(57)【要約】ガス状態、液体状態および固体状態で水素を貯蔵する方法の中から選択される、少なくとも２つの公知の水素貯蔵方法の利点を組み合わせる水素貯蔵方法。より具体的には、上記方法は、１つのタンク中で前述の水素貯蔵方法、すなわち、Ａ）ガス状態で水素を貯蔵する方法、Ｂ）液体状態で水素を貯蔵する方法、Ｃ）固体状態で、好ましくは適当な水素化物によって体積または表面で水素を貯蔵する方法、の少なくとも２つを連結し、使用することにある。唯一の条件は、上記の各方法を、タンク内に貯蔵される水素総量の少なくとも５質量％を貯蔵するのに使用することである。このような方法は、高い貯蔵能力を確保しながら、必要なときにはいつでも水素の素早い放出を得ることができる。また、この方法は、特に水素を動力とする自動車の加速中の遷移期を満たすことができる。
2004530628.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つのタンク内に、
ａ）ガス状態で水素を貯蔵するための手段、
ｂ）液体状態で水素を貯蔵するための手段、および、
ｃ）吸収または吸着によって固体状態で水素を貯蔵するための手段、
からなる群から選択される少なくとも２種類の水素貯蔵手段を連結し、使用することを含み、但し、使用される水素貯蔵手段のそれぞれは、タンク内に貯蔵される水素総量の少なくとも５質量％を貯蔵するための大きさに作られることを特徴とする、ハイブリッドの状態で水素を貯蔵する方法。
【請求項２】
連結され、使用される手段は、ガス状態で水素を貯蔵するための前記手段および金属水素化物を使用して固体状態で水素を貯蔵するための前記手段を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
金属水素化物は、タンクの作動温度で４０バールより高い平衡プラトー圧力を有することを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
水素化物は、Ｔｉまたはアラナート（ＡｌＨｘ）をベースとする水素化物であることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
連結され、使用される手段は、液体状態で水素を貯蔵するための前記手段および金属水素化物を使用して固体状態で水素を貯蔵するための前記手段を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
２つの同心容器を含み、以下「内側容器」と呼ばれる前記容器の１つは、以下「外側容器」と呼ばれる他の前記容器内に配置され、前記容器が内側容器を低温で維持するための断熱スリーブで分離され、前記内側容器が液体状態で水素を貯蔵するために使用され、前記外側容器が内側容器と直接的な連絡状態にあり、かつ、固体状態で水素を貯蔵するための金属水素化物を含むことを特徴とする、液体および固体の両方の状態で水素を貯蔵するためのハイブリッドタンク。
【請求項７】
外側容器で使用される水素化物は、タンクの作動温度で低い平衡プラトー圧力を有する水素化物であることを特徴とする請求項６に記載のハイブリッドタンク。
【請求項８】
使用される水素化物は、ＮａＡｌＨ４、ＬｉＡｌＨ４、ＬａＮｉ５Ｈ６およびＭｇＨ２からなる群から選択されることを特徴とする請求項７に記載のハイブリッドタンク。
【請求項９】
外側容器内の水素化物は、タンクの作動温度で高い平衡プラトー圧力を有する水素化物であることを特徴とする請求項６に記載のハイブリッドタンク。
【請求項１０】
水素化物は、ＴｉＣｒ１．８、ＴｉＭｎ２−ｙ、Ｈｆ２Ｃｕ、Ｚｒ２Ｐｄ、ＴｉＣｕ３およびＶ０．８５５Ｃｒ０．１４５からなる群から選択されることを特徴とする請求項９に記載のハイブリッドタンク。
【請求項１１】
ポリマー製の外部シェルで覆われる金属ライナーまたは内壁を有する容器であって、高圧においてガス状態で水素を貯蔵するために、かつ、さらに固体状態で水素を貯蔵する目的で金属水素化物を収容し、貯蔵するために考案された容器、
容器内に熱伝達流体の循環を可能にするために、容器内に取り付けられる少なくとも１本のヒートパイプ、および、
