水素エネルギー
シ
ステム
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第 119固定例研究会資料
九州大学大学院工学研究院
教 授 鬼 鞍 宏 猷
水 素 ステ ーション の現状
燃料電池車普及のため、改貨型、移動式、
液体水素貯蔵の各タイプのステーションに
ついて、エネルギー効率算出を目的とした
実恒鼠験が行われている。これらのステー
ションでは、短時間で水素を充織するため、
一時的に高圧の水棄を貯蔵する蓄圧畿を
用いている。
水素ステーさノヨツの普及シナリオ
LJHFCIによる)
院
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竺 ー
日
醐
蓄圧器について
蓄正
置の
同
役割
水素ステーションの動向
蓄圧器とは、水素ステーションにおいて、燃料電
池車の圧縮水素タンクに圧力差によって水素を
供給するための高圧貯蔵容器のことである。
通常、数十本の蓄圧器によってシステムを構成
する。
理正のZ民意2壬:士~..~.9ぷ周麓底器 蓄圧システム
量産メーカー.住金機工、高圧昭和ボンベ工業の 2社
愛知万博水素ステーション
5720mm
クロムモリブデツ鱈築!
使用圧力:40MPa
内密積:320L
1 重量 I 720kg
肉厚 40mm
水素貯蔵量:8.4kg
2002年:東京、機浜周辺lこ5ヶ所
2010年 500ヶ所
2020年 3，500ヶ所
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蓄圧器の例(銅製)
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水素ステーション用蓄圧器の問題点
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銅製蓄圧器とCFRP製蓄圧器の比較
ク ロ ム モ リ ブ デ ン 銅 製
感
クロムモリブデン鏑製蓄圧器では
70MPal
こ対応した
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主
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量
・高強度な
CFRP
製
蓄圧器に着目
重量。8.6ton
水素貯蔵量:216kg
水素脆性無し
ク 口 ム モ リ ブデン銅製と比較レてぐl‘RP製蓄!王器は
大 織 な重量、 設 讃面積、 コ ストの低減 と
1
き殺性 の 向 上 が 可 能
現在の錨製水素蓄庄需の問領点は
?
①水素脆性
②重量あたりの水素貯蔵量がO.5%wt未溌
③高圧化によって肉厚噌大→コスト大 クロ心モリブデン鋼
-
81-水素エネルギーシステム
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本研究開発の目的と目標
研究開発の目的
CFRP
製長尺水素蓄圧器システム製造のための
(1)製造装置の開発
(2)長尺水素蓄圧器の製造方法の確立
(3)
CFRP
水素蓄圧器システムの開発
(4)システムの安全性・信頼性の確立
研究開発目標
(A)使用圧力 1000気圧(100MPa)
(8)長尺(直径に対して長さが10倍以上)の
蓄圧器を製作
(C) 20年以上の使用を前提とした綾計 蓄圧器システムユニット
(充境・放出の繰返し 10万回)
(D)ユニット化された蓄圧器システムの実用化
-晴内扇示函
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一 :恥叫2材叫右羽拙拘i住E… 日公士5:止出日2字=日土目3:日山託正日士主t苧:
②「高速の巻き付けにおけるCFRP中の繊維
/
樹脂比率の制御」
従来技術
本研究による技術
樹脂量過大
炭素繊維
樹脂量過小
最適な繊維/樹脂比率
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繊維密度高
気泡混入大
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クラック発生
繊維密度高
気泡混入小
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-高い弾性率，少ない欠陥
(
信頼性向上
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機 側
綴協議
蓄圧器の試作
-構成
・サイズ
.容量
・重量
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ライナ
+CFRP
強化容器
φ210 x
L
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9
0
7
0
L
76.5kg
-設計バースト圧:
176MPa
第 119固定例研究会資料
明
本研究の技術シーズ
①
①
「長尺ライナーのCFRP
重量による蛮形の防止」
晴 朗 お山 ι川 町
従来技術
本研究による技術
長
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融子子子子二二示司鴨
直径に対する長さの大きなライナー!幽l
では来硬化
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の重量により ￨サ￨巻き付けながら
CFRP
を順次硬化
ライナーのたわみが発生
I
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→硬化した
CFRP
が重量を支待
五忍
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豆
繊維層が崩れ
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I
変形なレ
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製造が不可能
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より多層の巻き伺けが司能
→高圧化に苅応
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一 一 一 十
例 織
機議選議
事
長尺蓄圧器製造装置の構成
-繊維巻き付けロボット
ロ直交軸
C
X
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と回転軸
C
A
)
の
4
軸ロボット
ロ回転軸はライナを回転させる
ロ直交軸は先端から繊維を供給、繊維の巻き付け位置
を制御しながら動作
・一定張力で繊維を供給する繊維供給装置
・ライナを加熱するライナ加熱装置
・繊維に樹指を塗布する樹指供給部
・任意の角度のヘリカル及び、フープの巻きつけが可能な
動作プログラム
-
議
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一 一 一
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機 繍
総議議
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巻き付けの様子
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水素エネルギーシステム
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完成した蓄圧器
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まとめ
・
CFRP
蓄圧器製造装置の設計・製作を行った
0
・蓄圧器を試作し、バースト試験を行った。
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9固定例研究会資料
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ミースト試験
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