(57)【要約】【課題】タンクの耐久性を向上させる水素貯蔵組成物と、水素貯蔵容器と、その製造方法とを提供する。【解決手段】熱伝導性材料及び水素貯蔵材料を含む水素貯蔵組成物は、さらに弾性材料を含む。熱伝導性材料と水素貯蔵材料と弾性材料との合計１００重量部に対して、水素貯蔵組成物は、１〜１５重量部の熱伝導性材料と１〜３５重量部の弾性材料とを含む。水素貯蔵容器の製造方法は熱伝導性材料、水素貯蔵材料及び弾性材料を含む水素貯蔵組成物をタンクに充填し、タンクに対し真空抽出プロセスを行い、水素導入前の重量を記録する。その後、活性化水素導入プロセスを行い水素導入後の重量を記録し、水素導入前後の重量を比較して、水素貯蔵量を得る。水素貯蔵量が基準値以上なら、プロセスを終了する。水素貯蔵量が基準値未満なら、再度真空抽出プロセスから、活性化水素導入プロセスを繰り返す。【選択図】図２
2017078019.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱伝導性材料及び水素貯蔵材料を含む水素貯蔵組成物。
【請求項２】
前記水素貯蔵組成物は弾性材料をさらに含み、
前記熱伝導性材料と前記水素貯蔵材料と前記弾性材料との合計１００重量部に対して、前記水素貯蔵組成物は、１〜１５重量部の前記熱伝導性材料と１〜３５重量部の前記弾性材料とを含む、請求項１に記載の水素貯蔵組成物。
【請求項３】
前記熱伝導性材料と前記水素貯蔵材料との合計１００重量部に対して、前記水素貯蔵組成物は１〜３０重量部の前記熱伝導性材料を含む、請求項１に記載の水素貯蔵組成物。
【請求項４】
前記熱伝導性材料は、銅、チタン、亜鉛、鉄、バナジウム、クロム、マンガン、コバルト、ニッケル、アルミニウムの材料から選択される１つである、請求項１から３のいずれか一項に記載の水素貯蔵組成物。
【請求項５】
前記熱伝導性材料の熱伝導率が９０〜５００Ｗ／（ｍ・Ｋ）の間である、請求項１から３のいずれか一項に記載の水素貯蔵組成物。
【請求項６】
前記弾性材料は、弾性材料はポリウレタン（ＰＵ）、ゴム、エラストマー、ポリビニールクロライド（ＰＶＣ）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンコポリマー（ＡＢＳｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）から選択され、水素貯蔵材料の体積膨張と収縮による変形を抑制する、
請求項２に記載の水素貯蔵組成物。
【請求項７】
前記弾性材料は、水素貯蔵材料の変形率以上の変形率を有する材料であり、水素貯蔵材料の体積膨張と収縮による変形を抑制する請求項２又は６に記載の水素貯蔵組成物。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載の水素貯蔵組成物とタンクとから構成される水素貯蔵容器。
【請求項９】
熱伝導性材料及び水素貯蔵材料を含む水素貯蔵組成物をタンクに充填する工程（ａ）と、
前記タンクに対し真空抽出プロセスを行い、且つこのプロセスを完了した後、前記タンクの水素導入前の重量を記録する工程（ｂ）と、
前記タンクに対し活性化水素導入プロセスを行い、且つこのプロセスを完了した後、前記タンクの水素導入後の重量を記録する工程（ｃ）と、
前記タンクの水素導入前と水素導入後の重量を比較することで、水素貯蔵量を得て、前記水素貯蔵量が基準値に達しているか否かを判断する工程（ｄ）と、を含み、
工程（ｄ）において、前記水素貯蔵量が基準値以上の場合、前記水素貯蔵容器の製造を終了し、前記水素貯蔵量が基準値未満の場合、前記（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）の工程を繰り返す、水素貯蔵容器の製造方法。
【請求項１０】
前記工程（ａ）において、前記水素貯蔵組成物は、弾性材料をさらに含み、前記熱伝導性材料と前記水素貯蔵材料と前記弾性材料との合計１００重量部に対して、前記水素貯蔵組成物は、１〜１５重量部の熱伝導性材料と１〜３５重量部の弾性材料とを含む、請求項９に記載の水素貯蔵容器の製造方法。