少なくとも１本の前記ヒートパイプと水素化物との間の熱的な連絡を確保するために、容器内に配置される熱交換器、
を備えることを特徴とする、固体およびガスの両方の状態で水素を貯蔵するためのハイブリッドタンク。
【請求項１２】
容器は円筒形であり、軸方向の開口部を備えつけられること、
タンクは、その開口部を通して容器内に挿入され、かつ、前記容器内で軸方向に伸びる少なくとも１本の前記ヒートパイプを１本だけ備えること、および
熱交換器は、容器内で横手方向に伸びる金属格子、繊維、または多孔性金属構造体からなる群から選択される少なくとも１種のエレメントから構成され、少なくとも１つの前記格子のそれぞれが軸方向のヒートパイプ、容器の金属ライナー、および水素化物と直接接触すること、
を特徴とする請求項１１に記載のハイブリッドタンク。
【請求項１３】
外側容器内で使用される水素化物は、タンクの作動温度で低い平衡プラトー圧力を有する水素化物であることを特徴とする請求項１１または１２に記載のハイブリッドタンク。
【請求項１４】
使用される水素化物は、ＮａＡｌＨ４、ＬｉＡｌＨ４、ＬａＮｉ５Ｈ６およびＭｇＨ２からなる群から選択されることを特徴とする請求項１３に記載のハイブリッドタンク。
【請求項１５】
外側容器内の水素化物は、タンクの作動温度で高い平衡状態を有する水素化物であることを特徴とする請求項１１または１２に記載のハイブリッドタンク。
【請求項１６】
水素化物は、ＴｉＣｒ１．８、ＴｉＭｎ２−ｙ、Ｈｆ２Ｃｕ、Ｚｒ２Ｐｄ、ＴｉＣｕ３およびＶ０．８５５Ｃｒ０．１４５からなる群から選択されることを特徴とする請求項１５に記載のハイブリッドタンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド状態で水素を貯蔵する方法に関する。より詳細には、本発明は１つのタンク内に２つの異なる状態で水素を貯蔵する方法に関する。
【０００２】
本発明は、液体および固体の状態で水素を貯蔵する場合、並びに固体およびガスの状態で水素を貯蔵する場合のそれぞれに、上記の方法を実施するために特別に適合させられる以下「ハイブリッドタンク」と呼ばれるタンクにも関している。
【背景技術】
【０００３】
水素の貯蔵方法を、三つの主要なカテゴリー、
（Ａ）高圧タンク中でのガス状貯蔵、
（Ｂ）極低温タンク中での液体貯蔵、
（Ｃ）水素を吸収する（体積中）または吸着する（表面で）物質を含有するタンク中での固体貯蔵、
に分類できる。
【０００４】
カテゴリー（Ｃ）として上記に列挙された最後のカテゴリーは、金属水素化物貯蔵タンクを使用するものである。
【０００５】
上記の各カテゴリーは、次の表１で要約される利点および不利な点を有している。
【０００６】
【表１】
2004530628.tif 000003
【０００７】
例として、ガス状態で水素を貯蔵する方法（カテゴリーＡ）の場合、１リットルのタンクは、表２に示される様々な圧力で次のような量の水素を含む。
【０００８】
【表２】
2004530628.tif 000004
【０００９】
液体状態で水素を貯蔵する方法（カテゴリーＢ）の場合、−２５２．８℃（すなわち、水素の慣用の沸点）での液体水素の密度が０．０７０８ｋｇ／Ｌなので、１リットルのタンクは、０．０７０８ｋｇの水素を含む。
【００１０】
最後に、金属水素化物を用いて固体状熊で水素を貯蔵する方法（カテゴリーＣ）の場合、タンクの全容積を占めるＬａＮｉ５Ｈ６（密度：６．５９ｋｇ／Ｌ、水素貯蔵能力≒１．４％）のような式ＡＢ５の水素化物を含む１リットルのタンクは、水素を０．０９２３ｋｇ、すなわち、１５，０００ｐｓｉｇで１リットルのタンクにガス状態で貯蔵される水素量のほぼ２倍を含む。
【００１１】
この比較例の結果を表３に示す。
【００１２】
【表３】
2004530628.tif 000005
【００１３】
もちろん、液体状態で水素を貯蔵する方法（カテゴリーＢ）の場合、液体水素はいくらか蒸発するので、液体と平衡状態にある多少のガス状水素が常に存在する。また、低圧（１０バール）で一般的に作動する金属水素化物を用いて固体状態で水素を貯蔵する方法（カテゴリーＣ）の場合、水素化物がタンク内の全空間を占めることはないので、多少のガス状水素が存在する。さらに、極めて高い圧力下、ガス状態で水素を貯蔵する方法（カテゴリーＡ）の場合、タンクの内壁に吸着される水素が常に多少存在する（上記の専門用語によれば、このような吸着された水素は「固体状水素」とも呼ばれる）。したがって、上記で列挙された各方法（ガス、液体および固体）において、別の貯蔵方法によって貯蔵される少量の水素が常に存在する。
