固体アンモニア貯蔵システムにおいて連結されている熱伝導構造体
アンモニアを可逆的に脱着及び吸着又は吸収することが可能なアンモニア飽和材料を含む物体からなる１つ以上のユニットで構成される材料圧密ブロックであって、前記アンモニア飽和材料が、−７０℃〜２５０℃で該アンモニア飽和材料の熱伝導率の少なくとも約５倍の熱伝導率を有する可撓性材料で作製されたガス透過性エンクロージャーによって囲まれている材料圧密ブロック、並びにそれを製造する方法が記載される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス透過性の可撓性熱伝導材料によって囲まれているアンモニア飽和材料を含む物体からなる１つ以上のユニットで構成される材料圧密ブロック、及びそれを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アンモニアは、多くの用途で広範に用いられている化学物質である。特定の用途としては、アンモニアを、燃焼プロセスからの排出ガス中のＮＯｘの選択触媒還元（ＳＣＲ）の還元剤として用いること、又はアンモニアを、例えば燃料電池に関するようなエネルギー発生プロセスにおける燃料として用いることが挙げられる。
【０００３】
多くの用途の場合、特に自動車用途では、アンモニアをベッセル内に加圧液体の形態で貯蔵することはあまりに危険である。尿素は、アンモニアの機動性のある運搬ための、安全ではあるが間接的で非実用的な方法であり、この理由は、その方法が熱分解及び加水分解（（ＮＨ２）２ＣＯ＋Ｈ２Ｏ→２ＮＨ３＋ＣＯ２）を伴うプロセスによって尿素をアンモニアに変えることを必要とするためである。
【０００４】
固体への吸着又は吸収を伴う貯蔵方法は、無水液体アンモニアの安全上の問題及び出発材料の分解を避けることができる。
【０００５】
金属アンミン塩は、アンモニア吸収・脱着材料であり、アンモニアの固体貯蔵媒体として用いることができ（例えば特許文献１を参照）、これは更に、前述したようにＮＯｘの排出を削減するために選択触媒還元の還元剤として用いることができる。
【０００６】
アンモニア貯蔵材料からのアンモニアの放出は、熱の供給を必要とする吸熱プロセスである。関連する問題は、貯蔵材料及び特にアンモニア枯渇（depleted）貯蔵材料が概して低い熱伝導率を有することであり、その材料からアンモニアが枯渇するときに孔（porosities）が形成される可能性があり、これは熱伝導を更に妨げる。熱伝導が低下することの影響は、加熱源をより高い温度まで加熱しなければならず、システムの応答時間がより長くなることである。
【０００７】
アンモニアがアンモニア貯蔵材料から枯渇すると変化する材料特性から別の問題が生じる。アンモニアは、その材料の構造の本質的部分であるため、たいていのアンモニア吸収固体は枯渇時に全体的な寸法が収縮する。材料は、最初に容器を完全に満たしていたとしても、脱ガス後には容器の壁と接触しなくなる。容器の壁と貯蔵材料との間の間隙は、断熱層として作用し、容器が外側から加熱される場合に熱が貯蔵材料内に運ばれるのを妨げる。移動及び振動する車両に搭載されている容器内に緩く収容されている大きな材料ブロックを有することも望ましくなく、この理由は、これによってシステムの機械的な安定性が損なわれる可能性があるためである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２００６／０１２９０３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明はこれらの問題に対処する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の態様では、本発明は、アンモニアを可逆的に吸着又は吸収及び脱着することが可能なアンモニア飽和材料を含む物体からなる１つ以上のユニットで構成される材料圧密ブロックであって、前記アンモニア飽和材料が、−７０℃〜２５０℃で該アンモニア飽和材料の熱伝導率の少なくとも５倍の熱伝導率を有するガス透過性の可撓性材料によって囲まれている、材料圧密ブロックに関する。
【００１１】
第２の態様では、本発明は、前記材料圧密ブロックを製造する方法であって、
アンモニアを可逆的に吸着又は吸収及び脱着することが可能なアンモニア飽和材料を含む前記物体を、−７０℃〜２５０℃で前記アンモニア飽和材料の熱伝導率の少なくとも５倍の熱伝導率を有するガス透過性の可撓性材料で包装して（wrapping）、包装された物体の１つ以上のユニットを提供することと、
前記１つ以上のユニットを、少なくとも約５ＭＰａの外圧によって圧縮することであって、任意に、前記１つ以上のユニットを、１つ又は２つの開放端と任意に１つ以上の取り外し可能な壁とを有する容器又は型に入れ、かつ任意にプレートを介して、前記外圧を前記開放端を通じて一軸に加えることと
を含む、方法に関する。
【００１２】
第３の態様では、本発明は、前記材料圧密ブロックを製造する方法であって、
アンモニアを可逆的に吸着又は吸収及び脱着することが可能なアンモニア枯渇材料を含む物体を、−７０℃〜２５０℃で前記アンモニア飽和材料の熱伝導率の少なくとも５倍の熱伝導率を有するガス透過性の可撓性材料で包装して、包装された物体の１つ以上のユニットを提供することと、
前記１つ以上のユニットが容器内で固定されるように、前記ユニットを前記容器に充填することと、
アンモニアを可逆的に吸着又は吸収及び脱着することが可能な前記アンモニア枯渇材料をアンモニアで飽和させることと
を含む、方法に関する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】ガス透過性の可撓性熱伝導材料のエンクロージャーによって囲まれており、このようにして貯蔵材料収容ユニット又はパッケージを形成する容器内のアンモニア貯蔵材料の各部分を示す図であり、エンクロージャーは、閉曲面（closed surfaces）の連結された構造体（connected structure）を形成している。
【図２】ガス透過性の可撓性熱伝導材料の１つのエンクロージャーによって囲まれている、容器内のアンモニア貯蔵材料を示す図であり、エンクロージャーは、アンモニア貯蔵材料に加えて、第２の貯蔵材料収容ユニットを包囲しており、エンクロージャーは、閉曲面の完全に連結された構造体を形成しない。
【図３】外力又は外圧を用いて図１の構造体を形成する方法を示す図である。
【図４】容器内部の材料の飽和を用いて図１の構造体を形成する方法を示す図である。
【図５】ガス透過性の熱伝導可撓性箔内に包装されるアンモニア貯蔵材料パッケージの生産ラインを概略的に示す図である。
【図６】液体アンモニア／気体アンモニアの相境界及びＳｒ（ＮＨ３）８Ｃｌ２の平衡圧の温度／圧力曲線を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明は、１つ以上のエンクロージャーの内部にアンモニアを可逆的に吸着又は吸収及び脱着することが可能なアンモニア貯蔵材料を包囲することによって前述の問題を解決する。エンクロージャーは、ガス輸送に関しては透過性であるが貯蔵材料に関しては透過性ではない熱伝導材料からなるか又は熱伝導材料を含む。エンクロージャーは、エンクロージャー表面と平行に熱を伝達する構造体として働く。エンクロージャーは、詰め込まれるか又は圧密されて、隣接するエンクロージャー間の空隙若しくは隙間をないままとするか又は実質的になくす。このように、エンクロージャーは、大きな面積を介して隣り合うエンクロージャーに連結され、隣り合うエンクロージャーとの間に熱流抵抗をほとんど与えない。実際には、最大限の熱伝達性能を有する完全に連結された閉曲面のセットからなる熱伝導構造体が得られる。
【００１５】
したがって、一態様では、本発明は、アンモニアを可逆的に吸着又は吸収及び脱着することが可能なアンモニア飽和材料を含む物体からなる１つ以上のユニットで構成される材料圧密ブロックであって、前記アンモニア飽和材料が、−７０℃〜２５０℃で、すなわち−７０℃〜２５０℃の範囲全体にわたって該アンモニア飽和材料の熱伝導率の少なくとも５倍の熱伝導率を有するガス透過性の可撓性材料によって囲まれている、材料圧密ブロックに関する。
【００１６】
「材料圧密ブロック」とは、本明細書中で用いる場合、圧密又は圧縮されている円筒体、立方体、切り石（ashlar）、ピラミッド等の任意の所望の形状又は完全に不規則な形状でもあるブロックの全体的な外観を有する材料塊を意味する。ブロックは、１つ以上のユニット（又は「パッケージ」）、通常は２個以上のユニット（例えば少なくとも約２個、３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個、１５個、２０個、５０個又は１００個のユニット）からなり、これらは、各ユニットがエンクロージャー又は「包装」材料の閉曲面に囲まれているために個々に特定することができる。エンクロージャー内の材料は、アンモニア飽和状態でアンモニアを吸着又は吸収及び脱着することが可能な１つ以上の材料を含む。
【００１７】
したがって、アンモニアを吸着又は吸収することが可能な材料（「アンモニア貯蔵材料」）は、ブロック内で包囲された複数の区画に物理的に分けられる。ブロックは圧密又は圧縮されているため、各エンクロージャーの大部分は隣り合うエンクロージャーと接触している。パッケージのエンクロージャー間の空隙又は隙間、すなわちエンクロージャー間の接触面は最小限まで低減され、すなわち、空隙は、材料ブロックの体積の約１５体積％以下、１０体積％以下、好ましくは約５体積％未満、例えば２体積％又は１体積％未満を占める。接触表面積は熱伝達領域として働き、エンクロージャーの厚さがエンクロージャーのサイズと比べて小さい限り、熱接触抵抗はなくなる。その結果、エンクロージャーは、ブロックの任意の２つの部分間の熱伝達構造体として働く完全に相互連結された閉曲面のセットを形成する。
【００１８】
圧密又は圧縮の結果である隣り合うエンクロージャー間の大きい接触面積は、アンモニアの脱着又は脱気時のアンモニア貯蔵材料の機械的変形に対して強固である構造体又はブロック全体の機械的な安定性に更につながる。
【００１９】
ブロック内に２個以上のユニットが存在する場合、上記で規定したように全てのユニットを囲む熱伝導性でガス透過性の可撓性材料からなる外側エンクロージャーがあってもよい。２個以上のエンクロージャーは、同じであるか又は異なる熱伝導材料を含むことができ、同じであるか又は異なるアンモニア貯蔵材料を包囲することができる。例えば、２個以上のユニットでは、Ｓｒ（ＮＨ３）８Ｃｌ２をアルミニウム製のエンクロージャー内に収容することができ、Ｃａ（ＮＨ３）８Ｃｌ２をアルミニウム合金製のエンクロージャー内に収容することができる。
【００２０】
ユニット又はパッケージの数、したがってエンクロージャーの数、並びにユニット又はパッケージのサイズ及び形状、したがってエンクロージャーのサイズ及び形状、並びにエンクロージャーの材料は、１つの特定の圧密ブロック内であっても大きく変わる場合がある。ブロックは圧密又は圧縮されているため、ユニット及びエンクロージャーの結果として生じる最終形状は一様ではないが、圧縮前の最初のパッケージ形状及びパッケージの正確な位置に応じて確率的に変わることになる。しかし、アンモニア貯蔵材料対エンクロージャー材料の比はパッケージスケールで明確に規定されているため、特に複数のパッケージの出発サイズが同程度である場合に統計的変動は小さくなる。したがって、パッケージサイズよりも大きい長さスケールで、組成及び熱挙動の平均値は明確に規定される。したがって、後述するような製造プロセスにおいて材料の位置をきめ細かく制御する必要はない。
【００２１】
出発ユニット又は出発パッケージの典型的な寸法は、限定されるわけではないが、直径が約１ｃｍ〜約１０ｃｍ、約１０ｃｍ〜約３０ｃｍの直径を有する容器又はカートリッジにおける使用には好ましくは約５ｃｍ〜約１０ｃｍであり、直径が１０ｃｍよりも小さい容器又はカートリッジにおける使用には約２ｃｍ〜約６ｃｍである。
【００２２】
通常は或る種の箔又はフィルムである、アンモニア貯蔵材料を含む物体を囲む可撓性材料は、ガス透過性であるが、実質的に防塵性である（すなわちアンモニア貯蔵材料に対して実質的に不透過性である）。ガス透過性は、アンモニア貯蔵材料が脱着又は脱ガスされるときに該アンモニア貯蔵材料からのガス通過を確実にするために必要である。防塵性は、熱接触抵抗の大幅な上昇及び最終的なブロック構造体の機械的強度の低下をもたらしかねない、製造プロセス中にアンモニア貯蔵材料がパッケージ間の最初の空隙及び隙間やパッケージと任意の容器の壁（存在する場合）との間の最初の空隙及び隙間に入ることを防止する。さらに、処理中のアンモニア貯蔵材料及びアンモニアの損失が低減される。
【００２３】
必要なガス透過性及び防塵性は、多孔質の箔若しくはフィルムを用いることによって、パッケージを形成する前に箔若しくはフィルムを穿孔することによって、圧縮手順中にガス透過性になる、例えば多孔質になるか若しくは穿孔される箔若しくはフィルムを用いることによって、又は単にパッケージを非気密に閉鎖することによって達成することができる。例えば、パッケージを形成するためにアンモニア貯蔵材料の周りに重ねて単に巻き付けられる標準的な非透過性箔は、通常、パッケージからアンモニアガスを輸送するためにパッケージのエンクロージャーに十分な漏出口（leak）を有するが、粉末は逃がさない。ガス透過性とは、アンモニアガスを、前述した機構のいずれか又は同じ性能につながる任意の他の好適な機構によってパッケージ外に輸送することができることを意味する。
