特表 2024-539540 水素アプリケーション用バルク金属ガラス構造体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-10-29

(54)【発明の名称】水素アプリケーション用バルク金属ガラス構造体

(51)【国際特許分類】

   F17C 11/00 20060101AFI20241022BHJP

   F17C 5/06 20060101ALI20241022BHJP

   C22C 45/10 20060101ALI20241022BHJP

   C22C 45/00 20230101ALI20241022BHJP

   C22C 45/04 20060101ALI20241022BHJP

   H01M 8/0206 20160101ALI20241022BHJP

   H01M 8/0215 20160101ALI20241022BHJP

【ＦＩ】

F17C11/00 C

F17C5/06

C22C45/10

C22C45/00

C22C45/04 Z

H01M8/0206

H01M8/0215

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024515335

(86)(22)【出願日】2022-11-04

(85)【翻訳文提出日】2024-03-11

(86)【国際出願番号】 US2022048908

(87)【国際公開番号】W WO2023081326

(87)【国際公開日】2023-05-11

(31)【優先権主張番号】63/275,474

(32)【優先日】2021-11-04

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】17/980,469

(32)【優先日】2022-11-03

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】524086946

【氏名又は名称】スーパークール メタルズ エルエルシー

【氏名又は名称原語表記】ＳＵＰＥＲＣＯＯＬ ＭＥＴＡＬＳ ＬＬＣ

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】230118913

【弁護士】

【氏名又は名称】杉村 光嗣

(74)【代理人】

【識別番号】100202326

【弁理士】

【氏名又は名称】橋本 大佑

(72)【発明者】

【氏名】ジティサ ケトケオ

(72)【発明者】

【氏名】ジョン チェイ

(72)【発明者】

【氏名】ジャン シュロアーズ

(72)【発明者】

【氏名】エフゲニア ペカルスカヤ

【テーマコード（参考）】

3E172

5H126

【Ｆターム（参考）】

3E172EA35

5H126AA12

5H126BB02

5H126DD05

5H126GG08

5H126HH02

5H126JJ03

5H126JJ05

(57)【要約】

本発明は、水素インフラ及び車両用途などの水素アプリケーションに使用されるバルク金属ガラス（ＢＭＧ）構造体に関する。ＢＭＧ構造体は、ＢＭＧ材料から作られ、少なくとも１つの開口部を有する本体を含んでよい。ＢＭＧ構造体は、気体、液体、圧縮気体又は液体、極低温圧縮水素、及びそれらの組合せのうちの１つを含む流体の形態の水素燃料を受容、貯蔵、輸送、及び／又は分注するように構成され得る。ＢＭＧ構造体は、水素に直接さらされるように構成されていてもよく、水素は作動中、構造体の内部表面に存在し、構造体の外部には存在しない。
【選択図】図１（ａ）

【特許請求の範囲】

【請求項1】

バルク金属ガラス（ＢＭＧ）構造体であって、
少なくとも１つの開口部を有する本体、
を備え、
前記本体はＢＭＧ材料から作られ、
前記ＢＭＧ構造体は、気体、液体、圧縮気体又は液体、極低温圧縮水素、及びそれらの組合せのうちの１つを含む流体の形態の水素燃料を受容、貯蔵、輸送、及び／又は分注するように構成されており、そして、
水素は作動中、構造体の内部表面に存在し、前記構造体の外部には存在しない、
構造体。

【請求項2】

請求項１に記載の構造体において、前記ＢＭＧ構造体は、管状又は中空円筒構造を有し、直径は１ｍｍ～５００ｍｍ、直径と長さの全体的な比率は０．１～４０である、構造体。

【請求項3】

請求項１に記載の構造体において、前記ＢＭＧ構造体は、管状又は中空円筒構造を有し、０．０２５ｍｍ～２５ｍｍの壁厚を有する、構造体。

【請求項4】

請求項１に記載の構造体において、前記ＢＭＧ構造体はさらに、前記本体の一部として、又は本体に取り付けられているコネクタを含み、前記コネクタは、前記本体と別の部品とを接続するように構成されている、構造体。