【請求項１１】
前記工程（ａ）は、前記熱伝導性材料を前記弾性材料とともに混合し、前処理用真空抽出プロセスを行ってから、前記水素貯蔵材料を投入し混合して前記水素貯蔵組成物とする前処理プロセス工程（ａ１）をさらに含む、請求項９又は１０に記載の水素貯蔵容器の製造方法。
【請求項１２】
前記前処理プロセス工程（ａ１）における前記前処理用真空抽出プロセスは、前記熱伝導性材料と前記弾性材料を前処理容器に入れてから、前記前処理容器を密封後に温度が６０℃以上のヒートシンクに入れて、真空ポンプで真空抽出し、前記前処理容器を真空状態にする、請求項１１に記載の水素貯蔵容器の製造方法。
【請求項１３】
前記工程（ｃ）における前記真空抽出プロセスは、前記タンクを密封後に温度が６０℃以上のヒートシンクに入れて、真空ポンプで真空抽出し、前記タンクを真空状態にする、請求項９から１２のいずれか一項に記載の水素貯蔵容器の製造方法。
【請求項１４】
前記工程（ｃ）における前記活性化水素導入プロセスは、前記タンクを温度が５〜２０℃の冷水循環水素供給システムに入れて、純水素を前記タンクに１時間以上導入する、請求項９から１２のいずれか一項に記載の水素貯蔵容器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素貯蔵組成物及びその水素貯蔵容器の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水素エネルギーの使用後の副生物は主に水であるため、環境に優しく、汚染が少ない利点を有し、今では、クリーンで、安全で、温室効果ガスの排出削減、大気汚染の軽減が可能で、且つ化石燃料を代替できる二次エネルギーの１つとされている。そのため、水素エネルギーの開発と応用は、近年、各業界から重視されているが、水素エネルギーを普及・使用しやすくするには、乗り越えなければならない壁の１つは、水素の貯蔵技術、即ち、水素貯蔵技術である。
【０００３】
現在、水素の貯蔵方法は、主に、２種に別れる。その１種は、高圧水素貯蔵方法であり、即ち、高圧方法で水素をタンク（例えば、ボンベ）に注入して貯蔵する。あるいは、水素を液化してからタンクに貯蔵する液化水素貯蔵方法である。しかし、高圧又は液化を用いた水素貯蔵方法は、処理コストが高い上、タンクも相当大きくて重く、そして、使用安全上の懸念（例えば、ガス漏れの問題など）も大きい。
【０００４】
もう１種は、低圧水素貯蔵方法であり、水素貯蔵材料を利用して化学結合の方法で水素を貯蔵する。この方法は、安全で、低圧で、貯蔵密度が高く且つ体積が小さい特徴を有する。そのため、水素貯蔵材料の開発も近年各関連研究チームの研究開発方向の１つである。しかし、水素貯蔵材料が水素の吸蔵・放出に伴って１から３０％の膨張・収縮が行われるため、この際に生じる応力により水素貯蔵容器（例えば、水素貯蔵タンク）が変形することで、タンクの耐久性に不利の影響を与える。
【０００５】
また、従来技術では、水素貯蔵材料の水素導入時に生じる応力による水素貯蔵タンクの変形を軽減するために、水素貯蔵タンク製造時に水素貯蔵材料をそれぞれ予め成形した各アルミ箱に注入してから、アルミ箱を１個ずつ重ねてタンクに入れた後ネッキングする。しかし、アルミ箱を用いた水素貯蔵タンクの製造プロセスでは、数回に分かってアルミ箱ごとに水素貯蔵材料を注入してからタンクに入れる必要があり、また、このタンクに対し２回の熱処理を行う必要がある。この過程は、煩雑で時間・労力を要し、エネルギーの消費も大きく、水素貯蔵タンクの製造コストを削減できない原因にもなっている。
【０００６】