【００２４】
箔又はフィルムの厚さは、ユニット又はパッケージ全体の寸法に比べて小さい限りにおいては、重要ではない。概して、厚さは、約１μｍ〜約１００μｍ、好ましくは約１０μｍ〜約５０μｍで変えることができる。
【００２５】
可撓性でガス透過性にすることができ、かつ−７０℃〜２５０℃でアンモニア飽和貯蔵材料の熱伝導率の少なくとも約５倍、好ましくは約１０倍、またさらには約２０倍、約５０倍又は約１００倍の熱伝導率を有する材料で作製される任意のエンクロージャーを本発明において用いることができる。例示的な材料は、金属、合金、グラファイト、複合材料、例えば熱伝導性であるように改質されているプラスチック、熱伝導性であるように改質されているゴム及びそれらの任意の混合物であるか、又はこれらを含む。同様に意図されるのは、上記で規定したような熱伝導材料の複合材、また熱伝導材料に関して全体的な熱伝導率が上記で規定したようなものである限りは、より低い熱伝導率を有する材料である。好ましくは、この材料は、良好な機械的強度を有し、アンモニアに対して不活性である。目下特に好ましい材料はアルミニウム及びアルミニウム合金である。
【００２６】
例えば、アルミニウムの熱伝導率は約２４０Ｗ／ｍＫであり、アルミニウム合金の熱伝導率は幾分小さい。一般に、多くの金属は同程度の大きさの熱伝導率を有する。
【００２７】
対照的に、金属アンミン塩で作製される貯蔵材料の熱伝導率は約１Ｗ／ｍＫの大きさである。
【００２８】
可撓性材料で作製される熱伝導性のガス透過性エンクロージャーは、通常、圧密ブロックの質量の少なくとも約０．１質量％、例えば約２質量％、約５質量％、約２０質量％、及び約２０質量％以下を構成する。
【００２９】
圧密ブロックが容器内に収容されている場合、熱伝導性でガス透過性の可撓性材料は、通常、容器体積の少なくとも約０．１体積％、また約１０体積％以下を構成する。
【００３０】
エンクロージャーの数、エンクロージャーのサイズ及び形状、並びにエンクロージャーの熱伝導率及び厚さは全て、圧密ブロックの全体的な熱性能に影響を与える。同じ量及びタイプのエンクロージャー材料及びアンモニア貯蔵材料を有するが、異なる数のエンクロージャーを有する２つのブロックの場合、エンクロージャーのサイズ及び表面積は当然ながら異なる。ユニット及びエンクロージャーの数が少ないほど、ユニット及びエンクロージャーのサイズは大きくなり、かつエンクロージャー表面と熱伝導性に乏しいアンモニア貯蔵材料との間の平均距離は大きくなる。特定の用途の場合、前述したパラメーターは、通常、所望の全体的な熱伝導率及び熱応答時間を与えるように最適化される。
【００３１】
可撓性材料で作製される上述の熱伝導性のガス透過性エンクロージャーは、アンモニアを可逆的に脱着及び吸着又は吸収することが可能なアンモニア飽和材料を含む物体（「アンモニア貯蔵材料」）のエンクロージャーとして働く。
【００３２】
アンモニアを可逆的に脱着及び吸着することが可能な材料の例は、アンモニア飽和酸処理炭素及びゼオライトである。
【００３３】
アンモニアを可逆的に脱着及び吸収することが可能な材料の例は、金属アンミン錯塩であり、好ましくは金属アンミン錯塩から選択されるか又は金属アンミン錯塩を含む。好ましい金属アンミン錯塩は、式Ｍａ（ＮＨ３）ｎＸｚ（式中、Ｍは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ若しくはＣｓのようなアルカリ金属、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ若しくはＢａのようなアルカリ土類金属、及び／又はＶ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ若しくはＺｎのような遷移金属、又はＮａＡｌ、ＫＡｌ、Ｋ２Ｚｎ、ＣｓＣｕ若しくはＫ２Ｆｅのようなそれらの組合せから選択される１種以上のカチオンであり、Ｘは、フッ化物イオン、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン、硝酸イオン、チオシアン酸イオン、硫酸イオン、モリブデン酸イオン及びリン酸イオンから選択される１種以上のアニオンであり、ａは、塩１分子あたりのカチオンの数であり、ｚは、塩１分子あたりのアニオンの数であり、ｎは、２〜１２、好ましくは６〜８の配位数である）を有する。
【００３４】
Ｍｇ（ＮＨ３）６Ｃｌ２、Ｃａ（ＮＨ３）８Ｃｌ２、Ｍｎ（ＮＨ３）６Ｃｌ２及びＳｒ（ＮＨ３）８Ｃｌ２及びそれらの任意の混合物から選択されるか又はこれらを含む金属アンミン塩が特に好ましい。
【００３５】
金属アンミン錯塩は、例えば容器若しくは回転ドラム内におけるアンモニア雰囲気中で未処理（plain）出発塩を飽和させるか、又は未処理の出発塩を液体アンモニアで処理すること等の当業者に既知の種々の方法によって、未処理のアンモニア無含有出発塩から形成される。
【００３６】
本発明の文脈では、「アンモニア飽和」とは、アンモニアを可逆的に吸着又は吸収及び脱着することが可能な材料であって、アンモニアによって占めることができる該材料中の部位のほとんど又は時として実質的に全てがアンモニアによって占められる材料を意味する。多くの場合、化学量論的に完全な飽和は達成するのが困難であるか又は不可能であり、したがって、「アンモニア飽和」という用語は、実際に合理的に達成することができるが、化学量論的な完全飽和に相当しない高度の飽和、すなわち、理論上の完全飽和の少なくとも約８０％又は８５％、より好ましくは少なくとも約９０％又は９５％、例えば少なくとも約９７％若しくは９８％又は更には９９％の飽和度を含む。
【００３７】
アンモニア飽和材料は、上述したアンモニア飽和金属アンミン塩の１種以上からなる場合、アンモニア飽和金属アンミン塩の密度がその最大密度の少なくとも約７０％であるように圧密されていることが好ましい。「最大密度」とは、飽和金属アンミン塩が単結晶である場合に周囲温度及び周囲圧力において有するであろうその密度を意味する。より好ましくは、最大密度の少なくとも約７５％又は約８０％又は約８５％又は約９０％又は約９３％又は約９５％又は約９７％、更には約９７％超の密度である。
【００３８】
熱伝導性でガス透過性の可撓性材料に囲まれる物体は、アンモニア飽和貯蔵材料を含むことに加えて、結合剤のような添加剤も含むことができるが、特に熱伝導粒子及びコヒーレント熱伝導構造体も含むことができる。熱伝導粒子（例えばフレーク、ペレット等）及びコヒーレント構造体（例えば小格子等）は、ガス透過性及び可撓性にすることができる前述の材料と同じ材料で作製することができる。そのような添加剤の量は、通常、アンモニア貯蔵材料の体積の約１．５体積％又は２体積％〜約１０体積％の範囲である。
【００３９】
上記で規定したような１つのユニットしか存在しない場合、この「第１の」ユニットは、アンモニアを吸着又は吸収することが可能である「未パッケージ」材料、並びに場合によっては添加剤及び／又はコヒーレント熱伝導構造体に加えて、通常は、上記で規定したユニットと他の点では同一であるより小さい第２のユニット又はパッケージを含む。しかし、そのような第２のユニットは、上記で特定した２個以上の第１のユニット又はパッケージが存在する場合にも含まれることができる。第２のユニットは、通常、周囲の第１のユニットの体積の約５体積％〜約５０体積％のサイズを有する。
【００４０】
圧密ブロックは、パッケージ又はユニットの圧密されていない出発アセンブリの空隙及び隙間がかなりの程度まで消失する圧密の程度に達するような圧力又は力によって圧密されている。多くの場合、出発アセンブリは、それ以上圧密することができない最大の程度まで圧密される。出発アセンブリの空隙及び隙間を消失させるように適用される圧力は、アンモニア飽和材料の性質とともに変わるが、最小圧力は多くの場合、約５ＭＰａ以上、例えば約１０ＭＰａ、約２０ＭＰａ、約５０ＭＰａ、約１００ＭＰａ又は更には約２００ＭＰａ以上である。
【００４１】
本発明の材料圧密ブロックは自立型とすることができ、すなわち外側容器内に包囲されていない場合であってもその形状を保つことができる。この場合、圧密は、例えばユニットの出発アセンブリの全ての面から圧力を適用することによって達成することができる。より通例では、材料圧密ブロックの出発アセンブリは、或る種の容器、例えば、一方の開放端又は２つの対向する開放端を有し、高圧に耐えることができる鋼製円筒体に導入され、次いで多くの場合に出発アセンブリ上に配置される１つ又は２つのプレートを介して一軸圧縮される。任意に、容器の壁は、材料圧密ブロックを取り出すために取り外すことができる。
【００４２】
自立型材料ブロックは、次いで、アンモニア飽和材料からアンモニアを放出させるために、通常は約２バール〜約５バールのアンモニア圧力で約４０℃〜約２００℃の温度で任意に加熱することができる容器に導入することができる。容器の加熱は外部からであっても又は内部からであってもよい。前者の場合、容器は好ましくは熱伝導性であり、例えばアルミニウム、鋼又は高い熱伝導率を有する他の合金等の材料で作製される。しかし、アンモニアを放出させるために真空又は熱と真空との組合せを用いることも可能である。例えば、約０．５バールの真空の場合、およそ室温（約２５℃）でアンモニアの脱着が起こる。
【００４３】
代替的には、出発アセンブリを最終的な容器内に入れることができ、この容器からアンモニアが放出され、この容器は任意に、少なくとも１つの、通常はたった１つの開放端を有し、前述したものと同じ方法で加熱することができる。しかし、この場合、容器は、材料を圧密するのに必要な圧力に耐えることが可能でなければならないか、又はプレス中に容器を機械的に支持するのに十分な強度を有する型に入れられる。圧密ブロックを形成する材料の出発アセンブリは、この容器内で一軸圧密される。
【００４４】
エンクロージャー面積全体の最大でも約２０％が熱輸送の所望の方向に対して約±１０度以内で垂直であり、すなわち上記ガス透過性の可撓性材料の表面積全体の少なくとも約８０％が熱輸送の所望の方向に対して約±１０度以内で平行であることが好ましい。
【００４５】
熱伝達の所望の方向は、通常、熱伝導を高める構造体又は添加剤が存在しない場合に熱流束の方向に相当する。熱流束は、容器の所与の構成及び熱供給に関する熱伝導問題を数学的に（分析的に又は数値的に）解くことによって見出すことができる。例えば軸回りに円筒対称性を有する構成の場合、熱伝達の所望の方向は対称軸に対して垂直である。より複雑な幾何学的形状の場合、熱伝導構造体の非存在下での熱流束、したがって熱伝達の所望の方向は概ね位置に応じる。したがって、容器内の任意の所与の地点における熱伝達の所望の方向は、熱伝達を高める構造体が存在しない場合に熱流束の方向として規定される。
【００４６】
しかし、連結されている熱伝導表面のセットの確率的性質に起因して、全ての熱伝導材料を熱伝達の所望の方向に沿って正確に位置合わせすることは不可能である。したがって、熱伝導材料の少なくとも約６０％が熱伝達の所望の方向に対して約±２０度以内で位置合わせされることが好ましい。熱伝導材料の少なくとも約８０％が熱伝達の所望の方向に対して約±２０度以内で位置合わせされることがより好ましい。熱伝導材料の少なくとも約８０％が熱伝達の所望の方向に対して約±１０度以内で位置合わせされることが更により好ましい。
【００４７】
さらに、連結されている熱伝導表面のセットの確率的性質に起因して、熱伝達の所望の方向が正確に分かることは必須ではなく、多くの場合に何らかの好適な簡単な方法によって見積もることができる。例えば、容器内の所与の地点における熱輸送の所望の方向は、加熱素子と上記所与の地点とを連結する最短のラインの方向によって見積もることができる。
【００４８】
円筒対称性を有する構成の場合には、見積もられた方向は正確である。この場合、熱輸送の所望の方向は、圧密ブロックの質量中心を通る長手方向軸から始まる半径に沿い、好ましくは、エンクロージャーの総面積の最大約２０度がそのような半径に対して約±１０度以内で垂直である。これは、例えば出発ユニット若しくはパッケージの楕円形状、及び／又は一軸圧縮によって達成することができる。
【００４９】
上述の場合、エンクロージャー表面全体のほとんどが熱輸送の所望の方向に対して平行である。この場合、所望の方向における対応する全体的な熱伝導率は、エンクロージャー材料及び貯蔵材料の熱伝導率の加重平均として推定することができる。
【００５０】
エンクロージャー材料が熱伝導率Ｋｅ＝２４０Ｗ／ｍｋを有するアルミニウムである一例では、アンモニア貯蔵材料はｋｓ＝１Ｗ／ｍＫを有し、エンクロージャー材料は、該エンクロージャー材料が収容される容器体積の２．５％を構成し、推定される全体的な熱伝導率は０．０２５Ｋｅ＋０．９７５ｋｓ＝７Ｗ／ｍＫである。好ましくは、全体的な熱伝導率は１Ｗ／ｍＫ〜２０Ｗ／ｍＫの範囲である。
【００５１】
更なる態様では、本発明は、上述のような前記材料圧密ブロックを製造する方法であって、
アンモニアを可逆的に吸着又は吸収及び脱着することが可能なアンモニア飽和材料を含む前記物体を、−７０℃〜２５０℃で前記アンモニア飽和材料の熱伝導率の少なくとも５倍の熱伝導率を有するガス透過性の可撓性材料で包装して、包装された物体の１つ以上のユニットを提供することと、
前記１つ以上のユニットを、少なくとも５ＭＰａの外圧によって圧縮することであって、任意に、前記１つ以上のユニットを、１つ又は２つの開放端と任意に１つ以上の取り外し可能な壁とを有する容器又は型に入れ、かつ任意にプレートを介して、前記外圧を前記開放端を通じて一軸に加えることと
