マイクロ金属線を用いた容器による水素の高速高圧充填化に関する研究

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 25420106
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 尹 鍾晧 東京工業大学, 精密工学研究所, 助教 (30456256)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 高圧水素 / 圧力容器 / ガス温度 / 準等温化

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、水素の温度を急に上昇させることなく、安全かつ省エネルギーで充填時間を短縮するため、容器内に金属製綿を封入することで容器内温度変化を抑制する技術を用いた準等温化圧力容器を開発する。水素燃料電池自動車の容器における70MPa(G)までの高圧充填に掛かる時間を革新的に短縮化し、その研究基盤を確立することを目的とする。
本年度は高圧水素で最新開発されているType4に容器を用いて、準等温化技術の有効性を確認した。Type4の容器は関連会社から提供して頂いたもので、耐圧75MPa(G)まで充填が可能で、容器の容量は37Lである。水素燃料電池車用で開発されている容器でアルミ容器を使用せず、炭素繊維強化プラスチック（carbon-fiber- reinforced plastic、CFRP）のみで巻いた容器である。
この容器を用いて今までと同じく水素エネルギー製品研究試験センター（HyTReC）の設備を利用して、容器に金属製綿が封入されていない空圧力容器の場合と、金属製綿が封入されている準等温化圧力容器の場合において試験をおこなった。
温度センサを圧力容器内の中央部に沿って設置して充填と放出による二つの容器内の時間による温度変化を計測した。100MPa用圧力センサを設置し、充填放出による二つの容器内の時間による圧力変化を計測する。この実験結果から高圧水素ガスにおける準等温化圧力容器の温度変化と伝熱の関係を明らかにし、その有効性を確認した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究は、容器内に金属製綿を封入することで容器内温度変化を抑制する技術を用いた準等温化圧力容器を開発し、水素燃料電池自動車の容器における70MPa(G)までの高圧充填に掛かる時間の革新的な短縮を実現することを目的とした。
今までの研究で以下のことを明らかにした。①35MPa(G)以下の中圧領域における準等温化圧力容器を試作し、準等温化圧力容器が中圧領域でも温度上昇の抑制性を有することを実験的に示した。② 70MPa(G)までの水素用準等温化圧力容器を設計し、設計指針の基本的な資料とするために容器の基礎特性を計測した。③ 水素ガスにおける準等温化圧力容器の温度変化と伝熱関係を実験と解析により明らかにした。

Strategy for Future Research Activity

準等温化圧力容器に入っている金属製綿の材質と充填量を実験により求めることで、本圧力容器の安全設計の基準値を定める。論文投稿や学会発表を行う。

Causes of Carryover

業務の多忙のため研究結果のまとめに時間を要することになり、論文投稿や学会参加を次年度に見送った。

Expenditure Plan for Carryover Budget

論文投稿のための英文添削依頼や学会参加費に使用する。