JPS5852921B2 - Method for thermal decomposition of metal hydrides and apparatus for its implementation - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は金属水素化物の熱分解方法及びその実施のため
の装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for thermally decomposing metal hydrides and an apparatus for its implementation.

金属水素化物は水素貯蔵密度が液体水素と同程度であり
、しかも固形状で取扱いが容易であるため、このものを
水素貯蔵手段として利用する研究が広く行われている。Since metal hydrides have a hydrogen storage density comparable to that of liquid hydrogen, and are solid and easy to handle, research has been widely conducted on the use of metal hydrides as a means of hydrogen storage.

この金属水素化物は、ある温度条件下ではその温度に対
応する平衡水素圧を与え、一方、ある水素圧下ではその
水素圧に対応する平衡分解温度を示すという特性を有す
る。This metal hydride has the property of giving an equilibrium hydrogen pressure corresponding to the temperature under a certain temperature condition, and exhibiting an equilibrium decomposition temperature corresponding to the hydrogen pressure under a certain hydrogen pressure.

ところで、このような金属水素化物を熱分解して水素を
発生させようとする場合、その金属水素化物の種類に応
じて、適用する熱源の温度範囲が制限されるという問題
があった。However, when attempting to thermally decompose such a metal hydride to generate hydrogen, there is a problem in that the temperature range of the heat source to be applied is limited depending on the type of metal hydride.

例えば、ＬａＮｉ５Ｈ６の場合、このものは５０〜１０
０℃の温度では５〜１０気圧の平衡水素圧を生じるが、
３００℃以上に加熱すると、その平衡水素圧は２００気
圧以上という実際上制御困難な極めて高い圧力になる。For example, in the case of LaNi5H6, this is 50-10
At a temperature of 0°C, an equilibrium hydrogen pressure of 5 to 10 atm occurs;
When heated to over 300°C, the equilibrium hydrogen pressure becomes over 200 atm, an extremely high pressure that is difficult to control in practice.

従って、このＬ ａ Ｎ ｉ５ Ｈ６の場合、２〜５０
気圧の制御容易な平衡水素圧、例えば５〜１０気圧の水
素圧を得るためには、利用し得る熱源は温度５０〜１０
０℃のものに限定される。Therefore, in the case of this L a N i5 H6, 2 to 50
In order to obtain an equilibrium hydrogen pressure that is easy to control, for example, 5 to 10 atm, an available heat source has a temperature of 50 to 10 atm.
Limited to 0°C.

一方、Ｍｇ２Ｎ１Ｈ２の場合は、３００〜３５０℃程度
に加熱すると、取扱い容易な５〜１０気圧の平衡水素圧
を生じるが、２５０°Ｃ以下の加熱では、逆に平衡水素
圧は取扱いの困難な１気圧以下となってしまう。On the other hand, in the case of Mg2N1H2, when heated to about 300 to 350°C, an equilibrium hydrogen pressure of 5 to 10 atm, which is easy to handle, is produced, but when heated below 250°C, the equilibrium hydrogen pressure is 1 atm, which is difficult to handle. The pressure will drop below the atmospheric pressure.

従って、このＭｇ２Ｎ１Ｈ２の場合、５〜１０気圧の平
衡水素圧を得るには、利用し得る熱源は温度３００〜３
５０℃のものに限られてしまう。Therefore, in the case of Mg2N1H2, in order to obtain an equilibrium hydrogen pressure of 5 to 10 atm, the available heat source must be at a temperature of 300 to 3
It is limited to 50℃.

ところで、金属水素化物を熱分解する場合、その熱源と
しては廃熱が一般的に利用されるが、この廃熱を効率よ
く利用するには、前記したように、金属水素化物の適用
温度範囲は制限されることから、１種類の金属水素化物
を用いるだけでは困難である。By the way, when metal hydrides are thermally decomposed, waste heat is generally used as the heat source, but in order to utilize this waste heat efficiently, as mentioned above, the applicable temperature range for metal hydrides must be Due to the limitations, it is difficult to use only one type of metal hydride.

例えば、３００℃の廃熱源を利用しようとする場合に、
金属水素化物としてＬａＮｉ５Ｈ６を用いると、この熱
源を５０〜１００℃程度まで冷却する必要があり、一方
、Ｍｇ２Ｎ１Ｈ２を用いると、この場合にはＭｇ２Ｎ１
Ｈ２を分解した後の廃熱も未だ２５０℃程度の利用可能
の高温を有する。For example, when trying to use a waste heat source of 300℃,
When LaNi5H6 is used as the metal hydride, it is necessary to cool this heat source to about 50-100°C, while when Mg2N1H2 is used, in this case, Mg2N1
The waste heat after decomposing H2 still has a usable high temperature of about 250°C.

すなわち、１種の金属水素化物を用いるだけでは、廃熱
は、その一部分の温度域しか利用し得ない結果になる。That is, if only one type of metal hydride is used, the waste heat can only be used in a partial temperature range.