したがって、水素貯蔵組成物及びその水素貯蔵容器の製造方法を開発して、タンク内の水素貯蔵材料の水素吸蔵に伴う変形量を軽減し、更に内部の水素貯蔵材料の膨張からの応力によるタンクの変形を抑制し、タンクの熱伝導性を良くし、耐久性を向上させ、水素貯蔵容器の製造プロセスを簡素化し、製造コストを低減することは、当業界で解決が切望されている課題である。なお、特許文献１には他の従来技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１５−２０９８８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の主な目的は、水素貯蔵材料が水素を吸蔵するに伴って、タンクの内部の水素貯蔵材料の膨張からの応力を抑制でき、タンクの耐久性を向上させる、水素貯蔵組成物を提供することである。
本発明のもう１つの目的は、水素貯蔵容器を提供することである。
本発明のもう１つの目的は、本発明の水素貯蔵組成物を利用して水素貯蔵容器を製造することで、製造プロセスを簡素化するとともに、材料を節約して、製造コストを低減する、水素貯蔵容器の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の目的を達成するために、本発明は、各種のタンクに適用できる、熱伝導性材料と水素貯蔵材料と弾性材料とを含む水素貯蔵組成物を提供する。
上記水素貯蔵組成物において、熱伝導性材料と水素貯蔵材料と弾性材料の合計１００重量部に対して、水素貯蔵組成物は、１〜１５重量部の熱伝導性材料、１〜３５重量部の弾性材料を含む。
【００１０】
上記水素貯蔵組成物において、熱伝導性材料は、銅、チタン、亜鉛、鉄、バナジウム、クロム、マンガン、コバルト、ニッケル、アルミニウムの材料から選択される１つである。
上記水素貯蔵組成物において、熱伝導性材料の熱伝導率が９０〜５００Ｗ／（ｍ・Ｋ）の間である。
【００１１】
上記水素貯蔵組成物において、弾性材料はポリウレタン（ＰＵ）、ゴム、エラストマー、ポリビニールクロライド（ＰＶＣ）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンコポリマー（ＡＢＳｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）から選択される。
弾性材料は、水素貯蔵材料の変形率以上の変形率を有する材料である。
上述の目的を達成するために、本発明は、更に、上記水素貯蔵組成物とタンクとで構成される水素貯蔵容器を提供する。
【００１２】
上述の目的を達成するために、本発明は、更に、下記の工程を含む水素貯蔵容器の製造方法を提供する。
（ａ）水素貯蔵組成物をタンクに充填する工程、
（ｂ）タンクに対し真空抽出プロセスを行い、且つこのプロセスを完了した後、タンクの水素導入前の重量を記録する工程、
（ｃ）タンクに対し活性化水素導入プロセスを行い、且つこのプロセスを完了した後、タンクの水素導入後の重量を記録する工程、
（ｄ）タンクの水素導入前と水素導入後の重量を比較することで、水素貯蔵量を得て、この水素貯蔵量が基準値に達しているか否かを判断する。
さらに、水素貯蔵量が基準値以上の場合、水素貯蔵容器の製造を終了し、水素貯蔵量が基準値未満の場合、上記真空抽出、活性化水素導入及び比較・判断などの工程を繰り返す。
【００１３】
上記水素貯蔵容器の製造方法において、水素貯蔵組成物は、熱伝導性材料と水素貯蔵材料と弾性材料とを含む。
上記水素貯蔵容器の製造方法において、熱伝導性材料と水素貯蔵材料と弾性材料の合計１００重量部に対して、水素貯蔵組成物は、１〜１５重量部の熱伝導性材料、１〜３５重量部の弾性材料を含む。
上記水素貯蔵容器の製造方法において、工程（ａ）は、更に、水素貯蔵組成物に対し以下の前処理プロセスを行う。前処理プロセスは、熱伝導性材料を弾性材料とともに混合し、真空抽出プロセスを行ってから、水素貯蔵材料を投入し混合して水素貯蔵組成物とする前処理プロセス工程（ａ１）を含む。
【００１４】
上記水素貯蔵容器の製造方法において、前処理プロセス工程（ａ１）における前処理用真空抽出プロセスは、熱伝導性材料と弾性材料を前処理容器に入れてから、前処理容器を密封後に温度が６０℃以上のヒートシンクに入れて、真空ポンプで真空抽出し、前処理容器を真空状態にする。
