特開 2024-178692 水素吸蔵・放出システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024178692

(43)【公開日】2024-12-25

(54)【発明の名称】水素吸蔵・放出システム

(51)【国際特許分類】

   F17C 11/00 20060101AFI20241218BHJP

   F17C 13/08 20060101ALI20241218BHJP

【ＦＩ】

F17C11/00 C

F17C13/08 302Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023097025

(22)【出願日】2023-06-13

(71)【出願人】

【識別番号】000002299

【氏名又は名称】清水建設株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】301021533

【氏名又は名称】国立研究開発法人産業技術総合研究所

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100161506

【弁理士】

【氏名又は名称】川渕 健一

(74)【代理人】

【識別番号】100161207

【弁理士】

【氏名又は名称】西澤 和純

(72)【発明者】

【氏名】瀬川 裕太

(72)【発明者】

【氏名】下田 英介

(72)【発明者】

【氏名】遠藤 成輝

(72)【発明者】

【氏名】前田 哲彦

【テーマコード（参考）】

3E172

【Ｆターム（参考）】

3E172AA02

3E172AA09

3E172AB01

3E172BA06

3E172BB03

3E172BB13

3E172BD05

3E172DA88

3E172EB02

3E172FA01

3E172GA01

(57)【要約】

【課題】小さな能力の加温・冷却設備を用いた場合であっても、輸送された水素を急速充填することを可能とした水素吸蔵・放出システムを提供する。
【解決手段】水素吸蔵合金１１ａを収容し、水素吸蔵合金１１ａから水素を外部へ放出可能な第１の水素吸蔵合金タンク１１と、水素吸蔵合金１２ａを収容し、第１の水素吸蔵合金タンク１１との間で水素を授受可能にされた第２の水素吸蔵合金タンク１２と、第１の水素吸蔵合金タンク１１の温度調節を行う熱媒を加温・冷却する第１の加温冷却装置２１と、第２の水素吸蔵合金タンク１２の温度調節を行う熱媒を加温・冷却する第２の加温冷却装置２２と、を含む水素吸蔵・放出システムであって、第１の水素吸蔵合金タンク１１は、第２の水素吸蔵合金タンク１２に比べて水素吸蔵容量が小さいことを特徴とする、水素吸蔵・放出システム１。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

水素吸蔵合金を収容し、前記水素吸蔵合金から水素を外部へ放出可能な第１の水素吸蔵合金タンクと、
水素吸蔵合金を収容し、前記第１の水素吸蔵合金タンクとの間で水素を授受可能にされた第２の水素吸蔵合金タンクと、
前記第１の水素吸蔵合金タンクの温度調節を行う熱媒を加温・冷却する第１の加温冷却装置と、
前記第２の水素吸蔵合金タンクの温度調節を行う熱媒を加温・冷却する第２の加温冷却装置と、
を含む水素吸蔵・放出システムであって、
前記第１の水素吸蔵合金タンクは、前記第２の水素吸蔵合金タンクに比べて水素吸蔵容量が小さいことを特徴とする、
水素吸蔵・放出システム。

【請求項2】

前記第１の水素吸蔵合金タンクは、外部から水素を受け入れ可能とされている、請求項１に記載の水素吸蔵・放出システム。

【請求項3】

水素吸蔵合金を収容し、水素を外部へ放出可能な第３の水素吸蔵合金タンクと、前記第３の水素吸蔵合金タンクの温度調節を行う熱媒を加温・冷却する第３の加温冷却装置と、をさらに備え、前記第１の水素吸蔵合金タンク及び前記第３の水素吸蔵合金タンクは、それぞれ前記第２の水素吸蔵合金タンクと水素を授受可能とされており、前記第２の水素吸蔵合金タンクに比べていずれも水素吸蔵容量が小さいことを特徴とする、請求項１に記載の水素吸蔵・放出システム。

【請求項4】

前記第１の水素吸蔵合金タンクは水素を外部から受け入れ可能としつつ、前記第３の水素吸蔵合金タンクから前記第２の水素吸蔵合金タンクへ水素を供給可能とされていることを特徴とする、請求項３に記載の水素吸蔵・放出システム。

【請求項5】

前記第１の水素吸蔵合金タンクの水素吸蔵合金を冷却する熱媒を生成する前記第１の加温冷却装置と、前記第３の水素吸蔵合金タンクの水素吸蔵合金を加温する熱媒を生成する前記第３の加温冷却装置との間で熱交換を行い、外部からの水素を前記第１の水素吸蔵合金タンクの水素吸蔵合金に吸蔵させつつ、前記第３の水素吸蔵合金タンクの水素吸蔵合金から放出された水素を前記第２の水素吸蔵合金タンクへ供給することを特徴とする、請求項４に記載の水素吸蔵・放出システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、水素吸蔵・放出システムに関する。

【背景技術】

【0002】

水素の大量貯蔵方法として水素吸蔵合金（水素貯蔵合金とも呼ばれる。）による貯蔵が知られており、水素吸蔵合金をタンク内に封入して活用することができる。
水素吸蔵合金に水素を吸蔵する反応は発熱反応であり、水素を放出する反応は吸熱反応である。そのため、反応を促進するためには、水素吸蔵合金タンクに水素を貯蔵する場合はタンクを冷却し、水素吸蔵合金タンクから水素を放出する場合はタンクを加温する必要がある。

