JPS5946882B2 - 金属水素化物反応測定装置 - Google Patents
金属水素化物反応測定装置Info
- Publication number
- JPS5946882B2 JPS5946882B2 JP55179534A JP17953480A JPS5946882B2 JP S5946882 B2 JPS5946882 B2 JP S5946882B2 JP 55179534 A JP55179534 A JP 55179534A JP 17953480 A JP17953480 A JP 17953480A JP S5946882 B2 JPS5946882 B2 JP S5946882B2
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- Japan
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- metal hydride
- reaction
- hydrogen
- wall
- partition wall
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/32—Hydrogen storage
Landscapes
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は金属水素化物の水素化反応、脱水素化反応を制
御するための金属水素化物の水素化反応度を測定する金
属水素化反応測定装置に関する。
御するための金属水素化物の水素化反応度を測定する金
属水素化反応測定装置に関する。
多くの金属又は合金は水素と可逆的に反応することが知
られている。
られている。
即ち、Ｑは反応熱）
なる関係があり、水素を吸蔵する際に発熱し、水素を放
出する際に吸熱する。
出する際に吸熱する。
そして各々の金属又は合金は、第１図に示す如くその対
数値と絶対温度の逆数とが直線関係を持つ特有の水素平
衡圧を有する。
数値と絶対温度の逆数とが直線関係を持つ特有の水素平
衡圧を有する。
又、第２図に示すように金属又は合金の水素平衡圧は、
一定温度で水素化反応度（水素吸蔵量）に拘らず、はシ
一定圧力である域があり、これをプラトー域と称してい
る。
一定温度で水素化反応度（水素吸蔵量）に拘らず、はシ
一定圧力である域があり、これをプラトー域と称してい
る。
尚、この明細書では、金属又は合金の水素化物及びその
水素化物から水素が放出されて金属状態になったものを
総称して金属水素化物という。
水素化物から水素が放出されて金属状態になったものを
総称して金属水素化物という。
金属水素化物としては、これ迄Ｌａ−Ｎｉ合金、Ｍｍ−
Ｎｉ合金（Ｍｍはミツシュメタル）、Ｍｇ−Ｎｉ合金、
Ｆｅ −Ｔｉ合金、Ｍｇ−’ＡＩ合金、Ｔｉ −Ａ１合
金などが報告されている。
Ｎｉ合金（Ｍｍはミツシュメタル）、Ｍｇ−Ｎｉ合金、
Ｆｅ −Ｔｉ合金、Ｍｇ−’ＡＩ合金、Ｔｉ −Ａ１合
金などが報告されている。
これらの金属水素化物は、その水素吸蔵能力、反応可逆
性、反応熱の大きさを利用して、水素貯蔵装置、熱交換
装置、熱移動装置、冷暖房給湯装置、廃熱回収熱装置、
熱エネルギー機械（電気）エネルギー変換装置等に応用
される。
性、反応熱の大きさを利用して、水素貯蔵装置、熱交換
装置、熱移動装置、冷暖房給湯装置、廃熱回収熱装置、
熱エネルギー機械（電気）エネルギー変換装置等に応用
される。
上のような金属水素化物を利用した装置を運転制御する
際に問題となるのは、反応器中の金属水素化物が最大吸
蔵量に対してどの程度の水素を吸蔵しているか、つまり
水素化反応度を即時応答的に測定するのが困難であるこ
とである。
際に問題となるのは、反応器中の金属水素化物が最大吸
蔵量に対してどの程度の水素を吸蔵しているか、つまり
水素化反応度を即時応答的に測定するのが困難であるこ
とである。
そのため、金属水素化物に対してどこ迄加熱、加圧する
か、あるいは冷却、減圧するか見極められず、もしくは
加熱、加圧から冷却、減圧への切替えの時機を逸して、
金属水素化物から反応熱、又は圧力差を十分に取出せな
いことがある。
