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燃料電池や自動車に使用する水素
水素を燃料とするトラックやバス、あるいは自動車は、私たちが日々目にするようになった一般的なバッテリー駆動の「電気自動車」と非常に関係が深い。水素を燃料とする自動車も電気自動車であるが、動力源となる水素と酸素が燃料電池の中で反応して電気を発生させ、電気モーターに電力を供給するという点で多少異なっている。バッテリー駆動車があらかじめ充電されたリチウムイオン電池からエネルギーを得るのに対し、水素燃料車の水素は現在、一般に車載の加圧タンクに貯蔵されている。
エネルギー密度を最大にするためには、貯蔵された水素を700バールもの高圧に圧縮して、限られたタンク容量に収まるようにする必要がある。これらのタンクは、高圧に耐えるだけの強度が必要であり、ガスが漏れないように水素を通さない構造でなければならない。しかし、極端な圧力に関連する安全上の問題を回避し、水素をその圧力まで圧縮する際のエネルギーの浪費を避けるため、これらのタンクの代替品が探されている。
応募条件
金属水素化物容器では、金属合金と気体水素との可逆的な化学反応によって水素が貯蔵される。固体の金属水素化物は、水素を吸収・放出するスポンジのような働きをする。どのようなプロセス条件下で水素のロード／アンロードが最適に機能するかを調べるには、水素流量とプロセス圧力を正確に測定し、制御する必要がある。さらに、私たちは研究開発環境を扱っているため、分析目的のために設定値と測定値を適切に記録する必要がある。
重要なトピック
重要なトピック
流量-圧力制御。
再現性。
水素を安全に貯蔵する方法。
従来の貯蔵庫に比べ、比較的低い圧力で使用できる。
プロセスソリューション
ブロンコストソリューションはメタルハイドライド容器の入口側と出口側の流量計で構成されています。水素のメタルハイドライドへの導入にはIN-FLOWフローメーターシリーズとVary-Pバルブが使用されます。
この目的のために、金属水素化物容器の入口側と出口側には、IN-PRESSシリーズの圧力コントローラーがあり、Vary-Pバルブに接続されています。出口側のパラレルバルブはボールバルブで、圧力を大気圧まで減圧するために使用されます。
PROFIBUS-DPプロトコルはブロンコスト機器とセットアップの制御部間の通信に使用され、セットポイントの設定や、後の分析のための測定パラメータの読み出しに使用されます。
セットアップ全体はATEXゾーン2の危険区域にも対応しています。
研究の焦点は圧力を下げることで、水素の取り扱いをより安全にすることである。この研究環境では100バールまでの圧力が使用されるが、金属水素化物容器の典型的な運転圧力は30バールである。水素の貯蔵は発熱プロセスであり、発生した熱は放熱されなければならない。一方、放出反応は吸熱反応であり、水素は十分な熱が供給されたときにのみ放出される。これは、金属水素化物化合物中に水素ガスを本質的に安全に封入することにつながる。
調査の基準変数は通常圧力です。金属水素化物容器の入口側では、圧力コントローラーとマスフローコントローラーが流量-圧力コントローラーとして連動します。水素を導入すると、出口側のバルブが閉じられ、水素貯蔵が開始されます。水素を放出するときは、入口側のバルブが閉じられ、出口側のバルブが開かれる。まず水素を導入し、一定の条件下でどれだけの水素を充填できるのか、導入した水素の金属水素化物への安定性はどうなのか、再現性はどうなのかをチェックする。水素を放出する際には、一定の条件下でどれだけの水素を除去できるかを調べる。
ここでも、放出プロセスでは安定性と再現性が鍵となる。