従って、このような高温度の熱源を効率よく利用するた
めには、２種以上の金属水素化物を組合せることが必要
となるが、従来、このような目的を遠戚するための満足
すべき方法は開発されていない。Therefore, in order to efficiently utilize such high-temperature heat sources, it is necessary to combine two or more types of metal hydrides. No method has been developed.

本発明は前記したような問題を解決するためになされた
ものである。The present invention has been made to solve the above-mentioned problems.

すなわち、本発明によれば、水素圧Ｐ１．・・・Ｐｎ
ｓ、Ｐｎ（但し、Ｐｌ、・・・Ｐｎ １．Ｐｎはそ
れぞれ同−又は異なっていてよい）においてそれぞれ異
なった平衡分解温度Ｔ１．・・・Ｔ ｎ １ ｐ Ｔ
ｎ（但し、Ｔ１＞Ｔｎ−１＞Ｔｎである）を示すｎ（
ｎは２以上である）種の金属水素化物Ｍ１．・・・Ｍｎ
、、Ｍｎを、伝熱体を形成する隔壁を介して、その
順序の通りにそれぞれ間接的に接触させると共に、各金
属水素化物Ｍｌ ｓ Ｍ ｎ １ ｔ Ｍ ｎを水素
圧Ｐ１．・・・Ｐｎ １．Ｐｎの水素ガスと接触させ
ながら、金属水素化物Ｍ１を加熱し、金属水素化物Ｍ１
を加熱し、金属水素化物Ｍ１から金属水素化物Ｍｎの方
向へ熱移動を行わせ、各金属水素化物Ｍ１．・・・Ｍｎ
−１２ＭｎをそれぞれＴ１．・・・Ｔｎ−１゜Ｔｎの温
度において熱分解させることを特徴とする金属水素化物
の熱分解方法が提供される。That is, according to the present invention, hydrogen pressure P1. ...Pn
s, Pn (however, Pl, . . . Pn 1.Pn may be the same or different) at different equilibrium decomposition temperatures T1. ...T n 1 p T
n (where T1>Tn-1>Tn)
n is 2 or more) species metal hydride M1. ...Mn
. ...Pn 1. Metal hydride M1 is heated while being in contact with Pn hydrogen gas, and metal hydride M1 is heated.
is heated to cause heat transfer from the metal hydride M1 to the metal hydride Mn, and each metal hydride M1. ...Mn
-12Mn respectively at T1. ... A method for thermally decomposing a metal hydride is provided, which is characterized by thermally decomposing a metal hydride at a temperature of Tn-1°Tn.

本発明においては、金属水素化物として、種々の特性を
有するものが、その目的に応じて適当に組合せて用いら
れる。In the present invention, metal hydrides having various properties are used in appropriate combinations depending on the purpose.

従来、金属水素化物あるいは金属水素化物として水素を
貯蔵するための合金としては種々のものが知られており
、例えば、これらのものを金属水素化物の形で示すと、
Ｍｇ２ＮｔＨ２１ＴｔＣｏＨ２ｓ ＴｔＣｏｏ、５ Ｍ
ｎ（、，５Ｈ２ｙＴｉＣｏｇ、５Ｆｅｇ、５Ｈ２ｓ Ｌ
ａＮｉ５Ｈ６、ＶＨ２ｔＭｍＮｉ４０ｇ Ａｌｇ、２Ｈ
６ｓ Ｍｍ４，５Ａｌ□、５Ｈ６５ＭｍＮｉ、、９Ａ７
ｏ、１Ｈ６（なお、ＭｍはＬａ、Ｃｅ、Ｎｄなとの希土
類元素の混合金属を示す）などがある。Conventionally, various types of metal hydrides or alloys for storing hydrogen have been known as metal hydrides.For example, when these are shown in the form of metal hydrides,
Mg2NtH21TtCoH2s TtCoo, 5M
n(,,5H2yTiCog,5Feg,5H2s L
aNi5H6, VH2tMmNi40g Alg, 2H
6s Mm4, 5Al□, 5H65MmNi, 9A7
o, 1H6 (in addition, Mm indicates a mixed metal of rare earth elements such as La, Ce, and Nd).

第１図にある種の金属水素化物の熱分解平衡特性をグラ
フとして示す。FIG. 1 shows the thermal decomposition equilibrium characteristics of certain metal hydrides as a graph.

第１図において、横軸は金属水素化物を熱分解する場合
の平衡温度を表し、上横軸は摂氏温度ＣＱ及び下横軸は
絶対温度の逆数を１０００倍した値（１０００／Ｔ）を
各示す。In Figure 1, the horizontal axis represents the equilibrium temperature when thermally decomposing metal hydrides, the upper horizontal axis represents the temperature in degrees CQ, and the lower horizontal axis represents the reciprocal of the absolute temperature multiplied by 1000 (1000/T). show.

また、縦軸は平衡水素圧（ａｔｍ）を示す。Moreover, the vertical axis indicates equilibrium hydrogen pressure (atm).