か、あるいは冷却、減圧するか見極められず、もしくは
加熱、加圧から冷却、減圧への切替えの時機を逸して、
金属水素化物から反応熱、又は圧力差を十分に取出せな
いことがある。
従来の金属水素化物の水素化反応度を測定する装置とし
ては、金属水素化物を充填した反応容器に出入する水素
ガスの流量をガス流量計で測定し、水素ガス圧を測定し
、金属水素化物に吸蔵されている水素量を計算していた
。
ては、金属水素化物を充填した反応容器に出入する水素
ガスの流量をガス流量計で測定し、水素ガス圧を測定し
、金属水素化物に吸蔵されている水素量を計算していた
。
しかしながら、ガス流量計は応答が遅く、精度も悪く、
吸蔵水素量の計算も煩雑であり、ガス流量計も高価であ
る欠点がある。
吸蔵水素量の計算も煩雑であり、ガス流量計も高価であ
る欠点がある。
本発明者は上記従来の問題点の解決を試み、鋭意検討の
結果金属水素化物の水素吸蔵に伴って生じる金属水素化
物の体積変化を検出することにより、金属水素化物の水
素化反応度を即時応答的に、しかも精度良く測定できる
金”属水素化物反応測定装置を完成するに至った。
結果金属水素化物の水素吸蔵に伴って生じる金属水素化
物の体積変化を検出することにより、金属水素化物の水
素化反応度を即時応答的に、しかも精度良く測定できる
金”属水素化物反応測定装置を完成するに至った。
第３図は金属水素化物１を利用した装置の一例であり、
金属水素化物１を充填した２つの反応容器２，３，４．
５を連通させて組とした冷暖房ブロックを２組設け、各
反応容器と高温熱源ＴＨ１中温熱源ＴＭ及び低温熱源Ｔ
Ｌとを連結可能にし、各組の一方の容器を交互に加熱、
冷却することにより他方の容器を交互に冷暖房源として
利用することができる冷暖房装置である。
金属水素化物１を充填した２つの反応容器２，３，４．
５を連通させて組とした冷暖房ブロックを２組設け、各
反応容器と高温熱源ＴＨ１中温熱源ＴＭ及び低温熱源Ｔ
Ｌとを連結可能にし、各組の一方の容器を交互に加熱、
冷却することにより他方の容器を交互に冷暖房源として
利用することができる冷暖房装置である。
例えば反応容器２．３に金属水素化物１としてＣａＮｉ
５、反応容器４，５に金属水素化物としてＬａＮｉ５を
充填して冷房する場合を説明する。
５、反応容器４，５に金属水素化物としてＬａＮｉ５を
充填して冷房する場合を説明する。
反応容器２，３，４．５は各々熱交換部６が設けられ、
熱媒循環ポンプＰを介して熱源と連結されている。
熱媒循環ポンプＰを介して熱源と連結されている。
反応容器２は高温熱源ＴＨ，反応容器３は中温熱源ＴＭ
、反応容器４は低温熱源ＴＬ、反応容器５は中温熱源Ｔ
Ｍと連結されているが、異なる熱源に切替えることは可
能である。
、反応容器４は低温熱源ＴＬ、反応容器５は中温熱源Ｔ
Ｍと連結されているが、異なる熱源に切替えることは可
能である。
反応容器２と５及び反応容器３と４は連通管７によらて
連通されている。
連通されている。
連通管７の途中にはバルブ８が設けられて開閉自在にな
され、フィルター９は水素ガスを流通させ、金属水素化
物１が他の容器に移動するのを防止する。
され、フィルター９は水素ガスを流通させ、金属水素化
物１が他の容器に移動するのを防止する。
金属水素化物１は自己粉砕され数μの大きさになるので
、フィルター９は金属焼結体などで２μ程度の涙過能力
を備えたものになされる。
、フィルター９は金属焼結体などで２μ程度の涙過能力
を備えたものになされる。
この冷暖房装置は、例えば高温熱源ＴＨに８０℃の熱源
を入力し、中温熱源ＴＭに４０°Ｃの熱源を入力して冷
房運転すると、第１図、第２図における６点で反応容器
４あるいは反応容器５の金属水素化物１のＬａＮｉ５が
水素を放出し、冷房負荷とした低温熱源ＴＬから吸熱し
て１５℃程度の冷熱を作り出すことができる。
を入力し、中温熱源ＴＭに４０°Ｃの熱源を入力して冷
房運転すると、第１図、第２図における６点で反応容器
４あるいは反応容器５の金属水素化物１のＬａＮｉ５が
水素を放出し、冷房負荷とした低温熱源ＴＬから吸熱し
て１５℃程度の冷熱を作り出すことができる。
この冷暖房装置の運転においては、反応容器２゜３のＣ
ａＮｉ５は高温熱源ＴＨに加熱されて水素を放出し、中
