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公開番号2025024696
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-20
出願番号2024130029
出願日2024-08-06
発明の名称水素貯蔵および圧縮システム
出願人現代自動車株式会社,HYUNDAI MOTOR COMPANY,起亞株式会社,KIA CORPORATION,ジーアールゼット、テクノロジーズ、ソシエテ、アノニム,GRZ Technologies SA
代理人個人,個人,個人
主分類F17C 11/00 20060101AFI20250213BHJP(ガスまたは液体の貯蔵または分配)
要約【課題】本発明の目的は、高い圧力比を提供するとともに、エネルギー効率が高く、費用効率が高い、かつ安全な水素貯蔵-圧縮システムを提供する。
【解決手段】水素貯蔵-圧縮装置は、ケーシングと、前記ケーシングの内部チャンバー内に取り付けられた複数の貯蔵-圧縮ユニットと、を含む。それぞれの貯蔵-圧縮ユニットは、コンテナとコンテナ内に収容された水素貯蔵圧縮のために構成された金属水素化物を含む。貯蔵-圧縮コンテナは、水素消費装置および水素供給源に連結するための水素入口および水素出口に水素ガス回路流動システムによって相互連結される。熱管理システムは、熱流体回路システムと熱交換機システムとを含む。熱流体回路システムは、閉ループの熱流体流動回路と、熱流体流動回路内に含まれて流れる熱流体と、熱流体流動回路で熱流体をポンピングするための熱流体ポンプと、を有している。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
水素貯蔵－圧縮システムにおいて、
水素貯蔵－圧縮装置；
熱管理システム；および
制御システム；
を含み、
前記水素貯蔵－圧縮装置は、ケーシングと、前記ケーシングの内部チャンバー内に取り付けられた複数の貯蔵－圧縮ユニットと、を含み、各貯蔵－圧縮ユニットは、コンテナと前記コンテナ内に収容された水素貯蔵圧縮のために構成された金属水素化物を含み、複数の貯蔵－圧縮コンテナは、水素消費装置および水素供給源に連結するための水素入口および水素出口に水素ガス回路流動システムによって相互連結され、
熱管理システムは、熱流体回路システムと熱交換機システムとを含み、
熱流体回路システムは、
閉ループの熱流体流動回路と、
熱流体流動回路内に含まれて流れる熱流体と、
熱流体流動回路で熱流体をポンピングするための熱流体ポンプと、
を含み、
熱流体流動回路は、
冷却または加熱のために貯蔵－圧縮ユニットのコンテナの周囲のケーシング内部チャンバーを通じて熱流体を流れるようにするために、ケーシングの熱流体入口および熱流体出口に連結され、
加熱源に熱的に結合された少なくとも第１熱交換機と、冷却源に熱的に結合された第２熱交換機に結合し、
制御システムは、熱交換機を通じて熱流体流動回路内の熱流体の流れを制御するために、熱流体回路システムに連結される、水素貯蔵－圧縮システム。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
熱管理システムは、熱流体流動回路に熱的に結合された乾式冷却器を含む、請求項１に記載の水素貯蔵－圧縮システム。
【請求項３】
熱管理システムは、熱流体流動回路に熱的に結合された一つ以上の追加の熱交換機を含む、請求項１に記載の水素貯蔵－圧縮システム。
【請求項４】
一つ以上の追加の熱交換機は、
産業工程出力に熱的に結合された廃熱回収用熱交換機；および／または
外気冷却用熱交換機；
を含む、請求項３に記載の水素貯蔵－圧縮システム。
【請求項５】
熱流体は、水－エチレングリコール混合物、シリコンオイル、または合成炭化水素オイルのうちのいずれか一つ以上から選択される、請求項１に記載の水素貯蔵－圧縮システム。
【請求項６】
熱流体は、４５％ないし５５％：５５％ないし４５％の範囲、または、５０％：５０％の範囲の水：エチレングリコールの比率を有する水－エチレングリコール混合物を含む、請求項１に記載の水素貯蔵－圧縮システム。
【請求項７】
