DE8208678U1 - Vorrichtung zum abtrennen von wasserstoff aus einer gasmischung durch diffusion durch eine nicht poroese membran - Google Patents
Vorrichtung zum abtrennen von wasserstoff aus einer gasmischung durch diffusion durch eine nicht poroese membranInfo
- Publication number
- DE8208678U1 DE8208678U1 DE19828208678U DE8208678U DE8208678U1 DE 8208678 U1 DE8208678 U1 DE 8208678U1 DE 19828208678 U DE19828208678 U DE 19828208678U DE 8208678 U DE8208678 U DE 8208678U DE 8208678 U1 DE8208678 U1 DE 8208678U1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- hydrogen
- diffusion
- gas mixture
- porous membrane
- palladium
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/50—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/22—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/02—Inorganic material
- B01D71/022—Metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/50—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
- C01B3/501—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by diffusion
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
- C01B2203/0405—Purification by membrane separation
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Description
Kemforsohungsanlage Jülich
Gesellschaft: mit beschrankter Haftung
Gesellschaft: mit beschrankter Haftung
Amtl. Aktenzeichen: G 82 O8 678.8
Vorrichtung zur Abtrennung von Wasserstoff
durch Diffusion
durch Diffusion
Die Neuerung bezieht sich auf eine Vorrichtung
zum Abtrennen von Wasserstoff aus einer Gasmischung durch Diffusion durch eine nicht doröse Membran, die eine Kammer 1, in welche die
Gasmischung eingeleitet wird, von einer Kammer
2 trennt, aus welcher der Wasserstoff abgesaugt wird.
zum Abtrennen von Wasserstoff aus einer Gasmischung durch Diffusion durch eine nicht doröse Membran, die eine Kammer 1, in welche die
Gasmischung eingeleitet wird, von einer Kammer
2 trennt, aus welcher der Wasserstoff abgesaugt wird.
Die Abtrennung von Wasserstoff aus Gasgemischen durch Diffusion durch eine Diffusionsmembran oder
-wand aus Palladium ist bekannt. Man kennt auch bereits Diffusionswände aus anderen wasserstoffdurchlässigen
Materialien, die nur auf der Gaszufuhrseite bzw. der mit der Gasmischung beaufschlagten
Seite mit Palladium oder Palladiumlegierungen belegt sind. So werden gemäß der US-PS
3 407 571 Diffusionswände aus beispielsweise Stahl verwendet, die primärseitig mit einer
dünnen Palladiumschicht oder Palladiumlegierung wie zum Beispiel Palladium-Silber-Legierung mit bis zu 60 % Silber belegt sind. Zur Beschleunigung der Diffusion sollen solche Wände insbesondere bei erhöhter Temperatur angewandt werden,
dünnen Palladiumschicht oder Palladiumlegierung wie zum Beispiel Palladium-Silber-Legierung mit bis zu 60 % Silber belegt sind. Zur Beschleunigung der Diffusion sollen solche Wände insbesondere bei erhöhter Temperatur angewandt werden,
PT 1.634 - 2 -
nö/bo
• %
die bis etwa 82O°C reichen kann, wobei Temperaturen um 150 bis 26O°C bevorzugt sind. Ferner
soll insbesondere eine Druckdifferenz zwischen Primär- und Sekundärseite aufrechterhalten
werden, die zumindest bei etwa 1 bar liegt und vorzugsweise bis etwa 100 bar reichen kann.
10
15
20
25
30
Gemäß der US-PS 1 174 631 soll die Abtrennung von Wasserstoff aus Gasgemischen durch Diffusion
durch eine Platin- oder Palladiumwand mit poröser Keramikunterlage kontinuierlich und besonders
wirtschaftlich ablaufen, wenn der nach der Diffusion freigesetze Wasserstoff fortgeleitet
wird.
Bei der praktischen Durchführung solcher Verfahren zur Abtrennung von Wasserstoff durch
Diffusion durch nicht-poröse Trennwände, die lediglich für Wasserstoff durchlässig sind,
treten nun insbesondere bei Betriebverhohten Temperaturen und bei der Abtennung in Form von
leichtem Wasserstoff oder seinen Isotopen, wie sie zum Beispiel im primären Kühlgas eines Kernreaktors
auftreten, Schwierigkeiten auf, da über längere Zeiten hinweg selbst geringe Verunreinigungen
der primären oder sekundären Räume mit Wasserdampf oder oxidierenden Verbindungen
zu Störungen führen, wie etwa Oxidschichtbildungen (insbesondere auf der Sekundärseite)
mit entsprechender Hemmwirkung auf die Diffusion oder einer negativen Beeinflussung der
Diffusionsvorgänge überhaupt; und ferner neigen die palladium-haltigen Schichten bei erhöhter
Temperatur über längere Zeiten hinweg zum Eindiffundieren in die Unterlage, so daß die gewünschte
Schutz- und Dissoziationswirkung mit der Zeit nachläßt. Reine Palladiumfolien oder
Palladium homogen enthaltende Folien auf einer porösen Unterlage müssen relativ dick ausgeführt
werden, um die Druckdifferenz zwischen Primär- und Sekundärseite aufnehmen zu können.
