JP2007278994A

JP2007278994A - Hydrogen tank

Info

Publication number: JP2007278994A
Application number: JP2006109314A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Inoue; 雅博井上
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-04-12
Filing date: 2006-04-12
Publication date: 2007-10-25

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To readily discriminate hydrogen leakage in a hydrogen tank. <P>SOLUTION: This hydrogen tank 10 is provided with a container part 20 formed with a space for storing hydrogen in its inside; a catalyst metal layer 22 for covering the outside of the container part 20, and comprising a metal thin film, having activity for promoting a reaction for protonating a hydrogen molecule; a color reaction layer 24 for covering the catalyst metal layer 22, provided with a color reaction liquid color-changed, when a concentration of hydrogen ion gets high, and provided with a holding member for holding the color reaction liquid; and an outer shell layer 26 for covering the color reaction layer 24, and having at least one part formed to be transparent. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

この発明は、水素を貯蔵するための水素タンクに関する。 The present invention relates to a hydrogen tank for storing hydrogen.

水素は、分子の大きさが非常に小さいため、タンク内に封じ込めようとしても、タンク壁面を水素分子が拡散することにより、微量の水素の漏れ出しが進行する可能性がある。また、このような水素透過が継続することによって水素タンク壁面の劣化が進行すると、タンク壁面において微細な亀裂が生じる可能性がある。このような壁面からの水素漏れを検知する方法としては、水素配管の外側に、水素原子の還元により変色する固体化合物である三酸化タングステンを含む変色層を設ける構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。 Since the molecular size of hydrogen is very small, even if it is to be contained in the tank, there is a possibility that a small amount of hydrogen leaks due to the diffusion of the hydrogen molecule on the tank wall surface. Further, when the hydrogen tank wall surface is further deteriorated by continuing such hydrogen permeation, a fine crack may occur in the tank wall surface. As a method for detecting such a hydrogen leak from the wall surface, a configuration is known in which a discoloration layer containing tungsten trioxide, which is a solid compound that discolors by reduction of hydrogen atoms, is provided outside the hydrogen pipe (for example, Patent Document 1).

特開平３−３５１３８号公報JP-A-3-35138 特開平７−２２９８８９号公報Japanese Patent Laid-Open No. 7-229889

しかしながら、上記酸化タングステンを含む変色層を設ける構成では、水素タンク外壁において局所的で微小な箇所の水素漏れが生じた場合には、変色した微小な特定箇所を見落とすと、水素タンクにおける水素漏れを検知できないことになってしまう。そのため、水素漏れが生じた箇所にかかわらず、より容易に水素漏れを検知可能にすることが望まれていた。また、酸化タングステンを含む変色層を設ける場合には、三酸化タングステンにおいて視認可能な変色を起こすには、その変色箇所において、ある程度の量の水素漏れが進行する必要がある。そのため、例えば水素タンクの外壁に三酸化タングステンを備えさせる場合に、水素タンク全体で水素漏れが徐々に進行するならば、上記外壁が視認可能な程度に変色するときには、タンク全体からすでに相当量の水素の漏れ出しが起こっている可能性がある。 However, in the configuration in which the discoloration layer containing tungsten oxide is provided, if hydrogen leakage at a local and minute location occurs on the outer wall of the hydrogen tank, the hydrogen leakage in the hydrogen tank may be detected if the discolored minute specific location is overlooked. It will not be detected. Therefore, it has been desired that hydrogen leakage can be detected more easily regardless of the location where hydrogen leakage has occurred. Further, in the case of providing a color change layer containing tungsten oxide, a certain amount of hydrogen leakage needs to proceed at the color change location in order to cause a visible color change in tungsten trioxide. Therefore, for example, in the case where tungsten trioxide is provided on the outer wall of the hydrogen tank, if hydrogen leakage gradually proceeds in the entire hydrogen tank, when the outer wall is discolored to a visible level, a considerable amount has already been obtained from the entire tank. Hydrogen leakage may have occurred.

本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、水素タンクにおける水素漏れを、より容易に判別することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and an object thereof is to more easily determine hydrogen leakage in a hydrogen tank.