を含む、方法に関する。
【００５２】
包装手順は、迅速で強固でかつ再現可能なものであるものとする。包装されたパッケージが取り扱い易く一様に包まれる形状を有するのであれば、パッケージをプレスする前に容器に流し込むうえで有利である。多くの場合、ほとんど球状の形状が好ましい。材料が包装プロセスにおいて予め圧密されている場合に更に有利である。好ましくは、材料は最終密度の約１／３にまで予め圧密される。最終密度の約１／２にまで予め圧密することが更により好ましい。自動化包装シーケンスの一例が図５に示されている。まず、アルミ箔片を成形工具においてボウル形状に成形する。次に、このボウル形状に所定の量のアンモニア飽和貯蔵材料を充填する。その後、ボウル形状の縁同士を一緒にプレスすることによってボウル形状を予め閉鎖する。最後に、パッケージを閉鎖し、逆さになったボウル形状のピストンによって上からプレスすることによって予め圧密し、その後、パッキングラインから取り除く。ボウル形状は、異なるパッケージ形状、例えば球状のパッケージを製造するための半球状形状を与えるように変えられ得る。
【００５３】
次に、バルク材料又は粒状材料又は粉末材料を導入する方法と同様の方法で材料を単に容器内に導入する（「流し込む」）。
【００５４】
続いて、材料を、少なくとも約５ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約１０ＭＰａ、例えば約２０ＭＰａ、約５０ＭＰａ、約１００ＭＰａ、約２００ＰＰａ又は更には約２００ＭＰａ超の外圧によって圧縮又は圧密する。圧縮は、例えば力を適用することができる好適な可動壁を有するチャンバー内において、包装されたユニット又はパッケージのアセンブリの全ての面からのものとすることができる。
【００５５】
より通例では、包装されたパッケージのアセンブリは上述したように一軸圧縮される。このように、エンクロージャーの全面積の２０度以下が熱伝導の所望の方向に対して垂直であることを達成することができる。
【００５６】
アンモニア飽和材料は、上述したアンモニア飽和金属アンミン塩の１種以上からなる場合、アンモニア飽和金属アンミン塩の密度がその最大密度の少なくとも約７０％であるように圧密されていることが好ましい。「最大密度」とは、飽和金属アンミン塩が単結晶である場合に周囲温度及び周囲圧力において有するであろうその密度を意味する。より好ましくは、少なくとも約７５％又は約８０％又は約８５％又は約９０％又は約９３％又は約９５％又は約９７％、更には約９７％超の密度である。
【００５７】
また更なる態様では、本発明は、上述のように、容器に入った前記材料圧密ブロックを製造する方法であって、
アンモニアを可逆的に吸着又は吸収及び脱着することが可能なアンモニア枯渇材料を含む物体を、−７０℃〜２５０℃で前記アンモニア飽和材料の熱伝導率の少なくとも５倍の熱伝導率を有するガス透過性の可撓性材料で包装して、包装された物体の１つ以上のユニットを提供することと、
前記１つ以上のユニットが容器内で固定されるように、前記ユニットを前記容器に充填することと、
アンモニアを可逆的に吸着又は吸収及び脱着することが可能な前記アンモニア枯渇材料をアンモニアで処理し、それによってアンモニアを可逆的に吸着又は吸収及び脱着することが可能な前記材料を飽和及び圧密させることと
を含む、方法に関する。
【００５８】
この方法で、アンモニア枯渇材料を含む出発物体は、材料が膨張するための十分なスペースを残すようにエンクロージャー内に緩く包装される。
【００５９】
アンモニアを可逆的に吸着又は吸収及び脱着することが可能なアンモニア枯渇材料は、アンモニアに結合することができる部位がアンモニアによって低い程度までしか（例えば約２０％未満の程度まで）又は全く占められていない材料を意味する。金属アンモニア錯塩を形成することができる金属塩の場合、未処理の金属塩を出発材料として用いることができる。
【００６０】
包装された材料は次いで容器に入れられるため、容器内では移動することができない（これは通常、容器内に単に「流し込む」ことによっても達成可能である）。
【００６１】
次に、材料をアンモニアで飽和させるためにアンモニアを気体状又は液体状で容器に導入する。アンモニア枯渇貯蔵材料が飽和時に膨張することは当業者には既知である。本発明の場合、アンモニア貯蔵材料は、容器に包囲されているときに膨張するため、ユニット又はパッケージ間やパッケージと容器の壁との間の空隙及び隙間がなくなるか又は消失し、アンモニア貯蔵材料はそのエンクロージャー内で最終的に容器壁に対してプレスされることで材料圧密ブロックを形成する。
【００６２】
上記の場合、ガス透過性箔に充填されるアンモニア枯渇材料の量は、アンモニアの飽和後に材料が箔によって形成されているパッケージを完全に充填するようなものである。これは、飽和塩中の未処理の塩の重量比率によって容易に計算することができる。例えば、Ｓｒ（ＮＨ３）８Ｃｌ２は５４重量％のＳｒＣｌ２を含有しているため、パッケージが最終圧縮状態で１００ｇのＳｒ（ＮＨ３）８Ｃｌ２を含有しているものとする場合、パッケージは５４ｇのＳｒＣｌ２で充填されているものとする。
【００６３】
特に好ましい実施形態では、アンモニアを可逆的に吸着又は吸収及び脱着することが可能な材料を飽和及び圧密させることは、
ａ．前記貯蔵容器を、約６５℃以下の温度レベルＴＴでサーモスタット（thermostatting）媒体と直接的又は間接的に接触させて配置することと、
ｂ．前記貯蔵容器を気体アンモニアの供給源に接続することであって、少なくとも前記飽和プロセスの一部の間に、所定の飽和度まで前記アンモニア貯蔵材料を飽和させる際の前記気体アンモニアを約ＰＴ以下の圧力ＰＳとし、ここで、ＰＳは、前記アンモニア貯蔵材料を飽和させる際のアンモニアの圧力であり、かつＰＴは、前記温度レベルＴＴにおける液体アンモニアの平衡蒸気圧であることと
を含む。
【００６４】
容器は、その全体がサーモスタット媒体と直接的若しくは間接的に接触していることができるか、又は容器の一部のみがサーモスタット媒体と直接的若しくは間接的に接触している。
【００６５】
この方法は、同時係属中の欧州特許出願第１０００５２４５．５号（該出願の開示は明示的に参照される）においてアンモニア貯蔵材料の同様の再飽和に関して詳細に記載されている。
【００６６】
この方法では、温度レベルＴＴは、好ましくは、約０℃〜約４０℃、例えば約０℃〜約２０℃又は約２０℃〜約４０℃であり、圧力Ｐｓは、好ましくは、温度ＴＴにおける液体アンモニアの平衡蒸気圧の少なくとも約５０％、例えば少なくとも約７５％又は少なくとも約９０％であり、所定の飽和度は、好ましくは少なくとも約８０％、約９０％、約９５％又は約９８％である。
【００６７】
サーモスタット媒体は、水又は単相水性媒体とすることができる。
【００６８】
気体アンモニアが温度ＴＴにおける液体アンモニアの平衡蒸気圧ＰＴ以下である圧力Ｐｓにある本方法の一部は、好ましくは全飽和期間の最後の約１／３の間である方法の最後の部分であるか、又は所定の飽和度の最後の約２５％が達成される。
【００６９】
容器のアンモニア注入口に対向する端における低速の飽和は回避することが好ましく、この理由は、そうしなければアンモニア注入口に近い貯蔵材料が容器の対向端における貯蔵材料よりも速い速度で飽和する可能性があり、容器のアンモニア注入口に対向する端における貯蔵材料の飽和が妨げられる可能性があるためである。
【００７０】
これは複数の方法で制御することができる。幾つかの実施形態では、例えばカートリッジの表面の約５０％以下、約２５％以下、又は約１０％以下、例えば更には約５％以下が飽和時間の一部又は飽和時間全体の間に断熱材料で覆われるように、容器又はカートリッジのアンモニア注入口に近い部分を断熱する。幾つかの実施形態では、表面の約５０％をプロセスの始めに覆い、次いで、飽和の進行中に次第に少ない表面を覆う。
【００７１】
幾つかの実施形態では、サーモスタット媒体は、カートリッジの注入口と対向する端にのみ塗布し、カートリッジのその部分における飽和速度を上昇させるようにする。サーモスタット浴中のサーモスタット媒体の液位は、サーモスタット媒体が飽和プロセスの終了時にカートリッジを完全に覆うまで、アンモニア注入口から離れた端において開始して飽和の高まりとともに更に増大させることができる。飽和速度を制御する別の方法は、例えば、サーモスタット媒体によって容器の下側部分を上側部分よりも冷却すること及び／又はサーモスタット媒体を、カートリッジの注入口と対向するその底部に注入口を有する上側部分よりも高速で流すことによって、カートリッジの注入口から更に離れた端におけるより低温から、注入口を有する端におけるより高温まで、サーモスタット媒体中に温度勾配又は熱損失勾配を与えることである。
【００７２】
さらに、高密度がそれほど重要ではない場合に、飽和速度を制御するために容器内部の貯蔵材料の密度を低下させることも可能である。
【００７３】
これらの措置は、カートリッジの全ての部分においておよそ同じであるか又はアンモニア注入口から離れた部分において幾分より速い飽和速度をもたらすことができる。
【００７４】
したがって、本方法の幾つかの実施形態では、サーモスタット媒体との直接的又は間接的な接触は、気体アンモニアの供給源に接続されていない容器の端から始まって気体アンモニアの供給源に接続されている端まで、容器が浸漬されているサーモスタット浴内のサーモスタット媒体の液位を上昇させることによる飽和又は再飽和の増大に伴って増大される。さらに、気体アンモニアの供給源に接続されている容器の端は、容器の表面の約５０％以下、約２５％以下、又は約１０％以下、例えば更には約５％以下が飽和時間又は再飽和時間の少なくとも一部の間に断熱材料で覆われるように、断熱することができる。幾つかの実施形態では、冷却装置及び／又は他の温度制御装置及び／又は強制対流状態が、気体アンモニアの供給源に接続されている端よりも気体アンモニアの供給源に接続されていない容器の端からより多くの熱が放散するように、温度勾配又は熱損失勾配を与える。
【００７５】
以下を含む多くの利点が本発明と関連している：
・加熱源からの良好な熱伝達
・貯蔵材料を通した高い熱伝導
・貯蔵材料特性（及びアンモニア含量）に依存しない（ほんのわずか依存する）熱伝達及び熱伝導
・加熱源への良好な機械的及び熱的接触
・貯蔵材料の機械的安定性の増大
・箔に貯蔵材料を包装することは処理中のアンモニアの脱ガスを低減する
・箔に貯蔵材料を包装することは処理中の埃に関連する問題を低減する
・包装プロセス中に貯蔵材料が予め圧密される
・規則的な形状のパッケージにより、プレス前の貯蔵材料密度がより高くなる
・均一に分配されたパッケージにより、プレス後の貯蔵材料密度がより高くなる。
【００７６】
それらの特性により、本発明の材料圧密ブロックは、加熱されかつ／又は真空ラインに接続されることができる容器内に収容されるアンモニア源として働く特定の用途に理想的に適したものとなる。そのような容器は、通常は好適な定量注入装置を介して、アンモニア消費ユニット、例えば燃焼機関の排出ラインにおけるＳＣＲ触媒、アンモニアを窒素及び水素に分解する装置又はアンモニアで稼働する燃料電池に通常は接続される。
【００７７】
図１は、加熱源１０３を任意に備える容器１０２内の材料圧密ブロック１００の概略断面図を示し、材料圧密ブロック１００は、熱伝導性でガス透過性の可撓性材料１０８で包装されているアンモニア飽和貯蔵材料１０６を含むユニット又はパッケージ１０４で構成されている。分かり得るように、空隙又は隙間１１０（図面では大きく誇張されている）は最小限に抑えられており、エンクロージャー１０８の表面積の大部分は熱伝導の所望の方向に対して平行であり、この方向は、材料圧密ブロックの円筒形状の質量中心を通る長手方向軸を起点とする半径方向である。
【００７８】
図２は、加熱源２０３を任意に備える容器２０２内の材料圧密ブロック２００の概略断面図を示し、材料圧密ブロック２００は、熱伝導性でガス透過性の可撓性材料２０８で包装されているアンモニア飽和貯蔵材料２０６を含む１つのユニット又はパッケージで構成されている。アンモニア飽和貯蔵材料２０６に加えて、熱伝導性でガス透過性の可撓性材料２０８’で包装されている更なるアンモニア飽和貯蔵材料２０６’で充填されている第２のユニット又はパッケージ２０４が、外側エンクロージャー２０８内に包囲されている。
【００７９】
図３ａは、大きな空隙又は隙間３１０を有する容器３０２内に導入される（「流し込まれる」）、熱伝導性でガス透過性の可撓性材料３０８で包装されているアンモニア飽和貯蔵材料３０６を含む、圧縮されていない出発ユニット３０４の概略断面図を示す。
【００８０】
図３ｂは、ピストン３２０による外力ｆによって圧縮した後の同じユニットを示し、この場合、圧密ユニット３０４’は、熱伝導性でガス透過性の可撓性材料３０８で包装されている圧密アンモニア飽和貯蔵材料３０６’を含み、アセンブリ全体が、容器３０２内に空隙又は隙間３１０’がなくなった状態で圧密材料塊３００を形成している。
【００８１】
図４ａは、間に大きな空隙又は隙間４１０がある状態で容器４０２内に導入された（「流し込まれた」）圧縮されていない出発ユニット４０４の概略断面図を示し、圧縮されていない出発ユニット４０４は、熱伝導性でガス透過性の可撓性材料４０８で包装されているアンモニア枯渇貯蔵材料４０６を含む。
【００８２】