上記水素貯蔵容器の製造方法において、工程（ｃ）における真空抽出プロセスは、タンクを密封後に温度が６０℃以上のヒートシンクに入れて、真空ポンプで真空抽出し、タンクを真空状態にする。
上記水素貯蔵容器の製造方法において、工程（ｃ）における活性化水素導入プロセスは、タンクを温度が５〜２０℃の冷水循環水素供給システムに入れて、純水素をタンクに１時間以上導入する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】水素貯蔵組成物の製造と前処理プロセスのフローチャート図である。
【図２】水素貯蔵容器の製造方法のフローチャート図である。
【図３】水素貯蔵容器の変形測定時の測定点の模式図である。
【図４】水素貯蔵組成物の水素放出曲線比較図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の特徴と利点を示すいくつかの典型的な実施例について詳しく説明する。本発明は本発明の範囲を逸脱することなく異なる態様に様々な変更を加えることができ、また、これらの説明及び図面は実質的に説明するためのものであって、本発明を限定するものではないと理解すべきである。
【００１７】
本発明の水素貯蔵組成物は、主にタンク３０（例えば、図３に示す）への充填に使用され、且つ水素貯蔵組成物は熱伝導性材料と水素貯蔵材料と弾性材料からなる。熱伝導性材料の組成比例は、熱伝導性材料と水素貯蔵材料と弾性材料の合計１００重量部に対して、より好ましくは１〜１５重量部、更に好ましくは１〜１０重量部、最も好ましくは１〜５重量部である。１重量部以上であると、温度を水素貯蔵材料に伝導でき、水素を吸蔵・放出可能にする。３０重量部以下であると、温度を完全に水素貯蔵材料に伝導でき、十分に熱量を吸収又は冷却して、水素の吸蔵・放出速度を向上させることができる。
【００１８】
一方、弾性材料の組成比例は、熱伝導性材料と水素貯蔵材料と弾性材料の合計１００重量部に対して、好ましくは１〜３５重量部、更に好ましくは１〜２０重量部、最も好ましくは１〜１０重量部である。１重量部以上であると、水素貯蔵材料の膨張・収縮に伴う応力を緩和できる。３５重量部以下であると、５０重量部以上の水素貯蔵材料を配合して、タンクの水素貯蔵量を増すことができる。なお、前述の比例は、必要に応じて調整可能であり、これらに限定されない。例えば、弾性材料を省略してもよく、熱伝導性材料の組成比例は、熱伝導性材料及び水素貯蔵材料の合計１００重量部に対して、好ましくは１〜３０重量部、更に好ましくは１〜２０重量部、最も好ましくは１〜１０重量部である。１重量部以上であると、温度を水素貯蔵材料に伝導でき、水素を吸蔵・放出可能にする。３０重量部以下であると、温度を完全に水素貯蔵材料に伝導でき、十分に熱量を吸収又は冷却して、水素の吸蔵・放出速度を向上させることができる。
【００１９】
タンク３の形状は、円形、円柱形、楕円形、三角形、方形、多角形、不規則形状…などであっても良く、実需に応じて変化可能である。その材質は、金属であっても良く、鋼又はアルミニウム合金で製造されたもの、又は炭素繊維複合材料を組み合わせたものを含むが、これらに限定されない。ガス貯蔵タンク又は水素貯蔵タンクであっても良く、燃料電池用の水素源として適し、また、燃料電池が応用される関連製品、例えば、移動式電気自動車、定置型発電機、及び３Ｃ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ、Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ、Ｃｏｎｓｕｍｅｒ  Ｅｌｃｔｒｏｎｉｃｓ）製品などへの使用に適する。且つ、その内部に収納スペースを有し、水素貯蔵組成物の収納に使用され、また、そこへの水素の充填に供することができる。
【００２０】