直線１はＭｇ２Ｎ１Ｈ２、直線２はＴ ｔ ＣｏＨ２、
直線３はＴ ｉＣＯｏ、’ ５ Ｍ ｍ。Line 1 is Mg2N1H2, line 2 is T t CoH2,
Straight line 3 is T iCOo,' 5 M m.

、２ Ｈ２、直線４はＴｔＣｏ□、５Ｆｅｇ、５Ｈ２、
直線５はＬ ａ Ｎ ｉ ５ Ｈ６、直線６はＭｒｎＮ
ｉ４，５Ａ７ｇ、５Ｈ６、直線７はＶＨ２、直線８はＭ
ｍＮ １４．Ｂ ｋｌｏ、２ Ｈ６％直線９はＭｍＮｉ
４０ｇＡＡｏ、１Ｈ，、直線１０はＭｍＮｉ５ Ｈ６に
関する熱分解平衡特性をそれぞれ示す。, 2 H2, straight line 4 is TtCo□, 5Feg, 5H2,
Line 5 is L a N i 5 H6, line 6 is MrN
i4, 5A7g, 5H6, straight line 7 is VH2, straight line 8 is M
mN 14. B klo, 2 H6% straight line 9 is MmNi
40gAAo, 1H, and straight line 10 show the thermal decomposition equilibrium characteristics for MmNi5H6, respectively.

本発明においては、これらの熱分解平衡特性の異なった
金属水素化物の複数を熱源の温度に応じて適当に組合せ
て用いる。In the present invention, a plurality of these metal hydrides having different thermal decomposition equilibrium characteristics are used in an appropriate combination depending on the temperature of the heat source.

即ち、本発明においては、水素圧ＰＨｓ ”・Ｐ ｎ
１ ＋ Ｐ ｎ （Ｐｌ 、””ｐｎ １ ＋Ｐｎ
は同−又は異なっていてよい）においてそれぞれ異なっ
た平衡分解温度Ｔ１．・・・Ｔｎ １ｙＴｎ（但し、
Ｔ １＞ Ｔ ｎ １ ＞ Ｔ ｎである）を示すｎ
（ｎは２以上）種の金属水素化物Ｍ１．ＭｎＭｎ−１ｔ
を用いる。That is, in the present invention, hydrogen pressure PHs ”・P n
1 + Pn (Pl,""pn 1 +Pn
may be the same or different) at different equilibrium decomposition temperatures T1. ...Tn 1yTn (however,
T 1 > T n 1 > T n)
(n is 2 or more) species metal hydride M1. MnMn-1t
Use.

この場合、金属水素化物の具体的種類は、熱源の温度及
び所望する発生水素圧に応じて適当に選択する。In this case, the specific type of metal hydride is appropriately selected depending on the temperature of the heat source and the desired hydrogen pressure to be generated.

本発明においては、これらのｎ種の金属水素化物を、伝
熱体を形成する隔壁を介して、Ｍｌ、・・・Ｍｎ １
２Ｍｎの順序で間接的に接触させて熱分解反応層を形成
する。In the present invention, these n-type metal hydrides are mixed into Ml,...Mn 1 through partition walls forming a heat transfer body.
A thermal decomposition reaction layer is formed by indirectly contacting 2Mn in this order.

そして、熱源は、金属水素化物Ｍ１に間接的に接触させ
、その際の熱交換によってＭｌを加熱する。Then, the heat source is brought into indirect contact with the metal hydride M1, and heats M1 through heat exchange at that time.

このようにして加熱すると、熱は、高熱源からＭｌ、Ｍ
ｎ−１及びＭｎの方向に伝達される。When heated in this way, heat is transferred from the high heat source to Ml, M
It is transmitted in the direction of n-1 and Mn.

そしてＭｎを低温熱源あるいは適当な熱媒体例えば空気
や水などと間接的に接触させると、その際の熱交換によ
ってＭｎからの放熱が起る。When Mn is brought into indirect contact with a low-temperature heat source or a suitable heat medium such as air or water, heat is radiated from Mn through the heat exchange.

この場合、高熱源からＭｌ、・・・Ｍｎ１゜Ｍｎ及び低
熱源への熱伝達はいずれも伝熱体を介した間接的熱交換
によるものであることから、その熱伝達の過程で熱損失
は起らず、また全熱伝達系を小型化することができる。In this case, heat transfer from the high heat source to Ml,...Mn1゜Mn, and the low heat source are all due to indirect heat exchange via the heat transfer body, so there is no heat loss in the process of heat transfer. In addition, the entire heat transfer system can be downsized.

また、金属水素化物層は、所要圧の水素ガスと接触して
いれば、たとえその金属水素化物層内部に温度不均一が
生じたとしても、分解平衡になる温度よりも高い温度の
部分では吸熱分解が起り、一方、低い温度の部分では発
熱反応が起ることから、金属水素化物層内温度は、自律
的に平衡温度の方向に均一化され、その結果、金属水素
化物層はその水素圧における平衡温度にほぼ保持される
。In addition, as long as the metal hydride layer is in contact with hydrogen gas at the required pressure, even if temperature non-uniformity occurs inside the metal hydride layer, the portion at a temperature higher than the decomposition equilibrium temperature will absorb heat. As decomposition occurs, and on the other hand, an exothermic reaction occurs in the lower temperature part, the temperature within the metal hydride layer autonomously becomes uniform in the direction of the equilibrium temperature, and as a result, the metal hydride layer lowers its hydrogen pressure. is maintained approximately at the equilibrium temperature at .

