３には水素ガスの供給側に熱交換器１７が接続されている。
【００２２】
液体窒素１１への浸漬時に水素ガス容器３および取出し容器３２が負圧にならないように、これらの容器３，３２内にはあらかじめ圧力調整器２９で調整した０．１ＭＰａの水素ガスを導入した。水素ガス容器３にはＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの位置に温度センサを配置した。また水素ガス容器３と熱交換器１７を真空断熱の冷媒容器１内に配置した。その後水素ガス容器３が急激な温度変化を受けないように、少量ずつ液体窒素１１を冷媒容器１に注入した。水素ガス容器３が完全に液体窒素１１で浸漬されてから液体窒素の供給を止めた。
【００２３】
冷媒容器１外に設けられ水素ガス容器３と接続された取出し容器３２には圧力計３３とガス吐出弁３４を取り付けた。供給圧力を５ＭＰａにして水素ガス容器３に水素ガスの導入を開始した。導入開始から約５１分後に水素ガス容器３と取出し容器３２の圧力が供給圧力とほぼ同一の５ＭＰａになり平衡状態になった。水素ガス容器３内の温度はＡで−１９１℃，Ｂで−１９６℃，Ｃで−１９１℃，Ｄでは−１９６℃であった。取出し容器３２内Ｅの温度は約２８℃であった。吐出弁３４を開けると水素ガスの放出が確認された。このような構成によって、水素ガス容器に貯蔵された極低温高圧の水素ガスを常温常圧にして取り出すことができる。
【００２４】
次に実験５として、さきに図１に示した貯蔵装置を構成した。すなわち内容積４．５リットル（外径１４０ｍｍ、長さ５００ｍｍ）のＣＦＲＰ製の水素ガス容器３内に５０メッシュ（幅１インチあたり５０個の穴の数）のステンレス鋼製平織りの金網（長さ３００ｍｍ、幅約３６０ｍｍ）を水素ガス容器３の入口より１枚ずつ丸めて導入し７層からなる金網１４の層を形成した。
【００２５】
導入した金網１４はステンレス鋼製で弾性があり、水素ガス容器３内では最初に挿入した金網はアルミニウムライナー１３と接触しており他の金網とも連続して接触している。この水素ガス容器３に活性炭１６の入った不純物トラップ兼用の熱交換器１７を接続し、まず水素ガス容器３内を水素ガスで満たした。水素ガス導入と真空排気を数回行い純度の高い水素ガス状態にした。次に水素ガス容器３を冷媒容器１に配置して多層断熱材６を８時間排気し真空断熱機能をもたせた。次に水素ガスの供給圧力を０．１５ＭＰａに設定して液体窒素１１を静かに注入した。
【００２６】
水素ガス容器３が液体窒素１１中に完全に浸漬したときに水素ガスの供給圧力を１．０ＭＰａに設定し水素ガス容器３に供給した。３０秒保持した後さらに１．０ＭＰａごとに昇圧と保持を繰返し５．０ＭＰａで水素ガス供給を止めた。供給圧力と水素ガス容器圧力が平衡状態になる時間は前実験２と比較して短く７分３０秒であった。このとき水素ガス容器３の中心部Ｆの温度センサは−１９０℃であった。このように、水素ガス容器３内に金網１４を多層挿入した構成にして、液体窒素１１で熱交換した水素ガスを導入することによって比較的短時間で極低温で高圧の状態が得られる。
【００２７】
次に実験６として、図１の貯蔵装置において水素ガス容器３にが入りその亀裂から水素ガスが漏れ出ることを模擬した実験を行った。まず水素ガス容器３に直径０．１ｍｍの貫通孔３６をあけてから実験５で示したと同じ構成で装置を構成した。水素ガスを０．０９ＭＰａに設定してから液体窒素１１を注入した。浸漬してから液体窒素供給弁８を閉めた。１８秒後に水素ガスセンサ１０が水素ガスを検知した。水素ガスセンサ１０の設置部は水素ガス密度が小さいことを考慮し冷媒容器１の蓋７に突出部をつくり、軽い水素ガスが集まりやすい構造にしてある。このように、水素ガス容器３を液体窒素１１に浸漬しておくことにより水素ガス容器３になんらかの原因で亀裂が入った場合、液体窒素１１中で拡散することもなく小さな気泡のまま冷媒容器１の上部へ上昇してくるので水素ガスの漏れをいち早く検出することができる。