【００１４】
例として、金属水素化物粉末（ＬａＮｉ５Ｈ６）を含む１リットルのタンクの場合において、別の貯蔵方法から生じることのある水素の最大パーセンテージを見積もることができる。粉末は密に詰められておらず、したがって、タンク体積の約半分、すなわち約１／２リットルを占めると仮定し、また、ＬａＮｉ５Ｈ６の密度が６．５９ｋｇ／Ｌに相当するとみなし、さらに、タンク内のガス状水素（約１／２リットル）が圧力１０バールと仮定すれば、１リットルのタンク内で固体状でない水素の量は、表４で報告されるようになる。
【００１５】
【表４】
2004530628.tif 000006
【００１６】
この例は、いかなる所与の貯蔵方法においても、異なる状態で貯蔵される水素が１％通常存在することがあることを明確に示す。しかし、いずれの場合においても、この量は常に５質量％未満である。
【００１７】
単一のカテゴリー内に異なる水素貯蔵手段を連結することに関して、いくつかの利点があることは既に提案されている。
【００１８】
例として、出願人およびＭｃＧｉｌｌ大学の名で「水素貯蔵用ナノ結晶複合材料」と表題のついた特許文献１は、同じタンク内で低温金属水素化物と高温金属水素化物とを互いに接触させて組み合わせる場合に利点があることを開示している。このような混合物を内燃機関用に使用する場合、低温金属水素化物が始動時に水素を供給することによってエンジンの常温始動を可能にする。エンジンが熱い場合には、エンジンで発生させられる熱が、高温金属水素化物から水素の脱着を引き起こすことを可能にする（より詳細には、特許文献１の第３欄を参照のこと）。
【００１９】
同様に、Ｄａｖｉｄ  Ｇ．ＳＮＯＷらの名で２００１年３月８日に公開された特許文献２は、とりわけ水素の吸収および脱着の速度論を向上させるため、水素化物のナノ粒子の体積中での固体貯蔵（吸収）と表面での固体貯蔵（吸着）とを組み合わせることにおいて、いくつかの利点があることを開示している。
【００２０】
また、出願人の名で「浸出されたナノ結晶材料、その製造方法およびエネルギー分野における使用」と表題のついた特許文献３は、高い比表面積を有する水素化物を使用する場合に、水素の収着の速度論を向上できることを開示している。
【００２１】
上記とは別に、固体状態で水素を貯蔵する方法（Ｃ）は、ガス状態で水素を貯蔵する方法（Ａ）よりはるかに遅く、そして液体状態で水素を貯蔵する方法（Ｂ）より遅い応答時間（充填および放出(unloading)）を通常有することも知られている。実際、水素化物の貯蔵タンクを満たすためには、少なくとも１５分、時として１時間を越える時間が必要とされる。この欠点にもかかわらず、固体状態で水素を貯蔵する方法は、単位体積当たり最も高い貯蔵能力を有する（上記の表３を再度参照されたい）。
【００２２】
いくつかの技術用途は、１分よりもはるかに早い応答時間を必要とすることが知られている。
【００２３】
例として、例えば、水素を供給される燃料電池を使用するＵＰＳ装置（無停電電源装置）では、約１００ミリ秒の応答時間が通常必要とされる。もちろん、金属水素化物を用いる水素貯蔵タンクは、この特定の要件を満たすことができない。しかしながら、このような場合には、高圧においてガス状態で水素を貯蔵するタンクが使用できる。
【００２４】
同様に、水素駆動車両(hydrogen operated vehicles)では、
推進装置から約１００ミリ秒の応答時間を通常必要とする短時間の加速（秒）、および
数分間継続する可能性のある、車両が坂を登っているときの動力増加、
のような異なる種類の遷移期(transitory periods)がある。
【００２５】