従って、前記のことから、温度ＴＨの高温熱源から温度
ＴＬの低温熱源までの温度分布は次のようになる。Therefore, from the above, the temperature distribution from the high temperature heat source at temperature TH to the low temperature heat source at temperature TL is as follows.

高温熱源 ・・・・・・・・・ＴＨ金属水素化物
Ｍ１ ・・・・・・Ｔ１ 金属水素化物Ｍｎ １・・・・・・Ｔｎ １金属水素
化物Ｍｎ ・・・・・・Ｔｎ 低温熱源 ・・・・・・・・・ＴＬまた、各伝熱
体部分における温度勾配は次の通りである。High temperature heat source...TH Metal hydride M1...T1 Metal hydride Mn 1...Tn 1 Metal hydride Mn...Tn Low temperature heat source ・......TL Also, the temperature gradient in each heat transfer body portion is as follows.

高温熱源と金属水素化物Ｍ１ との間の伝熱体 ・・・・・・△（ＴＨＴｔ）金属
水素化物Ｍｎ １と金属 水素化物Ｍｎとの間の伝熱体・・・△（Ｔｎ−１Ｔｎ）
金属水素化物Ｍｎと低温熱源 との間の伝熱体 ・・・・・・△（Ｔｎ−ＴＬ）
そして、高温熱源から低温熱源までの温度勾配（ＴＨ−
ＴＬ）は次の式で表わされる。Heat conductor between high temperature heat source and metal hydride M1...△(THTt) Heat conductor between metal hydride Mn1 and metal hydride Mn...△(Tn-1Tn)
Heat transfer body between metal hydride Mn and low-temperature heat source ・・・・・・△(Tn-TL)
Then, the temperature gradient from the high-temperature heat source to the low-temperature heat source (TH-
TL) is expressed by the following formula.

’ｒＨ−’ｒＬ−△（ＴＨ−Ｔ、）＋・・・・・・△（
Ｔｎ −１Ｔｎ）＋△（Ｔｎ ＴＬ）前記から明らかに
理解できるように、高温熱源と低温熱源が設定されると
、それに応じた金属水素化物の種類及び量と伝熱体を組
み合せることによって所要の温度降下を得ることができ
、しかもこの場合、各金属水素化物Ｍ０．・・・Ｍｎ−
１，Ｍｎはそれぞれの分解平衡温度Ｔ１．・・・Ｔ ｎ
１ ｙ Ｔ ｎにおいて熱分解される。'rH-'rL-△(TH-T,)+・・・・・・△(
Tn -1Tn) + △(Tn TL) As can be clearly understood from the above, when a high temperature heat source and a low temperature heat source are set, the required temperature can be calculated by combining the type and amount of metal hydride and heat transfer body accordingly. can be obtained, and in this case, for each metal hydride M0. ...Mn-
1, Mn have their respective decomposition equilibrium temperatures T1. ...T n
It is thermally decomposed at 1 y T n.

すなわち、本発明では、高温熱源の熱量は、ＴＨからＴ
Ｌへ温度降下する間に、その殆んど全てが効率よく金属
水素化物の熱分解に利用される。That is, in the present invention, the amount of heat of the high temperature heat source varies from TH to T.
During the temperature drop to L, almost all of it is efficiently utilized for thermal decomposition of metal hydrides.

次に、本発明を図面によりさらに詳細に説明する。Next, the present invention will be explained in more detail with reference to the drawings.

第２図において、４０は密封型の金属水素化物熱分解反
応容器であり、その内部は板状隔壁３０゜３１．３２及
び３３により５つの区画室１，２゜３．４及び５に分割
されている。In FIG. 2, 40 is a sealed metal hydride thermal decomposition reaction vessel, the interior of which is divided into five compartments 1, 2, 3, 4 and 5 by plate-shaped partition walls 30, 31, 32 and 33. ing.

そして区画室１゜２，３はそれぞれ水素ガス導出管６，
７．８及び水素ガス収集管１４を介して各連絡しており
、また水素ガス導出管６，７．８にはそれぞれ圧力調節
バルブｌＬ１２．１３が付設されている。The compartments 1゜2 and 3 each have a hydrogen gas outlet pipe 6,
7.8 and a hydrogen gas collection pipe 14, and the hydrogen gas outlet pipes 6 and 7.8 are each provided with a pressure regulating valve 1L12.13.

また、水素ガス導出管６，７，８はバルブ９，１０によ
り連絡している。Further, the hydrogen gas outlet pipes 6, 7, and 8 are connected through valves 9, 10.