上記目的を達成するために、本発明は、水素を貯蔵する水素タンクであって、
内部に水素を貯蔵するための空間が形成された容器部と、
前記容器部の外側を覆うと共に、水素分子がプロトン化する反応を促進する活性を有する金属薄膜から成る触媒金属層と、
前記触媒金属層を覆うと共に、水素イオン濃度が上昇したときに色変化する呈色反応液と、該呈色反応液を保持する保持部材と、を備える呈色反応層と、
前記呈色反応層を覆うと共に、少なくとも一部が透明に形成された外殻層と
を備えることを要旨とする。 To achieve the above object, the present invention provides a hydrogen tank for storing hydrogen,
A container part in which a space for storing hydrogen is formed;
A catalyst metal layer that covers the outside of the container part and is made of a metal thin film having an activity of promoting a reaction in which hydrogen molecules are protonated;
A color reaction layer that covers the catalyst metal layer and includes a color reaction solution that changes color when the hydrogen ion concentration increases, and a holding member that holds the color reaction solution,
A gist of the invention is that it includes an outer shell layer that covers the color reaction layer and at least a part of which is transparent.

以上のように構成された本発明の水素タンクによれば、容器部と外殻層との間に、触媒金属層と、呈色反応液を保持部材に保持した呈色反応層とを備え、容器部において水素漏れが生じた場合には、漏れ出した水素がプロトン化して呈色反応液の水素イオン濃度が上昇することにより呈色反応層が変色する。このように、流動性のある呈色反応液を用いているため、容器部における局所的で微小な箇所の水素漏れが生じた場合に、水素漏れによって引き起こされる呈色反応液の色変化が、呈色反応層全体に広がることができる。したがって、水素漏れの箇所にかかわらず、外殻層の少なくとも一部に形成された透明な箇所を介して、呈色反応層の色変化として水素漏れを検知可能になる。また、容器部全体で水素漏れが徐々に進行する場合であっても、全体の漏れ量がある程度の量に達すれば、呈色反応層が色変化することにより、水素漏れを検知可能になる。 According to the hydrogen tank of the present invention configured as described above, a catalyst metal layer and a color reaction layer that holds a color reaction solution on a holding member are provided between the container portion and the outer shell layer, When hydrogen leaks in the container, the leaked hydrogen is protonated and the color reaction layer is discolored by increasing the hydrogen ion concentration of the color reaction solution. In this way, since a fluid color reaction solution is used, when a local and minute hydrogen leak occurs in the container, the color change of the color reaction solution caused by the hydrogen leak is It can spread throughout the color reaction layer. Therefore, regardless of the location of hydrogen leakage, hydrogen leakage can be detected as a color change in the color reaction layer through a transparent location formed in at least a part of the outer shell layer. Further, even when hydrogen leakage gradually progresses in the entire container portion, when the total leakage amount reaches a certain amount, the color reaction layer changes color, so that hydrogen leakage can be detected.

本発明の水素タンクにおいて、さらに、
前記触媒金属層に接続して設けられ、前記触媒金属層で水素分子がプロトン化する際に生じる電子を前記触媒金属層の外部に導く電子排出部を備えることとしても良い。 In the hydrogen tank of the present invention,
It is good also as providing the electron discharge part which is connected to the said catalyst metal layer and guides the electron produced when a hydrogen molecule is protonated in the said catalyst metal layer to the exterior of the said catalyst metal layer.

このような構成とすれば、電子排出部によって触媒金属層から電子が排出されるため、触媒金属層に電子が滞留してプロトン化反応を抑制することがない。そのため、容器部からの水素漏れが起こったときには、支障なくプロトン化反応が起こることで呈色反応層が変色し、速やかに水素漏れを視認することが可能となる。 With such a configuration, electrons are discharged from the catalyst metal layer by the electron discharge portion, so that electrons do not stay in the catalyst metal layer and suppress the protonation reaction. For this reason, when hydrogen leakage from the container portion occurs, the protonation reaction occurs without hindrance, whereby the color reaction layer is discolored, and it is possible to quickly recognize the hydrogen leakage.

このような本発明の水素タンクにおいて、
前記電子排出部は、アースであることとしても良い。 In such a hydrogen tank of the present invention,
The electron discharge unit may be ground.

このような構成とすれば、抵抗を生じることなく、触媒金属層から電子を排出させることができる。 With such a configuration, electrons can be discharged from the catalytic metal layer without causing resistance.

本発明の水素タンクにおいて、前記呈色反応液は、メチルオレンジ水溶液であることとしても良い。このような構成とすれば、感度良く水素漏れを検知可能となる。 In the hydrogen tank of the present invention, the color reaction solution may be a methyl orange aqueous solution. With such a configuration, hydrogen leakage can be detected with high sensitivity.