燃料電池およびバッテリーを使用するハイブリッド車両では、非常に短い加速（秒）は、バッテリーで対処されることが可能であるのに対し、より長い時間（数分）の遷移期は、ガス状態で貯蔵される水素を必要とするであろう。他方、一般的な車両に対する約２０ＫＷの平均動力は、金属水素化物タンクによって容易に供給されることができる。このような車両のバッテリーに蓄えられるエネルギーは、通常、車のエネルギーの約１％に相当する。したがって、遷移期を受け持つためには１％を超える水素量が必要である。
【００２６】
上記を考慮して要約すれば、前述で列挙された異なる方法の利点を組み合わせる水素貯蔵方法に対する大きな必要性が現在あることは明らかである。
【００２７】
【特許文献１】
米国特許第５，９０６，７９２号明細書
【特許文献２】
国際公開第０１／１６０２１号パンフレット
【特許文献３】
米国特許第５，８７２，０７４号明細書
【特許文献４】
米国特許第５，７２８，４８３号明細書
【特許文献５】
米国特許第６，０１５，０４１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２８】
本発明の目的は、上述の水素貯蔵方法、すなわち、ガス状態、液体状態および固体状態で水素を貯蔵する方法の少なくとも２つの利点を組み合わせる新規な水素貯蔵方法を提供することによって、上述の必要性を満足させることである。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
本発明は基本的に、以下「水素貯蔵用ハイブリッドタンク」と呼ばれる１つのタンクにおいて、上述の水素貯蔵方法、すなわち、
Ａ）ガス状態で水素を貯蔵する方法、
Ｂ）液体状態で水素を貯蔵する方法、および、
Ｃ）固体状態で体積中または表面で水素を貯蔵する方法、
の少なくとも２つを連結し、使用することにある。
【００３０】
唯一の条件は、上記各方法を、タンク内の水素総量の少なくとも５質量％を貯蔵するために使用することである。
【００３１】
したがって、特許を請求する発明は、ハイブリッド状態で水素を貯蔵する方法を指向し、この発明は、１つのタンク内に、
ａ）ガス状態で水素を貯蔵する手段、
ｂ）液体状態で水素を貯蔵する手段、
ｃ）吸収又は吸着によって固体状態で水素を貯蔵する手段、
からなる群から選択される少なくとも２つの水素貯蔵手段を連結し、使用する段階を含む。但し、使用される各貯蔵手段は、タンク内に貯蔵される水素総量の少なくとも５質量％を貯蔵するための大きさに作られる。
【００３２】
異なる状態で水素を貯蔵する上述の手段は、上述の各貯蔵方法を実施するのに一般的に使用されるものである。これらは非常に慣用的なものであり、さらに詳細に説明する必要はない。唯一の必要条件は、水素の少なくとも５質量％を各々貯蔵するために同時に使用する目的で、これらを同一のタンク内に連結することである。
【００３３】
本発明の別の目的は、液体および固体の両方の状態で水素を貯蔵するためのハイブリッドタンクを提供することであり、該ハイブリッドタンクは２つの同心容器を備え、以下「内側容器」と呼ばれる一方の容器は以下「外側容器」と呼ばれるもう１つの容器内に配置され、双方の容器は内側容器を低温で保持するための断熱スリーブによって分離される。内側容器は液体状態で水素を貯蔵するために使用される。外側容器は内側容器と直接的な連絡状態にあり、かつ、固体状態で水素を貯蔵するための金属水素化物を含む。
【００３４】
本発明のさらなる目的は、固体およびガスの両方の状態で水素を貯蔵するためのハイブリッドタンクを提供することであり、該ハイブリッドタンクは、
ポリマー製の外部シェル(outer shell)で覆われる金属ライナーまたは内壁を有する容器であって、より高圧においてガス状態で水素を貯蔵するために、そして固体状態で水素を貯蔵する目的で金属水素化物を収容し貯蔵するために考案された容器、
熱伝達流体の循環を可能にするために容器内に取り付けられる少なくとも１本のヒートパイプ、および、
少なくとも１本の前記ヒートパイプと水素化物との間に熱的な連絡を確保するために、容器内に配置される熱交換器、
を備える。
【００３５】
本発明および発明を実施に移すことができる方法は、添付図面を参照するとともに、以下の非限定的な実施例を読むことでより理解されるであろう。
【実施例１】
【００３６】