図４ｂは、図４のアンモニア枯渇貯蔵材料４０６にアンモニアを導入することによって膨張しており、それによって熱伝導性でガス透過性の可撓性材料４０８で包装されている圧密アンモニア飽和貯蔵材料４０６’を収容するように圧密されているユニット４０４’の概略断面図を示し、アセンブリ全体が、容器４０２内に空隙又は隙間４１０’がなくなった状態で圧密材料塊４００を形成している。
【００８３】
図５は、アンモニア貯蔵材料を箔に包む自動パッキングラインの一例を示す。ステップ１において、箔片５０８を成形工具５０４の上部に配置する。ステップ２において、アクチュエーター５０７によってピストン５０６を下方へ移動させて成形工具５０４に入れ、それによって箔５０８にボウル形状を与える。ステップ３において、ボウル形状の箔５０８を、定量供給装置５１０からの所定量のアンモニア貯蔵材料５０２で充填する。ステップ４において、ボウル形状の箔５０８を予閉鎖（pre-closing）器具５１２によって予め閉鎖し、第２のピストン５１４及び５１６を形成工具（tool）５０４の上下に配置する。ステップ５において、第２のピストン５１４及び５１６を延出させ、それによってアンモニア貯蔵材料５０２で充填されている箔５０８を完全に閉鎖し、次いでこれをステップ６で示すようにラインから取り出す。
【００８４】
図６は、液体アンモニア／気体アンモニアの相境界及びＳｒ（ＮＨ３）８Ｃｌ２の平衡圧の温度／圧力曲線を示す。当業者には、ユニットからの熱の除去を加速させるために温度ＴＴをできる限り低く、例えば水が冷却媒体である場合には約０度近く（凍結は回避するべきである）を選択するべきであることが望ましいと思われるであろう。しかし、図６から分かり得るように、約０℃において液体ＮＨ３の蒸気圧はかなり低く、すなわち約４．３バールである。さらに、その圧力における飽和ＳｒＣｌ２の平衡温度は約６０℃である。約４０℃では、液体アンモニアのアンモニア圧力は約１５．５バールである。この圧力は、約９９℃の温度におけるアンモニア飽和ＳｒＣｌ２の平衡圧に相当する。このことは、ＳｒＣｌ２が約９９℃の温度（例えばアンモニアの発熱吸収によって達する）で存在可能であり、そのアンモニア圧力において完全に飽和することを意味する。
【実施例】
【００８５】
〔実施例１〕
寸法が５０μｍ×１９４ｍｍ×１９４ｍｍである５．１ｇの重量のアルミ箔に１００ｇのアンモニア飽和塩化ストロンチウムを包装することによってパッケージを形成した。２３６個のパッケージを、直径が２００ｍｍで１８．７ｌ容のステンレス鋼の円筒容器に、５×１０６Ｎの力で押し込んだ。閉鎖されたアルミニウム表面の良好に連結された自立型熱伝導構造体が得られた。飽和塩の結果として生じる密度は、得ることのできる最大密度の９５％を上回っていた。
【００８６】
〔実施例２〕
２．２４Ｌ容の容器に、５０ｍｍの厚さ及び１２．５×１２．５ｃｍ２の面積を有するアルミ箔に包んだ１２ｇのＳｒＣｌ２をそれぞれ含む９９個のパッケージを充填した。飽和後、塩化ストロンチウムの密度は１．０ｇ／ｍｌであった。
【００８７】
全ての特許、特許出願及び本明細書において引用されている他の文献の内容は、参照によりその全体が本明細書に援用される。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス透過性の可撓性熱伝導材料によって囲まれているアンモニア飽和材料を含む物体からなる１つ以上のユニットで構成される材料圧密ブロック、及びそれを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アンモニアは、多くの用途で広範に用いられている化学物質である。特定の用途としては、アンモニアを、燃焼プロセスからの排出ガス中のＮＯｘの選択触媒還元（ＳＣＲ）の還元剤として用いること、又はアンモニアを、例えば燃料電池に関するようなエネルギー発生プロセスにおける燃料として用いることが挙げられる。
【０００３】
多くの用途の場合、特に自動車用途では、アンモニアをベッセル内に加圧液体の形態で貯蔵することはあまりに危険である。尿素は、アンモニアの機動性のある運搬ための、安全ではあるが間接的で非実用的な方法であり、この理由は、その方法が熱分解及び加水分解（（ＮＨ２）２ＣＯ＋Ｈ２Ｏ→２ＮＨ３＋ＣＯ２）を伴うプロセスによって尿素をアンモニアに変えることを必要とするためである。
【０００４】
固体への吸着又は吸収を伴う貯蔵方法は、無水液体アンモニアの安全上の問題及び出発材料の分解を避けることができる。
【０００５】
金属アンミン塩は、アンモニア吸収・脱着材料であり、アンモニアの固体貯蔵媒体として用いることができ（例えば特許文献１を参照）、これは更に、前述したようにＮＯｘの排出を削減するために選択触媒還元の還元剤として用いることができる。
【０００６】
アンモニア貯蔵材料からのアンモニアの放出は、熱の供給を必要とする吸熱プロセスである。関連する問題は、貯蔵材料及び特にアンモニア枯渇（depleted）貯蔵材料が概して低い熱伝導率を有することであり、その材料からアンモニアが枯渇するときに孔（porosities）が形成される可能性があり、これは熱伝導を更に妨げる。熱伝導が低下することの影響は、加熱源をより高い温度まで加熱しなければならず、システムの応答時間がより長くなることである。
【０００７】
アンモニアがアンモニア貯蔵材料から枯渇すると変化する材料特性から別の問題が生じる。アンモニアは、その材料の構造の本質的部分であるため、たいていのアンモニア吸収固体は枯渇時に全体的な寸法が収縮する。材料は、最初に容器を完全に満たしていたとしても、脱ガス後には容器の壁と接触しなくなる。容器の壁と貯蔵材料との間の間隙は、断熱層として作用し、容器が外側から加熱される場合に熱が貯蔵材料内に運ばれるのを妨げる。移動及び振動する車両に搭載されている容器内に緩く収容されている大きな材料ブロックを有することも望ましくなく、この理由は、これによってシステムの機械的な安定性が損なわれる可能性があるためである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２００６／０１２９０３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明はこれらの問題に対処する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の態様では、本発明は、アンモニアを可逆的に吸着又は吸収及び脱着することが可能なアンモニア飽和材料を含む物体からなる１つ以上のユニットで構成される材料圧密ブロックであって、前記アンモニア飽和材料が、−７０℃〜２５０℃で該アンモニア飽和材料の熱伝導率の少なくとも５倍の熱伝導率を有するガス透過性の可撓性材料によって囲まれている、材料圧密ブロックに関する。
【００１１】
第２の態様では、本発明は、前記材料圧密ブロックを製造する方法であって、
アンモニアを可逆的に吸着又は吸収及び脱着することが可能なアンモニア飽和材料を含む前記物体を、−７０℃〜２５０℃で前記アンモニア飽和材料の熱伝導率の少なくとも５倍の熱伝導率を有するガス透過性の可撓性材料で包装して（wrapping）、包装された物体の１つ以上のユニットを提供することと、
前記１つ以上のユニットを、少なくとも約５ＭＰａの外圧によって圧縮することであって、任意に、前記１つ以上のユニットを、１つ又は２つの開放端と任意に１つ以上の取り外し可能な壁とを有する容器又は型に入れ、かつ任意にプレートを介して、前記外圧を前記開放端を通じて一軸に加えることと
を含む、方法に関する。
【００１２】
第３の態様では、本発明は、前記材料圧密ブロックを製造する方法であって、
アンモニアを可逆的に吸着又は吸収及び脱着することが可能なアンモニア枯渇材料を含む物体を、−７０℃〜２５０℃で前記アンモニア飽和材料の熱伝導率の少なくとも５倍の熱伝導率を有するガス透過性の可撓性材料で包装して、包装された物体の１つ以上のユニットを提供することと、
前記１つ以上のユニットが容器内で固定されるように、前記ユニットを前記容器に充填することと、
アンモニアを可逆的に吸着又は吸収及び脱着することが可能な前記アンモニア枯渇材料をアンモニアで飽和させることと
を含む、方法に関する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】ガス透過性の可撓性熱伝導材料のエンクロージャーによって囲まれており、このようにして貯蔵材料収容ユニット又はパッケージを形成する容器内のアンモニア貯蔵材料の各部分を示す図であり、エンクロージャーは、閉曲面（closed surfaces）の連結された構造体（connected structure）を形成している。
【図２】ガス透過性の可撓性熱伝導材料の１つのエンクロージャーによって囲まれている、容器内のアンモニア貯蔵材料を示す図であり、エンクロージャーは、アンモニア貯蔵材料に加えて、第２の貯蔵材料収容ユニットを包囲しており、エンクロージャーは、閉曲面の完全に連結された構造体を形成しない。
【図３】外力又は外圧を用いて図１の構造体を形成する方法を示す図である。
【図４】容器内部の材料の飽和を用いて図１の構造体を形成する方法を示す図である。
【図５】ガス透過性の熱伝導可撓性箔内に包装されるアンモニア貯蔵材料パッケージの生産ラインを概略的に示す図である。
【図６】液体アンモニア／気体アンモニアの相境界及びＳｒ（ＮＨ３）８Ｃｌ２の平衡圧の温度／圧力曲線を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明は、１つ以上のエンクロージャーの内部にアンモニアを可逆的に吸着又は吸収及び脱着することが可能なアンモニア貯蔵材料を包囲することによって前述の問題を解決する。エンクロージャーは、ガス輸送に関しては透過性であるが貯蔵材料に関しては透過性ではない熱伝導材料からなるか又は熱伝導材料を含む。エンクロージャーは、エンクロージャー表面と平行に熱を伝達する構造体として働く。エンクロージャーは、詰め込まれるか又は圧密されて、隣接するエンクロージャー間の空隙若しくは隙間をないままとするか又は実質的になくす。このように、エンクロージャーは、大きな面積を介して隣り合うエンクロージャーに連結され、隣り合うエンクロージャーとの間に熱流抵抗をほとんど与えない。実際には、最大限の熱伝達性能を有する完全に連結された閉曲面のセットからなる熱伝導構造体が得られる。
【００１５】
したがって、一態様では、本発明は、アンモニアを可逆的に吸着又は吸収及び脱着することが可能なアンモニア飽和材料を含む物体からなる１つ以上のユニットで構成される材料圧密ブロックであって、前記アンモニア飽和材料が、−７０℃〜２５０℃で、すなわち−７０℃〜２５０℃の範囲全体にわたって該アンモニア飽和材料の熱伝導率の少なくとも５倍の熱伝導率を有するガス透過性の可撓性材料によって囲まれている、材料圧密ブロックに関する。
【００１６】
「材料圧密ブロック」とは、本明細書中で用いる場合、圧密又は圧縮されている円筒体、立方体、切り石（ashlar）、ピラミッド等の任意の所望の形状又は完全に不規則な形状でもあるブロックの全体的な外観を有する材料塊を意味する。ブロックは、１つ以上のユニット（又は「パッケージ」）、通常は２個以上のユニット（例えば少なくとも約２個、３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個、１５個、２０個、５０個又は１００個のユニット）からなり、これらは、各ユニットがエンクロージャー又は「包装」材料の閉曲面に囲まれているために個々に特定することができる。エンクロージャー内の材料は、アンモニア飽和状態でアンモニアを吸着又は吸収及び脱着することが可能な１つ以上の材料を含む。
【００１７】
したがって、アンモニアを吸着又は吸収することが可能な材料（「アンモニア貯蔵材料」）は、ブロック内で包囲された複数の区画に物理的に分けられる。ブロックは圧密又は圧縮されているため、各エンクロージャーの大部分は隣り合うエンクロージャーと接触している。パッケージのエンクロージャー間の空隙又は隙間、すなわちエンクロージャー間の接触面は最小限まで低減され、すなわち、空隙は、材料ブロックの体積の約１５体積％以下、１０体積％以下、好ましくは約５体積％未満、例えば２体積％又は１体積％未満を占める。接触表面積は熱伝達領域として働き、エンクロージャーの厚さがエンクロージャーのサイズと比べて小さい限り、熱接触抵抗はなくなる。その結果、エンクロージャーは、ブロックの任意の２つの部分間の熱伝達構造体として働く完全に相互連結された閉曲面のセットを形成する。
【００１８】
圧密又は圧縮の結果である隣り合うエンクロージャー間の大きい接触面積は、アンモニアの脱着又は脱気時のアンモニア貯蔵材料の機械的変形に対して強固である構造体又はブロック全体の機械的な安定性に更につながる。
【００１９】
ブロック内に２個以上のユニットが存在する場合、上記で規定したように全てのユニットを囲む熱伝導性でガス透過性の可撓性材料からなる外側エンクロージャーがあってもよい。２個以上のエンクロージャーは、同じであるか又は異なる熱伝導材料を含むことができ、同じであるか又は異なるアンモニア貯蔵材料を包囲することができる。例えば、２個以上のユニットでは、Ｓｒ（ＮＨ３）８Ｃｌ２をアルミニウム製のエンクロージャー内に収容することができ、Ｃａ（ＮＨ３）８Ｃｌ２をアルミニウム合金製のエンクロージャー内に収容することができる。
【００２０】