貯蔵－圧縮ユニットに含有された金属水素化物は、ＴｉｘＺｒｙＣｒａＭｎｂＦｅｃＮｉｄＣｕｅＶｆＲｅｇの組成を有する材料クラスＡＢ２であり、ここで、ｘ、ｙ、ａ、ｂ、ｃおよびｄは、モル比であり、Ｒｅは、ＬａおよびＣｅの中から選択され、０．２≦ｘ≦０．９５、０．０５≦ｙ≦０．４５、０．００１≦ａ≦１、０．３≦ｂ≦２、０．０１≦ｃ≦０．６、０．００５≦ｄ≦１．５、０≦ｅ≦０．１、０≦ｆ≦０．５、０．０１≦ｇ≦０．０５、およびａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＋ｇ＝１．９ないし２．３である、請求項１に記載の水素貯蔵－圧縮システム。
【請求項８】
貯蔵－圧縮ユニットに含有された金属水素化物は、ＬａｘＣｅｙＭＩ（１－ｘ－ｙ）ＮｉａＣｏｂＦｅｃＭｄの組成を有する材料クラスＡＢ５であり、ここで、ｘ、ｙ、ａ、ｂ、ｃおよびｄは、モル比であり、Ｍ１は、Ｙ、Ｔｉ、Ｚｒ中から選択された一つ以上の元素であり、Ｍは、ＣｕおよびＭｎの中から選択され、０．１５≦ｘ≦０．９５、０．０５≦ｙ≦０．８５、０≦（１－ｘ－ｙ）≦０．１、３．８≦ａ≦４．２、０．１≦ｂ≦１．２、０．０１≦ｃ≦０．３、０≦ｄ≦０．１、４．８≦（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）≦５．１５である、請求項１に記載の水素貯蔵－圧縮システム。
【請求項９】
ケーシングと熱流体流動回路とは、少なくとも２ｂａｒの内部圧力に耐えるように構成される、請求項１に記載の水素貯蔵－圧縮システム。
【請求項１０】
制御システムは、水素ガス回路流動システムのバルブに連結され、水素ガス回路流動システムに連結された圧力センサーおよび温度センサーに連結され、水素供給源から水素貯蔵－圧縮システムへの水素の流入および水素貯蔵－圧縮システムから水素消費装置への水素の流出を制御する、請求項１に記載の水素貯蔵－圧縮システム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属水素化物を用いた水素貯蔵および圧縮システムに関するものである。
続きを表示（約 1,000 文字）【背景技術】
【０００２】
水素貯蔵は、再生エネルギーによる化石燃料技術の脱炭素化における核心的な段階である。
【０００３】
多くの金属および合金が相当の量の水素を可逆的に吸収し、熱を追加してこれを圧縮できるので、金属水素化物は、水素圧縮分野において大きな関心を集めている。分子水素は、吸収される前に金属水素化物の表面から解離する。二つの水素原子は、脱着時に再結合して水素分子を形成する。物質の水素吸収反応は、一般に発熱反応（熱生成）であるのに対し、水素脱着反応は、逆に吸熱反応（熱吸収）である。脱着に必要な熱を追加して必要な高い圧力水準で水素を等圧でおよび脈動なしに脱着供給する装置として金属水素化物圧縮システムが用いられる。
【０００４】
水素圧縮の課題は、高い水準の安全性を保障しながら、単一システムで高い熱伝達速度を保障し、高い圧力比に到達することが含まれる。金属水素化物材料の熱力学的挙動が与えられる時に高い圧力比を得るためには、システムの高い温度範囲が必要である。つまり、吸収温度ＴＣｏｌｄと脱着温度ＴＨｏｔの間の差が十分大きい。
【０００５】
また他の課題は、全体効率を最大化することに関連する。過渡プロセス（加熱および冷却プロセス）および補助電力消費（ポンピング電力）に関連するエネルギー損失を最少化しなければならない。
【０００６】
この背景技術の部分に記載された事項は、発明の背景に関する理解を増進させるために作成されたものであって、この技術の属する分野における通常の知識を有する者に既に知られている従来技術でない事項を含んでもよい。
【０００７】
前述の内容を考慮して、本発明の目的は、高い圧力比を提供するとともに、エネルギー効率が高く、費用効率が高い、かつ安全な水素貯蔵－圧縮システムを提供することにある。
【０００８】
作動および維持に経済的な水素貯蔵－圧縮システムを提供することに有利である。
【０００９】
信頼性があってコンパクトな水素貯蔵－圧縮システムを提供することに有利である。
【００１０】
本発明の目的は、本発明の実施例の多様な有利な特徴に係るシステムを提供することによって達成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
（【００１１】以降は省略されています）

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