ガスおよび固体状態で水素を貯蔵するためのハイブリッド貯蔵タンク
１リットルの体積を有する水素貯蔵タンクを、平均直径５ナノメートルを有するＬａＮｉ５の水素化物のナノ粒子粉末で満たした。粉末を密に詰めなかったので、粉末はタンクの５０体積％、すなわち０．５リットルを占めた。各ナノ粒子の表面上に０．４〜０．５ナノメートルの層を考慮すれば、これらナノ粒子の表面上の原子数は、各粒子中の原子総数の約２８％に相当した。次いで、１０バール（金属水素化物タンクの使用の一般的圧力）から７００バール（高圧ガスタンクで使用される一般的圧力）の範囲の種々の圧力で、タンクをガス状水素で満たした。金属水素化物の体積中および表面での水素量は、大部分の金属水素化物にとって一般的であるＨ／Ｍ＝１（Ｈ＝水素、Ｍ＝金属）に相当すると仮定した。これらの条件下、使用される２つの異なる貯蔵手段に関連する水素量を計算し、以下の表５に報告する。
【００３７】
【表５】
2004530628.tif 000007
【００３８】
表５で報告された一番目の場合、すなわち圧力が１５０ｐｓｉ（１０バール）の場合では、ガス相の水素量は総量の約１％に相当することに注目すべきである。本実施例は、慣用の金属水素化物タンクで現在得られるものの例示であり、したがって本発明の範囲外である。しかしながら、圧力が３，６００ｐｓｉ、５，０００ｐｓｉおよび１０，０００ｐｓｉの上記で報告された他の三つの場合では、ガス相の水素量はタンク内の水素総量のそれぞれ約１５％、１９％、および２８％に相当する。このように、上記で示された５％の限界よりもはるかに高い。
【００３９】
実施例１で開示されるタンクは、燃料電池又は水素源発電機(hydrogen source generator)に基づく「バックアップ」装置で使用されることが可能なタンクの例示である。電気供給が不足した場合、ガス相の水素が、ゆっくりと暖機運転する燃料電池または発電機に最初に供給される。タンク内の圧力は減少させられる。圧力が水素化物の平衡プラトー、すなわちＡＢ５型合金の場合は室温で約２バールに到達すると、ガス相にはほとんど水素が存在しない。次いで、燃料電池または発電機によって生成される熱のために、装置に対して水素を供給することを、水素化物が引き継ぐ。
【００４０】
本実施例において、作動温度（一般的に０〜１００℃の範囲）において慣用の低温金属水素化物であるＬａＮｉ５の平衡プラトーは、燃料電池の入り口で必要とされる水素圧、一般的に約２バールよりもわずかに高いことに注目すべきである。タンクは、水素化物を５０体積％含み、そして残りが６９０バール（１０，０００ｐｓｉ）においてガス状水素で占められる場合、その状態は図１で示される図のものに相当する。
【００４１】
このような状況下では、装置の作動中、水素はまずガス相から生じる。次いで、水素量およびガス圧が低下すると、装置に水素を供給することを、水素化物が引き継ぐ。その後、タンク内の圧力は、水素化物の脱着プラトーのレベルで保持される。したがって、その装置の速度論は、最初はかなり高く（ガス系の応答時間）、その後は低い（水素化物系の応答時間）。
【００４２】
ガス貯蔵と固体貯蔵とを組み合わせるこのようなハイブリッド法の使用には、他の利点もある。特に、
ａ）慣用の金属水素化物タンクと比較してタンクの再充填が短時間で行われる、
ｂ）タンクの伝熱部品の設計が簡素化される、そして、
ｃ）金属水素化物の体積での高い貯蔵能力と、新規な複合材高圧ガス貯蔵タンクの重量での高い貯蔵能力とが組み合わされる、
ことを挙げることができる。
【実施例２】
【００４３】
液体および固体状態で水素を貯蔵するためのハイブリッドタンク
総体積１リットルを有する水素貯蔵用ハイブリッドタンク１は、２つの同心容器３、５から考案されている（図２参照）。内側容器３は０．８リットルの体積を有するのに対し、外側容器５は０．２リットルの体積を有した。内側容器３を低温で保持するために断熱スリーブ７を内側および外側の容器３、５の間に配置した。
【００４４】