また、本発明の水素タンクにおいて、前記触媒金属層は、パラジウム層であることとしても良い。パラジウムは、水素分子をプロトン化する反応を促進する活性が特に高く、望ましい。また、パラジウムは、水素透過性能を有するため、緻密な金属膜として触媒金属層を形成することができる。 In the hydrogen tank of the present invention, the catalytic metal layer may be a palladium layer. Palladium is desirable because it has a particularly high activity of promoting a reaction for protonating hydrogen molecules. Moreover, since palladium has hydrogen permeation performance, a catalytic metal layer can be formed as a dense metal film.

本発明は、上記以外の種々の形態で実現可能であり、例えば、水素タンクにおける水素漏れ検出方法や、水素タンクを備える燃料電池システムなどの形態で実現することが可能である。 The present invention can be realized in various forms other than those described above. For example, the present invention can be realized in the form of a hydrogen leak detection method in a hydrogen tank, a fuel cell system including a hydrogen tank, or the like.

次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．水素タンク１０の構成：
Ｂ．呈色反応層における反応：
Ｃ．変形例： Next, embodiments of the present invention will be described in the following order based on examples.
A. Configuration of the hydrogen tank 10:
B. Reaction in the colored reaction layer:
C. Variation:

Ａ．水素タンク１０の構成：
図１は、本発明の好適な一実施例である水素タンク１０の構成の概略を現わす断面模式図である。本実施例の水素タンク１０は、高圧の水素ガスを貯蔵するためのタンクである。図１に示すように、水素タンク１０は、容器部２０と、触媒金属層２２と、呈色反応層２４と、外殻層２６と、コネクタ部２８と、を備えている。なお、本実施例の水素タンク１０は、燃料電池を駆動用電源として搭載する電気自動車に、燃料電池と共に搭載されており、燃料ガスとして燃料電池に供給するための水素を内部に貯蔵している。 A. Configuration of the hydrogen tank 10:
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an outline of the configuration of a hydrogen tank 10 which is a preferred embodiment of the present invention. The hydrogen tank 10 of the present embodiment is a tank for storing high-pressure hydrogen gas. As shown in FIG. 1, the hydrogen tank 10 includes a container portion 20, a catalytic metal layer 22, a color reaction layer 24, an outer shell layer 26, and a connector portion 28. The hydrogen tank 10 of this embodiment is mounted together with a fuel cell in an electric vehicle in which the fuel cell is mounted as a driving power source, and stores hydrogen to be supplied to the fuel cell as fuel gas. .

容器部２０は、一端に開口部が形成された中空の容器であり、この内部の空間に高圧の水素ガスが充填されて、これを保持する。ここで、容器部２０は、内部に充填される水素ガスに応じた強度を有する必要がある。また、容器部２０は、水素に直接接触するため、比較的水素脆化し難い材料によって形成することが望ましい。そのため、容器部２０は、例えば、異種金属同士を冶金的に一体化接合して成るクラッド鋼、あるいはクロム−モリブデン合金等の金属や、カーボン繊維等の樹脂によって形成することができる。 The container part 20 is a hollow container having an opening formed at one end, and a high-pressure hydrogen gas is filled in this internal space to hold it. Here, the container part 20 needs to have the intensity | strength according to the hydrogen gas with which an inside is filled. Moreover, since the container part 20 contacts hydrogen directly, it is desirable to form with the material which is hard to become hydrogen embrittlement comparatively. Therefore, the container part 20 can be formed of, for example, clad steel formed by metallurgically integrating different kinds of metals, a metal such as a chromium-molybdenum alloy, or a resin such as carbon fiber.

触媒金属層２２は、容器部２０を覆って配置されており、水素分子がプロトン化する反応を促進する活性を有する金属の薄膜として形成されている。水素分子がプロトン化する反応を促進する活性を有する触媒金属としては、例えば、パラジウムや白金を挙げることができる。このような触媒金属層２２は、例えば、容器部２０の外表面を、上記触媒金属によってメッキすることにより形成することができる。 The catalytic metal layer 22 is disposed so as to cover the container portion 20 and is formed as a metal thin film having an activity of promoting a reaction in which hydrogen molecules are protonated. Examples of the catalytic metal having an activity of promoting the reaction of protonation of hydrogen molecules include palladium and platinum. Such a catalyst metal layer 22 can be formed, for example, by plating the outer surface of the container portion 20 with the catalyst metal.