【0003】

特許文献１には、第１水素吸蔵合金が封入された第１タンクと、前記第１水素吸蔵合金とは特性の異なる第２水素吸蔵合金が封入された第２タンクとを有し、前記第１タンクと前記第２タンクとの間で冷媒を用いて熱交換を行うようにした水素貯蔵システム、及び第１水素吸蔵合金が封入された第１タンクと、前記第１水素吸蔵合金とは特性の異なる第２水素吸蔵合金が封入された第２タンクとを用意し、移送されてきた水素を前記第１タンクに貯蔵する手順と、前記第１タンクと前記第２タンクとの間で冷媒を用いて熱交換を行い、前記第１タンクに貯蔵した水素を前記第２タンクに移し替える手順と、を含むようにした水素貯蔵方法が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１９－１８９５１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載された水素貯蔵システムは、輸送された水素を急速充填することができる。しかしながら、特許文献１は、輸送された水素を急速充填することを可能とする一方で、用いられる熱交換器は、大きな能力を有する加温・冷却設備を用いる必要があった。

【0006】

本発明は、小さな能力の加温・冷却設備を用いた場合であっても、輸送された水素を急速充填することを可能とした水素吸蔵・放出システムを提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明者らは前記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、水素吸蔵容量が異なる水素吸蔵合金タンクを組み合わせることを知得し、本発明を完成させた。
本発明の態様は以下のとおりである。

【0008】

［１］ 水素吸蔵合金を収容し、前記水素吸蔵合金から水素を外部へ放出可能な第１の水素吸蔵合金タンクと、
水素吸蔵合金を収容し、前記第１の水素吸蔵合金タンクとの間で水素を授受可能にされた第２の水素吸蔵合金タンクと、
前記第１の水素吸蔵合金タンクの温度調節を行う熱媒を加温・冷却する第１の加温冷却装置と、
前記第２の水素吸蔵合金タンクの温度調節を行う熱媒を加温・冷却する第２の加温冷却装置と、
を含む水素吸蔵・放出システムであって、
前記第１の水素吸蔵合金タンクは、前記第２の水素吸蔵合金タンクに比べて水素吸蔵容量が小さいことを特徴とする、
水素吸蔵・放出システム。
［２］ 前記第１の水素吸蔵合金タンクは、外部から水素を受け入れ可能とされている、［１］に記載の水素吸蔵・放出システム。
［３］ 水素吸蔵合金を収容し、水素を外部へ放出可能な第３の水素吸蔵合金タンクと、前記第３の水素吸蔵合金タンクの温度調節を行う熱媒を加温・冷却する第３の加温冷却装置と、前記第１の水素吸蔵合金タンク及び前記第３の水素吸蔵合金タンクは、それぞれ前記第２の水素吸蔵合金タンクと水素を授受可能とされており、前記第２の水素吸蔵合金タンクに比べていずれも水素吸蔵容量が小さいことを特徴とする、［１］又は［２］に記載の水素吸蔵・放出システム。
［４］ 前記第１の水素吸蔵合金タンクは水素を外部から受け入れ可能としつつ、前記第３の水素吸蔵合金タンクから前記第２の水素吸蔵合金タンクへ水素を供給可能とされていることを特徴とする、［３］に記載の水素吸蔵・放出システム。
［５］ 前記第１の水素吸蔵合金タンクの水素吸蔵合金を冷却する熱媒を生成する前記第１の加温冷却装置と、前記第３の水素吸蔵合金タンクの水素吸蔵合金を加温する熱媒を生成する前記第３の加温冷却装置とを行い、外部からの水素を前記第１の水素吸蔵合金タンクの水素吸蔵合金に吸蔵させつつ、前記第３の水素吸蔵合金タンクの水素吸蔵合金から放出された水素を前記第２の水素吸蔵合金タンクへ供給することを特徴とする、［４］に記載の水素吸蔵・放出システム。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、小さな能力の加温・冷却設備を用いた場合であっても、輸送された水素を急速充填することを可能とした水素吸蔵・放出システムを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施形態を示す概要図である。

【図2】本発明の別の実施形態を示す概要図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下では本発明の実施形態を詳細に説明するが、本発明は後述する実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限り種々の変更が可能である。

【0012】

本発明の水素吸蔵・放出システムの実施形態（以下「第１実施形態」ともいう。）について、図１を適宜参照しながら説明する。
第１実施形態の水素吸蔵・放出システム１は、水素吸蔵合金１１ａを収容し、水素吸蔵合金１１ａから水素を外部へ放出可能な第１の水素吸蔵合金タンク１１と、水素吸蔵合金１２ａを収容し、第１の水素吸蔵合金タンク１１との間で水素を授受可能にされた第２の水素吸蔵合金タンク１２と、第１の水素吸蔵合金タンク１１の温度調節を行う熱媒２１ａを加温・冷却する第１の加温冷却装置２１と、第２の水素吸蔵合金タンク１２の温度調節を行う熱媒２２ａを加温・冷却する第２の加温冷却装置２２とを有する。