Dies stellt auch in Bezug auf die Materialkosten keine preiswerte Lösung dar. Dick ausgeführte
Palladium enthaltende Folien sind für die Wasserstoffdiffusion im übrigen sogar
schlechter geeignet als dickere Folien aus
anderen Materialien.
anderen Materialien.
Aufgabe der Neuerung ist daher die Bereitstellung einer Vorrichtung zur Abtrennung von
Wasserstoff aus Gasmischungen mittels einer Membran, die eine effektive Permeation ermöglicht
und deren Trennwirkung auch bei langen Betriebszeiten anhält, ohne daß Edelmetalle der
Platingruppe verwendet werden.
Diese Aufgabe wird gemäß der Neuerung dadurch gelöst, daß die Membran aus TiNi oder TiAg etwa
im Atomverhältnis 1:1 besteht.
Diese Titanlegierungen enthalten jeweils 45 bis 55 Atomprozen^t der einen bzw. anderen Kompo-
nente und werden bei Temperaturen von mehr als 3OO°C in Form von dünnen Blechen oder Folien
eingesetzt. Sie zeichnen sich durch folgende vorteilhafte Eigenschaften aus:
- sie sind nicht spröde, so daß elastische Bleche oder Folien hergestellt werden können,
die auch beim Gebrauch nicht verspröden;
- ihre Permeationsraten sind ähnlich günstig
wie die von Palladium und seinen Legierungen;
- die Wasserstoffaufnahme wird durch die gleichzeitige Anwesenheit verschiedener Verunreinigungen
im Gas auch bei längeren Betriebszeiten nicht unterdrückt.
Die Zustandsdiagramme der Systeme Ti/Ni und Ti/ Ag lehren, daß diese Legierungen bei einem
Atomverhältnis von etwa 1 χ 1 einen Homogenistätsbereich
aufweisen. In diesem Bereich sind die Legierungen nicht spröde sondern elastisch
und verformbar. Verunreinigung bis zu etwa 0,5 % stören nicht.
Es wurde nun gefunden, daß sich diese Legierungen in Wasserstoff-Gasgemischen, die Stickstoff,
Wasser und Kohlenstoffverbindungen enthalten, bei erhöhter Temperatur selbst aktivieren,
so daß das Wasserstoffmolekül dissoziiert und H mit ähnlichen Diffusionsraten durch
die Membran diffundiert, wie im Fall von palladiumhaltigen Membranen. Diese Aktivierung der
Oberfläche bleibt dauerhaft erhalten.
»••«•••II · · .
■■<■$*
10
20 25 3O So wurde beispielsweis eine Membran aus TiNi
primärseitig mit einem H2-Gasgemisch aus Wasserstoff, CO2 und Stickstoff bei 4OO°C beaufschlagt.
Nach einer anfänglichen Verminderung der Permeation wurden schon nach kurzer Zeit wieder Wasserstoff-Permeationsraten erhalten,
die denen von primärseitig reinem H2 bei gleichem Partialdruck entsprechen. Sie
blieben dann über mehrere Wochen konstant bis zum Ende des Versuchs.
Bei Titan-Silber (1:1) wurde ein ähnliches Verhalten gefunden, wobei die Permeationsraten
größer waren als die von reinem Palladium.
Die neuerungsgemäßen Diffusionsmembranen werden zur Abtrennung von Wasserstoff aus Gasgemischen
bei Temperaturen über 300°C angewandt, und zwar kann die TiNi-Membran bei Wasserstoffparti_aldrucken
bis zu *v* 30 bar benutzt werden, die beliebig niedrig sein können. Zweckmäßigerweise
wird ein H2-Druckgefälle von ^10, insbesondere
efewä^bis etwa 1:1OO zwischen Pr imär-
und Sekundärseite aufrechterhalten.
Ein solches Druckgefälle kann durch Absaugen des abgetrennten Wasserstoffs auf der Sekundärseite
erreicht werden oder auch dadurch, daß man den Wasserstoff auf der Sekundärseite durch
Reaktion mit einem Reaktionspartner abfängt und abtransportiert. Als zweckmäßig haben sich
dabei eine hydridhaltige Schmelze aus Alkali-
aaiattfaa t·«
• a- a t » ta a te · at
liv-'-Äsfefluisiä=^.
und/oder Erdalkalimetallen bzw. deren Mischungen erwiesen.
Übliche Membranstärken liegen zwischen etwa 10/1 und etwa 1 bis 2 mm.
TiAg ist wegen seiner günstigen mechanischen Eigenschaften und besonders hohen Penneationsraten
in Bereichen attraktiv, wo keine hohen Wasserstoffpartialdrucke zur Anwendung kommen,
so daß die Bildung einer Hydridphase vermieden werden kann. Aus diesem Grunde werden TiAg-Membranen
bei Wasserstoffpartialdrucken von mehr als etwa 1O Torr nur im Temperaturbereich
von oberhalb etwa 600 C verwendet. Bei 300°C muß der Wasserstoffpartialdruck unter
etwa 10~ Torr gehalten werden. Durch Gleichgewichtsmessungen wurde sichergestellt, daß
im System TiNi auch bei höheren Wasserstoffpartialdrucken
von mehreren bar keine Hydridphase ausgebildet wird.