ユニット又はパッケージの数、したがってエンクロージャーの数、並びにユニット又はパッケージのサイズ及び形状、したがってエンクロージャーのサイズ及び形状、並びにエンクロージャーの材料は、１つの特定の圧密ブロック内であっても大きく変わる場合がある。ブロックは圧密又は圧縮されているため、ユニット及びエンクロージャーの結果として生じる最終形状は一様ではないが、圧縮前の最初のパッケージ形状及びパッケージの正確な位置に応じて確率的に変わることになる。しかし、アンモニア貯蔵材料対エンクロージャー材料の比はパッケージスケールで明確に規定されているため、特に複数のパッケージの出発サイズが同程度である場合に統計的変動は小さくなる。したがって、パッケージサイズよりも大きい長さスケールで、組成及び熱挙動の平均値は明確に規定される。したがって、後述するような製造プロセスにおいて材料の位置をきめ細かく制御する必要はない。
【００２１】
出発ユニット又は出発パッケージの典型的な寸法は、限定されるわけではないが、直径が約１ｃｍ〜約１０ｃｍ、約１０ｃｍ〜約３０ｃｍの直径を有する容器又はカートリッジにおける使用には好ましくは約５ｃｍ〜約１０ｃｍであり、直径が１０ｃｍよりも小さい容器又はカートリッジにおける使用には約２ｃｍ〜約６ｃｍである。
【００２２】
通常は或る種の箔又はフィルムである、アンモニア貯蔵材料を含む物体を囲む可撓性材料は、ガス透過性であるが、実質的に防塵性である（すなわちアンモニア貯蔵材料に対して実質的に不透過性である）。ガス透過性は、アンモニア貯蔵材料が脱着又は脱ガスされるときに該アンモニア貯蔵材料からのガス通過を確実にするために必要である。防塵性は、熱接触抵抗の大幅な上昇及び最終的なブロック構造体の機械的強度の低下をもたらしかねない、製造プロセス中にアンモニア貯蔵材料がパッケージ間の最初の空隙及び隙間やパッケージと任意の容器の壁（存在する場合）との間の最初の空隙及び隙間に入ることを防止する。さらに、処理中のアンモニア貯蔵材料及びアンモニアの損失が低減される。
【００２３】
必要なガス透過性及び防塵性は、多孔質の箔若しくはフィルムを用いることによって、パッケージを形成する前に箔若しくはフィルムを穿孔することによって、圧縮手順中にガス透過性になる、例えば多孔質になるか若しくは穿孔される箔若しくはフィルムを用いることによって、又は単にパッケージを非気密に閉鎖することによって達成することができる。例えば、パッケージを形成するためにアンモニア貯蔵材料の周りに重ねて単に巻き付けられる標準的な非透過性箔は、通常、パッケージからアンモニアガスを輸送するためにパッケージのエンクロージャーに十分な漏出口（leak）を有するが、粉末は逃がさない。ガス透過性とは、アンモニアガスを、前述した機構のいずれか又は同じ性能につながる任意の他の好適な機構によってパッケージ外に輸送することができることを意味する。
【００２４】
箔又はフィルムの厚さは、ユニット又はパッケージ全体の寸法に比べて小さい限りにおいては、重要ではない。概して、厚さは、約１μｍ〜約１００μｍ、好ましくは約１０μｍ〜約５０μｍで変えることができる。
【００２５】
可撓性でガス透過性にすることができ、かつ−７０℃〜２５０℃でアンモニア飽和貯蔵材料の熱伝導率の少なくとも約５倍、好ましくは約１０倍、またさらには約２０倍、約５０倍又は約１００倍の熱伝導率を有する材料で作製される任意のエンクロージャーを本発明において用いることができる。例示的な材料は、金属、合金、グラファイト、複合材料、例えば熱伝導性であるように改質されているプラスチック、熱伝導性であるように改質されているゴム及びそれらの任意の混合物であるか、又はこれらを含む。同様に意図されるのは、上記で規定したような熱伝導材料の複合材、また熱伝導材料に関して全体的な熱伝導率が上記で規定したようなものである限りは、より低い熱伝導率を有する材料である。好ましくは、この材料は、良好な機械的強度を有し、アンモニアに対して不活性である。目下特に好ましい材料はアルミニウム及びアルミニウム合金である。
【００２６】
例えば、アルミニウムの熱伝導率は約２４０Ｗ／ｍＫであり、アルミニウム合金の熱伝導率は幾分小さい。一般に、多くの金属は同程度の大きさの熱伝導率を有する。
【００２７】
対照的に、金属アンミン塩で作製される貯蔵材料の熱伝導率は約１Ｗ／ｍＫの大きさである。
【００２８】
可撓性材料で作製される熱伝導性のガス透過性エンクロージャーは、通常、圧密ブロックの質量の少なくとも約０．１質量％、例えば約２質量％、約５質量％、約２０質量％、及び約２０質量％以下を構成する。
【００２９】
圧密ブロックが容器内に収容されている場合、熱伝導性でガス透過性の可撓性材料は、通常、容器体積の少なくとも約０．１体積％、また約１０体積％以下を構成する。
【００３０】
エンクロージャーの数、エンクロージャーのサイズ及び形状、並びにエンクロージャーの熱伝導率及び厚さは全て、圧密ブロックの全体的な熱性能に影響を与える。同じ量及びタイプのエンクロージャー材料及びアンモニア貯蔵材料を有するが、異なる数のエンクロージャーを有する２つのブロックの場合、エンクロージャーのサイズ及び表面積は当然ながら異なる。ユニット及びエンクロージャーの数が少ないほど、ユニット及びエンクロージャーのサイズは大きくなり、かつエンクロージャー表面と熱伝導性に乏しいアンモニア貯蔵材料との間の平均距離は大きくなる。特定の用途の場合、前述したパラメーターは、通常、所望の全体的な熱伝導率及び熱応答時間を与えるように最適化される。
【００３１】
可撓性材料で作製される上述の熱伝導性のガス透過性エンクロージャーは、アンモニアを可逆的に脱着及び吸着又は吸収することが可能なアンモニア飽和材料を含む物体（「アンモニア貯蔵材料」）のエンクロージャーとして働く。
【００３２】
アンモニアを可逆的に脱着及び吸着することが可能な材料の例は、アンモニア飽和酸処理炭素及びゼオライトである。
【００３３】
アンモニアを可逆的に脱着及び吸収することが可能な材料の例は、金属アンミン錯塩であり、好ましくは金属アンミン錯塩から選択されるか又は金属アンミン錯塩を含む。好ましい金属アンミン錯塩は、式Ｍａ（ＮＨ３）ｎＸｚ（式中、Ｍは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ若しくはＣｓのようなアルカリ金属、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ若しくはＢａのようなアルカリ土類金属、及び／又はＶ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ若しくはＺｎのような遷移金属、又はＮａＡｌ、ＫＡｌ、Ｋ２Ｚｎ、ＣｓＣｕ若しくはＫ２Ｆｅのようなそれらの組合せから選択される１種以上のカチオンであり、Ｘは、フッ化物イオン、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン、硝酸イオン、チオシアン酸イオン、硫酸イオン、モリブデン酸イオン及びリン酸イオンから選択される１種以上のアニオンであり、ａは、塩１分子あたりのカチオンの数であり、ｚは、塩１分子あたりのアニオンの数であり、ｎは、２〜１２、好ましくは６〜８の配位数である）を有する。
【００３４】
Ｍｇ（ＮＨ３）６Ｃｌ２、Ｃａ（ＮＨ３）８Ｃｌ２、Ｍｎ（ＮＨ３）６Ｃｌ２及びＳｒ（ＮＨ３）８Ｃｌ２及びそれらの任意の混合物から選択されるか又はこれらを含む金属アンミン塩が特に好ましい。
【００３５】
金属アンミン錯塩は、例えば容器若しくは回転ドラム内におけるアンモニア雰囲気中で未処理（plain）出発塩を飽和させるか、又は未処理の出発塩を液体アンモニアで処理すること等の当業者に既知の種々の方法によって、未処理のアンモニア無含有出発塩から形成される。
【００３６】
本発明の文脈では、「アンモニア飽和」とは、アンモニアを可逆的に吸着又は吸収及び脱着することが可能な材料であって、アンモニアによって占めることができる該材料中の部位のほとんど又は時として実質的に全てがアンモニアによって占められる材料を意味する。多くの場合、化学量論的に完全な飽和は達成するのが困難であるか又は不可能であり、したがって、「アンモニア飽和」という用語は、実際に合理的に達成することができるが、化学量論的な完全飽和に相当しない高度の飽和、すなわち、理論上の完全飽和の少なくとも約８０％又は８５％、より好ましくは少なくとも約９０％又は９５％、例えば少なくとも約９７％若しくは９８％又は更には９９％の飽和度を含む。
【００３７】
アンモニア飽和材料は、上述したアンモニア飽和金属アンミン塩の１種以上からなる場合、アンモニア飽和金属アンミン塩の密度がその最大密度の少なくとも約７０％であるように圧密されていることが好ましい。「最大密度」とは、飽和金属アンミン塩が単結晶である場合に周囲温度及び周囲圧力において有するであろうその密度を意味する。より好ましくは、最大密度の少なくとも約７５％又は約８０％又は約８５％又は約９０％又は約９３％又は約９５％又は約９７％、更には約９７％超の密度である。
【００３８】
熱伝導性でガス透過性の可撓性材料に囲まれる物体は、アンモニア飽和貯蔵材料を含むことに加えて、結合剤のような添加剤も含むことができるが、特に熱伝導粒子及びコヒーレント熱伝導構造体も含むことができる。熱伝導粒子（例えばフレーク、ペレット等）及びコヒーレント構造体（例えば小格子等）は、ガス透過性及び可撓性にすることができる前述の材料と同じ材料で作製することができる。そのような添加剤の量は、通常、アンモニア貯蔵材料の体積の約１．５体積％又は２体積％〜約１０体積％の範囲である。
【００３９】
上記で規定したような１つのユニットしか存在しない場合、この「第１の」ユニットは、アンモニアを吸着又は吸収することが可能である「未パッケージ」材料、並びに場合によっては添加剤及び／又はコヒーレント熱伝導構造体に加えて、通常は、上記で規定したユニットと他の点では同一であるより小さい第２のユニット又はパッケージを含む。しかし、そのような第２のユニットは、上記で特定した２個以上の第１のユニット又はパッケージが存在する場合にも含まれることができる。第２のユニットは、通常、周囲の第１のユニットの体積の約５体積％〜約５０体積％のサイズを有する。
【００４０】
圧密ブロックは、パッケージ又はユニットの圧密されていない出発アセンブリの空隙及び隙間がかなりの程度まで消失する圧密の程度に達するような圧力又は力によって圧密されている。多くの場合、出発アセンブリは、それ以上圧密することができない最大の程度まで圧密される。出発アセンブリの空隙及び隙間を消失させるように適用される圧力は、アンモニア飽和材料の性質とともに変わるが、最小圧力は多くの場合、約５ＭＰａ以上、例えば約１０ＭＰａ、約２０ＭＰａ、約５０ＭＰａ、約１００ＭＰａ又は更には約２００ＭＰａ以上である。
【００４１】
本発明の材料圧密ブロックは自立型とすることができ、すなわち外側容器内に包囲されていない場合であってもその形状を保つことができる。この場合、圧密は、例えばユニットの出発アセンブリの全ての面から圧力を適用することによって達成することができる。より通例では、材料圧密ブロックの出発アセンブリは、或る種の容器、例えば、一方の開放端又は２つの対向する開放端を有し、高圧に耐えることができる鋼製円筒体に導入され、次いで多くの場合に出発アセンブリ上に配置される１つ又は２つのプレートを介して一軸圧縮される。任意に、容器の壁は、材料圧密ブロックを取り出すために取り外すことができる。
【００４２】
自立型材料ブロックは、次いで、アンモニア飽和材料からアンモニアを放出させるために、通常は約２バール〜約５バールのアンモニア圧力で約４０℃〜約２００℃の温度で任意に加熱することができる容器に導入することができる。容器の加熱は外部からであっても又は内部からであってもよい。前者の場合、容器は好ましくは熱伝導性であり、例えばアルミニウム、鋼又は高い熱伝導率を有する他の合金等の材料で作製される。しかし、アンモニアを放出させるために真空又は熱と真空との組合せを用いることも可能である。例えば、約０．５バールの真空の場合、およそ室温（約２５℃）でアンモニアの脱着が起こる。
【００４３】
代替的には、出発アセンブリを最終的な容器内に入れることができ、この容器からアンモニアが放出され、この容器は任意に、少なくとも１つの、通常はたった１つの開放端を有し、前述したものと同じ方法で加熱することができる。しかし、この場合、容器は、材料を圧密するのに必要な圧力に耐えることが可能でなければならないか、又はプレス中に容器を機械的に支持するのに十分な強度を有する型に入れられる。圧密ブロックを形成する材料の出発アセンブリは、この容器内で一軸圧密される。
【００４４】
エンクロージャー面積全体の最大でも約２０％が熱輸送の所望の方向に対して約±１０度以内で垂直であり、すなわち上記ガス透過性の可撓性材料の表面積全体の少なくとも約８０％が熱輸送の所望の方向に対して約±１０度以内で平行であることが好ましい。
【００４５】
熱伝達の所望の方向は、通常、熱伝導を高める構造体又は添加剤が存在しない場合に熱流束の方向に相当する。熱流束は、容器の所与の構成及び熱供給に関する熱伝導問題を数学的に（分析的に又は数値的に）解くことによって見出すことができる。例えば軸回りに円筒対称性を有する構成の場合、熱伝達の所望の方向は対称軸に対して垂直である。より複雑な幾何学的形状の場合、熱伝導構造体の非存在下での熱流束、したがって熱伝達の所望の方向は概ね位置に応じる。したがって、容器内の任意の所与の地点における熱伝達の所望の方向は、熱伝達を高める構造体が存在しない場合に熱流束の方向として規定される。
【００４６】