呈色反応層２４は、液体を保持可能な含水性の保持部材と、この保持部材に含浸されると共に水素イオン濃度が上昇したときに色変化する呈色反応液と、を備えている。保持部材は、液体である呈色反応液を内部に保持することができれば良く、例えば、液体を保持可能な多数の微細孔が内部に形成された多孔質体（例えば、ポリ乳酸エステルなど、アルコール系のエステルから成る多孔質体）の粒子とすることができる。あるいは、保持部材を、吸水性および保水性を有する吸水性ポリマによって形成しても良い。ここで、吸水性ポリマとは、親水基を有するポリマが分子間で架橋されたものである。吸水性ポリマの原料となる親水基を有するポリマは、通常は水溶性であるが、分子間が架橋されることによって三次元的な網目構造が形成され、親水基が水を引き寄せることによって網目構造の中に水が吸収されて、吸水性ポリマは不溶性のハイドロゲルとなることができる。吸水性ポリマが備える親水基は、吸収する呈色反応液中の水素イオン濃度に影響を与えない親水基であることが望ましい。 The color reaction layer 24 includes a water-containing holding member that can hold a liquid, and a color reaction solution that is impregnated in the holding member and changes color when the hydrogen ion concentration increases. The holding member only needs to be able to hold the color reaction solution, which is a liquid, inside, for example, a porous body (for example, an alcohol such as polylactic acid ester) in which a large number of micropores capable of holding the liquid are formed. A porous body composed of an ester of the system). Alternatively, the holding member may be formed of a water-absorbing polymer having water absorption and water retention. Here, the water-absorbing polymer is a polymer in which a polymer having a hydrophilic group is crosslinked between molecules. A polymer having a hydrophilic group as a raw material for a water-absorbing polymer is usually water-soluble, but a three-dimensional network structure is formed by cross-linking between molecules, and the hydrophilic group attracts water to form a network structure. Water is absorbed into the water-absorbing polymer can become an insoluble hydrogel. The hydrophilic group provided in the water-absorbing polymer is desirably a hydrophilic group that does not affect the hydrogen ion concentration in the color reaction solution to be absorbed.

保持部材を多孔質体とする場合には、例えば、粒子状の多孔質体を用意して、これらの粒子を、容器部２０と外殻層２６との間に形成される空間に充填し、充填した多孔質体粒子に呈色反応液を含浸させることによって呈色反応層２４を形成すればよい。また、保持部材を吸水性ポリマとする場合には、例えば、吸水性ポリマに呈色反応液を含浸させてハイドロゲルと成し、このゲルを、容器部２０と外殻層２６との間に形成される空間に充填することによって、呈色反応層２４を形成すればよい。 When the holding member is a porous body, for example, a particulate porous body is prepared, and these particles are filled in a space formed between the container portion 20 and the outer shell layer 26, The colored reaction layer 24 may be formed by impregnating the filled porous particles with the color reaction solution. Further, when the holding member is a water-absorbing polymer, for example, the water-absorbing polymer is impregnated with a color reaction solution to form a hydrogel, and this gel is placed between the container portion 20 and the outer shell layer 26. The color reaction layer 24 may be formed by filling the space to be formed.

呈色反応液は、水素イオン濃度が上昇したときに視認可能な色変化を起こす液である。本実施例では、呈色反応液として、中性からアルカリ性に調製されたときに黄色を呈するメチルオレンジ水溶液を用いている。容器部２０から水素漏れが起きたときに、呈色反応液を備える呈色反応層２４で進行する反応については、後に詳しく説明する。 The color reaction liquid is a liquid that causes a visible color change when the hydrogen ion concentration increases. In this example, a methyl orange aqueous solution that exhibits a yellow color when prepared from neutral to alkaline is used as the color reaction solution. The reaction that proceeds in the color reaction layer 24 including the color reaction liquid when hydrogen leaks from the container unit 20 will be described in detail later.