Die beigefügte Zeichnung zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Abtrennung von Wasserstoff aus
einer Gasmischung, die in den Raum 1 eingeleitet wird. Der Wasserstoff diffundiert durch die
nicht poröse Membran 2 in den Raum 3, aus dem er abgesaugt bzw. abtransportiert wird.
ι ι ι a
ι ( t · t *
Claims (1)
- Kernforschungsanlage Jülich Gesellschaft mit beschränkter Häftling Amtl. Aktenzeichen: G 82 08 678.8 -Schutzanspruch^Vorrichtung zum Abtrennen von Wasserstoff aus einer Gasmischung durch Diffusion durch eine nicht poröse Membran »^3ie eine Kammer 1, in welche die Gasmischung eingeleitet wird, von einer Kammer 2 trennt, aus welcher der Wasserstoff abgesaugt wird, dadurch gekennzeichnet , daß die Membran aus TiNi oder TiAg etwa im Atomverhältnis 1:1 besteht.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19828208678U DE8208678U1 (de) | 1982-03-26 | 1982-03-26 | Vorrichtung zum abtrennen von wasserstoff aus einer gasmischung durch diffusion durch eine nicht poroese membran |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19828208678U DE8208678U1 (de) | 1982-03-26 | 1982-03-26 | Vorrichtung zum abtrennen von wasserstoff aus einer gasmischung durch diffusion durch eine nicht poroese membran |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE8208678U1 true DE8208678U1 (de) | 1984-12-06 |
Family
ID=6738472
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19828208678U Expired DE8208678U1 (de) | 1982-03-26 | 1982-03-26 | Vorrichtung zum abtrennen von wasserstoff aus einer gasmischung durch diffusion durch eine nicht poroese membran |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE8208678U1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10241668A1 (de) * | 2002-09-09 | 2003-11-27 | Daimler Chrysler Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Wasserstoffseparationsmoduls |
-
1982
- 1982-03-26 DE DE19828208678U patent/DE8208678U1/de not_active Expired
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10241668A1 (de) * | 2002-09-09 | 2003-11-27 | Daimler Chrysler Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Wasserstoffseparationsmoduls |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0081669B1 (de) | Wasserstoff-Diffusionsmembran und Diffusionsverfahren zur Abtrennung von Wasserstoff aus Gasgemischen | |
DE69203467T2 (de) | Wasserstoffabtrennungsvorrichtung von einer Vakuumkammer bei Kryogentemperatur, insbesondere für Hochenergieteilchenbeschleuniger. | |
EP0141176B1 (de) | Wasserstoff-Permeationswand, Verfahren zur Herstellung derselben und deren Verwendung | |
DE3606316C2 (de) | ||
DE69812416T2 (de) | Extraktionsmodul für gasformigen wasserstoff | |
DE3826503C2 (de) | ||
EP1427511B1 (de) | Metallische lösungs-diffusions-membran sowie verfahren zur herstellung | |
DE2305595A1 (de) | Verfahren zur herstellung von hochreinem wasserstoff | |
DE1253735B (de) | Doppelwandiger waermeisolierter Behaelter | |
DE3211193C1 (de) | Nicht poroese Wasserstoffdiffusionsmembran | |
DE1205166B (de) | Nicht poroese Wasserstoffdiffusionselektrode fuer Brennstoffelemente | |
DE10011104B4 (de) | Verwendung einer Amorphen Ni-Legierungsmembran zur Abtrennung/Dissoziation von Wasserstoff | |
DE1012698B (de) | Verfahren zur Herstellung von Sekundaeremissionskathoden mit einer Magnesiumoxydoberflaeche | |
EP0199844A2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Abtrennung von Wasserstoff aus einem Stoffgemisch, insbesondere einer Gasmischung | |
DE2854638C2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Abtrennung von Wasserstoff aus einer Gasmischung durch Diffusion | |
DE3606317C2 (de) | ||
EP0467110B1 (de) | Katalysator zur Beseitigung von Wasserstoff aus einer Wasserstoff, Sauerstoff und Dampf enthaltenden Atmosphäre | |
DE8208678U1 (de) | Vorrichtung zum abtrennen von wasserstoff aus einer gasmischung durch diffusion durch eine nicht poroese membran | |
DE69421540T2 (de) | Methode zur Herstellung einer Gastrennvorrichtung | |
DE69422291T2 (de) | Reactive membran, verfahren zu ihrer herstellung und ihre verwendung | |
DE3149155A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur abtrennung von wasserstoff aus gasgemischen durch diffusion durch eine nichtporoese wand | |
DE1250049B (de) | ||
DE3149084C2 (de) | Wasserstoff-Diffusionswand | |
DE2713992A1 (de) | Verfahren zur reinigung eines schwefeldioxid enthaltenden abgases | |
DE1214971B (de) | Verfahren zur Herstellung von mikroporoesen Membranen, insbesondere fuer die Isotopentrennung |