しかし、連結されている熱伝導表面のセットの確率的性質に起因して、全ての熱伝導材料を熱伝達の所望の方向に沿って正確に位置合わせすることは不可能である。したがって、熱伝導材料の少なくとも約６０％が熱伝達の所望の方向に対して約±２０度以内で位置合わせされることが好ましい。熱伝導材料の少なくとも約８０％が熱伝達の所望の方向に対して約±２０度以内で位置合わせされることがより好ましい。熱伝導材料の少なくとも約８０％が熱伝達の所望の方向に対して約±１０度以内で位置合わせされることが更により好ましい。
【００４７】
さらに、連結されている熱伝導表面のセットの確率的性質に起因して、熱伝達の所望の方向が正確に分かることは必須ではなく、多くの場合に何らかの好適な簡単な方法によって見積もることができる。例えば、容器内の所与の地点における熱輸送の所望の方向は、加熱素子と上記所与の地点とを連結する最短のラインの方向によって見積もることができる。
【００４８】
円筒対称性を有する構成の場合には、見積もられた方向は正確である。この場合、熱輸送の所望の方向は、圧密ブロックの質量中心を通る長手方向軸から始まる半径に沿い、好ましくは、エンクロージャーの総面積の最大約２０度がそのような半径に対して約±１０度以内で垂直である。これは、例えば出発ユニット若しくはパッケージの楕円形状、及び／又は一軸圧縮によって達成することができる。
【００４９】
上述の場合、エンクロージャー表面全体のほとんどが熱輸送の所望の方向に対して平行である。この場合、所望の方向における対応する全体的な熱伝導率は、エンクロージャー材料及び貯蔵材料の熱伝導率の加重平均として推定することができる。
【００５０】
エンクロージャー材料が熱伝導率Ｋｅ＝２４０Ｗ／ｍｋを有するアルミニウムである一例では、アンモニア貯蔵材料はｋｓ＝１Ｗ／ｍＫを有し、エンクロージャー材料は、該エンクロージャー材料が収容される容器体積の２．５％を構成し、推定される全体的な熱伝導率は０．０２５Ｋｅ＋０．９７５ｋｓ＝７Ｗ／ｍＫである。好ましくは、全体的な熱伝導率は１Ｗ／ｍＫ〜２０Ｗ／ｍＫの範囲である。
【００５１】
更なる態様では、本発明は、上述のような前記材料圧密ブロックを製造する方法であって、
アンモニアを可逆的に吸着又は吸収及び脱着することが可能なアンモニア飽和材料を含む前記物体を、−７０℃〜２５０℃で前記アンモニア飽和材料の熱伝導率の少なくとも５倍の熱伝導率を有するガス透過性の可撓性材料で包装して、包装された物体の１つ以上のユニットを提供することと、
前記１つ以上のユニットを、少なくとも５ＭＰａの外圧によって圧縮することであって、任意に、前記１つ以上のユニットを、１つ又は２つの開放端と任意に１つ以上の取り外し可能な壁とを有する容器又は型に入れ、かつ任意にプレートを介して、前記外圧を前記開放端を通じて一軸に加えることと
を含む、方法に関する。
【００５２】
包装手順は、迅速で強固でかつ再現可能なものであるものとする。包装されたパッケージが取り扱い易く一様に包まれる形状を有するのであれば、パッケージをプレスする前に容器に流し込むうえで有利である。多くの場合、ほとんど球状の形状が好ましい。材料が包装プロセスにおいて予め圧密されている場合に更に有利である。好ましくは、材料は最終密度の約１／３にまで予め圧密される。最終密度の約１／２にまで予め圧密することが更により好ましい。自動化包装シーケンスの一例が図５に示されている。まず、アルミ箔片を成形工具においてボウル形状に成形する。次に、このボウル形状に所定の量のアンモニア飽和貯蔵材料を充填する。その後、ボウル形状の縁同士を一緒にプレスすることによってボウル形状を予め閉鎖する。最後に、パッケージを閉鎖し、逆さになったボウル形状のピストンによって上からプレスすることによって予め圧密し、その後、パッキングラインから取り除く。ボウル形状は、異なるパッケージ形状、例えば球状のパッケージを製造するための半球状形状を与えるように変えられ得る。
【００５３】
次に、バルク材料又は粒状材料又は粉末材料を導入する方法と同様の方法で材料を単に容器内に導入する（「流し込む」）。
【００５４】
続いて、材料を、少なくとも約５ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約１０ＭＰａ、例えば約２０ＭＰａ、約５０ＭＰａ、約１００ＭＰａ、約２００ＰＰａ又は更には約２００ＭＰａ超の外圧によって圧縮又は圧密する。圧縮は、例えば力を適用することができる好適な可動壁を有するチャンバー内において、包装されたユニット又はパッケージのアセンブリの全ての面からのものとすることができる。
【００５５】
より通例では、包装されたパッケージのアセンブリは上述したように一軸圧縮される。このように、エンクロージャーの全面積の２０度以下が熱伝導の所望の方向に対して垂直であることを達成することができる。
【００５６】
アンモニア飽和材料は、上述したアンモニア飽和金属アンミン塩の１種以上からなる場合、アンモニア飽和金属アンミン塩の密度がその最大密度の少なくとも約７０％であるように圧密されていることが好ましい。「最大密度」とは、飽和金属アンミン塩が単結晶である場合に周囲温度及び周囲圧力において有するであろうその密度を意味する。より好ましくは、少なくとも約７５％又は約８０％又は約８５％又は約９０％又は約９３％又は約９５％又は約９７％、更には約９７％超の密度である。
【００５７】
また更なる態様では、本発明は、上述のように、容器に入った前記材料圧密ブロックを製造する方法であって、
アンモニアを可逆的に吸着又は吸収及び脱着することが可能なアンモニア枯渇材料を含む物体を、−７０℃〜２５０℃で前記アンモニア飽和材料の熱伝導率の少なくとも５倍の熱伝導率を有するガス透過性の可撓性材料で包装して、包装された物体の１つ以上のユニットを提供することと、
前記１つ以上のユニットが容器内で固定されるように、前記ユニットを前記容器に充填することと、
アンモニアを可逆的に吸着又は吸収及び脱着することが可能な前記アンモニア枯渇材料をアンモニアで処理し、それによってアンモニアを可逆的に吸着又は吸収及び脱着することが可能な前記材料を飽和及び圧密させることと
を含む、方法に関する。
【００５８】
この方法で、アンモニア枯渇材料を含む出発物体は、材料が膨張するための十分なスペースを残すようにエンクロージャー内に緩く包装される。
【００５９】
アンモニアを可逆的に吸着又は吸収及び脱着することが可能なアンモニア枯渇材料は、アンモニアに結合することができる部位がアンモニアによって低い程度までしか（例えば約２０％未満の程度まで）又は全く占められていない材料を意味する。金属アンモニア錯塩を形成することができる金属塩の場合、未処理の金属塩を出発材料として用いることができる。
【００６０】
包装された材料は次いで容器に入れられるため、容器内では移動することができない（これは通常、容器内に単に「流し込む」ことによっても達成可能である）。
【００６１】
次に、材料をアンモニアで飽和させるためにアンモニアを気体状又は液体状で容器に導入する。アンモニア枯渇貯蔵材料が飽和時に膨張することは当業者には既知である。本発明の場合、アンモニア貯蔵材料は、容器に包囲されているときに膨張するため、ユニット又はパッケージ間やパッケージと容器の壁との間の空隙及び隙間がなくなるか又は消失し、アンモニア貯蔵材料はそのエンクロージャー内で最終的に容器壁に対してプレスされることで材料圧密ブロックを形成する。
【００６２】
上記の場合、ガス透過性箔に充填されるアンモニア枯渇材料の量は、アンモニアの飽和後に材料が箔によって形成されているパッケージを完全に充填するようなものである。これは、飽和塩中の未処理の塩の重量比率によって容易に計算することができる。例えば、Ｓｒ（ＮＨ３）８Ｃｌ２は５４重量％のＳｒＣｌ２を含有しているため、パッケージが最終圧縮状態で１００ｇのＳｒ（ＮＨ３）８Ｃｌ２を含有しているものとする場合、パッケージは５４ｇのＳｒＣｌ２で充填されているものとする。
【００６３】
特に好ましい実施形態では、アンモニアを可逆的に吸着又は吸収及び脱着することが可能な材料を飽和及び圧密させることは、
ａ．前記貯蔵容器を、約６５℃以下の温度レベルＴＴでサーモスタット（thermostatting）媒体と直接的又は間接的に接触させて配置することと、
ｂ．前記貯蔵容器を気体アンモニアの供給源に接続することであって、少なくとも前記飽和プロセスの一部の間に、所定の飽和度まで前記アンモニア貯蔵材料を飽和させる際の前記気体アンモニアを約ＰＴ以下の圧力ＰＳとし、ここで、ＰＳは、前記アンモニア貯蔵材料を飽和させる際のアンモニアの圧力であり、かつＰＴは、前記温度レベルＴＴにおける液体アンモニアの平衡蒸気圧であることと
を含む。
【００６４】
容器は、その全体がサーモスタット媒体と直接的若しくは間接的に接触していることができるか、又は容器の一部のみがサーモスタット媒体と直接的若しくは間接的に接触している。
【００６５】
この方法は、同時係属中の欧州特許出願第１０００５２４５．５号（該出願の開示は明示的に参照される）においてアンモニア貯蔵材料の同様の再飽和に関して詳細に記載されている。
【００６６】
この方法では、温度レベルＴＴは、好ましくは、約０℃〜約４０℃、例えば約０℃〜約２０℃又は約２０℃〜約４０℃であり、圧力Ｐｓは、好ましくは、温度ＴＴにおける液体アンモニアの平衡蒸気圧の少なくとも約５０％、例えば少なくとも約７５％又は少なくとも約９０％であり、所定の飽和度は、好ましくは少なくとも約８０％、約９０％、約９５％又は約９８％である。
【００６７】
サーモスタット媒体は、水又は単相水性媒体とすることができる。
【００６８】
気体アンモニアが温度ＴＴにおける液体アンモニアの平衡蒸気圧ＰＴ以下である圧力Ｐｓにある本方法の一部は、好ましくは全飽和期間の最後の約１／３の間である方法の最後の部分であるか、又は所定の飽和度の最後の約２５％が達成される。
【００６９】
容器のアンモニア注入口に対向する端における低速の飽和は回避することが好ましく、この理由は、そうしなければアンモニア注入口に近い貯蔵材料が容器の対向端における貯蔵材料よりも速い速度で飽和する可能性があり、容器のアンモニア注入口に対向する端における貯蔵材料の飽和が妨げられる可能性があるためである。
【００７０】
これは複数の方法で制御することができる。幾つかの実施形態では、例えばカートリッジの表面の約５０％以下、約２５％以下、又は約１０％以下、例えば更には約５％以下が飽和時間の一部又は飽和時間全体の間に断熱材料で覆われるように、容器又はカートリッジのアンモニア注入口に近い部分を断熱する。幾つかの実施形態では、表面の約５０％をプロセスの始めに覆い、次いで、飽和の進行中に次第に少ない表面を覆う。
【００７１】
幾つかの実施形態では、サーモスタット媒体は、カートリッジの注入口と対向する端にのみ塗布し、カートリッジのその部分における飽和速度を上昇させるようにする。サーモスタット浴中のサーモスタット媒体の液位は、サーモスタット媒体が飽和プロセスの終了時にカートリッジを完全に覆うまで、アンモニア注入口から離れた端において開始して飽和の高まりとともに更に増大させることができる。飽和速度を制御する別の方法は、例えば、サーモスタット媒体によって容器の下側部分を上側部分よりも冷却すること及び／又はサーモスタット媒体を、カートリッジの注入口と対向するその底部に注入口を有する上側部分よりも高速で流すことによって、カートリッジの注入口から更に離れた端におけるより低温から、注入口を有する端におけるより高温まで、サーモスタット媒体中に温度勾配又は熱損失勾配を与えることである。
【００７２】
さらに、高密度がそれほど重要ではない場合に、飽和速度を制御するために容器内部の貯蔵材料の密度を低下させることも可能である。
【００７３】
これらの措置は、カートリッジの全ての部分においておよそ同じであるか又はアンモニア注入口から離れた部分において幾分より速い飽和速度をもたらすことができる。
【００７４】
したがって、本方法の幾つかの実施形態では、サーモスタット媒体との直接的又は間接的な接触は、気体アンモニアの供給源に接続されていない容器の端から始まって気体アンモニアの供給源に接続されている端まで、容器が浸漬されているサーモスタット浴内のサーモスタット媒体の液位を上昇させることによる飽和又は再飽和の増大に伴って増大される。さらに、気体アンモニアの供給源に接続されている容器の端は、容器の表面の約５０％以下、約２５％以下、又は約１０％以下、例えば更には約５％以下が飽和時間又は再飽和時間の少なくとも一部の間に断熱材料で覆われるように、断熱することができる。幾つかの実施形態では、冷却装置及び／又は他の温度制御装置及び／又は強制対流状態が、気体アンモニアの供給源に接続されている端よりも気体アンモニアの供給源に接続されていない容器の端からより多くの熱が放散するように、温度勾配又は熱損失勾配を与える。
【００７５】
以下を含む多くの利点が本発明と関連している：
・加熱源からの良好な熱伝達
・貯蔵材料を通した高い熱伝導
・貯蔵材料特性（及びアンモニア含量）に依存しない（ほんのわずか依存する）熱伝達及び熱伝導
・加熱源への良好な機械的及び熱的接触
・貯蔵材料の機械的安定性の増大
・箔に貯蔵材料を包装することは処理中のアンモニアの脱ガスを低減する
・箔に貯蔵材料を包装することは処理中の埃に関連する問題を低減する
・包装プロセス中に貯蔵材料が予め圧密される
・規則的な形状のパッケージにより、プレス前の貯蔵材料密度がより高くなる
・均一に分配されたパッケージにより、プレス後の貯蔵材料密度がより高くなる。
【００７６】