【請求項5】

請求項１に記載の構造体において、前記ＢＭＧ構造体は、熱可塑性プラスチック成形（ＴＰＦ）法により製造され、前記ＴＰＦ法は、圧縮成形、押出成形、ブロー成形、延伸ブロー成形、圧延及びハイドロフォーミングの１つまたは組み合わせである、構造体。

【請求項6】

請求項１に記載の構造体において、前記ＢＭＧ構造体は、鋳造又は射出成形によって作られる、構造体。

【請求項7】

請求項１に記載の構造体において、前記ＢＭＧ材料は、質量％が５０ｗｔ％以上であるＺｒ、Ｔｉ、Ｎｉ、又はＣｕを含む、構造体。

【請求項8】

請求項１に記載の構造体において、前記ＢＭＧは、ＺｒＴｉＣｕＮｉＢｅ、ＺｒＴｉＣｕＢｅ、ＺｒＣｕＢｅ、ＺｒＮｂＣｕＮｉＡｌ、ＺｒＡｌＮｉＣｕ、ＺｒＣｕＡｌＮｉ、ＺｒＣｕＢｅ、ＴｉＺｒＢｅＦｅ、ＴｉＺｒＢｅ、ＴｉＺｒＢｅＦｅＮｂ、ＴｉＺｒＣｕＰｄＳｎ、ＮｉＳｉＢ、ＮｉＣｒＰ、ＮｉＣｒＮｂＰＢ、ＮｉＣｒＳｉＢ、ＮｉＣｒＭｏＳｉＢＰ、ＮｉＴｉＺｒＡｌ、ＮｉＰｄＰＢ、ＮｉＰｄＳｉＰ、ＣｕＺｒＡｌＢｅ、ＣｕＺｒＨｆＡの合金ファミリーのいずれかである、構造体。

【請求項9】

請求項１に記載の構造体において、前記ＢＭＧ構造体は、水素燃料ディスペンサーノズルである、構造体。

【請求項10】

請求項１に記載の構造体において、前記ＢＭＧ構造体は、ブレークアウェイ・カップリングである、構造体。

【請求項11】

請求項１に記載の構造体において、前記ＢＭＧ構造体は、水素補給用車両の容器である、構造体。

【請求項12】

請求項１に記載の構造体において、前記ＢＭＧ構造体はバルブであり、前記バルブはリリーフバルブ、チェックバルブ、及び安全バルブのいずれかである、構造体。

【請求項13】

請求項１に記載の構造体において、前記ＢＭＧ構造体はフィッティングであり、前記フィッティングはチューブフィッティング、パイプフィッティング、チューブアダプタ、グランド、スリーブ、プラグ、エルボー、ティー、及びクロスのいずれかである、構造体。

【請求項14】

請求項１に記載の構造体において、前記ＢＭＧ構造体は、水素媒体の貯蔵及び輸送を容易にするシステム又はサブシステム間のコネクタまたはファスナーとして使用され、前記水素媒体は液体、気体、圧縮液体、又は圧縮気体、若しくはそれらの組み合わせである、構造体。

【請求項15】

請求項１に記載の構造体において、前記構造体は、燃料電池用のバイポーラプレートである、構造体。

【請求項16】

請求項１に記載の前記ＢＭＧ構造体を作製する、方法。

【請求項17】

請求項１６に記載の方法において、前記方法は、熱可塑性プラスチック成形ステップを備え、前記ステップは、圧縮成形、押出成形、ブロー成形、延伸ブロー成形、圧延、およびハイドロフォーミングのうちの１つ以上を備える、方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

［関連出願への相互参照］
本出願は、２０２１年１１月４日に出願された米国仮特許出願第６３／２７５，４７４号の利益を主張するものであり、その開示全体は参照により本明細書に組み込まれる。

【背景技術】

【0002】

水素は汎用性の高いエネルギーキャリアであり、資源が豊富で二酸化炭素排出量が少ないことから、将来のエネルギー転換において重要な役割を果たす。しかし、水素はほとんどの金属に脆化を引き起こす可能性がある。そのため、水素燃料を気体又は液体の形で、特に高圧下で効率的に製造、貯蔵、輸送及び使用することは一般的に困難である。