さらに、水素ガス収集管１４には水素ガス導出管１７が
バルブ１６を介して連絡されている。Further, a hydrogen gas outlet pipe 17 is connected to the hydrogen gas collection pipe 14 via a valve 16 .

区画室４は高温熱媒体Ｈ収容室及び区画室５は低温熱媒
体り収容室を形成し、そして区画室４には高温熱媒体Ｈ
に対する導入管１８及び導出管１９、及び区画室５には
低温熱媒体りに対する導入管２０及び導出管２１がそれ
ぞれ連結されている。The compartment 4 forms a high-temperature heat medium H storage chamber, the compartment 5 forms a low-temperature heat medium storage chamber, and the compartment 4 forms a high-temperature heat medium H storage chamber.
An inlet pipe 18 and an outlet pipe 19 for the low-temperature heat medium are connected to the compartment 5, and an inlet pipe 20 and an outlet pipe 21 for the low-temperature heat medium tank are connected to the compartment 5, respectively.

隔壁３０，３Ｌ３２，３３は、金属板などの伝熱体から
形成され、それぞれフィン３４を有している。The partition walls 30, 3L32, 33 are formed from a heat transfer body such as a metal plate, and each has a fin 34.

次に、前記のような金属水素化物の熱分解装置を用いて
、４００°Ｃの熱源を利用して金属水素化物を熱分解し
て水素を回収する具体例を示すと、先ず、金属水素化物
ＡとしてＭｇＮ１Ｈ２、金属水素化物ＢとしてＴ ｉＣ
ｏ Ｈ２及び金属水素化物ＣとしてＬａＮｉ５Ｈ６をそ
れぞれ区画室Ｌ２，３に充填する。Next, we will show a specific example of recovering hydrogen by thermally decomposing a metal hydride using a heat source of 400°C using the metal hydride thermal decomposition apparatus as described above. MgN1H2 as A, TiC as metal hydride B
o Fill compartments L2, 3 with H2 and LaNi5H6 as metal hydride C, respectively.

次にライン１８から温度４００℃の高温熱媒体Ｈを導入
し、温度２０℃の低温熱媒体りをライン２０から区画室
５に導入し、熱媒体Ｈの熱量を区画室１から区画室３の
方向へ熱伝達させて各金属水素化物Ａ、Ｂ、Ｃを熱分解
する。Next, a high temperature heat medium H with a temperature of 400°C is introduced from the line 18, a low temperature heat medium with a temperature of 20°C is introduced into the compartment 5 from the line 20, and the heat amount of the heat medium H is transferred from the compartment 1 to the compartment 3. The metal hydrides A, B, and C are thermally decomposed by transferring heat in the direction.

今、このような金属水素化物Ａ、Ｂ、Ｃの熱分解におい
て、バルブｌＬ１２，１３及びバルブ１６により、容器
４０内の水素圧力を５ ａｔｍに調節すると、金属水素
化物Ａ層は約３２０’Ｃ，金属水素化物Ｂ層は１６５℃
及び金属水素化物Ｃ層は４５℃となる。Now, in the thermal decomposition of metal hydrides A, B, and C, when the hydrogen pressure in the container 40 is adjusted to 5 atm using the valves 12 and 13 and the valve 16, the metal hydride A layer has a temperature of about 320'C. , metal hydride B layer at 165℃
and the metal hydride C layer is at 45°C.

即ち、このような熱分解法により、４００℃の高温熱源
は、２０℃程度まで温度降下され、その間に金属水素化
物Ａ、Ｂ、Ｃを熱分解する。That is, by such a thermal decomposition method, the temperature of a high-temperature heat source of 400° C. is lowered to about 20° C., during which metal hydrides A, B, and C are thermally decomposed.

そしてこの場合の熱伝達は隔壁を介した金属水素化物相
互の間で主として行われることから、熱損失は極めて少
なく、効率のよい金属水素化物の熱分解が達成され、し
かも分解装置自体はコンパクトですむ。In this case, heat transfer occurs mainly between the metal hydrides through the partition walls, so heat loss is extremely low, achieving efficient thermal decomposition of the metal hydrides, and the decomposition equipment itself is compact. nothing.

また、前記金属水素化物の熱分解において、区画室１，
２．３の内部水素圧力は、必ずしも同一圧力にする必要
はなく、バルブ９，１０，１１゜１２．１３を調節する
ことにより、それぞれ異なった値Ｐ１．Ｐ２．Ｐ３にす
ることもできる。In addition, in the thermal decomposition of the metal hydride, compartment 1,
The internal hydrogen pressures of P1.2.3 do not necessarily have to be the same pressure, but can be set to different values P1. P2. It can also be set to P3.

この場合、水素化金属Ａ、Ｂ、Ｃの温度はそれらの水素
圧Ｐ１．Ｐ２．Ｐ３に対応する分解平衡温度Ｔ１．Ｔ２
゜Ｔ３を示す。In this case, the temperatures of the metal hydrides A, B, and C are their hydrogen pressures P1. P2. Decomposition equilibrium temperature T1.corresponding to P3. T2
°T3 is shown.