それらの特性により、本発明の材料圧密ブロックは、加熱されかつ／又は真空ラインに接続されることができる容器内に収容されるアンモニア源として働く特定の用途に理想的に適したものとなる。そのような容器は、通常は好適な定量注入装置を介して、アンモニア消費ユニット、例えば燃焼機関の排出ラインにおけるＳＣＲ触媒、アンモニアを窒素及び水素に分解する装置又はアンモニアで稼働する燃料電池に通常は接続される。
【００７７】
図１は、加熱源１０３を任意に備える容器１０２内の材料圧密ブロック１００の概略断面図を示し、材料圧密ブロック１００は、熱伝導性でガス透過性の可撓性材料１０８で包装されているアンモニア飽和貯蔵材料１０６を含むユニット又はパッケージ１０４で構成されている。分かり得るように、空隙又は隙間１１０（図面では大きく誇張されている）は最小限に抑えられており、エンクロージャー１０８の表面積の大部分は熱伝導の所望の方向に対して平行であり、この方向は、材料圧密ブロックの円筒形状の質量中心を通る長手方向軸を起点とする半径方向である。
【００７８】
図２は、加熱源２０３を任意に備える容器２０２内の材料圧密ブロック２００の概略断面図を示し、材料圧密ブロック２００は、熱伝導性でガス透過性の可撓性材料２０８で包装されているアンモニア飽和貯蔵材料２０６を含む１つのユニット又はパッケージで構成されている。アンモニア飽和貯蔵材料２０６に加えて、熱伝導性でガス透過性の可撓性材料２０８’で包装されている更なるアンモニア飽和貯蔵材料２０６’で充填されている第２のユニット又はパッケージ２０４が、外側エンクロージャー２０８内に包囲されている。
【００７９】
図３ａは、大きな空隙又は隙間３１０を有する容器３０２内に導入される（「流し込まれる」）、熱伝導性でガス透過性の可撓性材料３０８で包装されているアンモニア飽和貯蔵材料３０６を含む、圧縮されていない出発ユニット３０４の概略断面図を示す。
【００８０】
図３ｂは、ピストン３２０による外力ｆによって圧縮した後の同じユニットを示し、この場合、圧密ユニット３０４’は、熱伝導性でガス透過性の可撓性材料３０８で包装されている圧密アンモニア飽和貯蔵材料３０６’を含み、アセンブリ全体が、容器３０２内に空隙又は隙間３１０’がなくなった状態で圧密材料塊３００を形成している。
【００８１】
図４ａは、間に大きな空隙又は隙間４１０がある状態で容器４０２内に導入された（「流し込まれた」）圧縮されていない出発ユニット４０４の概略断面図を示し、圧縮されていない出発ユニット４０４は、熱伝導性でガス透過性の可撓性材料４０８で包装されているアンモニア枯渇貯蔵材料４０６を含む。
【００８２】
図４ｂは、図４のアンモニア枯渇貯蔵材料４０６にアンモニアを導入することによって膨張しており、それによって熱伝導性でガス透過性の可撓性材料４０８で包装されている圧密アンモニア飽和貯蔵材料４０６’を収容するように圧密されているユニット４０４’の概略断面図を示し、アセンブリ全体が、容器４０２内に空隙又は隙間４１０’がなくなった状態で圧密材料塊４００を形成している。
【００８３】
図５は、アンモニア貯蔵材料を箔に包む自動パッキングラインの一例を示す。ステップ１において、箔片５０８を成形工具５０４の上部に配置する。ステップ２において、アクチュエーター５０７によってピストン５０６を下方へ移動させて成形工具５０４に入れ、それによって箔５０８にボウル形状を与える。ステップ３において、ボウル形状の箔５０８を、定量供給装置５１０からの所定量のアンモニア貯蔵材料５０２で充填する。ステップ４において、ボウル形状の箔５０８を予閉鎖（pre-closing）器具５１２によって予め閉鎖し、第２のピストン５１４及び５１６を形成工具（tool）５０４の上下に配置する。ステップ５において、第２のピストン５１４及び５１６を延出させ、それによってアンモニア貯蔵材料５０２で充填されている箔５０８を完全に閉鎖し、次いでこれをステップ６で示すようにラインから取り出す。
【００８４】
図６は、液体アンモニア／気体アンモニアの相境界及びＳｒ（ＮＨ３）８Ｃｌ２の平衡圧の温度／圧力曲線を示す。当業者には、ユニットからの熱の除去を加速させるために温度ＴＴをできる限り低く、例えば水が冷却媒体である場合には約０度近く（凍結は回避するべきである）を選択するべきであることが望ましいと思われるであろう。しかし、図６から分かり得るように、約０℃において液体ＮＨ３の蒸気圧はかなり低く、すなわち約４．３バールである。さらに、その圧力における飽和ＳｒＣｌ２の平衡温度は約６０℃である。約４０℃では、液体アンモニアのアンモニア圧力は約１５．５バールである。この圧力は、約９９℃の温度におけるアンモニア飽和ＳｒＣｌ２の平衡圧に相当する。このことは、ＳｒＣｌ２が約９９℃の温度（例えばアンモニアの発熱吸収によって達する）で存在可能であり、そのアンモニア圧力において完全に飽和することを意味する。
【実施例】
【００８５】
〔実施例１〕
寸法が５０μｍ×１９４ｍｍ×１９４ｍｍである５．１ｇの重量のアルミ箔に１００ｇのアンモニア飽和塩化ストロンチウムを包装することによってパッケージを形成した。２３６個のパッケージを、直径が２００ｍｍで１８．７ｌ容のステンレス鋼の円筒容器に、５×１０６Ｎの力で押し込んだ。閉鎖されたアルミニウム表面の良好に連結された自立型熱伝導構造体が得られた。飽和塩の結果として生じる密度は、得ることのできる最大密度の９５％を上回っていた。
【００８６】
〔実施例２〕
２．２４Ｌ容の容器に、５０ｍｍの厚さ及び１２．５×１２．５ｃｍ２の面積を有するアルミ箔に包んだ１２ｇのＳｒＣｌ２をそれぞれ含む９９個のパッケージを充填した。飽和後、塩化ストロンチウムの密度は１．０ｇ／ｍｌであった。
【００８７】
全ての特許、特許出願及び本明細書において引用されている他の文献の内容は、参照によりその全体が本明細書に援用される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンモニアを可逆的に脱着及び吸着又は吸収することが可能なアンモニア飽和材料を含む物体からなる１つ以上のユニットで構成される材料圧密ブロックであって、前記アンモニア飽和材料が、−７０℃〜２５０℃で該アンモニア飽和材料の熱伝導率の少なくとも５倍の熱伝導率を有する可撓性材料で作製されたガス透過性エンクロージャーによって囲まれている、圧密ブロック。
【請求項２】
前記１つ以上のユニットが、前記アンモニア飽和材料に加えて、より小さいことを除いて請求項１のユニットと同一の１つ以上の第２のユニットを含む、請求項１に記載の材料圧密ブロック。
【請求項３】
少なくとも約５ＭＰａの圧力によって圧密されている、請求項１又は２に記載の材料圧密ブロック。
【請求項４】
前記材料圧密ブロックが、自立型である、請求項３に記載の材料圧密ブロック。
【請求項５】
前記材料圧密ブロックが、任意に加熱されることができる容器に収容されている、請求項４に記載の材料圧密ブロック。
【請求項６】
前記材料圧密ブロックが、任意に加熱されることができる容器に収容されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の材料圧密ブロック。
【請求項７】
前記アンモニア飽和材料が、式Ｍａ（ＮＨ３）ｎＸｚ（式中、Ｍは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ若しくはＣｓのようなアルカリ金属、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ若しくはＢａのようなアルカリ土類金属、及び／又はＶ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ若しくはＺｎのような遷移金属、又はＮａＡｌ、ＫＡｌ、Ｋ２Ｚｎ、ＣｓＣｕ若しくはＫ２Ｆｅのようなそれらの組合せから選択される１種以上のカチオンであり、Ｘは、フッ化物イオン、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン、硝酸イオン、チオシアン酸イオン、硫酸イオン、モリブデン酸イオン及びリン酸イオンから選択される１種以上のアニオンであり、ａは、塩１分子あたりのカチオンの数であり、ｚは、塩１分子あたりのアニオンの数であり、かつｎは、約２〜約１２、好ましくは約６〜約８の配位数である）の１種以上の金属アンミン錯塩を含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の材料圧密ブロック。
【請求項８】
前記アンモニア飽和材料が、Ｍｇ（ＮＨ３）６Ｃｌ２、Ｃａ（ＮＨ３）８Ｃｌ２、Ｍｎ（ＮＨ３）６Ｃｌ２及びＳｒ（ＮＨ３）８Ｃｌ２又はそれらの任意の混合物を含む、請求項７に記載の材料圧密ブロック。
【請求項９】
前記アンモニア飽和材料の密度が標準温度及び標準圧力でその最大密度の少なくとも約７０％であるような程度まで圧密されている、請求項７又は８に記載の材料圧密ブロック。
【請求項１０】
可撓性材料で作製された前記ガス透過性エンクロージャーの前記熱伝導率が、前記アンモニア飽和材料の前記熱伝導率の少なくとも約１０倍である、請求項１〜９のいずれか１項に記載の材料圧密ブロック。
【請求項１１】
可撓性材料で作製された前記ガス透過性エンクロージャーが、金属、合金、グラファイト、複合材料、改質プラスチック、改質ゴム及びそれらの任意の混合物から選択される、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の材料圧密ブロック。
【請求項１２】
可撓性材料で作製された前記ガス透過性エンクロージャーが、アルミニウム又はアルミニウム合金から選択される、請求項１１に記載の材料圧密ブロック。
【請求項１３】
可撓性材料で作製された前記ガス透過性エンクロージャーが、前記圧密ブロックの質量の約０．１質量％〜約２０質量％を構成する、請求項５〜１２のいずれか１項に記載の材料圧密ブロック。
【請求項１４】
前記材料圧密ブロックのユニットが、可撓性材料で作製された前記ガス透過性エンクロージャーの全表面積の少なくとも約８０％が熱輸送の所望の方向に対して約±１０度以内で平行であるような形状を有する、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の材料圧密ブロック。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の材料圧密ブロックを製造する方法であって、
アンモニアを可逆的に吸着又は吸収及び脱着することが可能なアンモニア飽和材料を含む前記物体を、−７０℃〜２５０℃で前記アンモニア飽和材料の熱伝導率の少なくとも５倍の熱伝導率を有するガス透過性の可撓性材料で包装して、包装された物体の１つ以上のユニットを提供することと、
前記１つ以上のユニットを、少なくとも約５ＭＰａの外圧によって圧縮することであって、任意に、前記１つ以上のユニットを、１つ又は２つの対向する開放端と任意に１つ以上の取り外し可能な壁とを有する容器又は型に入れ、かつ任意にプレートを介して、前記外圧を前記開放端を通じて一軸に加えることと
を含む、方法。
【請求項１６】
請求項１、２及び５〜１４のいずれか１項に記載の前記材料圧密ブロックを製造する方法であって、
アンモニアを可逆的に吸着又は吸収及び脱着することが可能なアンモニア枯渇材料を含む物体を、−７０℃〜２５０℃で前記アンモニア飽和材料の熱伝導率の少なくとも５倍の熱伝導率を有するガス透過性の可撓性材料で包装して、包装された物体の１つ以上のユニットを提供することと、
前記１つ以上のユニットが容器内で固定されるように、前記ユニットを前記容器に充填することと、
アンモニアを可逆的に吸着又は吸収及び脱着することが可能な前記アンモニア枯渇材料をアンモニアで処理し、それによってアンモニアを可逆的に吸着又は吸収及び脱着することが可能な前記材料を飽和及び圧密させることと
を含む、方法。
【請求項１７】
前記飽和及び圧密させることが、
ａ．前記貯蔵容器を、約６５℃以下の温度レベルＴＴでサーモスタット媒体と直接的又は間接的に接触させて配置することと、
ｂ．前記貯蔵容器を気体アンモニアの供給源に接続することであって、少なくとも前記飽和プロセスの一部の間に、所定の飽和度まで前記アンモニア貯蔵材料を飽和させる際の前記気体アンモニアを約ＰＴ以下の圧力ＰＳとし、ここで、ＰＳは、前記アンモニア貯蔵材料を飽和させる際のアンモニアの圧力であり、かつＰＴは、前記温度レベルＴＴにおける液体アンモニアの平衡蒸気圧であることと
を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記温度レベルＴＴが約０℃〜約４０℃、例えば約０℃〜約２０℃又は約２０℃〜約４０℃である、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記サーモスタット媒体が水又は単相水性媒体である、請求項１７又は１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記圧力ＰＳが、前記温度ＴＴにおける液体アンモニアの平衡蒸気圧の少なくとも約５０％、例えば少なくとも約７５％又は少なくとも約９０％である、請求項１７〜１９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
前記所定の飽和度が、理論上の完全飽和の少なくとも約８０％、約９０％、約９５％又は約９８％である、請求項１７〜２０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２】