外殻層２６は、呈色反応層２４を覆って配置され、上記容器部２０、触媒金属層２２および呈色反応層２４を内部に収容する中空の金属製容器であり、容器部２０の開口部と重なる位置に、開口部を有している。この外殻層２６は、呈色反応液を備える呈色反応層２４を保持するための構造であり、例えば、アルミニウムなどの金属や樹脂によって形成することができる。本実施例の外殻層２６は、その一部に、透明な覗き窓２７を備えている。この覗き窓２７を介して、呈色反応層２４の色変化が視認可能となる。透明な覗き窓２７は、例えば、アクリル樹脂や石英ガラスによって形成することができる。なお、外殻層２６は、例えば覗き窓を設けることにより少なくとも一部が透明であれば良く、外殻層２６をアクリル樹脂によって形成して、外殻層２６全体を透明にしても良い。このような外殻層２６は、例えば、その形状を半分ずつ２つの部材として予め成形し、呈色反応層２４および触媒金属層２２を形成した容器部２０を内部に収納した上で、上記２つの部材を溶接などにより接合することにより作製すればよい。 The outer shell layer 26 is a hollow metal container that is disposed so as to cover the color reaction layer 24 and accommodates the container part 20, the catalyst metal layer 22, and the color reaction layer 24 therein. An opening is provided at a position overlapping the part. The outer shell layer 26 has a structure for holding the color reaction layer 24 including the color reaction liquid, and can be formed of a metal such as aluminum or a resin, for example. The outer shell layer 26 of the present embodiment includes a transparent viewing window 27 in a part thereof. The color change of the color reaction layer 24 can be visually recognized through the viewing window 27. The transparent viewing window 27 can be formed of, for example, acrylic resin or quartz glass. The outer shell layer 26 may be at least partially transparent, for example, by providing a viewing window. The outer shell layer 26 may be formed of an acrylic resin so that the entire outer shell layer 26 is transparent. Such an outer shell layer 26 is formed in advance, for example, in half as two members, and the container portion 20 in which the color reaction layer 24 and the catalyst metal layer 22 are formed is accommodated therein. What is necessary is just to produce by joining one member by welding etc.

コネクタ部２８は、容器部２０および外殻層２６の既述した開口部に嵌め込まれて、容器部２０および外殻層２６を密閉するための部材である。コネクタ部２８は、例えば、ステンレス鋼等の金属によって形成することができる。 The connector portion 28 is a member that is fitted into the above-described openings of the container portion 20 and the outer shell layer 26 to seal the container portion 20 and the outer shell layer 26. The connector part 28 can be formed with metals, such as stainless steel, for example.

また、水素タンク１０においては、触媒金属層２２に接続してアース３０が設けられている。このアース３０は、コネクタ部２８を介して触媒金属層２２に接続している。触媒金属層２２において後述するように電子が発生すると、発生した電子はアース３０によって触媒金属層２２から排出される。 In the hydrogen tank 10, a ground 30 is provided so as to be connected to the catalyst metal layer 22. The ground 30 is connected to the catalyst metal layer 22 via the connector portion 28. When electrons are generated in the catalytic metal layer 22 as described later, the generated electrons are discharged from the catalytic metal layer 22 by the ground 30.

Ｂ．呈色反応層における反応：
呈色反応層２４は、容器部２０から水素が漏れ出したときに、この水素の漏れ出しを色変化として視認可能にする層である。容器部２０から水素が漏れ出すと、漏れ出した水素は、容器部２０を覆って形成された触媒金属層２２に至る。この触媒金属層２２において、水素分子からプロトンと電子とが生じる。なお、容器部２０内に貯蔵される水素ガスは、圧力が１５０〜３５０ａｔｍ程度であって温度が７０〜８０℃程度となっている。また、水素分子が容器部２０の壁面を透過して漏れ出す際にはさらに水素分子が発熱する。そのため、触媒金属層２２に到達する水素分子は、８０℃程度に昇温している。このように昇温した水素が到達することにより、触媒金属層２２は充分な触媒活性を示し、触媒金属層２２では、水素分子が滞ることなく、水素からプロトンを生じる反応が充分な速度で進行可能となる。 B. Reaction in the colored reaction layer:
The color reaction layer 24 is a layer that makes it possible to visually recognize the leakage of hydrogen as a color change when hydrogen leaks from the container portion 20. When hydrogen leaks from the container part 20, the leaked hydrogen reaches the catalytic metal layer 22 formed so as to cover the container part 20. In the catalytic metal layer 22, protons and electrons are generated from hydrogen molecules. In addition, the hydrogen gas stored in the container part 20 has a pressure of about 150 to 350 atm and a temperature of about 70 to 80 ° C. Further, when the hydrogen molecules permeate through the wall surface of the container part 20 and leak, the hydrogen molecules further generate heat. Therefore, the hydrogen molecules that reach the catalytic metal layer 22 are heated to about 80 ° C. When the heated hydrogen reaches the catalyst metal layer 22, the catalyst metal layer 22 exhibits sufficient catalytic activity. In the catalyst metal layer 22, the reaction for generating protons from hydrogen proceeds at a sufficient rate without stagnation of hydrogen molecules. It becomes possible.