【0013】

第１実施形態の水素吸蔵・放出システム１において、第１の水素吸蔵合金タンク１１は、第２の水素吸蔵合金タンク１２に比べて、水素吸蔵容量が小さい。

【0014】

第１の水素吸蔵合金タンク１１は、タンク外部の水素供給源Ｓ又は第２の水素吸蔵合金タンク１２から供給される水素を充填し、又は第１の水素吸蔵合金タンク１１に充填された水素をタンク外部の水素負荷Ｃへ放出するためのタンクである。第１の水素吸蔵合金タンク１１には、水素吸蔵合金１１ａが封入されている。第１の水素吸蔵合金タンク１１内の水素は、水素流路Ｌ１を通じて、第１の水素吸蔵合金タンク１１と第２の水素吸蔵合金タンク１２との間で、移し替えることができる。

【0015】

第２の水素吸蔵合金タンク１２は、第１の水素吸蔵合金タンク１１から供給される水素を充填し、又は第２の水素吸蔵合金タンク１２に充填された水素を第１の水素吸蔵合金タンク１１に供給するためのタンクである。第２の水素吸蔵合金タンク１２には、水素吸蔵合金１２ａが封入されている。第２の水素吸蔵合金タンク１２内の水素は、水素流路Ｌ１を通じて、第２の水素吸蔵合金タンク１２と第１の水素吸蔵合金タンク１１との間で、移し替えることができる。

【0016】

水素吸蔵合金１１ａと水素吸蔵合金１２ａは、特性が同一の水素吸蔵合金であってもよいし、特性が異なる異種の水素吸蔵合金であってもよい。ただし、水素吸蔵合金１１ａと水素吸蔵合金１２ａの特性が同一である場合であっても異なる場合であっても、第１の水素吸蔵合金タンク１１は、第２の水素吸蔵合金タンク１２に比べて、水素吸蔵容量が小さい。水素吸蔵合金の特性は、ＰＣＴ（Pressure Composition Temperature）線図により表される。

【0017】

水素吸蔵合金１１ａ及び水素吸蔵合金１２ａとしては、上述した条件を満たす限り特に限定されない。水素吸蔵合金としては、例えば、チタン、マンガン、ジルコニウム、ニッケルなどの遷移元素の合金をベースとしたＡＢ２型水素吸蔵合金、希土類元素、ニオブ、ジルコニウム１に対して触媒効果を持つ遷移元素（ニッケル、コバルト、アルミニウムなど）を含む合金をベースとしたＡＢ５型水素吸蔵合金（ＬａＮｉ_５、ＲｅＮｉ_５等）、比較的空隙の多い体心立方晶の金属間化合物をなすＴｉ－Ｆｅ系をベースにしたＴｉ－Ｆｅ系水素吸蔵合金、バナジウムをベースとしたＶ系水素吸蔵合金、Ｍｇ合金、Ｐｄ系水素吸蔵合金、Ｃａ系水素吸蔵合金などを使用できる。

【0018】

第１の水素吸蔵合金タンク１１と第２の水素吸蔵合金タンク１２は、水素流路Ｌ１によって接続されている。水素流路Ｌ１を通じて、第１の水素吸蔵合金タンク１１内の水素を第２の水素吸蔵合金タンク１２に移し替えたり、第２の水素吸蔵合金タンク１２内の水素を第１の水素吸蔵合金タンク１１に移し替えたりすることができる。

【0019】

図１に示す水素吸蔵・放出システム１では、水素流路Ｌ１の途中に開閉弁Ｖ１が配置されている。開閉弁Ｖ１を開通させることで第１の水素吸蔵合金タンク１１と第２の水素吸蔵合金タンク１２との間での水素の移送が可能となり、開閉弁Ｖ１を閉止することで第１の水素吸蔵合金タンク１１と第２の水素吸蔵合金タンク１２との間での水素の移送が不可能となる。

【0020】

第１の水素吸蔵合金タンク１１は、水素吸蔵合金１１ａに吸蔵した水素を、水素流路Ｌ２及び水素流路Ｌ４を通じて、外部の水素負荷Ｃへ放出可能である。また、第１の水素吸蔵合金タンク１１は、水素吸蔵合金１１ａに吸蔵する水素を、水素流路Ｌ３及び水素流路Ｌ４を通じて、外部の水素供給源Ｓから受け入れ可能である。

【0021】

図１に示す水素吸蔵・放出システム１では、水素流路Ｌ４は、三方弁３０と第１の水素吸蔵合金タンク１１とを接続している。三方弁３０は、水素流路Ｌ２と水素流路Ｌ３のどちらを水素流路Ｌ４に連通させるかを決定する。水素流路Ｌ４には開閉弁Ｖ２が配置されている。開閉弁Ｖ２を開通させることで第１の水素吸蔵合金タンク１１と水素供給源Ｓ及び水素負荷Ｃのうち三方弁３０が開通している方との間での水素の移送が可能となる。

【0022】

第１の水素吸蔵合金タンク１１の内部には、第１の加温冷却装置２１から延びる熱媒流路２１ｂが通じており、熱媒流路２１ｂを通過する熱媒２１ａで第１の加温冷却装置２１と水素吸蔵合金１１ａとの間で熱交換が可能となっている。熱媒２１ａは第１の加温冷却装置で加温又は冷却される。熱媒２１ａは第１の水素吸蔵合金タンク１１と第１の加温冷却装置２１との間で循環している。