本実施例において、熱伝導性材料は、炭素、銅、チタン、亜鉛、鉄、バナジウム、クロム、マンガン、コバルト、ニッケル、アルミニウムなどの合金線、繊維、針状又は粉末状材料など、或いは、水素貯蔵材料の熱伝導率を向上させるための熱伝導率が９０〜５００Ｗ／（ｍ・Ｋ）の間である熱伝導性材料を含んでも良いが、これらに限定されない。これらの熱伝導性を有する合金線、繊維、針状又は粉末状の構造によって、熱伝導性材料の表面積を効果的に向上させることができ、水素貯蔵材料の熱伝導効率向上に使用できる。
【００２１】
水素貯蔵材料（例えば、水素貯蔵合金又はナノ材料）については、水素を貯蔵又は放出する目的を達成するように、異なる作業温度及び圧力で水素を吸蔵又は放出するためのものであり、化学式がＡＢ、Ａ２Ｂ、ＡＢ２、ＡＢ５の合金材料（ただし、Ａは、ランタン（Ｌａ）のような希土類元素又は１種以上の希土類元素とランタンの混合物などであり、Ｂは、マンガン（Ｍｎ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）などの元素であっても良い）、或いは、材料構造がＢＣＣ構造形式の水素貯蔵合金を含んでも良いが、これらに限定されない。
【００２２】
ＡＢ５合金のＡ成分は、ランタン（Ｌａ）単独又は１種以上の稀土族元素とランタン（Ｌａ）の混合物である。具体的には、例えば、ランタン（Ｌａ）又はランタン（Ｌａ）の一部をセリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）又は他の稀土族元素で置換したマグネシウムセリウム合金（Ｍｍ）であっても良い。一方、Ｂ成分の元素として、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）、コバルト（Ｃｏ）、アルミニウム（Ａｌ）などであっても良い。ＡＢ２合金のＡ成分は、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）であっても良く、Ｂ成分は、マンガン（Ｍｎ）、クロム（Ｃｒ）、バナジウム（Ｖ）、鉄（Ｆｅ）などから選択できる。なお、ＡＢ２合金のＡとＢの割合は１：２に限定されず、１：１〜１：２の広い範囲から選択できる。
【００２３】
ＡＢ合金は、フェロチタン（ＴｉＦｅ）又はチタンコバルト（ＴｉＣｏ）を代表的組成として、Ｂ成分は一部が複数種の元素で置換されても良い。Ａ２Ｂ合金は、マグネシウムニッケル（Ｍｇ２Ｎｉ）を代表的組成とする合金である。ＢＣＣ合金は、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、バナジウム（Ｖ）、モリブデン（Ｍｏ）などで形成した体心立方格子構造を有する合金である。本実施例の好適な水素貯蔵材料は、主に、ランタンニッケル合金系、フェロチタン合金系、及びマグネシウムニッケル合金系などの水素貯蔵合金を含むが、これらに限定されず、例えば、炭素ナノ材料を用いても良い。
【００２４】
上述のように水素貯蔵材料は様々であるが、水素の吸蔵と放出による変形度合いはそれぞれ異なる。たとえば、本実施例では水素貯蔵材料の体積変形率は１から３０％であるが、これに限定されるものではない。
また、弾性材料は、ポリウレタン（ＰＵ）、ゴム、エラストマー、ポリビニールクロライド（ＰＶＣ）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンコポリマー（ＡＢＳｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）から選択されるが、これらに限定されるものではない。
好ましくは、弾性材料は、水素貯蔵材料の体積膨張・収縮率による変形率よりも、より大きい、または等しい変形率を有する材料である。
本実施例では、好適な弾性材料はポリウレタン（ＰＵ）であり、主に水素貯蔵材料が水素を吸蔵・放出する際に生じる体積の膨張・収縮に伴う応力を緩和し変形を抑制するためのものである。
なお、本実施例において、さらに好適な弾性材料は粒子状のポリウレタン粒子（ＰＵ粒子）であるが、これに限定されない。
【００２５】
