发明名称 以氢为底之生态系统
摘要 一种可实现氢生态系之氢的产生、储存、运输及传送之完整基础结构系统。此基础结构系统利用高容量、低成本、质轻之具有快速动力之热储金合金材料。又,一种新颖氢化物床设计,其包括一种支撑/热转移元件,其系由高度多孔性、高传热性之固体材料(诸如高传热石墨形式)所制成。最后,一种包括至少一种具有原子工程局部化学及电子环境之颗粒的材料,其特征在于该局部环境提供整体成核。
申请公布号 TW585928 申请公布日期 2004.05.01
申请号 TW089124506 申请日期 2000.11.20
申请人 力能转换装置公司 发明人 奥辛基;杨罗莎
分类号 C22C23/00;C22C23/02;C01B6/24 主分类号 C22C23/00
代理机构 代理人 黄庆源 台北市大安区敦化南路一段二四五号八楼
主权项 1.一种氢运输/分布之基础结构系统,其包含: 一氢运输分系统,其系运输储存于金属氢化物储存 单元中的氢;以及 一氢分布分系统,其系接收被运输之金属氢化物储 存单元并将该储存之氢分布于终端使用者; 其中在该氢分布分系统之任一部份所产生之废热 被回收并于该氢分布分系统之其他部份或该基础 系统之其他分系统中被再使用。2.根据申请专利 范围第1项之氢运输/分布基础结构系统,其更包括: a)动力产生分系统; b)氢产生分系统,其系利用由该动力产生分系统而 来的动力来产生氢; c)氢之纯化/压缩分系统,其系纯化及压缩于氢产生 分系统中所产生的氢; d)氢储存分系统,其系储存于金属氢化物储存槽中 经纯化及压缩的氢; e)终端使用分系统,其接收经分布的氢及消耗该氢 。3.根据申请专利范围第2项之氢运输/分布基础结 构系统,其中金属氢化物储存单元包括一种以镁为 底之储氢合金粉末,该合金包含至少90重量%之镁,0. 5-2.5重量%之镍及1.0-4.0重量%之铈镧合金,该合金粉 末具有: i)至少6重量%之储氢容量; ii)吸收动力,使合金粉末在300℃下于5分钟内吸收 其总容量之80%。4.根据申请专利范围第3项之氢运 输/分布基础结构系统,其中该合金粉末具有至少6. 5重量%之储氢容量。5.根据申请专利范围第4项之 氢运输/分布基础结构系统,其中该合金粉末具有 吸收动力,使得合金粉末在300℃下于2分钟内吸收 其总容量之80%。6.根据申请专利范围第3项之氢运 输/分布基础结构系统,其中该铈镧合金主要包含Ce 、La、Pr及Nd。7.根据申请专利范围第6项之氢运输/ 分布基础结构系统,其中该合金进一步包含一或多 种选自3-7重量%之Al、0.1-1.5重量%之Y及0.3-1.5重量% 之矽的组群中,且视情况进一步包括至多达1%之碳 及/或硼。8.根据申请专利范围第3项之氢运输/分 布基础结构系统,其中该合金粉末具有至少6.9重量 %之储氢容量。9.一种根据申请专利范围第8项之氢 运输/分布基础结构系统,其中该合金粉末具有吸 收动力,使得合金粉末在300℃下于1.5分钟内吸收其 总容量之80%。10.根据申请专利范围第9项之氢运输 /分布基础结构系统,其中该铈镧合金主要包含Ce、 La、Pr及Nd。11.根据申请专利范围第10项之氢运输/ 分布基础结构系统,其中该合金进一步包含一或多 种选自3-7重量%之Al、0.1-1.5重量%之Y及0.3-1.5重量% 之矽的组群中,且视情况进一步包括至多达1%之碳 及/或硼。12.根据申请专利范围第3项之氢运输/分 布基础结构系统,其中该合金包含91.0重量%之Mg、0. 9重量%之Ni、5.6重量%之Al、0.5重量%之Y及2.0重量%之 铈镧合金。13.根据申请专利范围第3项之氢运输/ 分布基础结构系统,其中该合金包含95.6重量%之Mg 、1.6重量%之Ni、0.8重量%之Si及2.0重量%之铈镧合金 。14.根据申请专利范围第3项之氢运输/分布基础 结构系统,其中该合金包含95重量%之Mg、2重量%之Ni 及3.0重量%之铈镧合金。