【0023】

第２の水素吸蔵合金タンク１２の内部には、第２の加温冷却装置２２から延びる熱媒流路２２ｂが通じており、熱媒流路２２ｂを通過する熱媒２２ａで第２の加温冷却装置２２と水素吸蔵合金１２ａとの間で熱交換が可能となっている。熱媒２２ａは第２の加温冷却装置で加温又は冷却される。熱媒２２ａは第２の水素吸蔵合金タンク１２と第２の加温冷却装置２２との間で循環している。

【0024】

熱媒２１ａ及び熱媒２２ａは、それぞれ上述したように第１の加温冷却装置２１及び第２の加温冷却装置２２で加温又は冷却されてもよいし、熱媒２１ａと熱媒２２ａの間で熱交換することによって、加温又は冷却されてもよいし、加温冷却装置での加温又は冷却と熱媒どうしの熱交換による加温又は冷却を組み合わせてもよい。

【0025】

図１に示す水素吸蔵・放出システム１の水素吸蔵時及び水素放出時動作方法の一例について説明する。水素吸蔵・放出システム１の水素の吸蔵及び放出は、制御装置（図示せず）によって制御される。

【0026】

・水素吸蔵時の動作
工程１：第１の加温冷却装置２１により第１の水素吸蔵合金タンク１１内の水素吸蔵合金１１ａを冷却した状態で、水素供給源Ｓから水素流路Ｌ３及び水素流路Ｌ４を通じて第１の水素吸蔵合金タンク１１に水素を供給して、第１の水素吸蔵合金タンク１１の内圧が第１の水素吸蔵合金タンク１１の吸蔵限界圧力以上となるまで、第１の水素吸蔵合金タンク１１に水素を吸蔵させる。

【0027】

工程２：第１の加温冷却装置２１により第１の水素吸蔵合金タンク１１内の水素吸蔵合金１１ａを加温するとともに、第２の加温冷却装置２２により第２の水素吸蔵合金タンク１２内の水素吸蔵合金１２ａを冷却し、第１の水素吸蔵合金タンク１１から水素流路Ｌ１を通じて第２の水素吸蔵合金タンク１２に放出させた水素を第２の水素吸蔵合金タンク１２に吸蔵させる。

【0028】

工程３：第２の水素吸蔵合金タンク１２の内圧が第２の水素吸蔵合金タンク１２の吸蔵限界圧力以上となるまで、工程１から工程２を繰り返す。

【0029】

工程４：工程１を繰り返す。

【0030】

工程２において、第２の加温冷却装置２２により第２の水素吸蔵合金タンク１２内の水素吸蔵合金１２ａを冷却することなく、差圧により、第１の水素吸蔵合金タンク１１から水素流路Ｌ１を通じて第２の水素吸蔵合金タンク１２に水素を供給するようにしてもよい。

【0031】

・水素放出時の動作
工程５：第１の加温冷却装置２１により第１の水素吸蔵合金タンク１１内の水素吸蔵合金１１ａを加温し、第１の水素吸蔵合金タンク１１の内圧が第１の水素吸蔵合金タンク１１の放出限界圧力以下となるまで、第１の水素吸蔵合金タンク１１から水素流路Ｌ２及び水素流路Ｌ４を通じて水素負荷Ｃに水素を放出させる。

【0032】

工程６：第１の加温冷却装置２１により第１の水素吸蔵合金タンク１１内の水素吸蔵合金１１ａを冷却するとともに、第２の加温冷却装置２２により第２の水素吸蔵合金タンク１２内の水素吸蔵合金１２ａを加温することで、第２の水素吸蔵合金タンク１２から水素流路Ｌ１を通じて第１の水素吸蔵合金タンク１１に放出させた水素を第１の水素吸蔵合金タンク１１に吸蔵させる。

【0033】

工程７：第２の水素吸蔵合金タンク１２の内圧が第２の水素吸蔵合金タンク１２の放出限界圧力以下となるまで、工程５から工程６を繰り返す。

【0034】

工程８：工程５を繰り返す。

【0035】

工程６において、第２の加温冷却装置２２により第２の水素吸蔵合金タンク１２内の水素吸蔵合金１２ａを加温することなく、差圧により、第２の水素吸蔵合金タンク１２から水素流路Ｌ１を通じて第１の水素吸蔵合金タンク１１に水素を供給するようにしてもよい。

【0036】

本発明の水素吸蔵・放出システムの別の実施形態（以下「第２実施形態」ともいう。）について、図２を適宜参照しながら説明する。
第２実施形態の水素吸蔵・放出システム２は、水素吸蔵合金１１ａを収容し、水素吸蔵合金１１ａから水素を外部へ放出可能な第１の水素吸蔵合金タンク１１と、水素吸蔵合金１２ａを収容し、第１の水素吸蔵合金タンク１１との間で水素を授受可能にされた第２の水素吸蔵合金タンク１２と、水素吸蔵合金１３ａを収容し、水素吸蔵合金１３ａから水素を外部へ放出可能な第３の水素吸蔵合金タンク１３と、第１の水素吸蔵合金タンク１１の温度調節を行う熱媒２１ａを加温・冷却する第１の加温冷却装置２１と、第２の水素吸蔵合金タンク１２の温度調節を行う熱媒２２ａを加温・冷却する第２の加温冷却装置２２と、第３の水素吸蔵合金タンク１３の温度調節を行う熱媒２３ａを加温・冷却する第３の加温冷却装置２３と、を有する。