図１を参照する。図１は本発明の好適な実施例の水素貯蔵組成物の製造と前処理プロセスのフローチャート図である。工程Ｓ１１に示すように、まず、熱伝導性材料及び弾性材料を混合し前処理容器（図示せず）に入れてから、前処理容器を密封して、気密状態にする。次いで、工程Ｓ１２に示すように、前処理容器内の熱伝導性材料と弾性材料に対して前処理用真空抽出プロセスを行う。本実施例において、前処理用真空抽出プロセスは、熱伝導性材料と弾性材料の混合物を収納した前処理容器を恒温水槽に入れて加熱し、真空ポンプ（図示せず）を起動させて前処理容器を真空抽出する。例を挙げると、この恒温水槽は、６０℃以上のヒートシンクを含むが、これらに限定されず、また、この真空ポンプは、この前処理容器を真空状態にするように、少なくとも１時間以上の真空抽出作業を行うが、これらの条件は実情に応じて任意に変更でき、これに限定されない。
【００２６】
最後に、工程Ｓ１３に示すように、前処理用真空抽出プロセスを経た後の熱伝導性材料と弾性材料の混合物を前処理容器から取り出して、撹拌装置（図示せず）に入れて、更に水素貯蔵材料を投入し共に撹拌し、撹拌時間は５分を含むが、これに限定されず、均一に混合すれば、本発明の水素貯蔵組成物の前処理作業が完了する。
【００２７】
図２及び図３に示す好適な実施例を同時に参照する。図２は水素貯蔵容器の製造方法のフローチャート図であり、図３は水素貯蔵容器の測定変形時の測定点の模式図である。本実施例において、水素貯蔵容器３を製造する際に、まず、工程Ｓ２１に示すように、タンク３０及び水素貯蔵組成物を提供し、水素貯蔵組成物をタンク３０に充填する。水素貯蔵組成物は、前述のように、特定の比例で混合した熱伝導性材料と弾性材料と水素貯蔵材料を含み、それらの合計は１００重量部であり、そのうち、熱伝導性材料の含有量は１〜１５重量部であり、弾性材料の含有量は１〜３５重量部である。或いは、熱伝導性材料と水素貯蔵材料のみであり、そのうち、熱伝導性材料の組成比例としては、熱伝導性材料と水素貯蔵材料の合計１００重量部に対して、１〜３０重量部の熱伝導性材料を含む。
【００２８】
なお、工程Ｓ２１には、更に、水素貯蔵組成物に対し前処理プロセス工程を含んでも良いが、これに限定されず、また、この前処理プロセスは、前述のように、熱伝導性材料を前記弾性材料と混合し、前処理用真空抽出プロセスを行ってから、水素貯蔵材料を熱伝導性材料と弾性材料に加えて、均一に混合して水素貯蔵組成物とする。次いで、タンク３０を密封して、気密状態にする。
【００２９】
更に、工程Ｓ２２に示すように、タンク３０に対し真空抽出プロセスを行い、真空抽出後の重量、即ち、タンク３０の水素導入前の重量を記録する。本実施例において、真空抽出プロセスは、タンク３０を密封して気密状態にし、次いで、気密のタンク３０を温度が少なくとも６０℃以上のヒートシンクに入れて加熱し、真空ポンプを起動させて真空の状態にするが、これらの条件は実情に応じて任意に変更でき、これに限定されない。
【００３０】
そして、工程Ｓ２３に示すように、タンク３０に対し活性化水素導入プロセスを行い、このプロセスの完了後、タンク３０の重量、即ち、タンク３０の水素導入後の重量を記録する。本実施例において、活性化水素導入プロセスは、タンク３０を５〜２０℃の冷水循環の水素供給システムに入れて、圧力が１ＭＰａ純水素をタンク３０に少なくとも１時間導入して、活性化水素導入プロセスを完了するが、これらの条件は実情に応じて任意に変更でき、これに限定されない。
【００３１】
最後に、工程Ｓ２４に示すように、タンク３０の水素導入前と水素導入後の重量を比較することで、水素貯蔵量を得て、この水素貯蔵量が設計された基準値に達しているか否かを判断する。工程Ｓ２４の結果の結果が肯定的である場合、即ち、その水素貯蔵量が基準値に達している場合、水素貯蔵容器３の製造と活性化プロセスを終了する。しかし、工程Ｓ２４の結果が否定的である場合、水素貯蔵量が基準値に達していないことを意味し、この場合、工程Ｓ２２に戻り、その水素貯蔵量が基準値に達するまで、Ｓ２２、Ｓ２３及びＳ２４などの工程を順に繰り返す。
【００３２】