【0003】

ハードウェアに使用される材料の信頼性及び耐久性は、水素インフラ及び水素自動車のような水素アプリケーションにとって、依然として最大の課題のひとつである。水素を輸送用燃料として広く採用するための大きな技術的課題のひとつである。本発明で説明する水素インフラ及び自動車アプリケーションは、水素の製造、圧縮、貯蔵、封じ込め、分配、移送、分注、計量、検知、監視、精製に使用されるコンポーネント、並びにコンポーネントが水素燃料と直接接触する燃料電池を含む、パイプライン及び発電システムで使用される部品に関連する。

【0004】

水素アプリケーションの材料選択の課題は、高圧かつ低温で水素を貯蔵及び供給する間、過酷な使用条件下で水素に直接さらされることにある。水素は多くの材料、特に金属に脆化を引き起こすことはよく知られており、幅広い合金において延性、強度、及び靭性の劣化につながる。水素適合材料には厳しい特性が要求され、特に高圧、低温で水素に直接さらされる環境下で使用され、長寿命であることが求められる。一般に、水素環境で使用できる材料には、オーステナイト鋼、一部のステンレス鋼、アルミニウム合金、及び銅合金などが含まれる。一方、マルテンサイト鋼、ニッケル及びニッケル合金、チタン及びチタン合金、鋳鉄、並びに、これらの材料で作られた電解研磨又は溶接部品などを含む、一般的な構造用金属合金の長いリストは、ほとんどのアプリケーションで水素と相容れないと考えられている。水素に適合する金属はすべて、低強度かつ低硬度の合金、特に降伏強度が５００ＭＰａ未満、ビッカース硬度が２５０未満の合金であることに注意することが重要である。高強度かつ高硬度材料の多くは、その微細構造が水素の吸収及び拡散を促進し、水素アシスト割れを引き起こすため、水素脆化に敏感であることが知られている。さらに、ほとんどの金属構造物は、溶接を使ってサブシステム又はシステムレベルに接合又は構築されることが多い。溶接は応力集中の原因となり、水素が金属構造に侵入する場所を作り、水素脆化につながる。現在までのところ、水素アプリケーションのための理想的かつ実用的な構造材料の候補はない。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

バルク金属ガラス（ＢＭＧ：Bulk metallic glasses）は、結晶性の原子構造を持つ従来の金属とは異なり、無秩序かつ均質な原子構造を持つ材料の一種である。そのユニークな構造により、高強度、高弾性、耐食性、及び優れた極低温性能など、さまざまな望ましい特性を示す。比強度が高いため、ＢＭＧコンポーネントは軽量である可能性もある。しかし、様々な努力にもかかわらず、ＢＭＧの水素アプリケーションへの適合性はまだ結論が出ていない。

【0006】

本発明は、水素インフラ及び水素自動車などの水素アプリケーションに使用されるバルク金属ガラス（ＢＭＧ）構造体に関する。

【0007】

ＢＭＧ構造体は、少なくとも１つの開口部を有する本体を含んでもよく、本体はＢＭＧ材料から作られる。ＢＭＧ構造体は、気体、液体、圧縮気体又は液体、極低温圧縮水素、及びそれらの組合せのうちの１つを含む流体の形態の水素燃料を受容、貯蔵、輸送、及び／又は分注するように構成され得る。ＢＭＧ構造体は、水素に直接さらされるように構成されていてもよく、水素は作動中、構造体の内部表面に存在し、構造体の外部には存在しない。

【0008】

ＢＭＧ構造体は、管状又は中空円筒構造を有し、直径は１ｍｍ～５００ｍｍ、直径と長さの全体的な比率は０．１～４０、好ましくは０．２～４０である。

【0009】

ＢＭＧ構造体は、管状又は中空円筒構造を有してもよく、０．０２５ｍｍ～２５ｍｍの間の壁厚を有する。

【0010】

ＢＭＧ構造体は、さらに、本体の一部として、又は本体に取り付けられたコネクタを含んでもよく、該コネクタは、本体と別のコンポーネントとを接続するように構成される。

【0011】

ＢＭＧ構造体は、熱可塑性プラスチック成形（ＴＰＦ：thermoplastic forming）法により製造することができ、ＴＰＦ法は、圧縮成形、押出成形、ブロー成形、延伸ブロー成形、圧延及びハイドロフォーミングの１つ又は組み合わせである。