前記気体アンモニアが前記温度ＴＴにおける液体アンモニアの平衡蒸気圧ＰＴ以下である圧力ＰＳにある前記方法の一部は、前記全飽和期間のおよそ最後の約１／３の間である方法の最後の部分であるか、又は前記所定の飽和度の最後の約２５％が達成される、請求項１７〜２１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
前記容器が、その全体が前記サーモスタット媒体と直接的又は間接的に接触している、請求項１７〜２２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４】
前記容器の一部のみが前記サーモスタット媒体と直接的又は間接的に接触している、請求項１７〜２２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２５】
前記サーモスタット媒体との前記直接的又は間接的な接触が、気体アンモニアの前記供給源に接続されていない前記容器の端から始まって気体アンモニアの前記供給源に接続されている端まで、前記容器が浸漬されているサーモスタット浴内の前記サーモスタット媒体の液位を上昇させることによる飽和又は再飽和の増大に伴って増大される、請求項１７〜２４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２６】
前記容器の表面の約５０％以下、約２５％以下又は約１０％以下、例えば更には約５％以下が飽和時間又は再飽和時間の少なくとも一部の間に断熱材料で覆われるように、気体アンモニアの前記供給源に接続されている前記容器の端を断熱する、請求項１７〜２５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２７】
冷却装置及び／又は他の温度制御装置及び／又は強制対流状態が、気体アンモニアの前記供給源に接続されている端よりも気体アンモニアの前記供給源に接続されていない前記容器の端からより多くの熱が放散するように、温度勾配又は熱損失勾配を与える、請求項１７〜２６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１】
アンモニアを可逆的に脱着及び吸着又は吸収することが可能なアンモニア飽和材料を含む物体からなる１つ以上のユニットで構成される材料圧密ブロックであって、前記アンモニア飽和材料が、−７０℃〜２５０℃で該アンモニア飽和材料の熱伝導率の少なくとも５倍の熱伝導率を有する可撓性材料で作製されたガス透過性エンクロージャーによって囲まれている、圧密ブロック。
【請求項２】
前記１つ以上のユニットが、前記アンモニア飽和材料に加えて、より小さいことを除いて請求項１のユニットと同一の１つ以上の第２のユニットを含む、請求項１に記載の材料圧密ブロック。
【請求項３】
少なくとも約５ＭＰａの圧力によって圧密されている、請求項１又は２に記載の材料圧密ブロック。
【請求項４】
前記材料圧密ブロックが、自立型である、請求項３に記載の材料圧密ブロック。
【請求項５】
前記材料圧密ブロックが、任意に加熱されることができる容器に収容されている、請求項４に記載の材料圧密ブロック。
【請求項６】
前記材料圧密ブロックが、任意に加熱されることができる容器に収容されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の材料圧密ブロック。
【請求項７】
前記アンモニア飽和材料が、式Ｍａ（ＮＨ３）ｎＸｚ（式中、Ｍは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ若しくはＣｓのようなアルカリ金属、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ若しくはＢａのようなアルカリ土類金属、及び／又はＶ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ若しくはＺｎのような遷移金属、又はＮａＡｌ、ＫＡｌ、Ｋ２Ｚｎ、ＣｓＣｕ若しくはＫ２Ｆｅのようなそれらの組合せから選択される１種以上のカチオンであり、Ｘは、フッ化物イオン、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン、硝酸イオン、チオシアン酸イオン、硫酸イオン、モリブデン酸イオン及びリン酸イオンから選択される１種以上のアニオンであり、ａは、塩１分子あたりのカチオンの数であり、ｚは、塩１分子あたりのアニオンの数であり、かつｎは、約２〜約１２、好ましくは約６〜約８の配位数である）の１種以上の金属アンミン錯塩を含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の材料圧密ブロック。
【請求項８】
前記アンモニア飽和材料が、Ｍｇ（ＮＨ３）６Ｃｌ２、Ｃａ（ＮＨ３）８Ｃｌ２、Ｍｎ（ＮＨ３）６Ｃｌ２及びＳｒ（ＮＨ３）８Ｃｌ２又はそれらの任意の混合物を含む、請求項７に記載の材料圧密ブロック。
【請求項９】
前記アンモニア飽和材料の密度が標準温度及び標準圧力でその最大密度の少なくとも約７０％であるような程度まで圧密されている、請求項７又は８に記載の材料圧密ブロック。
【請求項１０】
可撓性材料で作製された前記ガス透過性エンクロージャーの前記熱伝導率が、前記アンモニア飽和材料の前記熱伝導率の少なくとも約１０倍である、請求項１〜９のいずれか１項に記載の材料圧密ブロック。
【請求項１１】
可撓性材料で作製された前記ガス透過性エンクロージャーが、金属、合金、グラファイト、複合材料、改質プラスチック、改質ゴム及びそれらの任意の混合物から選択される、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の材料圧密ブロック。
【請求項１２】
可撓性材料で作製された前記ガス透過性エンクロージャーが、アルミニウム又はアルミニウム合金から選択される、請求項１１に記載の材料圧密ブロック。
【請求項１３】
可撓性材料で作製された前記ガス透過性エンクロージャーが、前記圧密ブロックの質量の約０．１質量％〜約２０質量％を構成する、請求項５〜１２のいずれか１項に記載の材料圧密ブロック。
【請求項１４】
前記材料圧密ブロックのユニットが、可撓性材料で作製された前記ガス透過性エンクロージャーの全表面積の少なくとも約８０％が熱輸送の所望の方向に対して約±１０度以内で平行であるような形状を有する、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の材料圧密ブロック。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の材料圧密ブロックを製造する方法であって、
アンモニアを可逆的に吸着又は吸収及び脱着することが可能なアンモニア飽和材料を含む前記物体を、−７０℃〜２５０℃で前記アンモニア飽和材料の熱伝導率の少なくとも５倍の熱伝導率を有するガス透過性の可撓性材料で包装して、包装された物体の１つ以上のユニットを提供することと、
前記１つ以上のユニットを、少なくとも約５ＭＰａの外圧によって圧縮することであって、任意に、前記１つ以上のユニットを、１つ又は２つの対向する開放端と任意に１つ以上の取り外し可能な壁とを有する容器又は型に入れ、かつ任意にプレートを介して、前記外圧を前記開放端を通じて一軸に加えることと
を含む、方法。
【請求項１６】
請求項１、２及び５〜１４のいずれか１項に記載の前記材料圧密ブロックを製造する方法であって、
アンモニアを可逆的に吸着又は吸収及び脱着することが可能なアンモニア枯渇材料を含む物体を、−７０℃〜２５０℃で前記アンモニア飽和材料の熱伝導率の少なくとも５倍の熱伝導率を有するガス透過性の可撓性材料で包装して、包装された物体の１つ以上のユニットを提供することと、
前記１つ以上のユニットが容器内で固定されるように、前記ユニットを前記容器に充填することと、
アンモニアを可逆的に吸着又は吸収及び脱着することが可能な前記アンモニア枯渇材料をアンモニアで処理し、それによってアンモニアを可逆的に吸着又は吸収及び脱着することが可能な前記材料を飽和及び圧密させることと
を含む、方法。
【請求項１７】
前記飽和及び圧密させることが、
ａ．前記貯蔵容器を、約６５℃以下の温度レベルＴＴでサーモスタット媒体と直接的又は間接的に接触させて配置することと、
ｂ．前記貯蔵容器を気体アンモニアの供給源に接続することであって、少なくとも前記飽和プロセスの一部の間に、所定の飽和度まで前記アンモニア貯蔵材料を飽和させる際の前記気体アンモニアを約ＰＴ以下の圧力ＰＳとし、ここで、ＰＳは、前記アンモニア貯蔵材料を飽和させる際のアンモニアの圧力であり、かつＰＴは、前記温度レベルＴＴにおける液体アンモニアの平衡蒸気圧であることと
を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記温度レベルＴＴが約０℃〜約４０℃、例えば約０℃〜約２０℃又は約２０℃〜約４０℃である、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記サーモスタット媒体が水又は単相水性媒体である、請求項１７又は１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記圧力ＰＳが、前記温度ＴＴにおける液体アンモニアの平衡蒸気圧の少なくとも約５０％、例えば少なくとも約７５％又は少なくとも約９０％である、請求項１７〜１９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
前記所定の飽和度が、理論上の完全飽和の少なくとも約８０％、約９０％、約９５％又は約９８％である、請求項１７〜２０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２】
前記気体アンモニアが前記温度ＴＴにおける液体アンモニアの平衡蒸気圧ＰＴ以下である圧力ＰＳにある前記方法の一部は、前記全飽和期間のおよそ最後の約１／３の間である方法の最後の部分であるか、又は前記所定の飽和度の最後の約２５％が達成される、請求項１７〜２１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
前記容器が、その全体が前記サーモスタット媒体と直接的又は間接的に接触している、請求項１７〜２２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４】
前記容器の一部のみが前記サーモスタット媒体と直接的又は間接的に接触している、請求項１７〜２２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２５】
前記サーモスタット媒体との前記直接的又は間接的な接触が、気体アンモニアの前記供給源に接続されていない前記容器の端から始まって気体アンモニアの前記供給源に接続されている端まで、前記容器が浸漬されているサーモスタット浴内の前記サーモスタット媒体の液位を上昇させることによる飽和又は再飽和の増大に伴って増大される、請求項１７〜２４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２６】
前記容器の表面の約５０％以下、約２５％以下又は約１０％以下、例えば更には約５％以下が飽和時間又は再飽和時間の少なくとも一部の間に断熱材料で覆われるように、気体アンモニアの前記供給源に接続されている前記容器の端を断熱する、請求項１７〜２５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２７】
冷却装置及び／又は他の温度制御装置及び／又は強制対流状態が、気体アンモニアの前記供給源に接続されている端よりも気体アンモニアの前記供給源に接続されていない前記容器の端からより多くの熱が放散するように、温度勾配又は熱損失勾配を与える、請求項１７〜２６のいずれか１項に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公表番号】特表２０１３−５０６７９８（Ｐ２０１３−５０６７９８Ａ）
【公表日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５３１２８３（Ｐ２０１２−５３１２８３）
【出願日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／００５９８２
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０３８９１６
【国際公開日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【出願人】（５１１２５０５１８）
【氏名又は名称原語表記】ＡＭＭＩＮＥＸ Ａ／Ｓ
【住所又は居所原語表記】Ｇｌａｄｓａｘｅｖｅｊ ３６３， ＤＫ−２８６０ Ｓｏｂｏｒｇ， Ｄｅｎｍａｒｋ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／００５９８２
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０３８９１６
【国際公開日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【出願人】（５１１２５０５１８）
【氏名又は名称原語表記】ＡＭＭＩＮＥＸ Ａ／Ｓ
【住所又は居所原語表記】Ｇｌａｄｓａｘｅｖｅｊ ３６３， ＤＫ−２８６０ Ｓｏｂｏｒｇ， Ｄｅｎｍａｒｋ
【Ｆターム（参考）】
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