温熱源ＴＭに冷却されて水素を吸蔵し、又反応容器４，
５のＬａＮｉ５は中温熱源ＴＭに冷却されて水素を放出
し、低温熱源ＴＬ（ｈ房負荷）に加熱されて水素を吸蔵
することを交互に繰返す。
ａＮｉ５は高温熱源ＴＨに加熱されて水素を放出し、中
温熱源ＴＭに冷却されて水素を吸蔵し、又反応容器４，
５のＬａＮｉ５は中温熱源ＴＭに冷却されて水素を放出
し、低温熱源ＴＬ（ｈ房負荷）に加熱されて水素を吸蔵
することを交互に繰返す。
金属水素化物１は水素の吸蔵、放出の間、最大水素吸蔵
量かはＶｏ、２から０．８である金属水素化物組成の間
で変動するが、その金属水素化物１の水素化反応度を即
時応答的に見極めるのが困難であり、金属水素化物１の
加熱、冷却の切替えの時機を逸する問題がある。
量かはＶｏ、２から０．８である金属水素化物組成の間
で変動するが、その金属水素化物１の水素化反応度を即
時応答的に見極めるのが困難であり、金属水素化物１の
加熱、冷却の切替えの時機を逸する問題がある。
金属水素化物１は微粉体の状態で、金属の状態から最大
に水素を吸蔵した状態では見かけの体積で２０〜２５％
増大する。
に水素を吸蔵した状態では見かけの体積で２０〜２５％
増大する。
本発明者はこの点に注目して、金属水素化物１の体積膨
張を検出して、金属水素化物１の水素化反応度を測定で
きることを見い出した。
張を検出して、金属水素化物１の水素化反応度を測定で
きることを見い出した。
金属水素化物反応測定装置は、第３図の冷暖房装置にお
いては反応容器４，５の容器壁１０の内側に設けられて
いる。
いては反応容器４，５の容器壁１０の内側に設けられて
いる。
その詳細な構造は第４図に示されている。
容器壁１０と一体に筒状壁１１゜１１が容器の内側に設
けられ、その筒体の開口部を塞ぐように壁体１２，１２
が設けられている。
けられ、その筒体の開口部を塞ぐように壁体１２，１２
が設けられている。
壁体１２は例えば金属焼結体からなり、水素ガスは透過
するが、金属水素化物は透過しないものになされる。
するが、金属水素化物は透過しないものになされる。
筒状壁１１と壁体１２によって反応測定室１３とブラン
ク室１４が形成される。
ク室１４が形成される。
反応測定室１３とブランク室１４の中には水素ガスも透
過せず、弾性変形可能な隔壁１５，１５が周縁部を固定
されて反応測定室１３とブランク室１４が仕切られてい
る。
過せず、弾性変形可能な隔壁１５，１５が周縁部を固定
されて反応測定室１３とブランク室１４が仕切られてい
る。
隔壁１５．１５はステンレス鋼等の薄板が好適である。
反応測定室１３の壁体１２と隔壁１５の間に金属水素化
物１６が見かけ上隙間なく充填される。
物１６が見かけ上隙間なく充填される。
金属水素化物１６は金属水素化物１と同じ種類であれば
、水素化反応度測定に換算は必要はない。
、水素化反応度測定に換算は必要はない。
反応測定室１３の隔壁１５は水素ガス圧と金属水素化物
１６の体積変化に応じて、中央部を中心に弾性変形する
。
１６の体積変化に応じて、中央部を中心に弾性変形する
。
ブランク室１４の隔壁１５は水素ガス圧の変化に応じて
弾性変形する。
弾性変形する。
隔壁１５゜１５と容器壁１０の間は気密になされてもよ
いし、外気と通じるようにされてもよい。
いし、外気と通じるようにされてもよい。
隔壁１５には隔壁１５の変形検出素子１７が設けられて
いる。
いる。
隔壁１５と壁体１２の間は反応容器４と同じ水素ガス圧
になされ、反応測定室１３が反応容器４の内側に形成さ
れているから同じ温度雰囲気になされているから、金属
水素化物１６は反応容器４内の金属水素化物１とはゾ同
じ反応条件になされている。
になされ、反応測定室１３が反応容器４の内側に形成さ
れているから同じ温度雰囲気になされているから、金属
水素化物１６は反応容器４内の金属水素化物１とはゾ同
じ反応条件になされている。
ブランク室１４の隔壁１５の変形検出素子１７によって
補正されて、反応測定室１３の隔壁１５の変形検出素子
１７によって金属水素化物１６の体積変化が即時応答的
に検出され、金属水素化物１６即ち金属水素化物１の水
素化成、応度が測定される。
補正されて、反応測定室１３の隔壁１５の変形検出素子