【0012】

ＢＭＧ構造体は、鋳造又は射出成形によって製造してもよい。

【0013】

ＢＭＧ材料は、５０ｗｔ％以上のＺｒ、Ｔｉ、Ｎｉ、又はＣｕを含んでもよい。

【0014】

ＢＭＧは以下、ＺｒＴｉＣｕＮｉＢｅ、ＺｒＴｉＣｕＢｅ、ＺｒＣｕＢｅ、ＺｒＮｂＣｕＮｉＡｌ、ＺｒＡｌＮｉＣｕ、ＺｒＣｕＡｌＮｉ、ＺｒＣｕＢｅ、ＴｉＺｒＢｅＦｅ、ＴｉＺｒＢｅ、ＴｉＺｒＢｅＦｅＮｂ、ＴｉＺｒＣｕＰｄＳｎ、ＮｉＳｉＢ、ＮｉＣｒＰ、ＮｉＣｒＮｂＰＢ、ＮｉＣｒＳｉＢ、ＮｉＣｒＭｏＳｉＢＰ、ＮｉＴｉＺｒＡｌ、ＮｉＰｄＰＢ、ＮｉＰｄＳｉＰ、ＣｕＺｒＡｌＢｅ、ＣｕＺｒＨｆＡの合金ファミリーのいずれかであってもよい。

【0015】

ＢＭＧ構造体は、水素燃料ディスペンサーノズルであってもよい。

【0016】

ＢＭＧ構造体は、ブレークアウェイ・カップリングであってもよい。

【0017】

ＢＭＧ構造体は、水素補給用車両の容器であってもよい。

【0018】

ＢＭＧ構造体はバルブであってもよく、該バルブはリリーフバルブ、チェックバルブ、及び安全バルブのいずれかであってもよい。

【0019】

ＢＭＧ構造体はフィッティング（接続具）であってもよく、該フィッティングはチューブフィッティング、パイプフィッティング、チューブアダプタ、グランド、スリーブ、プラグ、エルボー、ティー、及びクロスのいずれかであってもよい。

【0020】

ＢＭＧ構造体は、水素媒体の貯蔵及び輸送を容易にするシステム又はサブシステム間のコネクタまたはファスナーとして使用してもよく、該水素媒体は液体、気体、圧縮液体、又は圧縮気体、若しくはそれらの組み合わせである。

【0021】

ＢＭＧ構造体は、燃料電池用のバイポーラプレートであってもよい。

【0022】

ＢＭＧ構造体は、２０ＭＰａ～４００ＭＰａ、好ましくは０．１ＭＰａ～４００ＭＰａの間の圧力、及び／又は最大８００ｇ／秒、好ましくは１，０００ｇ／秒の流速の下で、その機能に必要な構造的完全性を失うことなく、３００℃～－２６０℃の間の動作温度で動作することを可能にする実用的な形状を有してもよい。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1(a)】本発明のＢＭＧ構造体の一例の見取図を示し、該構造体は、車両に燃料を補給するためのディスペンサーシステム内の水素ノズルである。

【図1(b)】図１のＢＭＧ構造体の断面図を示す。

【図2(a)】本発明の水素フィッティング用ＢＭＧ構造体の一例を示す見取図を示す。

【図2(b)】図２のＢＭＧ構造体の断面図を示す。

【図3】本発明のＢＭＧ構造体の断面図を示し、該構造体は燃料電池車用の水素レセプタクルである。

【図4】本発明のＢＭＧ構造体の見取図を示し、該構造体はバイポーラプレートである。

【図5】図４のＢＭＧ構造体の断面の側面図を示し、構造体内の流路を強調している。

【図6】本発明のＢＭＧ構造体の成形工程の一例である熱可塑性成形（ＴＰＦ）のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0024】