【0037】

第２実施形態の水素吸蔵・放出システム２において、第１の水素吸蔵合金タンク１１及び第３の水素吸蔵合金タンク１３は、それぞれ第２の水素吸蔵合金タンク１２と水素を授受可能とされている。また、第１の水素吸蔵合金タンク１１及び第３の水素吸蔵合金タンク１３は、第２の水素吸蔵合金タンク１２に比べていずれも水素吸蔵容量が小さい。

【0038】

第２実施形態の水素吸蔵・放出システム２は、水素供給源Ｓからの水素の吸蔵と水素負荷Ｃへの水素の供給を同時に行うことができる。また、第１実施形態の水素吸蔵・放出システム１に比べて、水素の吸蔵及び放出を、より高速に行うことができる。

【0039】

第１の水素吸蔵合金タンク１１は、外部の水素供給源Ｓ又は第２の水素吸蔵合金タンク１２から供給される水素を充填し、又は第１の水素吸蔵合金タンク１１に充填された水素をタンク外部の水素負荷Ｃへ放出するためのタンクである。第１の水素吸蔵合金タンク１１には、水素吸蔵合金１１ａが封入されている。第１の水素吸蔵合金タンク１１内の水素は、水素流路Ｌ１及び水素流路Ｌ１１を通じて、第１の水素吸蔵合金タンク１１と第２の水素吸蔵合金タンク１２との間で、移し替えることができる。

【0040】

第３の水素吸蔵合金タンク１３は、外部の水素供給源Ｓ又は第２の水素吸蔵合金タンク１２から供給される水素を充填し、又は第３の水素吸蔵合金タンク１３に充填された水素をタンク外部の水素負荷Ｃへ放出するためのタンクである。第３の水素吸蔵合金タンク１３には、水素吸蔵合金１３ａが封入されている。第３の水素吸蔵合金タンク１３内の水素は、水素流路Ｌ１及び水素流路Ｌ１２を通じて、第３の水素吸蔵合金タンク１３と第２の水素吸蔵合金タンク１２との間で、移し替えることができる。

【0041】

第２の水素吸蔵合金タンク１２は、第１の水素吸蔵合金タンク１１若しくは第３の水素吸蔵合金タンク１３から供給される水素を充填し、又は第２の水素吸蔵合金タンク１２に充填された水素を第１の水素吸蔵合金タンク１１若しくは第３の水素吸蔵合金タンク１３に供給するためのタンクである。第２の水素吸蔵合金タンク１２には、水素吸蔵合金１２ａが封入されている。第２の水素吸蔵合金タンク１２内の水素は、水素流路Ｌ１及び水素流路Ｌ１１を通じて、第２の水素吸蔵合金タンク１２と第１の水素吸蔵合金タンク１１との間で、水素流路Ｌ１及び水素流路Ｌ１２を通じて、第２の水素吸蔵合金タンク１２と第３の水素吸蔵合金タンク１３との間で、それぞれ移し替えることができる。

【0042】

水素吸蔵合金１１ａ、水素吸蔵合金１２ａ、及び水素吸蔵合金１３ａは、互いに、特性が同一の水素吸蔵合金であってもよいし、特性が異なる異種の水素吸蔵合金であってもよい。ただし、水素吸蔵合金１１ａ、水素吸蔵合金１２ａ、及び水素吸蔵合金１３ａの特性が互いに同一である場合であっても異なる場合であっても、第１の水素吸蔵合金タンク１１及び第３の水素吸蔵合金タンク１３は、いずれも第２の水素吸蔵合金タンク１２に比べて、水素吸蔵容量が小さい。水素吸蔵合金の特性は、ＰＣＴ（Pressure Composition Temperature）線図により表される。

【0043】

水素吸蔵合金１１ａ、水素吸蔵合金１２ａ、及び水素吸蔵合金１３ａとしては、第１実施形態と同様に、上述した条件を満たす限り特に限定されない。水素吸蔵合金としては、例えば、第１実施形態において記載したものを使用できる。

【0044】

第１の水素吸蔵合金タンク１１と第２の水素吸蔵合金タンク１２は、水素流路Ｌ１及び水素流路Ｌ１１によって接続されている。水素流路Ｌ１及び水素流路Ｌ１１を通じて、第１の水素吸蔵合金タンク１１内の水素を第２の水素吸蔵合金タンク１２に移し替えたり、第２の水素吸蔵合金タンク１２内の水素を第１の水素吸蔵合金タンク１１に移し替えたりすることができる。

【0045】

第３の水素吸蔵合金タンク１３と第２の水素吸蔵合金タンク１２は、水素流路Ｌ１及び水素流路Ｌ１２によって接続されている。水素流路Ｌ１及び水素流路Ｌ１２を通じて、第３の水素吸蔵合金タンク１３内の水素を第２の水素吸蔵合金タンク１２に移し替えたり、第２の水素吸蔵合金タンク１２内の水素を第３の水素吸蔵合金タンク１３に移し替えたりすることができる。

【0046】

図２に示す水素吸蔵・放出システム２では、水素流路Ｌ１１と水素流路Ｌ１、又は水素流路Ｌ１２と水素流路Ｌ１は、水素流路切替器３１で接続される。水素流路切替器３１で水素流路Ｌ１と接続する水素流路を水素流路Ｌ１１及び水素流路Ｌ１２のうちから選択することができる。