触媒金属層２２上で生じたプロトンは、呈色反応層２４が備える呈色反応液内に溶解する。本実施例では、既述したように、呈色反応液として、中性からアルカリ性に調製されて黄色を呈するメチルオレンジ水溶液を用いている。メチルオレンジは、ｐＨ３．２〜４．４で変色して、これより酸性側ではオレンジ色を呈する。 Protons generated on the catalyst metal layer 22 are dissolved in the color reaction solution provided in the color reaction layer 24. In this example, as described above, a methyl orange aqueous solution that is prepared from neutral to alkaline and exhibits a yellow color is used as the color reaction solution. Methyl orange changes color at pH 3.2 to 4.4, and exhibits an orange color on the acidic side.

容器部２０から水素が漏れ出して、触媒金属層２２において生じたプロトンが呈色反応液中に溶解すると、呈色反応液における水素イオン濃度が上昇し、酸性度が強まる。このとき、触媒金属層２２では、プロトンと共に電子が生じるが、生じた電子は、アース３０を介して触媒金属層２２外へと排出される。したがって、容器部２０からの水素漏れが継続する場合にも、触媒金属層２２において電子が溜まることがなく、水素からプロトンおよび電子が生じる反応が支障なく継続する。このように、触媒金属層２２で生じたプロトン量が次第に増加して、呈色反応液の酸性度が、ｐＨ３．２〜４．４よりも強まると、呈色反応液が黄色からオレンジ色へと変化する。このような色変化は、外殻層２６に設けた覗き窓２７から視認可能となる。 When hydrogen leaks from the container part 20 and protons generated in the catalytic metal layer 22 are dissolved in the color reaction solution, the hydrogen ion concentration in the color reaction solution increases and the acidity increases. At this time, electrons are generated together with protons in the catalyst metal layer 22, but the generated electrons are discharged out of the catalyst metal layer 22 through the ground 30. Therefore, even when hydrogen leakage from the container portion 20 continues, electrons do not accumulate in the catalytic metal layer 22, and the reaction in which protons and electrons are generated from hydrogen continues without any problem. Thus, when the amount of protons generated in the catalytic metal layer 22 gradually increases and the acidity of the color reaction solution becomes stronger than pH 3.2 to 4.4, the color reaction solution changes from yellow to orange. And change. Such a color change is visible from a viewing window 27 provided in the outer shell layer 26.

以上のように構成された本実施例の水素タンク１０によれば、容器部２０と外殻層２６との間に、触媒金属層２２と、呈色反応液を含浸する呈色反応層２４を備え、容器部２０において水素漏れが生じた場合には、漏れ出した水素がプロトン化して呈色反応液の水素イオン濃度が上昇することにより呈色反応層が変色する。このように、水素漏れが生じた時に色変化する物質として流動性のある呈色反応液を用いているため、容器部２０からの水素の漏れ出しが、覗き窓２７とは重ならない特定部位で生じる場合であっても、水素漏れ出し部位近傍だけでなく、広く呈色反応層２４全体が変色する。したがって、水素漏れが生じている位置にかかわらず、水素漏れが生じていることを、覗き窓２７を介して視認することが可能となる。 According to the hydrogen tank 10 of the present embodiment configured as described above, the catalytic metal layer 22 and the color reaction layer 24 impregnated with the color reaction liquid are provided between the container portion 20 and the outer shell layer 26. In the case where hydrogen leakage occurs in the container unit 20, the colored reaction layer is discolored by protonation of the leaked hydrogen and an increase in the hydrogen ion concentration of the color reaction solution. As described above, since a fluid color reaction solution is used as a substance that changes color when hydrogen leakage occurs, hydrogen leakage from the container portion 20 does not overlap with the observation window 27. Even if it occurs, not only the vicinity of the hydrogen leakage site but also the entire color reaction layer 24 is widely discolored. Therefore, regardless of the position where the hydrogen leak occurs, it is possible to visually recognize that the hydrogen leak has occurred through the viewing window 27.