１７によって金属水素化物１６の体積変化が即時応答的
に検出され、金属水素化物１６即ち金属水素化物１の水
素化成、応度が測定される。
隔壁１５の変形検出素子１７は歪ゲージ、インダクタン
ス式変位変換器、キャパシタンス式変位変換器、差動変
圧器、抵抗変換器等が使用される。
ス式変位変換器、キャパシタンス式変位変換器、差動変
圧器、抵抗変換器等が使用される。
第５図は金属水素化物反応測定装置の別の例を示してい
る。
る。
反応測定室１３の筒状壁１１において隔壁１５より容器
壁１０側の部分に水素ガスを透過し、金属水素化物１は
透過しない水素ガス透過部１８を設けている。
壁１０側の部分に水素ガスを透過し、金属水素化物１は
透過しない水素ガス透過部１８を設けている。
従って、隔壁１５の両側で水素ガスは同一にさ札水素ガ
ス圧変化の補正は必要なくなる。
ス圧変化の補正は必要なくなる。
実験例
ステンレス製の反応容器４と一体に、外径２４ｍｍ、内
径２０ｍｍの円筒状の筒状壁１１が内側に設けられ、筒
状壁１１の先端開口部を塞ぐようにステンレス製の金属
焼結体の壁体１２（２μの濾過能力）が設けられている
。
径２０ｍｍの円筒状の筒状壁１１が内側に設けられ、筒
状壁１１の先端開口部を塞ぐようにステンレス製の金属
焼結体の壁体１２（２μの濾過能力）が設けられている
。
壁体１２から１０龍の間隔に厚さ１闘のステンレス製薄
板の隔壁１５を設け、壁体１２と隔壁１５の間の内容積
３．２ｄの空間に金属水素化物ＬａＮｉ５１６．８ 、
！ｌｉ’を見かけ上空間を満たすように充填した。
板の隔壁１５を設け、壁体１２と隔壁１５の間の内容積
３．２ｄの空間に金属水素化物ＬａＮｉ５１６．８ 、
！ｌｉ’を見かけ上空間を満たすように充填した。
隔壁１５に隔壁１５の変形検出素子１７として新興通信
工業■製ポリイミド箔歪ゲージＢ−ＦＡＥ、−５−１２
を貼着し、隔壁１５の変形を歪ゲージの歪量で検出した
。
工業■製ポリイミド箔歪ゲージＢ−ＦＡＥ、−５−１２
を貼着し、隔壁１５の変形を歪ゲージの歪量で検出した
。
ＬａＮｉ５の水素吸蔵量が０の場合の歪量がＯになるよ
うにして、水素吸蔵量と歪量の関係を確認した。
うにして、水素吸蔵量と歪量の関係を確認した。
Ｌ ａ Ｎ １５の最大水素吸蔵量を１として水素吸蔵
量が０．２の時歪量は０．００９７、水素吸蔵量が０．
８の時歪量は０．０３８８であった。
量が０．２の時歪量は０．００９７、水素吸蔵量が０．
８の時歪量は０．０３８８であった。
この結果は第６図に示す通り、直線関係が成立ち、金属
水素化物の水素反応度が金属水素化物の体積変化で測定
できることが確認された。
水素化物の水素反応度が金属水素化物の体積変化で測定
できることが確認された。
以上の通り、本発明金属水素化物反応測定装置は金属水
素化物の水素化反応度を即時応答式に測定することがで
き、金属水素化物の反応を利用したシステム、装置の運
転、制御を容易に行なうことができる。
素化物の水素化反応度を即時応答式に測定することがで
き、金属水素化物の反応を利用したシステム、装置の運
転、制御を容易に行なうことができる。
又、本発明装置は金属水素化物反応容器の内側で、金属
水素化物の一部を試料として反応測定室で、その金属水
素化物の体積変化を測定するものであり、反応条件が金
属水素化物反応容器と同じになり構造が簡単であると共
に安価で且つ信頼性の高いものであって、複雑な計算プ
ロセスも必要としない利点がある。
水素化物の一部を試料として反応測定室で、その金属水
素化物の体積変化を測定するものであり、反応条件が金
属水素化物反応容器と同じになり構造が簡単であると共
に安価で且つ信頼性の高いものであって、複雑な計算プ
ロセスも必要としない利点がある。
第１図は金属水素化物の水素圧一温度線図、第２図は同
じく水素圧−金属水素化物組成線図、第３図は本発明金
属水素化物反応測定装置を利用した冷暖房装置を示す断
面図、第４図、第５図は本発明金属水素化物反応測定装
置の一例の要部を示す断面図、第６図は本発明金属水素
化物反応測定装置の実験結果を示す金属水素化物組成−
歪量線図である。 １・・・・・・金属水素化物、２，３，４，５・・・・
・・金属水素化物反応容器、６・・・・・・熱交換部、