【0047】

水素流路Ｌ１１の途中に開閉弁Ｖ１１が配置されている。水素流路切替器３１で水素流路Ｌ１と接続する水素流路として水素流路Ｌ１１を選択している場合に、開閉弁Ｖ１１を開通させることで第１の水素吸蔵合金タンク１１と第２の水素吸蔵合金タンク１２との間での水素の移送が可能となり、開閉弁Ｖ１１を閉止することで第１の水素吸蔵合金タンク１１と第２の水素吸蔵合金タンク１２との間での水素の移送が不可能となる。

【0048】

水素流路Ｌ１２の途中に開閉弁Ｖ１２が配置されている。水素流路切替器３１で水素流路Ｌ１と接続する水素流路として水素流路Ｌ１２を選択している場合に、開閉弁Ｖ１２を開通させることで第３の水素吸蔵合金タンク１３と第２の水素吸蔵合金タンク１２との間での水素の移送が可能となり、開閉弁Ｖ１２を閉止することで第３の水素吸蔵合金タンク１３と第２の水素吸蔵合金タンク１２との間での水素の移送が不可能となる。

【0049】

第１の水素吸蔵合金タンク１１は、水素吸蔵合金１１ａに吸蔵した水素を、水素流路Ｌ２及び水素流路Ｌ４１を通じて、外部の水素負荷Ｃへ放出可能である。また、第１の水素吸蔵合金タンク１１は、水素吸蔵合金１１ａに吸蔵する水素を、水素流路Ｌ３及び水素流路Ｌ４１を通じて、外部の水素供給源Ｓから受け入れ可能である。

【0050】

第３の水素吸蔵合金タンク１３は、水素吸蔵合金１３ａに吸蔵した水素を、水素流路Ｌ２及び水素流路Ｌ４２を通じて、外部の水素負荷Ｃへ放出可能である。また、第３の水素吸蔵合金タンク１３は、水素吸蔵合金１３ａに吸蔵する水素を、水素流路Ｌ３及び水素流路Ｌ４２を通じて、外部の水素供給源Ｓから受け入れ可能である。

【0051】

図２に示す水素吸蔵・放出システム２では、水素流路Ｌ４１は、水素流路切替器４１と第１の水素吸蔵合金タンク１１とを接続し、水素流路Ｌ４２は、水素流路切替器４１と第３の水素吸蔵合金タンク１３とを接続している。水素流路切替器４１は、水素流路Ｌ２及び水素流路Ｌ３の一方と、水素流路Ｌ４１及び水素流路Ｌ４２の一方と、を連通させる。水素流路Ｌ４１には開閉弁Ｖ２１が配置されている。開閉弁Ｖ２１を開通させることで第１の水素吸蔵合金タンク１１と水素供給源Ｓ及び水素負荷Ｃのうち水素流路切替器４１が開通している方との間での水素の移送が可能となる。水素流路Ｌ４２には開閉弁Ｖ２２が配置されている。開閉弁Ｖ２２を開通させることで第３の水素吸蔵合金タンク１３と水素供給源Ｓ及び水素負荷Ｃのうち水素流路切替器４１が開通している方との間での水素の移送が可能となる。

【0052】

第１の水素吸蔵合金タンク１１の内部には、第１の加温冷却装置２１から延びる熱媒流路２１ｂが通じており、熱媒流路２１ｂを通過する熱媒２１ａで第１の加温冷却装置２１と水素吸蔵合金１１ａとの間で熱交換が可能となっている。熱媒２１ａは第１の加温冷却装置で加温又は冷却される。熱媒２１ａは第１の水素吸蔵合金タンク１１と第１の加温冷却装置２１との間で循環している。

【0053】

第３の水素吸蔵合金タンク１３の内部には、第３の加温冷却装置２３から延びる熱媒流路２３ｂが通じており、熱媒流路２３ｂを通過する熱媒２３ａで第３の加温冷却装置２３と水素吸蔵合金１３ａとの間で熱交換が可能となっている。熱媒２３ａは第３の加温冷却装置で加温又は冷却される。熱媒２３ａは第３の水素吸蔵合金タンク１３と第３の加温冷却装置２３との間で循環している。

【0054】

第２の水素吸蔵合金タンク１２の内部には、第２の加温冷却装置２２から延びる熱媒流路２２ｂが通じており、熱媒流路２２ｂを通過する熱媒２２ａと水素吸蔵合金１２ａとの間で熱交換が可能となっている。熱媒２２ａは第２の加温冷却装置で加温又は冷却される。熱媒２２ａは第２の水素吸蔵合金タンク１２と第２の加温冷却装置２２との間で循環している。

【0055】

熱媒２１ａ、熱媒２２ａ、及び熱媒２３ａは、それぞれ上述したように第１の加温冷却装置２１、第２の加温冷却装置２２、及び第３の加温冷却装置２３で加温又は冷却されてもよいし、熱媒２１ａと熱媒２２ａの間、熱媒２３ａと熱媒２２ａとの間、又は熱媒２１ａと熱媒２３ａとの間で熱交換することによって、加温又は冷却されてもよいし、加温冷却装置での加温又は冷却と熱媒どうしの熱交換による加温又は冷却を組み合わせてもよい。