15.根据申请专利范围第3 项之氢运输/分布基础结构系统,其中该储氢合金 粉末被物理性结合至一支撑装置上以形成储氢装 置。16.根据申请专利范围第15项之氢运输/分布基 础结构系统,其中该储氢合金粉末藉压实及/或烧 结被物理性结合至该支撑装置上。17.根据申请专 利范围第15项之氢运输/分布基础结构系统,其中该 支撑装置包括至少一种选自筛网、铁丝网、蓆子 、铝箔、泡沫塑胶和盘子组群中者。18.根据申请 专利范围第15项之氢运输/分布基础结构系统,其中 该支撑装置系由一种金属所形成者。19.根据申请 专利范围第18项之氢运输/分布基础结构系统,其中 该支撑装置系由一或多种选自Ni、Al、Cu、Fe及其 混合物或合金组群中之金属所形成者。20.根据申 请专利范围第15项之氢运输/分布基础结构系统,其 中该储氢装置包含该储氢合金粉末被物理性地结 合至该支撑装置且被螺旋缠绕成一卷。21.根据申 请专利范围第15项之氢运输/分布基础结构系统,其 中该储氢装置包含该储氢合金粉末被物理性地结 合至该支撑装置上,其之复数个被堆叠成圆盘或平 板。22.根据申请专利范围第3项之氢运输/分布基 础结构系统,其中该储氢分系统及该终端使用分系 统,在利用该储氢合金粉末时各自使用不同的储氢 槽。23.根据申请专利范围第22项之氢运输/分布基 础结构系统,其中该氢分布分系统在利用该储氢合 金粉末时亦使用不同的储氢槽。24.根据申请专利 范围第23项之氢运输/分布基础结构系统,其中该氢 运输分系统在利用该储氢合金粉末时亦使用不同 的储氢槽。25.根据申请专利范围第2项之氢运输/ 分布基础结构系统,其中该动力产生分系统应用一 或多种产生技术,还自太阳、风、波浪、潮汐、地 热、水力发电、海洋热能转换、核能、煤炭、化 石燃料及天然气。26.根据申请专利范围第25项之 氢运输/分布基础结构系统,其中该动力产生分系 统应用一或多种产生技术,选自太阳、风、波浪、 潮汐、地热、海洋热能转换及水力发电。27.根据 申请专利范围第26项之氢运输/分布基础结构系统, 其中该动力产生分系统应用藉三重接合之无定形 矽太阳能电池所收集的太阳能。28.根据申请专利 范围第25项之氢运输/分布基础结构系统,其中该动 力产生分系统应用经济、质轻的三重接合无定形 矽太阳能电池。29.根据申请专利范围第2项之氢运 输/分布基础结构系统,其中该氢产生分系统应用 至少一种水之电解及碳氢化物转变以产生氢。30. 根据申请专利范围第29项之氢运输/分布基础结构 系统,其中该氢产生分系统应用一种水之电解以产 生氢。31.根据申请专利范围第2项之氢运输/分布 基础结构系统,其中该氢纯化/压缩分系统应用氢 过滤器来纯化氢。32.根据申请专利范围第31项之 氢运输/分布基础结构系统,其中该氢纯化/压缩分 系统应用铂氢过滤器来纯化氢。33.根据申请专利 范围第31项之氢运输/分布基础结构系统,其中该氢 纯化/压缩分系统应用金属氢化物氢过滤器来纯化 氢。34.根据申请专利范围第31项之氢运输/分布基 础结构系统,其中该氢纯化/压缩分系统另外应用 氧及/或水清除剂来纯化氢。35.根据申请专利范围 第2项之氢运输/分布基础结构系统,其中该氢纯化/ 压缩分系统应用机械帮浦/压缩器来压缩氢。36.根 据申请专利范围第2项之氢运输/分布基础结构系 统,其中该氢纯化/压缩分系统应用以金属氢化物 为底之帮浦/压缩器来压缩氢。37.根据申请专利范 围第2项之氢运输/分布基础结构系统,其中该氢运 输分系统使用至少一种选自卡车、火车、船只及 货船之组群中者来运输被储存在金属氢化物中的 氢槽。38.根据申请专利范围第2项之氢运输/分布 基础结构系统,其中该氢分布分系统包括至少一种 选自汽车燃料补给站、家用分布设备及工业/商业 用途分布设备之组群中者。39.