本発明は、圧縮水素ガス又は液体の貯蔵及び／又は輸送に必要な高圧力に耐えることができる、水素インフラ及び車両などの水素アプリケーションに使用されるバルク金属ガラス（ＢＭＧ）構造体に関する。本構造体は、２０ＭＰａ～４００ＭＰａ、好ましくは０．１ＭＰａ～４００ＭＰａの動作圧力、及び／又は最大８００ｇ／ｓ、好ましくは１，０００ｇ／ｓの流速を維持することができる。本構造体は、３００℃と、水素が液体状態である－２６０℃（例えば－２５５℃）との間における動作温度の水素ガス又は液体に直接曝され得る。

【0025】

驚くべきことに、我々は、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｎｉを支配種として含有するＢＭＧ合金の中には、水素脆化を起こす高強度及び高硬度の金属とは異なり、水素アプリケーションに適合するものがあることを見出した。その結果、本発明で使用する高降伏強度及び高破壊靭性を示すこれらのＢＭＧ合金は、水素脆化しにくく、水素環境に適合することを見出した。これらの水素適合性ＢＭＧの具体例としては、ＺｒＴｉＣｕＮｉＢｅ、ＺｒＴｉＣｕＢｅ、ＺｒＣｕＢｅ、ＺｒＮｂＣｕＮｉＡｌ、ＺｒＡｌＮｉＣｕ、ＺｒＣｕＡｌＮｉ、ＺｒＣｕＢｅ、ＴｉＺｒＢｅＦｅ、ＴｉＺｒＢｅ、ＴｉＺｒＢｅＦｅＮｂ、ＴｉＺｒＣｕＰｄＳｎ、ＮｉＴｉＺｒＡｌ、ＮｉＰｄＰＢ、ＮｉＰｄＳｉＰ、ＮｉＳｉＢ、ＮｉＣｒＰ、ＮｉＣｒＮｂＰＢ、ＮｉＣｒＳｉＢ、ＮｉＣｒＭｏＳｉＢＰ、ＣｕＺｒＡｌＢｅ、ＣｕＺｒＨｆＡｌが挙げられる。これらのＢＭＧ合金は、顕微鏡（微視）的レベルで強い短距離秩序を形成し、金属の水素脆化の顕著な原因の１つである金属水素化物の形成を防ぐ。さらに、これらのＢＭＧ合金が熱可塑性成形（ＴＰＦ）技術でＢＭＧ製品を作製するのに使用されると、ＴＰＦプロセスで加工されたＢＭＧは常に短距離秩序が支配的な、より安定した平衡状態に達するため、水素環境下でＢＭＧ製品は優れた性能を発揮し、水素脆化に対して特に強くなる。

【0026】

水素アプリケーションのためのＢＭＧ構造体は、少なくとも１つの開口部を有する本体を備えてもよく、該本体はＢＭＧ材料から作製され、該構造体は、流体又は気体の形態で水素燃料を受容、貯蔵、輸送、及び分注するように機能し、水素ガス、液体、又は圧縮されたガス若しくは液体に直接曝される下にあり、水素は構造体の内表面に存在し、動作中は構造体の外面に存在しない。本発明のＢＭＧ構造は、単体のコンポーネントとして動作可能であるが、サブシステム又はシステムを構成する複数の部品に組み合わせることもできる。ＢＭＧ構造体の複数の部品は、溶接、接着剤、又はねじ若しくは焼きばめなどの機械的な把持またはロック機構によって接続してもよい。

【0027】

本発明のＢＭＧ構造体は、管状または中空円筒状の構造を有しもよく、直径と長さの全体的な比率は０．１～４０であってよい。壁厚は０．０２５ｍｍ～２５ｍｍを取り得る。

【0028】

ＢＭＧ構造体は、本体の一部として、または本体をオペレーティング（運用）システムの別のコンポーネントに接続する目的で本体に取り付けられた、コネクタを含んでもよい。ＢＭＧ構造体の本体は、他のＢＭＧコンポーネント又は金属、ポリマー、及びセラミックを含む他の材料を含む他のコンポーネントへの構造体の統合のために設計された特徴を有することができる。