使用において、タンク１の内側容器３を液体水素で充填した。それは、約０．０７０８ｋｇ／Ｌ×０．８リットル＝０．０５６６ｋｇの水素を含んだ。外側容器５を、その体積の約５０％、すなわち約０．１リットルを占めるＬａＮｉ５Ｈ６型の金属水素化物粉末で充填した。したがって、外側容器５は、６．５９ｋｇ／Ｌ×０．１リットル×１．４％＝０．００９２ｋｇの水素を含んだ。タンク１内に貯蔵される水素の総量は、０．０６５８ｋｇに相当した（外側タンクに１４％および内側タンクに８６％）。
【００４５】
液体状態で水素を貯蔵するための慣用のタンクと比較すると、実施例２で開示されるタンクは、２週間を超える期間に渡って水素の損失がないという利点を有する。実際、慣用の液体水素貯蔵タンクでの問題は、水素が蒸発する（ボイルオフする）ということである。液体水素量の１％までが、慣用のタンクから日毎、蒸発することがありえる（１％×０．０５６６ｋｇ＝０．０００６ｋｇ／日）。実施例２で開示されるハイブリッドタンクにおいて、ボイルオフされる水素は、内側容器の周囲に拡がる金属水素化物によって、その最大能力（すなわち０．００９２ｋｇ／０．０００６ｋｇ／日＝１５日）まで吸収される。
【００４６】
液体水素貯蔵タンクから蒸発した水素を「捕らえる」ために金属水素化物を使用するアイデアは既に提案されているが、相互に関連づけられ、連結され、そして独立的に制御されなければならない２つの別個の装置によることに注目すべきである。これに関しては、ＳＡＮＹＯ  ＥＬＥＣＴＲＩＣ  ＣＯの特許文献４を参照することができる。対照的に、本発明では、これら２つの異なる水素貯蔵手段が、１つのタンク内に組み合わされ、したがって、より簡単な方式で作動する。
【実施例３】
【００４７】
遷移期を有する装置で使用するために、ガス−固体状態で水素を貯蔵するためのハイブリッドタンク
実施例１で開示されるタンクにおいて、水素化物としてＬａＮｉ５Ｈ６を使用した。この化合物は、作動温度で低い平衡プラトーを有する（すなわち４０バールより低い）ことが知られている。ＮａＡｌＨ４、ＬｉＡｌＨ４またはＭｇＨ２のような低い平衡プラトーを有する他の水素化物も使用できたであろう。
【００４８】
しかしながら、本発明によれば、慣用の水素化物の平衡プラトー（一般的に１〜１０バールの範囲）よりも、作動温度（一般には０℃〜１００℃の範囲）ではるかに高い平衡プラトーを有する水素化物も使用できる。このような高い平衡プラトーとは４０バール以上である。このような水素化物の例としては、室温で１００バールよりもはるかに高い平衡プラトーを有するＴｉＣｒ１．８がある（図６を参照のこと）。また、この種の用途にとって興味深いＴｉＭｎ２−ｙ、Ｈｆ２Ｃｕ、Ｚｒ２Ｐｄ、ＴｉＣｕ３、またはＶ０．８５５Ｃｒ０．１４５のような、高圧において平衡プラトーを有する中間温度の水素化物もある（図５および６を参照のこと）。
【００４９】
これらの状況下では、水素が必要な場合、貯蔵タンクのガス系が、約１秒の非常に短い応答時間（ｔ１）（例えば加速する自動車の場合）を有するこのような要求に対応することができる。タンク内の圧力が低下し、値（１）から値（２）へ変化すると（図３参照）、水素化物は、次の加速までに、数分のより低い応答時間（ｔ２）でガス系を再生する。
【００５０】
このハイブリッド法は、水素化物からの脱着および水素化物への吸収を引き起こすために、伝熱用に必要とされる構造部品を実質的に簡素化することを可能にする。さらに、このハイブリッド法は、圧力が高いため、アラナート(alanates)（ＮａＡｌＨ４またはＬｉＡｌＨ４）のような水素化物を再充填する問題を解決することができる。使用可能なこの種の水素化物については、本明細書で添付された図５（ＡＢ５型の水素化物）および図６（ＡＢ２型の水素化物）を参照することができる。
【００５１】
本方法を実施できる方式の一例としては、固体およびガスの両方の状態で水素を貯蔵するためのハイブリッドタンク１１を示す図４を参照することができる。タンク１１は、ポリマー製の外部シェル１３で覆われる金属ライナーまたは内壁１５を有する容器を備える。この容器の種類は慣用のものであり、高圧においてガス状態で水素を貯蔵するために一般的に使用される。形状は円筒形であり、軸方向の開口部１７を備えることが好ましい。ライナー１５は通常アルミニウム製であるのに対し、その外部シェルは炭素繊維で補強された複合材で作製される。実際には、ハイブリッドタンク１１の容器は、４０バールより通常高い圧力においてガス状態で水素を貯蔵するのに使用され、同時にさらに固体状態で水素を貯蔵する目的で、金属水素化物を収容し貯蔵するために使用されることを意図する。