【0056】

また、第１の加温冷却装置２１と、第３の加温冷却装置２３との間で熱交換を行い、外部の水素供給源Ｓからの水素を第１の水素吸蔵合金タンク１１の水素吸蔵合金１１ａに吸蔵させつつ、第３の水素吸蔵合金タンク１３の水素吸蔵合金１３ａから放出された水素を第２の水素吸蔵合金タンク１２へ供給してもよい。

【0057】

図２に示す水素吸蔵・放出システム２の水素吸蔵時及び水素放出時動作方法の一例について説明する。水素吸蔵・放出システム２の水素の吸蔵及び放出は、制御装置（図示せず）によって制御される。

【0058】

・水素吸蔵時の動作
工程１’：第１の加温冷却装置２１により第１の水素吸蔵合金タンク１１内の水素吸蔵合金１１ａを冷却した状態で、水素供給源Ｓから水素流路Ｌ３及び水素流路Ｌ４１を通じて第１の水素吸蔵合金タンク１１に水素を供給して、第１の水素吸蔵合金タンク１１の内圧が第１の水素吸蔵合金タンク１１の吸蔵限界圧力以上となるまで、第１の水素吸蔵合金タンク１１に水素を吸蔵させる。

【0059】

工程２’：第３の加温冷却装置２３により第３の水素吸蔵合金タンク１３内の水素吸蔵合金１３ａを冷却した状態で、水素供給源Ｓから水素流路Ｌ３及び水素流路Ｌ４２を通じて第３の水素吸蔵合金タンク１３に水素を供給して、第３の水素吸蔵合金タンク１３の内圧が第３の水素吸蔵合金タンク１３の吸蔵限界圧力以上となるまで、第３の水素吸蔵合金タンク１３に水素を吸蔵させる。
さらに、第１の加温冷却装置２１により第１の水素吸蔵合金タンク１１内の水素吸蔵合金１１ａを加温するとともに第２の加温冷却装置２２により第２の水素吸蔵合金タンク１２内の水素吸蔵合金１２ａを冷却し、第１の水素吸蔵合金タンク１１から水素流路Ｌ１１及び水素流路Ｌ１を通じて第２の水素吸蔵合金タンク１２に放出させた水素を第２の水素吸蔵合金タンク１２に吸蔵させる。
第２の水素吸蔵合金タンク１２の内圧が第２の水素吸蔵合金タンク１２の吸蔵限界圧力以上であれば、下記工程５’を実行し、吸蔵限界圧力未満であれば、下記工程３’を実行する。

【0060】

工程３’：第１の加温冷却装置２１により第１の水素吸蔵合金タンク１１内の水素吸蔵合金１１ａを冷却した状態で、水素供給源Ｓから水素流路Ｌ３及び水素流路Ｌ４１を通じて第１の水素吸蔵合金タンク１１に水素を供給して、第１の水素吸蔵合金タンク１１の内圧が第１の水素吸蔵合金タンク１１の吸蔵限界圧力以上となるまで、第１の水素吸蔵合金タンク１１に水素を吸蔵させる。
さらに、第３の加温冷却装置２３により第３の水素吸蔵合金タンク１３内の水素吸蔵合金１３ａを加温するとともに第２の加温冷却装置２２により第２の水素吸蔵合金タンク１２内の水素吸蔵合金１２ａを冷却し、第３の水素吸蔵合金タンク１３から水素流路Ｌ１２及び水素流路Ｌ１を通じて第２の水素吸蔵合金タンク１２に放出させた水素を第２の水素吸蔵合金タンク１２に吸蔵させる。
第２の水素吸蔵合金タンク１２の内圧が第２の水素吸蔵合金タンク１２の吸蔵限界圧力以上であれば、下記工程５’を実行し、吸蔵限界圧力未満であれば、下記工程４’を実行する。

【0061】

工程４’：第３の加温冷却装置２３により第３の水素吸蔵合金タンク１３内の水素吸蔵合金１３ａを冷却した状態で、水素供給源Ｓから水素流路Ｌ３及び水素流路Ｌ４２を通じて第３の水素吸蔵合金タンク１３に水素を供給して、第３の水素吸蔵合金タンク１３の内圧が第３の水素吸蔵合金タンク１３の吸蔵限界圧力以上となるまで、第３の水素吸蔵合金タンク１３に水素を吸蔵させる。
さらに、第１の加温冷却装置２１により第１の水素吸蔵合金タンク１１内の水素吸蔵合金１１ａを加温するとともに第２の加温冷却装置２２により第２の水素吸蔵合金タンク１２内の水素吸蔵合金１２ａを冷却し、第１の水素吸蔵合金タンク１１から水素流路Ｌ１１及び水素流路Ｌ１を通じて第２の水素吸蔵合金タンク１２に放出された水素を第２の水素吸蔵合金タンク１２に吸蔵させる。
第２の水素吸蔵合金タンク１２の内圧が第２の水素吸蔵合金タンク１２の吸蔵限界圧力以上であれば、下記工程５’を実行し、吸蔵限界圧力未満であれば、上記工程１’を実行する。

