(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性炭、ＦＳＭ、ゼオライト、金属錯体から選ばれる吸着材の存在下で水素ガスを冷却し液化状態で貯蔵することを特徴とする水素ガス貯蔵方法。
【請求項２】
水素ガス分子を原子状に解離し得る金属または化合物を上記吸着材に担持または接触させることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
水素ガス分子をオルソ水素からパラ水素へ変換する触媒を上記吸着材に担持または接触させることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
活性炭、ＦＳＭ、ゼオライト、金属錯体から選ばれる吸着材を収容し、水素ガスを液化状態で貯蔵する圧力容器、
空気層を介して上記圧力容器の外側に設けたカバー、
空間を介して上記カバーを覆う冷媒容器、
上記空間に充填された、水素よりも沸点の低い冷媒、
上記圧力容器から外部へ延び、気体状態の水素を上記圧力容器から外部へ排出する排気用配管、および
外部から気体状態の水素を上記圧力容器へ供給する供給用配管、
を備えたことを特徴とする水素ガス貯蔵装置。
【請求項５】
水素ガス分子を原子状に解離し得る金属または化合物を上記吸着材に担持または接触させたことを特徴とする請求項４記載の装置。
【請求項６】
水素ガス分子をオルソ水素からパラ水素へ変換する触媒を上記吸着材に担持または接触させたことを特徴とする請求項４記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水素の貯蔵方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、水素の貯蔵方法として、高圧まで加圧する貯蔵方法、極低温まで冷却し液化する貯蔵方法、水素吸蔵合金に貯蔵する方法があった。
このような貯蔵技術によれば、常温・常圧での貯蔵に比べて水素ガス貯蔵量を増加させることができる。
【０００３】
しかし上記従来の水素ガス貯蔵方法にはそれぞれ下記の点で問題があった。
すなわち、水素ガスを加圧して貯蔵する方法では、水素ガスを数１００気圧まで加圧するので、そのためのエネルギーコストが高い上、十分な貯蔵密度を得ることができない。
また、水素ガスを極低温まで冷却し、液化して貯蔵する方法では、極低温をつくり出すためのエネルギーコストが高い。
【０００４】
更に、水素吸蔵合金は単位体積当たりの吸蔵量は多いものの、合金重量が大きいため単位重量当たりの吸蔵量が少ない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来の貯蔵方法に対して、貯蔵圧力を低くかつ貯蔵温度を高くできる水素ガス貯蔵方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明によれば、吸着材の存在下で水素ガスを冷却することにより、吸着材の存在しない状態での水素ガスの液化条件よりも高温かつ低圧の条件で液化水素ガスを生じさせることを特徴とする水素ガス貯蔵方法が提供される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明者は、水素ガスのより効率的な貯蔵方法を研究した結果、吸着材の存在下で水素ガスを冷却していくと、吸着材の存在しない状態での水素ガスの液化条件よりも高温かつ低圧で水素ガスが液化することを見出した。
吸着材の共存により水素の液化温度が高温側へシフトする原因は未だ明確には解明されていないが、吸着材の細孔内では水素が液化し易くなっており、そのため、吸着材の細孔内で通常の液化温度よりも高い温度で液化した水素が細孔から外へ溢れ出て、通常の水素の液化条件よりも高い温度であるにもかかわらず吸着材の外部で液化が起きるものと考えられる。
【０００８】
なお、水素にはスピン角運動量の間の関係から、オルソ水素とパラ水素という２種類の状態が生ずる。パラ水素の方が回転のエネルギーが小さいので、低温ではすべての分子がパラ水素に変換する。パラ水素への変換は起こりにくいので、酸化鉄や酸化クロムなどの磁性体を触媒として用いる。これにより液化を促進することができる。