【００５２】
少なくとも１本のヒートパイプ１９を、容器１１内で熱伝達流体の循環を可能にするために容器内に取り付ける。示したように、タンク１１は、開口部１７を通って容器内に挿入され、かつ、容器内で軸方向に伸びる１本のみのヒートパイプ１９を備えることが好ましい。タンク１１は、ヒートパイプ１９と水素化物との間の熱的な連絡を確保するために、容器内に配置される熱交換器をさらに備える。この熱交換器は、その容器内で横手方向に拡がり、そして軸方向のヒートパイプ１９、容器の金属ライナー壁１５、およびその容器内に貯蔵される水素化物と直接的に接触する少なくとも１つの金属格子または多孔性金属構造物もしくは繊維２１から構成されていることが好ましい。
【００５３】
金属水素化物を作動させるためのヒートパイプおよび熱交換器からなるこのような装置の使用は、既に知られている（例えば、ＷＥＳＴＩＮＧＨＯＵＳＥ  ＳＡＶＡＮＮＡＨ  ＲＩＶＥＲ  ＣＯの名で２０００年に付与された特許文献５を参照のこと）。この場合、発明は本質的に、両方の技術の利点から同時に利益を得る目的で、高圧においてガス状態で水素を貯蔵するためだけにこれまで使用されたタンクに、このような装置を組み込むことにある。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】実施例１で開示されるガス−固体ハイブリッド貯蔵タンクで使用される水素化物の平衡プラトーを示す図である。
【図２】実施例２で開示される液体−固体ハイブリッド貯蔵タンクの概略的な断面図である。
【図３】実施例３で開示されるガス−固体ハイブリッド貯蔵タンクで使用される水素化物の平衡プラトーを示す図である。
【図４】実施例３で開示されるガス−固体ハイブリッド貯蔵タンクの概略的な断面図である。
【図５】温度の関数として数種の水素化物の平衡プラトーを示し、いずれかの水素化物を実施例１および３で開示されるガス−固体ハイブリッド貯蔵タンクで使用することができることを示す図である。
【図６】温度の関数として数種の水素化物の平衡プラトーを示し、いずれかの水素化物を実施例１および３で開示されるガス−固体ハイブリッド貯蔵タンクで使用することができることを示す図である。
【図１】
2004530628.tif 000008
【図２】
2004530628.tif 000009
【図３】
2004530628.tif 000010
【図４】
2004530628.tif 000011
【図５】
2004530628.tif 000012
【図６】
2004530628.tif 000013
【国際公開パンフレット】
2004530628.tif 000014
2004530628.tif 000015
2004530628.tif 000016
2004530628.tif 000017
2004530628.tif 000018
2004530628.tif 000019
2004530628.tif 000020
2004530628.tif 000021
2004530628.tif 000022
2004530628.tif 000023
2004530628.tif 000024
2004530628.tif 000025
2004530628.tif 000026
2004530628.tif 000027
2004530628.tif 000028
2004530628.tif 000029
2004530628.tif 000030
2004530628.tif 000031
2004530628.tif 000032
2004530628.tif 000033
2004530628.tif 000034
2004530628.tif 000035
2004530628.tif 000036
【国際調査報告】
2004530628.tif 000037
2004530628.tif 000038
2004530628.tif 000039