【００２８】
以上のような本実施例の水素ガス貯蔵装置において、水素ガスを充填する水素ガス容器３は水素ガスを充填する前にあらがじめ水素の逆転温度（−８０℃）以下の温度を持つ液体窒素（沸点  −１９６℃）、液化アルゴン（沸点  −１９５．８℃）、液化ネオン（沸点  −２４６℃）等の極低温冷媒または極低温冷凍機で冷却しておく。しかしながら水素ガス容器３は繊維強化プラスチックス（ＦＲＰ）で製作されており、熱伝導が悪いので極低温冷媒の温度まで冷却されるのに時間がかかる。さらに水素の熱伝導率は温室状態よりも極低温状態のほうが小さい（例えば  １０ＭＰａ一定圧力下で温度３００Ｋでは１８９ｍＷ／ｍ・Ｋに対して８０Ｋでは８７．３ｍＷ／ｍ・Ｋになる）ので冷却に支障がある。
【００２９】
そこで水素ガス容器３の外から中へ通じるように熱伝導部材として金属製の冷却パイプ２６を挿入して水素ガスの冷却効率を高める。さらに水素ガス容器３の内面にアルミニウムや銅、ステンレス等の熱伝導性のよい材料で内張り施工し、内張り材（ライナー）の一端を容器３外に接続して冷媒の熱伝導がしやすい構造とすることによって水素ガス容器３内の冷却の効果が増大する。しかし水素ガス注入時の絞りの効果を生じるように冷却パイプ２６の内径を小さくしておくと水素ガスの充填時間がかかりすぎる欠点がある。その対策として水素ガス容器３の口径を大きくする代わりに容器３内に熱伝導部材としてステンレス鋼や銅、アルミニウム等熱伝導性のよい金網１４またはワイヤをランダムに充填する。このような状態下で４．２Ｋ冷凍機や液体ヘリウム等で冷却しておくと、充填された水素が金網１４の目の近傍で固体状になり、とくに加圧しなくても高密度の状態で貯蔵される。なお、水素ガス容器３内には活性炭やカーボンナノチューブ等の吸着剤を加えても密度維持が図れる。
【００３０】
ＦＲＰ製の水素ガス容器３を液体窒素等の冷媒で冷却する利点は４点挙げられる。第１点は、分子直径が小さく粘性も低い水素ガスのＦＲＰからの漏れを防ぐ効果である。すなわちたとえば液体窒素でＦＲＰを冷却すると、繊維の網目や成型後にできやすい樹脂の隙間に窒素分子や不純物の水分子が入り込み、網目や隙間を塞ぎ水素分子の透過（漏れ）が抑制される。そのほか使用中に生じやすい亀裂からの漏れを極低温冷媒でふさぐ効果もある。すなわち水素ガス容器３のライナー１３を構成する金属材料であるアルミニウムやクロムモリブデン鋼などは金型プレスや溶接構造で製作する場合が多く残留応力が生じやすい。また、３５ＭＰａ（３５０ｋｇ／ｃｍ２）もの高圧力で水素ガスの充填、吐出を繰り返す水素ガス容器３は繰返し応力による金属疲労を蓄積してくる。さらに水素ガス中の不純物が原因で起きやすい内面腐食などがある。これらが複合して起きることのある亀裂からの水素ガスの漏れの可能性を低減することができる。
【００３１】
第２点は、もし水素ガス容器３の亀裂部分から水素ガスが冷媒中に漏れ出た場合そのガスを検出しやすい効果がある。水素ガスの密度は極低温冷媒の液体窒素よりも軽く冷媒容器１の上層部にたまりやすい。そこに水素ガスセンサ１０を設置しておくことによって、密度の小さい水素ガスは冷媒中で拡散せずに気泡となって上方へ上がるので早急に漏れを感知することができる。
【００３２】