７・・・・・・連通管、８・・・・・・バルブ、９・・
・・・・フィルター、１０・・・・・・反応容器壁、１
１・・・・・・筒状壁、１２・・・・・・水素ガスを透
過するが金属水素化物を透過しない壁体、１３・・・・
・・反応測定室、１４・・・・・・ブランク室、１５・
・・・・・弾性変形可能な隔壁、１６・・・・・・金属
水素化物、１７・・・・・・隔壁１５の変形検出素子、
１８・・・・・・水素ガス透過部、ＴＨ・・・・・・高
温熱源、ＴＭ・・・・・・中温熱源、ＴＬ・・・・・・
低温熱源、Ｐ・・・・・・熱媒循環ポンプ。
じく水素圧−金属水素化物組成線図、第３図は本発明金
属水素化物反応測定装置を利用した冷暖房装置を示す断
面図、第４図、第５図は本発明金属水素化物反応測定装
置の一例の要部を示す断面図、第６図は本発明金属水素
化物反応測定装置の実験結果を示す金属水素化物組成−
歪量線図である。 １・・・・・・金属水素化物、２，３，４，５・・・・
・・金属水素化物反応容器、６・・・・・・熱交換部、
７・・・・・・連通管、８・・・・・・バルブ、９・・
・・・・フィルター、１０・・・・・・反応容器壁、１
１・・・・・・筒状壁、１２・・・・・・水素ガスを透
過するが金属水素化物を透過しない壁体、１３・・・・
・・反応測定室、１４・・・・・・ブランク室、１５・
・・・・・弾性変形可能な隔壁、１６・・・・・・金属
水素化物、１７・・・・・・隔壁１５の変形検出素子、
１８・・・・・・水素ガス透過部、ＴＨ・・・・・・高
温熱源、ＴＭ・・・・・・中温熱源、ＴＬ・・・・・・
低温熱源、Ｐ・・・・・・熱媒循環ポンプ。
Claims (1)
- １ 金属水素化物が充填された金属水素化物反応容器の
内側に、水素ガスは透過するが金属水素化物は透過しな
い壁体を有する反応測定室が形成され、該反応測定室の
中に弾性変形可能な隔壁が設けられ、該隔壁と水素ガス
を透過するが金属水素化物は透過しない壁体の間に金属
水素化物を充填し、該反応測定室に該弾性変形可能な隔
壁の変形検出素子が設けられていることを特徴とする金
属水素化物反応測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55179534A JPS5946882B2 (ja) | 1980-12-17 | 1980-12-17 | 金属水素化物反応測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55179534A JPS5946882B2 (ja) | 1980-12-17 | 1980-12-17 | 金属水素化物反応測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57106501A JPS57106501A (en) | 1982-07-02 |
| JPS5946882B2 true JPS5946882B2 (ja) | 1984-11-15 |
Family
ID=16067428
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55179534A Expired JPS5946882B2 (ja) | 1980-12-17 | 1980-12-17 | 金属水素化物反応測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5946882B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5895603A (ja) * | 1981-11-27 | 1983-06-07 | Agency Of Ind Science & Technol | 金属水素化物の水素化反応度制御方法 |
-
1980
- 1980-12-17 JP JP55179534A patent/JPS5946882B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57106501A (en) | 1982-07-02 |
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