なお、容器部２０の特定箇所で水素漏れが起こらなくても、容器部２０の全体で、容器部２０の外壁内を水素分子が拡散することにより経時的に微量の水素透過が進行し得る。この場合には、容器部２０から漏れ出した水素は、それぞれの漏れ出し位置近傍の触媒金属層２２でプロトンを生じて、呈色反応層２４全体で、呈色反応層２４が変色する反応が徐々に進行する。そのため容器部２０全体での水素漏れ量がある程度の量に達すれば、呈色反応層２４が色変化することにより、速やかに水素漏れを検知可能になる。ここで、容器部２０の外壁内を水素分子が透過し続けると、例えば容器部２０を金属材料により形成する場合には容器部２０を構成する金属材料において格子欠陥ができて、容器部２０の劣化が進行する。そのため、本実施例の水素タンク１０によれば、容器部２０の壁面を徐々に水素分子が透過して呈色反応層２４の色が次第に変化したときには、この色変化から、容器部２０の構成材料の経時的な劣化の程度を知ることができる。 Even if hydrogen leakage does not occur at a specific location of the container part 20, a small amount of hydrogen permeation can proceed with time due to the diffusion of hydrogen molecules in the outer wall of the container part 20 throughout the container part 20. In this case, the hydrogen leaked from the container part 20 generates protons in the catalytic metal layer 22 in the vicinity of each leaking position, and the reaction that causes the color reaction layer 24 to change color in the entire color reaction layer 24. Progress gradually. Therefore, when the amount of hydrogen leakage in the entire container portion 20 reaches a certain amount, the color reaction layer 24 changes color, so that hydrogen leakage can be detected quickly. Here, if hydrogen molecules continue to permeate through the outer wall of the container part 20, for example, when the container part 20 is formed of a metal material, lattice defects are generated in the metal material constituting the container part 20. Deterioration progresses. Therefore, according to the hydrogen tank 10 of the present embodiment, when hydrogen molecules gradually pass through the wall surface of the container part 20 and the color of the color reaction layer 24 gradually changes, the structure of the container part 20 is determined from this color change. The degree of deterioration of the material over time can be known.

また、本実施例では、触媒金属層２２に接続するアース３０を設けており、アース３０によって触媒金属層２２から電子を排出することができるため、触媒金属層２２に電子が滞留してプロトン化反応を抑制することがない。このように、支障なくプロトン化反応が起こることによって、呈色反応層２４の変色が進行し、速やかに水素漏れを視認することが可能となる。 In the present embodiment, the ground 30 connected to the catalyst metal layer 22 is provided, and electrons can be discharged from the catalyst metal layer 22 by the ground 30, so that electrons stay in the catalyst metal layer 22 and become protonated. Does not inhibit the reaction. In this way, when the protonation reaction occurs without hindrance, discoloration of the color reaction layer 24 proceeds, and it becomes possible to quickly recognize hydrogen leakage.

本実施例では、呈色反応液が含有する酸−塩基指示薬としてメチルオレンジを用いたが、他種の酸−塩基指示薬を含む溶液を用いても良い。例えば、メチルレッド、フェノールレッド、ブロモチモールブルー、ブロモフェノールブルーを用いることができる。水素イオン濃度の上昇に応じて色変化し、容器部２０からの水素の漏れ出しや透過を変色により視認可能であれば良い。酸−塩基指示薬を水などの適当な溶媒に溶解して呈色反応液を用意する際には、用いる酸−塩基指示薬が変色するｐＨの値に応じて、水素イオン濃度上昇時に変色するように、適宜塩基性よりのｐＨに調製すればよい。 In this example, methyl orange was used as the acid-base indicator contained in the color reaction solution, but a solution containing another type of acid-base indicator may be used. For example, methyl red, phenol red, bromothymol blue, and bromophenol blue can be used. It is sufficient that the color changes according to the increase in the hydrogen ion concentration, and the leakage and permeation of hydrogen from the container 20 can be visually recognized by the color change. When preparing a color reaction solution by dissolving an acid-base indicator in a suitable solvent such as water, the color changes when the hydrogen ion concentration increases, depending on the pH value at which the acid-base indicator used changes color. What is necessary is just to adjust to pH from basicity suitably.

なお、水素タンク１０において、触媒金属層２２を、パラジウム（Ｐａ）のように水素透過性能を有する金属によって形成する場合には、触媒金属層２２は、緻密な薄膜として形成すればよい。このような構成とすれば、容器部２０から漏れ出して触媒金属層２２に到達した水素分子は、プロトンに解離すると共に触媒金属層２２内を透過し、呈色反応層２４側へと放出される。また、触媒金属層２２を、白金（Ｐｔ）のように水素透過性能の低い、あるいは水素透過性を実質的に有しない金属によって形成する場合には、触媒金属層２２は、多孔質な薄膜として形成すればよい。このような構成とすれば、容器部２０から漏れ出して触媒金属層２２に到達した水素分子は、触媒金属層２２に形成された微細孔を介して呈色反応層２４側へと移動する際に、触媒金属層２２表面においてプロトンと電子とに解離する。 In the hydrogen tank 10, when the catalyst metal layer 22 is formed of a metal having hydrogen permeability such as palladium (Pa), the catalyst metal layer 22 may be formed as a dense thin film. With such a configuration, the hydrogen molecules leaking from the container part 20 and reaching the catalytic metal layer 22 are dissociated into protons and permeate the catalytic metal layer 22 and are released to the color reaction layer 24 side. The Further, when the catalytic metal layer 22 is formed of a metal having low hydrogen permeation performance such as platinum (Pt) or having substantially no hydrogen permeability, the catalytic metal layer 22 is formed as a porous thin film. What is necessary is just to form. With such a configuration, the hydrogen molecules that have leaked from the container portion 20 and reached the catalyst metal layer 22 move to the color reaction layer 24 side through the fine holes formed in the catalyst metal layer 22. Furthermore, it dissociates into protons and electrons on the surface of the catalytic metal layer 22.