第３点は、水素ガス容器３を液体アルゴン、液体ネオン、液体窒素等の不活性の極低温冷媒で覆うことにより、事故によって水素放出が起こったときにも安全性を維持できる。すなわち事故時には容器破壊を防ぐ目的で水素ガスを緊急に放出しなければならないが、この状態の時に水素ガスを冷媒中に放出させると、不活性ガスである冷媒が水素ガスと混合しながら放出されることにより、燃焼のための３条件（可燃性ガスが支燃性ガス中にあり発火温度にされされること)からはずれるため安全性が保たれる。
【００３３】
第４点は、極低温冷媒の冷却による水素ガスの中の不純物の除去である。たとえば液体窒素で水素ガス容器３を冷却することによって液体窒素の沸点温度以上の水素中の不純物はトラップされる。冷却前の水素ガスの純度は９９．９９％以上に管理されているが、充填作業において着脱用継手の接続持に空気が少なからず混入する。また導入管や容器内壁に吸着している物質は水素ガスがキャリヤとなって冷媒で冷却されている熱交換器１７へ運ばれ不純物がトラップされる。その結果、水素ガス容器３内の水素ガス純度が高まり高純度の水素ガスを貯蔵し供給することができる。この観点からトラップ兼用の熱交換器１７は効果がある。さらに低温で吸着性能が上がる活性炭１６やモレキュラシーブ等の吸着剤を熱交換器１７に入れておくことによって不純物の除去排出、吸着剤の交換等の管理を容易に行うことができる。
【００３４】
本実施例の水素ガスの貯蔵装置は、水素ガス容器３が冷却された状態で高圧の水素ガスを充填する。しかし冷却された水素ガス容器３に逆転温度以上の水素ガスを注入すると冷却の効果がなくなるため、充填する水素ガスも水素ガス容器３の冷却に使用した極低温冷媒や極低温冷凍機で逆転温度以下に冷却する。
【００３５】
極低温高圧下でガス状態を維持する方法としては、液体窒素、液体アルゴン、液体ネオン等の極低温冷媒で水素ガス容器３を冷却し高圧状態に維持する。現時点では資源が豊富で潜熱が大きく工業製品として普及し価格が他の極低温冷媒と比べ安い液体窒素を用いるのが望ましい。水素ガス容器３に取り付けた伝熱盤２５を直接冷凍機で冷却する方法もあるが、この方法は冷凍機を稼動するための電力を必要としたり冷凍機自体を冷却するための水冷設備などが必要となるため、現状では冷媒を用いる方法がよい。
【００３６】
水素ガスを極低温状態にすることは常温の水素ガスの密度と比べ高密度になることを意味している。たとえば２０ＭＰａの圧力下では温度２７３．１５Ｋでの密度は１５．６９ｋｇ／ｍ３であるのに対し、９０Ｋに冷却するとその密度は約３倍の４３．６５ｋｇ／ｍ３に増加する。高密度のまま水素ガス容器３に充填することが効果的である。充填する水素ガスの温度と充填される水素ガス容器３内の温度とが共に極めて少ない温度差で冷却されている条件下において、低温で高密度の水素ガスが効率よく水素ガス容器３に充填される。
【００３７】
水素ガスの臨界点付近の低温でかつ高圧の条件で充填すると、高密度ガスからなる超臨界状態の水素を効果的に貯蔵することができる。水素における超臨界状態とは水素の臨界点（温度３３Ｋ、圧力１．３ＭＰａ）以上またはその近傍の温度と圧力を維持した状態を言い、液体でもなく（擬似液体状態であり）気体でもない（擬似気体状態である）。臨界点近傍の極低温領域で温度と圧力を変えることにより液体や気体の密度以上の状態を自由にコントロールすることができる。
【００３８】
本実施例の水素ガスの貯蔵装置はまた、水素ガス容器３に高圧かつ極低温の状態で貯蔵している水素を室温状態で取り出すための取出し容器３２を設ける。この取出し容器３２の冷却はせず、高圧で極低温状態で貯蔵している水素ガス容器３とパイプで連結しておき、圧力のみ平衡させて同圧にする。この構成によれば、高圧極低温状態の高密度水素ガスを室温かつ低密度状態の水素ガスとして取り出し、酸素との適正な濃度での反応比で燃料電池に供給することができる。または取出し容器３２を適度に冷却や加温することにより適度な温度密度の水素を提供できるようにしてもよい。