【0029】

ＢＭＧ構造体は、１０ＧＰａを超えるヤング率及び１２００ＭＰａを超える降伏強度を持ち得る。

【0030】

ＢＭＧ構造体は、鋳造、射出成形、ダイカスト、又はＴＰＦプロセスによって製造することができる。ＴＰＦは８００℃以下で行ってもよい。本発明のＢＭＧ構造体を製造するために使用されるＴＰＦ技術には、ブロー成形、押出成形、圧縮成形、延伸ブロー成形、圧延、せん断、はんだ付け、及びオーバーキャスト並びにオーバーモールディング、又はこれらの方法の組み合わせが含まれるが、これらに限定されない。本発明のＢＭＧコンポーネントは、ＢＭＧの過冷却液体状態でＴＰＦプロセスを通じて形成してもよく、その結果、高圧軸受ＢＭＧコンポーネントは、１０％未満の結晶化度を有することができる。当技術分野では、結晶化度が１０％を超えるＢＭＧ材料は特性劣化、特に機械的特性の劣化に悩まされることが知られている。本発明が提供する重要な能力は、高圧軸受ＢＭＧ構造体が、特にＴＰＦプロセスで製造されたとき、均一かつ一貫した特性を有し、ピース全体を通して均質なガラス状態を有することである。

【0031】

高圧軸受ＢＭＧコンポーネントの具体例としては、水素ディスペンサーノズル、ブレークアウェイ・カップリング、車両用レセプタクル、リリーフバルブ、チェックバルブ、安全バルブ、アダプタフィッティング、チューブ、チューブフィッティング、パイプ、チューブアダプタ、グランド、スリーブ、プラグ、エルボー、ティー、クロス、及びファスナーなどが挙げられる。

【0032】

本発明のＢＭＧ構造のもう一つの例は、自動車の動力源又は水素製造用の電解槽に使用されるようなプロトン交換膜燃料電池に使用されるバイポーラプレートである。

【0033】

図１（ａ）は、水素燃料補給ノズルである本発明のＢＭＧ構造体の一例の見取図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＢＭＧ構造体の断面図を示す。ＢＭＧ水素ディスペンサーノズルは、水素燃料、気体又は液体、及びそれらの圧縮形態がノズル内を流れることを可能にする入口及び出口の２つの開口部を含む。ＢＭＧ水素ディスペンサーノズルは、車両に対するコネクタ領域及び、水素燃料源に対するコネクタ領域を有してもよい。ＢＭＧ燃料供給ノズルは、一体構造であってもよいし、複数の部品の組立体であってもよい。一実施形態では、ＢＭＧコンポーネントは、直径ｄよりも大きい全長ｌと、壁厚ｔとを有する円筒管の全体形状を有する。本発明のＢＭＧ構造体は、高強度及び高硬度を示しつつ、薄壁及び軽量であり得る。

【0034】

ＢＭＧディスペンサーコンポーネントは、最小壁厚０．０２５ｍｍ、及び最大壁厚２５ｍｍ以下であってよい。直径は１ｍｍ～５００ｍｍであってよい。直径と長さの全体の比率は０．１、好ましくは０．２～４０であってよい。水素燃料供給ノズルは、ガス又は液体水素を、ステーション又は貯蔵システムから、乗用車、中型及び大型トラック、フォークリフト、バス、列車、船舶、ドローン、飛行機、及び各種オフロード車などの車両に移送するために使用してもよい。

【0035】

従来の結晶性金属、特に高強度鋼のような構造用途に使用されるものは、高い強度と硬度とを有するが、水素脆性に悩まされ、低温（０℃から極低温の間）で延性から脆性への転移を示し、高圧水素アプリケーションには不適格である。水素アプリケーション用の現在の最先端材料は、ステンレス鋼３１６Ｌなどのオーステナイト系ステンレス鋼である。しかし、降伏強度が低く、硬度も低いため、水素インフラ用のステンレス鋼３１６Ｌ構造物は、水素燃料の貯蔵及び輸送のための十分な圧力及び必要とされる流速に耐えられる壁厚が必要なため、大きく、重く、壁厚が厚い。

【0036】

本発明のＢＭＧ構造体は、その機能に必要な構造的完全性を失うことなく、３００℃～－２６０℃の動作温度で、２０ＭＰａ～４００ＭＰａ、好ましくは０．１ＭＰａ～４００ＭＰａの圧力、及び／又は最大８００ｇ／秒、好ましくは１，０００ｇ／秒の流速下で動作することを可能にする実用的な形状を有してもよい。