Ｃ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。 C. Variation:
The present invention is not limited to the above-described examples and embodiments, and can be implemented in various modes without departing from the gist thereof. For example, the following modifications are possible.

Ｃ１．変形例１：
実施例では、触媒金属層２２から電子を外部に導く電子排出部を、アース３０によって構成したが、異なる構成としても良い。ただし、電力を消費する負荷を電子排出部として用いる場合には、このような負荷は抵抗として働き、電子の流れが抑制されてしまうため、抵抗を生じないという意味では、電子排出部はアースとすることが望ましい。 C1. Modification 1:
In the embodiment, the electron discharge portion that guides electrons from the catalyst metal layer 22 to the outside is configured by the ground 30, but may be configured differently. However, when a load that consumes electric power is used as the electron discharge unit, such a load acts as a resistance, and the flow of electrons is suppressed. Therefore, in the sense that no resistance is generated, the electron discharge unit is grounded. It is desirable to do.

Ｃ２．変形例２：
実施例では、水素タンク１０は、高圧の水素ガスを貯蔵するタンクとしたが、異なる構成としても良い。例えば、容器部２０内に、水素吸蔵合金をさらに備え、気体の状態で貯蔵する他、水素吸蔵合金中に吸蔵させることによって水素を貯蔵するタンクとしても良い。あるいは、水素タンク１０を、液体水素を貯蔵するタンクとしても良い。容器部と外殻層とを備え、水素を貯蔵する容器部２０から気体の水素が漏れ出す可能性のある水素タンクであれば、本発明を適用することにより、外殻層の水素脆化を抑えて水素タンクの耐久性を向上させる同様の効果を得ることができる。 C2. Modification 2:
In the embodiment, the hydrogen tank 10 is a tank that stores high-pressure hydrogen gas, but may have a different configuration. For example, the container 20 may be further provided with a hydrogen storage alloy and stored in a gaseous state, or may be a tank that stores hydrogen by storing in the hydrogen storage alloy. Alternatively, the hydrogen tank 10 may be a tank that stores liquid hydrogen. By applying the present invention, hydrogen embrittlement of the outer shell layer can be achieved if the hydrogen tank has a container portion and an outer shell layer and gaseous hydrogen may leak from the container portion 20 for storing hydrogen. It is possible to obtain the same effect of suppressing and improving the durability of the hydrogen tank.

水素タンク１０の構成の概略を現わす断面模式図である。2 is a schematic cross-sectional view showing an outline of the configuration of the hydrogen tank 10. FIG.

Explanation of symbols

１０…水素タンク
２０…容器部
２２…触媒金属層
２４…呈色反応層
２６…外殻層
２７…覗き窓
２８…コネクタ部
３０…アース DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Hydrogen tank 20 ... Container part 22 ... Catalytic metal layer 24 ... Color reaction layer 26 ... Outer shell layer 27 ... Viewing window 28 ... Connector part 30 ... Ground

Claims

A hydrogen tank for storing hydrogen,
A container part in which a space for storing hydrogen is formed;
A catalyst metal layer that covers the outside of the container part and is made of a metal thin film having an activity of promoting a reaction in which hydrogen molecules are protonated;
A color reaction layer that covers the catalyst metal layer and includes a color reaction solution that changes color when the hydrogen ion concentration increases, and a holding member that holds the color reaction solution;
A hydrogen tank comprising: an outer shell layer that covers the color reaction layer and at least a part of which is transparent.

The hydrogen tank according to claim 1, further comprising:
A hydrogen tank provided with an electron discharge portion that is connected to the catalyst metal layer and guides electrons generated when hydrogen molecules are protonated in the catalyst metal layer to the outside of the catalyst metal layer.

The hydrogen tank according to claim 2,
The electron discharge unit is a ground hydrogen tank.

A hydrogen tank according to any one of claims 1 to 3,
The color reaction solution is a methyl orange aqueous solution.

A hydrogen tank according to any one of claims 1 to 4,
The catalyst metal layer is a palladium layer.