根据申请专利范围 第38项之氢运输/分布基础结构系统,其中该氢分布 分系统包括汽车燃料补给站。40.根据申请专利范 围第2项之氢运输/分布基础结构系统,其中该氢终 端使用分系统包括至少一种选自汽车家庭工业及 商业之组群中者。41.根据申请专利范围第40项之 氢运输/分布基础结构系统,其中该氢终端使用分 系统包括汽车。42.根据申请专利范围第2项之氢运 输/分布基础结构系统,其中该废热系由该氢纯化/ 压缩分系统中回收,供用于该动力产生分系统及/ 或该氢产生分系统。43.根据申请专利范围第42项 之氢运输/分布基础结构系统,其中该废热系藉由 与高流速氢的热交换所回收者。44.根据申请专利 范围第2项之氢运输/分布基础结构系统,其中该废 热系由该氢储存分系统中回收,供用于该氢纯化/ 压缩分系统、该动力产生分系统及该氢产生分系 统中之任一者。45.根据申请专利范围第44项之氢 运输/分布基础结构系统,其中该废热系藉由与高 流速氢的热交换所回收者。46.根据申请专利范围 第2项之氢运输/分布基础结构系统,其中该废热系 由该氢运输分系统中回收,供用于该储氢分系统中 。47.根据申请专利范围第46项之氢运输/分布基础 结构系统,其中该废热系藉由与高流速氢的热交换 所回收者。48.根据申请专利范围第2项之氢运输/ 分布基础结构系统,其中该废热系由该氢分布分系 统中回收,供用于该氢运输分系统中。49.根据申请 专利范围第48项之氢运输/分布基础结构系统,其中 该废热系藉由与高流速氢的热交换所回收者。50. 根据申请专利范围第2项之氢运输/分布基础结构 系统,其中该废热系由该终端使用分系统中回收, 供用于该氢分布分系统中。51.根据申请专利范围 第50项之氢运输/分布基础结构系统,其中该废热系 藉由与高流速氢的热交换所回收者。图式简单说 明: 图1为以时间为横座标,以H/C比例为纵座标之图,该 图说明社会对无碳燃料来源之动向; 图2为氢以压缩氢、液态氢及7%Ovonic固态储氢材料 形式储存之储氢密度(克/升)的长条图; 图3为本发明氢之产生/储存/运输/传送之完整基础 结构系统之文字说明; 图4为图示说明一族不同之Ovonic储氢合金,在30℃下 之压力-组成-温度曲线,此等合金可用于压缩/推进 本发明基础结构之氢; 图5为一图,系以文字叙述储氢合金所需要的特征, 为的是使此种合金具有所期望之动力特性,特别标 明的是表面及整体成核; 图6为一SEM图,显示仅表面成核对本发明以镁为底 储氢合金之氢化的影响; 图7为一SEM图,显示整体成核对本发明以镁为底储 氢合金之氢化的影响; 图8为合金PC-10在3种不同温度下之压力-组成-温度( PCT)曲线图; 图9为合金PC-76在3种不同温度下之PCT曲线图; 图10为PC-76合金之吸收动力图;特别绘出3种不同温 度下之氢吸收(重量%)相对于时间之图。 图11为FC-76合金之吸收动力图;特别绘出3种不同温 度下之氢吸收(重量%)相对于时间之图。 图12为FC-86合金之吸收动力图;特别绘出3种不同温 度下之氢吸收(重量%)相对于时间之图。 图13为具有两种不同颗粒大小之FC-76合金粉末之吸 收动力图; 图14为根据本发明7%Ovonic热储氢合金之吸收及解吸 的PCT曲线图;特别注意的是此材料缺乏较大的的迟 滞现象。 图15显示本发明之具体例,其中与储氢合金材料结 合之支撑装置被螺旋缠绕成一卷; 图16显示一本发明之另一不同具体例,其中与储氢 合金材料结合之支撑装置被排列成复数堆叠圆盘; 图17显示一种独特的氢化物储存床设计,其可用于 本发明之基础结构,其特别可用于其内氢吸收材料 之高流速氢的冷却。 图18系图示说明用于发动内燃机汽车之氢气供应 系统;及 图19系图示说明用于发动燃料电池电动汽车之氢 气供应系统。
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