【0037】

図２（ａ）は、高圧チューブフィッティングである本発明のＢＭＧ構造体の一例の見取図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＢＭＧ構造体の断面図を示す。この構造体は２つの開口部を有する。ＢＭＧチューブフィッティングは、高圧水素燃料システムの部品を接合し、２つ以上のシステム間の漏れを防止しながら、水素燃料がシステム間を流れるようにすることで機能する。ＢＭＧチューブフィッティングは、溶接、接着剤、又はねじ若しくは焼きばめなどの機械的な把持又はロック機構によってシステムを接続することができる。

【0038】

図３は、本発明のＢＭＧ構造体の断面図を示し、該構造体は、燃料補給ステーションから水素燃料を受け取るために燃料電池車両で使用される水素レセプタクル（受容器）である。水素レセプタクルは、嵌合機能を通じて水素ディスペンスノズルに係合することができる。

【0039】

図４は、本発明のＢＭＧ構造体の一例の見取図であり、該構造体はバイポーラプレートである。図５は、図４の本発明のＢＭＧ構造体の断面の側面図であり、構造体内の流路を強調している。

【0040】

図６を参照して、本発明のＢＭＧ構造を製造するためのＴＰＦ法の一例をフローチャートで説明する。

【0041】

ステップＳ１では、所望のＢＭＧ構造の逆型の特徴を有するキャビティを有する金型とＢＭＧ原料とを準備する。キャビティの形状は、形成が必要なＢＭＧ構造の形状に応じて設計される。金型は、黄銅、鋼、ステンレス鋼、アルミナなどの非金属、ポリマー、及びそれらの組み合わせなど、さまざまな材料の１つまたは複数で作製ことができる。ＢＭＧ原料は、ＢＭＧ製品の製造のために特別に設計され、作られている。

【0042】

ステップＳ２では、金型を、ＢＭＧのガラス転移温度と結晶化温度との間の過冷却液体領域にある処理温度まで加熱する。

【0043】

ステップＳ３では、製造すべき構造用に特別に設計されたＢＭＧ原料が金型キャビティに流し込まれ、また所定の処理温度まで加熱される。金型温度が処理温度に達する前又は達した後に、金型とは別個に準備されるＢＭＧ原料が金型キャビティの開口部を覆うように金型キャビティ内に流し込まれる。

【0044】

ステップＳ４では、ＢＭＧ原料の温度が、ＢＭＧ原料を粘稠かつ成形可能にする処理温度に達した後、ＢＭＧ原料が金型キャビティの表面に向かって変形するように、気体若しくは液体の圧力、又は機械的プレスによる圧力などの圧力がＢＭＧ原料に加えられる。ＢＭＧ原料は、キャビティの表面に達し、キャビティの形状を再現するまで変形する。圧力は、ＢＭＧ最終部品の完全な成形を可能にするように選択される。ＢＭＧ原料を変形させる時間、処理温度及び印加する圧力は、形成されるＢＭＧ可撓性要素の厚さ、結晶化度、及びその他の特性を制御するために事前に決定される。変形時間は、形成されるＢＭＧ可撓性要素の結晶化度が１０％未満に最小化されるように、実質的な結晶化を引き起こす時間よりも短くなるように選択される。

【0045】

ステップＳ５では、ＢＭＧ原料が完全に変形して金型の形状になると、ＢＭＧ製品はガラス転移温度以下に冷却され、固化したＢＭＧ構造体が形成される。

【0046】

ステップＳ６では、ＢＭＧ構造体は金型キャビティから取り出される。ＢＭＧが処理温度まで加熱される合計時間は、ＢＭＧが結晶化に達するまでの利用可能な時間窓以下である。印加圧力は、ＢＭＧ原料の流動応力よりも大きくなるように選択される。

【0047】

以上、本発明の特定の実施形態のみを詳細に説明したが、当業者であれば、本発明の新規な教示及び利点から実質的に逸脱することなく、実施形態においてサイズ及び形状などの多くの変更が可能であることを容易に理解するであろう。したがって、そのような改変はすべて本発明の範囲内に含まれることが意図される。

【図1(a)】

【図1(b)】

【図2(a)】

【図2(b)】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【国際調査報告】