本発明においては種々の変更が可能であり、例えば、隔
壁３１．３２としては透孔を有するもの、例えば多孔板
を用い、分解槽内において、水素がこの透孔を通って自
由に流通し得るようにすることができる。Various modifications can be made to the present invention. For example, the partition walls 31 and 32 may be those having through holes, such as perforated plates, so that hydrogen can freely flow through the through holes in the decomposition tank. You can do it like this.

この場合、各区画室１，２．３を含めた容器内の水素圧
は一定の値に保持される。In this case, the hydrogen pressure in the container, including each compartment 1, 2.3, is kept at a constant value.

また、この場合には容器内の水素ガスを導出するには水
素導出管６のみで充分であり、他の水素ガス導出管７，
８及び水素ガス収集管１４は省略することができる。In addition, in this case, only the hydrogen derivation pipe 6 is sufficient for deriving the hydrogen gas in the container, and the other hydrogen gas derivation pipes 7,
8 and the hydrogen gas collection pipe 14 can be omitted.

隔壁としては、通常金属質材料が適用されるが、他の材
料であってもよい。A metallic material is usually used as the partition wall, but other materials may be used.

さらに、この隔壁としては、金属水素化物の温度変化に
よる膨張、収縮に対応するために、可撓性や弾力性を持
つものを用いることができる。Further, as the partition wall, a material having flexibility or elasticity can be used in order to cope with expansion and contraction due to temperature changes of the metal hydride.

金属水素化物Ａ層の加熱は、金属水素化物Ａ層内に配設
した伝熱コイル中に高温熱媒体を流通させることにより
行うこともできる。Heating of the metal hydride A layer can also be performed by passing a high temperature heat medium through a heat transfer coil disposed within the metal hydride A layer.

さらに、本発明においては、各金属水素化物層内の温度
分布の迅速な均一化を達成するために、各隔壁には、図
面に示したように、伝熱面積を高めるためにフィン３４
を配設したり、あるいは、各区画室内には、金網や金属
線、ラシツヒリングなどの伝熱性充填材を充填すること
もできる。Furthermore, in the present invention, in order to quickly equalize the temperature distribution within each metal hydride layer, each partition wall is provided with fins 34 to increase the heat transfer area, as shown in the drawings.
Alternatively, each compartment may be filled with a heat conductive filler such as a wire mesh, a metal wire, or a Laschich ring.

本発明においては、容器４０としては、第３図にその断
面構造を示すように、管状の容器５０の内部を管状の隔
壁５１，５２，５３で分割して形成した多重管構造のも
のを用いることができる。In the present invention, the container 40 has a multi-tube structure formed by dividing the inside of a tubular container 50 with tubular partition walls 51, 52, and 53, as shown in the cross-sectional structure of FIG. be able to.

この場合、区画室１，２．３にはそれぞれ金属水素化物
Ａ、Ｂ、Ｃを充填し、中心部の区画室４は中空とする。In this case, the compartments 1, 2.3 are filled with metal hydrides A, B, and C, respectively, and the central compartment 4 is hollow.

このような多重管構造の容器は、その中空部４に高温熱
媒体を流通させ、容器５０の外表面５４を空気や水など
の低温熱媒体と接触させるか、あるいは逆に、中空部４
に低温熱媒体を流通させ、外表面５４を高温熱媒体に接
触させるようにして用いることができる。In a container having such a multi-tubular structure, a high-temperature heat medium is allowed to flow through the hollow portion 4 and the outer surface 54 of the container 50 is brought into contact with a low-temperature heat medium such as air or water.
It can be used in such a way that a low-temperature heat medium is passed through the outer surface 54, and the outer surface 54 is brought into contact with the high-temperature heat medium.

本発明で用いる装置は、水素貯蔵合金に対する水素化反
応装置としても適用し得る。The apparatus used in the present invention can also be applied as a hydrogenation reaction apparatus for hydrogen storage alloys.

例えば、第２図に示す装置において、金属水素化物Ａ、
Ｂ。For example, in the apparatus shown in FIG. 2, metal hydride A,
B.

Ｃを熱分解した後、ライン１７から水素ガスを圧入し、
導管６，７．８から水素ガスを各区画室１゜２．３に導
入し、熱分解後の金属Ａ、Ｂ、Ｃと所定の水素圧Ｐ１．
Ｐ２及びＰ３の条件で反応させる。After thermally decomposing C, hydrogen gas is injected through line 17,
Hydrogen gas is introduced into each compartment 1°2.3 from the conduits 6, 7.8, and the metals A, B, C after thermal decomposition and a predetermined hydrogen pressure P1.
The reaction is carried out under the conditions of P2 and P3.

この場合、金属の水素化反応は発熱反応であることから
、高温熱媒体Ｈの導入は停止し、低温熱媒体りのみを導
入し、反応熱を連続的に低温熱媒体りに放熱させる。In this case, since the metal hydrogenation reaction is an exothermic reaction, the introduction of the high-temperature heat medium H is stopped, and only the low-temperature heat medium is introduced, so that the reaction heat is continuously radiated to the low-temperature heat medium.