【0062】

工程５’：水素の吸蔵を停止する。

【0063】

・水素放出時の動作
工程６’：第１の加温冷却装置２１により第１の水素吸蔵合金タンク１１内の水素吸蔵合金１１ａを加温し、第１の水素吸蔵合金タンク１１の内圧が第１の水素吸蔵合金タンク１１の放出限界圧力以下となるまで、第１の水素吸蔵合金タンク１１から水素流路Ｌ４１及び水素流路Ｌ２を通じて水素負荷Ｃに水素を放出させる。

【0064】

工程７’：第３の加温冷却装置により第３の水素吸蔵合金タンク１３内の水素吸蔵合金１３ａを加温し、第３の水素吸蔵合金タンク１３の内圧が第３の水素吸蔵合金タンク１３の放出限界圧力以下となるまで、第３の水素吸蔵合金タンク１３から水素流路Ｌ４２及び水素流路Ｌ２を通じて水素負荷Ｃに水素を放出させる。
さらに、第１の加温冷却装置２１により第１の水素吸蔵合金タンク１１内の水素吸蔵合金１１ａを冷却するとともに第２の加温冷却装置２２により第２の水素吸蔵合金タンク１２内の水素吸蔵合金１２ａを加温し、第２の水素吸蔵合金タンク１２から水素流路Ｌ１及び水素流路Ｌ１１を通じて第１の水素吸蔵合金タンク１１に放出された水素を第１の水素吸蔵合金タンク１１に吸蔵させる。
第２の水素吸蔵合金タンク１２の内圧が第２の水素吸蔵合金タンク１２の放出限界圧力以下であれば、工程１０’を実行し、放出限界圧力超であれば、工程８’を実行する。

【0065】

工程８’：第１の加温冷却装置２１により第１の水素吸蔵合金タンク１１内の水素吸蔵合金１１ａを加温し、第１の水素吸蔵合金タンク１１の内圧が第１の水素吸蔵合金タンク１１の放出限界圧力以下となるまで、第１の水素吸蔵合金タンク１１から水素流路Ｌ４１及び水素流路Ｌ２を通じて水素負荷Ｃに水素を放出させる。
さらに、第３の加温冷却装置２３により第３の水素吸蔵合金タンク１３内の水素吸蔵合金１３ａを冷却するとともに第２の加温冷却装置２２により第２の水素吸蔵合金タンク１２内の水素吸蔵合金１２ａを加温し、第２の水素吸蔵合金タンク１２から水素流路Ｌ１及び水素流路Ｌ１２を通じて第３の水素吸蔵合金タンク１３に放出された水素を第３の水素吸蔵合金タンク１３に吸蔵させる。
第２の水素吸蔵合金タンク１２の内圧が第２の水素吸蔵合金タンク１２の放出限界圧力以下であれば、下記工程１０’を実行し、吸蔵限界圧力超であれば、下記工程９’を実行する。

【0066】

工程９’：第３の加温冷却装置２３により第３の水素吸蔵合金タンク１３内の水素吸蔵合金１３ａを加温し、第３の水素吸蔵合金タンク１３の内圧が第３の水素吸蔵合金タンク１３の放出限界圧力以下となるまで、第３の水素吸蔵合金タンク１３から水素流路Ｌ１２及び水素流路Ｌ２を通じて水素負荷Ｃに水素を放出させる。
さらに、第１の加温冷却装置２１により第１の水素吸蔵合金タンク１１内の水素吸蔵合金１１ａを冷却するとともに第２の加温冷却装置２２により第２の水素吸蔵合金タンク１２内の水素吸蔵合金１２ａを加温し、第２の水素吸蔵合金タンク１２から水素流路Ｌ１及び水素流路Ｌ１１を通じて第１の水素吸蔵合金タンク１１に放出された水素を第１の水素吸蔵合金タンク１１に吸蔵させる。
第２の水素吸蔵合金タンク１２の内圧が第２の水素吸蔵合金タンク１２の放出限界圧力以下であれば、下記工程１０’を実行し、吸蔵限界圧力超であれば、上記工程６’を実行する。

【0067】

工程１０’：水素の放出を終了する。

【0068】

工程２’において、第２の加温冷却装置２２により第２の水素吸蔵合金タンク１２を冷却することなく、差圧により、第１の水素吸蔵合金タンク１１から水素流路Ｌ１１及び水素流路Ｌ１を通じて第２の水素吸蔵合金タンク１２に水素を供給するようにしてもよい。

【0069】

工程７’において、第２の加温冷却装置２２により第２の水素吸蔵合金タンク１２を加温することなく、差圧により、第２の水素吸蔵合金タンク１２から水素流路Ｌ１及び水素流路Ｌ１１を通じて第１の水素吸蔵合金タンク１１に水素を供給するようにしてもよい。

【符号の説明】

【0070】

１，２ 水素吸蔵・放出システム
１１ 第１の水素吸蔵合金タンク
１１ａ，１２ａ，１３ａ 水素吸蔵合金
１２ 第２の水素吸蔵合金タンク
１３ 第３の水素吸蔵合金タンク
２１ 第１の加温冷却装置
２１ａ，２２ａ，２３ａ 熱媒
２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ 熱媒流路
２２ 第２の加温冷却装置
２３ 第３の加温冷却装置
３０ 三方弁
３１，４１ 水素流路切替器
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４ 水素流路
Ｖ１，Ｖ２ 開閉弁

【図1】

【図2】