以下、代表的実例によって本発明の水素貯蔵組成物及び水素貯蔵容器３の製造方法を説明する。
本発明の水素貯蔵組成物は、量の異なる熱伝導性材料（例えば、アルミニウム繊維）に一定量の弾性材料（例えば、ポリウレタン粒子）と水素貯蔵材料を混合して測定を行う。本実施例において、それぞれ、５０、１００、１５０及び２００ｇの熱伝導性材料に、重量が一定の７０ｇの弾性材料及び３０００ｇの水素貯蔵材料を配合し、それぞれを配合Ａ、配合Ｂ、配合Ｃ及び配合Ｄとした。その後、配合Ａ、配合Ｂ、配合Ｃ及び配合Ｄで製造された水素貯蔵組成物をタンク３０に充填して、後の活性化、測定などのプロセスを行い、水素貯蔵容器３の製造を完了し、実験比較を行った。
【００３３】
水素貯蔵組成物の前処理の実例
配合Ａでは、まず、５０ｇの熱伝導性材料及び７０ｇの弾性材料を前処理容器に入れて混合し、次いで、前処理容器を気密状態に調整してから、気密後の前処理容器を温度が少なくとも６０℃以上のヒートシンクに入れて加熱し、真空ポンプを起動させて、少なくとも１時間真空抽出して、この前処理容器を真空の状態にした。そして、熱伝導性材料と弾性材料を撹拌装置に仕込み、更に３０００ｇの水素貯蔵材料を撹拌装置に投入し、この装置を起動させて少なくとも５分撹拌し、均一に混合して、水素貯蔵組成物の前処理プロセスを完了した。
【００３４】
配合Ｂ、配合Ｃ及び配合Ｄと配合Ａとは、投入した熱伝導性材料の重量が異なる以外、配合Ｂ、配合Ｃ及び配合Ｄなどの水素貯蔵組成物の前処理プロセスは前記配合Ａの前処理プロセスと同じであり、ここでは省略する。
【００３５】
水素貯蔵容器の製造、活性化の実例
測定容器の規格：アルミニウム合金製の円柱形タンク（長さ２９７ｍｍ、直径７６．２ｍｍ、肉厚２．０ｍｍ、設計圧力３．２ＭＰａ）で測定する。
配合Ａでは、前処理を経た後の配合Ａを、活性化せず少なくとも一つのガス導入モジュール（例えば、通孔を有する又は通気可能なガス導入管）が配置された閉鎖タンク３に充填した。更に、気密のタンク３０を温度が少なくとも６０℃のヒートシンクに入れて加熱し、真空ポンプを起動させて真空抽出プロセスを行い、完了後に取り外して、この時の重量、即ち、タンク３０の水素導入前の重量を記録した。そして、タンク３０に対し活性化水素導入プロセスを行い、具体的には、タンク３０を５〜２０℃の冷水循環の水素供給システムに入れて、圧力が１ＭＰａの純水素をタンク３０に少なくとも１時間導入して、活性化水素導入プロセスを完了し、この時の重量、即ち、タンク３０の水素導入後の重量を記録した。
【００３６】
最後に、タンク３０の水素導入前と水素導入後の重量を比較すれば、水素貯蔵量が得られた。水素貯蔵量が設計された基準値に達していれば、水素貯蔵容器３の製造が完了する。水素貯蔵量が設計された基準値に達していなければ、真空抽出プロセス、活性化水素導入プロセス及び比較・判断の工程を改めて行う。
【００３７】
配合Ｂ、配合Ｃ及び配合Ｄと配合Ａとは、投入した熱伝導性材料（例えば、アルミニウム繊維）の重量が異なる以外、配合Ｂ、配合Ｃ及び配合Ｄを用いた水素貯蔵容器３の製造、活性化及び測定方法の流れは配合Ａと同じであり、ここでは省略する。
【００３８】
実験結果
本発明は、弾性材料（例えば、ポリウレタン粒子）及び水素貯蔵材料の重量を固定して、重量の異なる熱伝導性材料（例えば、アルミニウム繊維）を混合して測定を行う。本実施例において、タンク３０の水素導入前重量と水素導入後重量の測定比較結果を下記の表１に示す。
【００３９】
【表１】
2017078019.tif 000003
表１から、熱伝導性材料の添加量を増加した場合、水素導入量がほぼ増加し、また、ここで挙げた各配合では、水素貯蔵材料の水素吸蔵量（即ち、水素貯蔵容器３の水素貯蔵量）の水素貯蔵材料の総重量に対する重量比が１．５％程度に維持されることが分かった。
図３を参照する。図３は、本発明の水素貯蔵容器の測定変形時の測定点の模式図である。即ち、水素貯蔵容器３に示された測定点ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ及びｆである。その変形の測定結果を下記の表２に示す。