このようにして、熱分解後の金属Ａ、Ｂ、Ｃは再び水素
化物に変換される。In this way, metals A, B, and C after thermal decomposition are converted back into hydrides.

また、この水素化反応後、水素ガスの圧入を停止し、再
び高温熱媒体Ｈの導入を開始すると、前記したような金
属水素化物の熱分解反応が起って、ライン１７から水素
ガスを取出すことができる。Further, after this hydrogenation reaction, when the injection of hydrogen gas is stopped and the introduction of the high temperature heat medium H is started again, the thermal decomposition reaction of the metal hydride as described above occurs, and hydrogen gas is taken out from the line 17. be able to.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は各種金属水素化物の熱分解平衡特性を示すグラ
フである。 第２図は金属水素化物を熱分解するための装置説明図で
ある。 第３図は金属水素化物を収容させる管状密封容器の断面
説明図である。 １．２，３・・・・・・区画室、３０，３Ｌ３２゜３３
・・・・・・板状隔壁、６，７，８・・・・・・水素ガ
ス導出管、１４・・・・・・水素ガス収集管、９，１０
，１１゜１２．１３，１６・・・・・・バルブ、５１，
５２，５３・・・・・・管状隔壁、Ａ、Ｂ、Ｃ・・・・
・・金属水素化物、Ｈ・・・・・・高温熱媒体、Ｌ・・
・・・・低温熱媒体。FIG. 1 is a graph showing the thermal decomposition equilibrium characteristics of various metal hydrides. FIG. 2 is an explanatory diagram of an apparatus for thermally decomposing metal hydrides. FIG. 3 is an explanatory cross-sectional view of a tubular sealed container containing a metal hydride. 1.2,3... Compartment, 30,3L32゜33
...Plate partition, 6,7,8...Hydrogen gas outlet pipe, 14...Hydrogen gas collection pipe, 9,10
,11゜12.13,16... Valve, 51,
52, 53... Tubular partition wall, A, B, C...
...Metal hydride, H...High temperature heat medium, L...
...Low temperature heat medium.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １ 水素圧ＰＩ Ｔ ”・Ｐ ｎ −１） Ｐ ｎ （
但しＰｌ、−・・Ｐ ｎ −１ｓ Ｐ ｎはそれぞれ同
−又は異なっていてよい）においてそれぞれ異なった平
衡分解温度Ｔ１゜・・・Ｔｎ−０，Ｔｎ （但し、Ｔｔ
＞Ｔｎ １＞Ｔｎである）を示すｎ（ｎは２以上であ
る）種の金属水素化物Ｍ１．・・・Ｍｎｌ、Ｍｎを、伝
熱体を形成する隔壁を介して、その順序の通りにそれぞ
れ間接的に接触させると共に、各金属水素化物Ｍ１．・
・・Ｍｎ−１，Ｍｎを水素圧ＰＩ 、 ”・Ｐｎ １
、 Ｐｎの水素ガスと接触させながら、金属水素化物
Ｍ１を加熱し、金属水素化物Ｍ１から金属水素化物Ｍｎ
の方向へ熱移動を行わせ、各金属水素化物Ｍ１．・・・
Ｍｎ １２ＭｎをそれぞれＴ１１ ”・Ｔ ｎ １
ｔ Ｔ ｎの温度において熱分解させることを特徴と
する金属水素化物の熱分解方法。 ２ 水素圧Ｐ１．・・・Ｐｎ−１，Ｐｎが２〜５０気圧
である特許請求の範囲第１項の方法。 ３ 密封容器内を、伝熱体を形成する隔壁を以って、水
素圧Ｐ１ ｐ ・・・Ｐ ｎ １ ｙ Ｐ ｎ （但
しＰｌ、 ・・・Ｐｎｌ、Ｐｎはそれぞれ同−又は異な
っていてもよい）においてそれぞれ異なった平衡分解温
度Ｔ１．−Ｔｎ−１，Ｔｎ（但し、Ｔ１＞Ｔｎ−１＞Ｔ
ｎである）を示すｎ（ｎは２以上）種の金属水素化物Ｍ
１．・・・Ｍｎｌ、Ｍｎを収容さすべき連続する少なく
ともｎ個の密封区画室Ｃ１，・・・Ｃｎ−１゜Ｃｎに分
割すると共に、該区画室Ｃ１にはその内部に収容すべき
金属水素化物Ｍ１を間接的熱交換により加熱する手段及
び該区画室Ｃｎにはその内部に収容すべき金属水素化物
Ｍｎを間接的熱交換により放熱させる手段を設け、さら
に容器外部には、各区画室Ｃ１，・・・Ｃｎ １ 、
Ｃｎに収容された金属水素化物Ｍ、 Ｓ・・・Ｍｎｌ、
Ｍｎを熱分解した場合に、各区画室Ｃ１，・・・Ｃｎ−
１，Ｃｎに発生する水素ガスを外部へ導出する水素ガス
導出管と、Ｃ１，・・・Ｃｎ−１，Ｃｎ内を水素圧Ｐ１
＋ ・”Ｐ ｎ ｌ＋Ｐｎに保持する圧力調節バル
ブを配設したことを特徴とする金属水素化物の熱分解装
置。 ４ 隔壁が板状体である特許請求の範囲第３項の装置。 ５ 隔壁が管状体である特許請求の範囲第３項の装置。 ６ 密封容器内を、伝熱体を形成する透孔を有する隔壁
を以って、水素圧Ｐにおいてそれぞれ異なつた平衡分解
温度Ｔ１．・・・Ｔｎ−１，Ｔｎ（但し、Ｔ １＞ Ｔ
ｎ ｔ ＞ Ｔ ｎである）を示すｎ（ｎは２以上
）種の金属水素化物Ｍ１．・・・Ｍｎ１．Ｍｎを収容さ
すべき連続する少なくともｎ個の区画室Ｃ１・・・Ｃｎ
１ ｙ Ｃｎに分割すると共に、該区画室Ｃ１には
その内部に収容すべき金属水素化物Ｍ１を間接熱交換に
より加熱する手段及び該区画室Ｃｎにはその内部に収容
すべき金属水素化物Ｍｎを間接熱交換により放熱させる
手段を設け、さらに容器外部には、各区画室Ｃ１，・・
・Ｃｎ １．Ｃｎに収容された金属水素化物Ｍ１．・
・・Ｍｎｌ、Ｍｎを熱分解した場合に、各区画室Ｃ１，
・・・Ｃｎ １ ｔ Ｃｎに発生した水素ガスを外部
へ導出する水素ガス導出管と、該容器内を水素圧Ｐに保
持する圧力調節バルブを配設したことを特徴とする特許
請求の範囲第３項の装置。[Claims] 1 Hydrogen pressure PI T ”・P n -1) P n (
However, at different equilibrium decomposition temperatures T1゜...Tn-0,Tn (however, Tt