【０００９】
また、水素ガス分子を原子状に解離し得る金属または化合物を上記吸着材に担持または接触させることにより、更に高温かつ低圧での貯蔵が可能になる。上記金属または化合物としては、Ｐｔ、Ｐｄ等の金属あるいはこれらの化合物を用いることができる。
【００１０】
【実施例】
〔実施例１〕
図１に、本発明により水素ガスを液化するための装置を示す。図示した装置は、ガラス製の圧力容器１０の内部に粒状の吸着材１２が収容されており、圧力容器１０の外側には空気層１５を介して樹脂製カバー１４が設けてあり、熱伝達を均一化するようになっている。カバー１４の外側は更に冷媒容器１６で覆われており、カバー１４と冷媒容器１６との間の空間には液体ヘリウム等の冷媒１８が充填されている。熱電対２０によって吸着材の温度が測定され、圧力計２２によって圧力容器１０内部の圧力が測定される。バルブ２４の開閉により水素ガスの導入を制御し、配管２６を介して排気および水素供給を行う。
【００１１】
圧力容器１０の中に、吸着材１２として活性炭（関西熱学製「マックスソーブ」、比表面積３０００cm2 ／ｇ）を０．５ｇ装入し、図示しない真空ポンプにより圧力容器１０内を真空引きしてから、水素ガスを導入して１気圧に維持し、冷媒容器１６に冷媒を供給して冷却していき、水素ガスが液化したときの温度を液化温度として測定した。液化したことの検知は、目視によって行った。比較として、活性炭を装入しない以外は同様の操作を行った。
【００１２】
その結果、活性炭を装入しない場合は２０Ｋで液化したが、本発明により活性炭を装入した場合には２５Ｋで液化した。
なお、パラ水素への変換を促進するために活性炭に触媒として酸化鉄や酸化クロムなどの磁性体を担持または接触させると、更に安定して液化することができた。
【００１３】
なお、本実施例では吸着材として活性炭を用いたが、ＦＳＭ、ゼオライト、金属錯体を用いることもできる。
次に、圧力容器１０内の圧力を１気圧で一定に保ち、活性炭の温度を２５Ｋにしたときの水素吸着量を測定した。吸着量の測定は、圧力容器１０の内部圧力を、その時点での温度における平衡圧力とし、水上置換により水素ガスを回収して行った。
【００１４】
その結果、液体水素吸着量として８２０が得られた。これは、吸着材が共存しない通常の状態での２０Ｋにおける液体水素密度の８００よりも大きい値である。
吸着量の測定においては、用いた活性炭の嵩密度は０．３ｇ／ｃｃであり、活性炭の使用量が０．５ｇであったので、１．７ｃｃ中に水素が何ｃｃ入るかによって計算した。なお、このときには、圧力容器１０の内部および配管中の水素ガス量は差し引いて計算した。
【００１５】
〔実施例２〕
活性炭に、水素分子を原子状に解離し得る物質としてＰｔ、Ｐｄ、またはこれらの合金を担持させた以外は実施例１と同様の手順で水素の吸着を行った。
担持量は各々３wt％（合金の場合はＰｔ量あるいはＰｄ量に換算）であった。
その結果、液化温度は３０Ｋに上昇した。
【００１６】
また、水素吸着量は８５０に増大した。
このように、液化温度が上昇し、水素吸着量が増大した原因は現在のところ明確ではないが、水素分子が原子状になるためオルソ／パラの変換が不要となること、原子状水素として存在するため分子状水素より高密度になるため、と推察される。
【００１７】
なお、本実施例の場合も、水素分子の全てが原子状水素に解離せず水素分子としても存在する分があるので、実施例１と同様に活性炭に酸化鉄や酸化クロム等の磁性体を担持または接触させ、パラ水素への変換を促進すると、更に安定して液化した。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、従来の貯蔵方法よりも貯蔵圧力を低くかつ貯蔵温度を高くできる水素ガス貯蔵方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明により水素ガスを液化するための装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１０…ガラス製の圧力容器
１２…粒状の吸着材
１４…樹脂製カバー
１５…空気層
１６…冷媒容器
１８…冷媒
２０…熱電対
２２…圧力計
【図１】
0004348781.tif 000002