【００４０】
【表２】
2017078019.tif 000004
表２から分かるように、配合Ａ、Ｂ、Ｃ又はＤのいずれも、水素貯蔵容器３の各測定点で測定された水素導入前後の差異、その変形量が非常に小さく、このことにより、本発明で添加した弾性材料が水素貯蔵材料の水素吸蔵時に生じる変形を緩和する作用を果たし、更に水素貯蔵容器３内部の水素貯蔵材料が生じる応力を減少して、タンク３０の変形量を軽減でき、更に水素貯蔵容器３の耐久性と安全性を向上させることができることが証明された。
【００４１】
以下、本発明の水素貯蔵組成物配合Ａ、配合Ｂ、配合Ｃ及び配合Ｄの水素放出曲線を比較する。水素放出曲線の測定は、５０℃の水中で行い、水素放出流量を８Ｌ／ｍｉｎと設定し、水素放出流量が０．５Ｌ／ｍｉｎまで低下した時点で停止した。配合Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの水素貯蔵組成物を用いた水素放出曲線の比較結果は、図４に示すように、８Ｌ／ｍｉｎの水素放出速度で、本発明の配合Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤは、それぞれ、水素放出を約１３００秒、２２００秒、２９００秒及び３２００秒維持できた。
【００４２】
この実験結果から、本発明の水素貯蔵組成物は、熱伝導性材料の重量の増加に連れて、水素放出時間も増加し、また、針状の熱伝導性材料を用いたため、更に本発明の水素貯蔵組成物の熱伝導効率が向上して、水素放出時の效率が増加し、放出できる水素量が向上し、水素放出時間を伸ばしたことが分かる。これ以外、本発明の水素貯蔵組成物は、熱伝導性材料と弾性材料と水素貯蔵材料を直接混合したため、製造された水素貯蔵組成物は従来技術のアルミ箱の機能を有するため、アルミ箱に充填する必要なく、タンク３０に直接充填することができ、また、予めネッキングして、水素貯蔵容器３の製造を簡便に完了することができる。
【００４３】
従来技術に比べて、本発明は、水素貯蔵材料をアルミ箱に充填し、アルミ箱をタンク３０に入れて、熱処理を行うなどの複雑な工程の時間と労力を節約できる。
上述のように、本発明は、熱伝導性材料と弾性材料を用いることで従来技術のアルミ箱の役割を直接代替し、また、熱伝導性材料の構造設計により本発明の水素貯蔵組成物の熱伝導効率を向上させることにより、放出できる水素量を増して、更に水素放出時間を伸ばすことができる。なお、本発明の水素貯蔵組成物が弾性材料を含むので、水素貯蔵材料の水素導入時に生じる応力を抑制できるため、本発明の水素貯蔵組成物は、従来技術のように水素貯蔵材料をアルミ箱に充填してからタンクに入れる必要がなく、タンクに対し２回の熱処理加工プロセスを行う必要もないことにより、水素貯蔵容器の製造フローを簡素化し、コストを削減し、材料、労力及び時間を節約できる。
【００４４】
したがって、本発明にかかる水素貯蔵組成物及びその水素貯蔵容器の製造方法は、極めて産業上の利用可能性を有し、特許法に準じて出願した。
本発明は、当業者によって様々な修飾が加えられても、特許請求の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４５】
３：水素貯蔵容器
３０：タンク
Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３：工程
Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ２４：工程
ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ：測定点
【図１】
2017078019.tif 000005
【図２】
2017078019.tif 000006
【図３】
2017078019.tif 000007
【図４】
2017078019.tif 000008