【００３９】
以上のように本実施例において貯蔵する水素は高密度状態であるが液体ではないため蒸発に伴う損失は少ない。その水素を冷却する冷媒も極低温の液体窒素や液化ネオン、液化アルゴンなどを使用するので、高真空断熱容器内で長期間保存可能であり高密度状態を維持することができる。
【００４０】
以上のように本実施例においては、伝熱盤２５を備えた水素ガス容器３、あるいは水素ガス容器３の内側にアルミニウム、銅、ステンレス金属等からなるワイヤまたは金網１４を満たし、液体窒素１１、液体アルゴン等の極低温の冷媒で冷却して、水素ガス容器３に充填した水素ガスの温度を冷媒の温度とほぼ同じ温度にし大気圧以上の高圧状態に維持して、極低温で高密度の水素を貯蔵する。
【００４１】
また水素ガス容器３を冷媒である液体窒素１１に浸漬させ、水素の緊急発生時には冷媒中に放出することにより、不活性の冷媒と混合して放出されるため安全性を保つことができる。水素ガス容器３からの万一の水素ガス漏れは冷媒容器１の上部に設置した水素ガスセンサ１０により感知する。また冷媒でＣＦＲＰ製の水素ガス容器３を冷却することは、繊維網目や成型後にできやすい樹脂の隙間に冷媒の分子や不純物の水分子がはいりこみ隙間を埋めるため、分子直径の小さい水素分子でもその透過や漏れを低減する効果がある。
【００４２】
極低温の冷媒で冷却した水素ガス容器３にたとえば１０ＭＰａ〜５ＭＰａの比較的低圧力で水素を充填することにより、従来の方法（常温で３５ＭＰａの高圧力で充填し絶対量を確保する）よりも簡単に高密度の水素を貯蔵することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施例の水素ガスの貯蔵装置を示す断面図。
【図２】本発明の実施例の水素ガスの貯蔵装置の作用効果を検証する実験１の装置構成を示す図。
【図３】本発明の実施例の水素ガスの貯蔵装置の作用効果を検証する実験２の他の装置構成を示す図。
【図４】前記実験１によって得られた結果を示すグラフ。
【図５】前記実験１によって得られた結果を示すグラフ。
【図６】本発明の実施例の水素ガスの貯蔵装置の作用効果を検証する実験２，３の装置構成を示す図。
【図７】本発明の実施例の水素ガスの貯蔵装置の作用効果を検証する実験４の装置構成を示す図。
【符号の説明】
【００４４】
１…冷媒容器、２…水素ガス容器支持部材、３…水素ガス容器、４…真空槽、５…冷媒槽、６…多層断熱材、７…蓋、８…液体窒素供給弁、９…安全弁、１０…水素ガスセンサ、１１…液体窒素、１３…ライナー、１４…金網、１５…水素ガス容器入口、１６…活性炭、１７…熱交換器、１８…水素ガス供給弁、１９…圧力計、２０…吐出弁、２１…水素ガス導入管、２５…伝熱盤、２６…冷却パイプ、２７…冷却ガス吐出口、２８…圧力計、２９…圧力調整器、３０，３１…弁、３２…取出し容器、３３…圧力計、３４…ガス吐出弁、３５…緊急放出弁、３６…貫通孔、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ…温度センサ設置個所、Ｈ…水素ガス導入経路。
【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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