마이크로실린더 배열에서 압축된 기체를 저장하고 유리하는장치 및 상기 마이크로실린더 배열들을 충전하는 시스템 document_id A220623071381

수소는 에너지 밀도가 매우 높은 원소이며 청정 연료(cleanburning fuel)로 잘 알려져 있다. 수소는 연소를 통해, 또는 연료 셀(fuel cell)을 매개로 한 산화/환원 반응(oxidation/reduction reactions)에 의해 산소와 결합되어, 열이나 전기 동력을 생성한다. 이러한 반응의 주된 생성물은 물(water)인데, 이는 공해가 없으며(non-polluting), 수소와 산소를 재생성하기 위해 재활용될 수 있다. 현재, 수소 에너지학(hydrogen energetics)은 원자력 산업(nuclear industry), 자동차 운송(motor transport), 자동차 산업(auto industry), 화학 산업(chemical industry), 항공 우주 산업(aerospace industry) 등의 분야에 초점을 맞추고 있다. 특히, 수송 분야는 세계의 석유 생성의 대략 절반을 차지하는 소비자이다. 또한, 전세계의 대형 대도시 지역(metropolitan aggloneration)에서, 도로 교통(road traffic)은 오염물질과 소음을 방출하는 가장 중요하고 가장 빨리 증가하는 배출원 중에 하나이다. 차량 연료로서의 수소는 오염 배출물의 감소나 제거 및 생성되는 소음 수준(noise level)을 극적으로 감소시킬 수 있는 기회를 제공한다. 수소 에너지학(hydrogen energetics)이 봉착한 장애물들 중 하나는 안전하게 저장하는 것(safe storage)과 연소 셀(combustion cell)에 수소 연료를 전달하는 것이다. 일반적으로, 물리적인 저장(액체 또는 압축 수소)과 화학적인 저장(금속 수산화물들에서의 수소 흡수, 및 카본 나노 파이버(carbon nano-fibers)에서의 수소 흡수)을 포함하는 몇 가지 접근법이 개발되었다. 압축 수소는 중공의 유리(glass) 미세 구체(microspherical) 및/또는 마이크로실린더(microsylinder)(다중 모세관(multi-capillary)) 배열들과 같은, 미세 캡슐들(microcapsules)에 안전하게 저장될 수 있다고 알려져 있다. 만약 가열된다면, 수소에 대한 상기 유리 투과성(glass permeability)이 증가할 것이다. 수소는 벽 온도(wall temperature)에 크게 의존하는 비율로 얇은 유리(glass) 벽을 통해 미세 구체들 및/ 마이크로실린더들의 중공의 중심(core)으로 확산될 수 있다. 이것은 높은 온도 및 높은 압력 환경에서 미세 구체들 및/또는 마이크로실린더들을 배치함으로써 상기 미세 캡슐들을 기체로 채우는 능력을 제공한다. 일단 냉각되면, 확산률(diffusion)이 실내 온도에서 급격히 낮아지게 되므로, 상기 미세 캡슐들은 내부에서 상기 수소를 고정한다(lock). 온도의 계속된 증가는 상기 확산률을 증가시킬 것이다. 그러므로, 상기 미세 구체들에 잡힌 수소는 상기 온도를 계속적으로 증가시킴으로써 방출된다. 예를 들면, 미국 등록특허공보 제4,328,768호는 수소 기체로 채워진 중공의 미세 구체들이 400atm의 압력으로 연료 저장 챔버(chamber) 내에 저장되는 연료 저장 및 공급 시스템을 기술한다. 미세 구체들은 연료 저장 챔버로부터 확산에 의해 수소 기체가 자유롭게 되는 가열 공급 챔버를 통과하도록 안내되고, 엔진으로 공급되며, 그 이후 실질적으로 비워진 미세 구체는 제2 저장 챔버로 공급된다. 실질적으로 비워진 미세 구체들은 펌프와 같은 기계적 수단에 의해 재충전을 위해 미세 구체들이 제거될 수 있는 저장 챔버로 제거된다. 채박(Chabak)의 국제 공개 제WO2006/0463481A1호는 수소 축적(accumulation) 및 저장 재료와 그것을 형성하는 방법을 기술한다. 상기 재료는 서로 묶여 강체 구조(rigid structure)를 형성하는 복수 개의 다양한 크기 및 부분적으로 수소 투과 가능한 미세 구체들을 구비하며 상기 미세 구체들의 지름은 상기 구조의 중심에서 상기 구조의 에지(edge)쪽으로 감소한다. 상기 강체 구조의 외부 표면은 밀봉층에 의해 둘러싸이며, 그로 인하여 구체 내부의 공간을 폐쇄시킨다(close). 빅(Vik)의 국제 공개 제WO2005/028945A2호는 수소와 같은 매우 가압된 기체를 저장하는 저장 장치를 기술한다. 상기 장치는 외부 용기(vessel)와 분리하여 밀봉된 복수 개의 내부 용기들을 구비한다. 상기 내부 용기들과 상기 외부 용기들 각각의 내부와 연결되는 수단이 제공된다. 상기 내부 및 외부 용기들은 적절한 형태를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 내부 용기들은 실질적으로 구형이다. 또한, 상기 내부 용기들은 서로 곧으며 평행한 튜브(tubes) 형태이다. 네덴코(Gnedenko) 등의 국제 공개 제WO2007/072470A1호는 압축된 수소 기체의 저장 장치를 기술한다. 상기 장치는 상기 압축 수소 기체를 포함하는 복수 개의 원통형 공간(cylindrical void)을 포함한다. 상기 장치는 또한 카트리지(cartridge)에 의해 상기 카트리지로부터 점유되지 않는 상기 챔버의 체적(volume)으로 수소 기체를 제어가능하게 유리하도록(liberating) 수소 유리 기구(hydrogen liberating tool)를 포함한다. 제WO2007/072470호에 기술된 일 실시예에 따르면, 상기 카트리지는 밀봉된 단부들(ends)을 갖는 중공의 마이크로실린더들이 치밀하게 채워진 어셈블리 구조(assembly structure)를 포함한다. 이 경우, 상기 마이크로실린더들 내에 저장된 수소를 상기 마이크로실린더들이 점유하지 않은 실린더 사이의 공간과 상기 경우의 다른 체적으로 유리시키기(liberating) 위해, 상기 수소 유리 기구는, 상기 마이크로실린더들을 따라 실린더 사이의 빈 공간의 상기 카트리지 내에서 짜여진(woven) 와이어(wire)와 같은, 전기 가열 부품을 포함할 수 있다. 또한, 상기 유기 기구는 전기 구동부(electric drive)의 샤프트(shaft)에 장착되며 상기 유기 기구에 인접한 상기 마이크로실린더를 점차 파괴하도록 구성된 기계적인 개방기(opener)를 포함할 수 있다. 제WO2007/072470호에 기술된 또 다른 실시예에 따르면, 상기 카트리지는 복수 개의 실린더 캐비티들(cavities)을 갖는 일체형 블럭(monolithic block)을 포함한다. 상기 수소 유리 도구에 인접한 상기 캐비티들의 단부들은 수소 확산기 플레이트(diffuser plate)로 덮여 진다. 이 경우, 상기 수소 유리 기구는 상기 수소 확산기 플레이트를 통해 광 향상된(photo-enhanced) 수소 확산을 제공하기 위한 제어가능한 방사원(radiation source)을 포함한다.