>Tn 1>Tn) (n is 2 or more) metal hydride M1. . . . Mnl and Mn are brought into indirect contact with each other in that order via a partition wall forming a heat transfer body, and each metal hydride M1.・
・・Mn-1, Mn is hydrogen pressure PI, ”・Pn 1
, Heat the metal hydride M1 while contacting Pn with hydrogen gas, and convert the metal hydride M1 from the metal hydride Mn.
heat transfer in the direction of each metal hydride M1. ...
Mn 12Mn respectively T11''・Tn1
A method for thermally decomposing a metal hydride, the method comprising thermally decomposing a metal hydride at a temperature of tTn. 2 Hydrogen pressure P1. . . . The method according to claim 1, wherein Pn-1 and Pn are 2 to 50 atm. 3 Inside the sealed container, hydrogen pressure P1 p ... P n 1 y P n (However, Pl, ... Pnl, Pn may be the same or different, respectively. good) at different equilibrium decomposition temperatures T1. -Tn-1, Tn (however, T1>Tn-1>T
metal hydride M of n species (n is 2 or more)
1. . . Mnl, Mn are divided into at least n consecutive sealed compartments C1, . . . The compartment Cn is provided with a means for heating the metal hydride Mn to be accommodated therein by indirect heat exchange, and the compartment Cn is provided with a means for dissipating heat by indirect heat exchange, and each compartment C1, . . .・Cn 1,
Metal hydride M accommodated in Cn, S...Mnl,
When Mn is thermally decomposed, each compartment C1,...Cn-
1. A hydrogen gas outlet pipe that guides hydrogen gas generated in Cn to the outside, and a hydrogen pressure P1 inside C1,...Cn-1, Cn.
An apparatus for thermally decomposing metal hydrides, characterized in that a pressure regulating valve is provided to maintain the pressure at +・"Pnl+Pn. 4. The apparatus according to claim 3, wherein the partition wall is a plate-shaped body. 5. The partition wall is a plate-shaped body. The device according to claim 3, which is a tubular body. 6 The inside of the sealed container is separated by a partition wall having through holes forming a heat transfer body, so that equilibrium decomposition temperatures T1, which are different at each hydrogen pressure P.・Tn-1, Tn (however, T 1 > T
n (n is 2 or more) metal hydride M1. ...Mn1. At least n consecutive compartments C1...Cn to accommodate Mn
1 y Cn, and the compartment C1 is equipped with a means for heating the metal hydride M1 to be stored therein by indirect heat exchange, and the compartment Cn is equipped with a means for heating the metal hydride Mn to be stored therein. A means for dissipating heat by indirect heat exchange is provided, and each compartment C1,...
・Cn 1. Metal hydride M1. accommodated in Cn.・
...When Mnl and Mn are thermally decomposed, each compartment C1,
...Cn 1 t A hydrogen gas outlet pipe for discharging the hydrogen gas generated in Cn to the outside, and a pressure regulating valve for maintaining the hydrogen pressure P in the container are provided. Apparatus in Section 3.