JP2003334417A

JP2003334417A - 水素透過膜利用装置およびその保護方法

Info

Publication number: JP2003334417A
Application number: JP2002145393A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Hara; 重樹原
Original assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 2002-05-20
Filing date: 2002-05-20
Publication date: 2003-11-25

Abstract

(57)【要約】【課題】水素透過性金属膜の実用化を妨げていた停止
の困難を解決するという目的を達成しようとする。【解決手段】水素透過膜２を用いた水素透過膜ユニッ
ト１を有する装置において、水素供給側空間３および水
素透過側空間４につながる配管６，９，１２には、熱を
動力源とする感温式バルブ７，１３，１５，２０が、装
置の起動時には装置の温度上昇を検知して、空間３，空
間４、配管６，８，１２，１４を接続して定常運転状態
にいたるよう自動的に動作するとともに、装置の停止時
には装置の温度低下を検知して水素透過膜２につながる
空間３，４内の水素を除去するよう自動的に動作して、
水素透過膜２を保護する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水素透過膜を用い
て水素を含む気体より水素を分離する水素透過膜利用装
置およびその保護方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ある種の金属膜は水素のみを通して他の
物質を全く通さないことから、水素製造への応用に期待
が寄せられている。しかしながら、このような水素透過
性金属膜には一般にそれぞれの膜によって異なる使用限
界温度（Ｔｃ）があり、この温度以下で水素雰囲気にさ
らすと強度の低下、割れ、崩壊等を生じる可能性があ
る。したがって、水素透過膜はＴｃ以上の温度で使用
し、装置を停止する際には水素を除去してから膜の温度
を下げなければならない。一般には、水素透過膜の温度
がＴｃ以上のうちにアルゴンや窒素といった不活性ガス
を導入して、水素透過膜の水素供給側および水素透過側
の水素をこれらのガスとともに外部に排出して除去し、
その後で温度を下げることにより装置の停止を行う。

【０００３】特開２００１−１１８５９４号公報には、
停止の際に水素透過膜の水素供給側に空気を導入して水
素を追い出すとともに、水素透過側の水素も水素透過膜
を通して除去する方法が開示されている。また、特開２
００１−２２９９５１号公報には、水蒸気を導入して水
素を追い出し、これを燃料電池発電ユニットで消費して
除去する方法、が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の中で使用されるバルブについては特別な検討がなされ
ていなかった。ところで、水素透過膜の保護のために用
いるバルブは、装置の起動および停止の際にしか操作し
ないが、ここに通常の電磁バルブや圧縮空気で動作する
バルブを用いたのでは、定常運転中にもエネルギーを消
費する。このエネルギー損失は、長時間運転する化学プ
ラントやエネルギー効率が重視される燃料電池では決し
て無視できるものではない。

【０００５】また、電気制御に頼った普通の保護方法で
は、バルブ動作のための電力系や電子制御系にトラブル
があった場合には対処ができない。水素透過性金属膜と
しては一般にパラジウム合金膜のような極めて高価なも
のが用いられるにもかかわらず、いったんそのようなト
ラブルに遭遇すると膜は崩壊してしまい、水素分離能を
完全に失ってしまう。しかも、水素透過膜の崩壊は、装
置全体の機能をも完全に不能にしてしまうことが多い。
したがって、水素透過膜の保護については細心の注意を
払う必要がある。

【０００６】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
ので、水素透過性金属膜の実用化を妨げていた停止の困
難を解決するという目的を達成しようとするものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】ところで、水素透過膜は
Ｔｃ以上の温度で用いられるため、水素透過膜利用装置
は必ず装置内のどこかに熱源を有している。しかも、水
素透過膜を保護するためのバルブ操作は通常、装置の起
動・停止時のみであり、その際にはその熱源の温度が必
ず上下する。そこで、この熱源を有効に活用できないか
を検討した結果、以下の方法により上記の問題を解決で
きることが分かった。

【０００８】すなわち、本発明は、水素透過能を発現す
る金属または合金からなる水素透過膜を有する装置にお
いて、前記水素透過膜の水素供給側空間および水素透過
側空間につながる配管に、熱を動力源とするバルブ（感
温式バルブ）をそれぞれ１つ以上設置し、これらのバル
ブの動作を装置自身が持つ熱により行うことにより、装
置の起動時には装置の温度上昇を検知して自動的にこれ
らのバルブを動作して定常運転状態にいたらしめ、装置
の停止時には装置の温度低下を検知して自動的にこれら
のバルブを動作し、水素透過膜につながる空間内の水素
を除去することにより上記課題を解決した。

【０００９】これにより、Ｔｃ以下の温度で水素透過膜
を水素にさらさずにすむため、膜の崩壊を防ぐことがで
きる。しかも、このように熱で動作する感温式バルブを
用いることにより、水素透過膜の起動停止に必要なバル
ブ操作のために特別な電気エネルギー等を消費せず、か
つ電子制御も必要としないシステムを完成させることが
できる。

【００１０】ここで用いられる感温式バルブは感温部の
熱を検知し、バルブに固有のある温度Ｔｏを境に動作す
るもので、Ｔｏ以上では開きＴｏ以下では閉じる開閉バ
ルブ、Ｔｏ以上では閉じＴｏ以下では開く開閉バルブ、
Ｔｏの前後で流路を切り替える３方バルブなど様々なも
のを用いることができる。感温式バルブの動作原理とし
ては、たとえばバイメタルや形状記憶合金が熱とともに
変形する性質を利用したものや、熱電対や熱電素子を用
いて発生した電力で電磁バルブを動かすものなどがあ
り、もちろんこれらを用いることができる。しかしなが
ら、以下に説明するように、磁石を用いたものおよび気
体吸着媒体を用いたものは特に有効である。

【００１１】磁石（強磁性体、フェリ磁性体など）を用
いたものは、たとえば特開平８−２７０９３５号公報に
開示されているものを用いることができる。これは、ガ
スの流路内に配置した弁体にＴｏをキュリー点とする温
度感知用磁石（感温部）を設け、これと対向してキュリ
ー点がこれよりずっと高い別の磁石（動作部）を配置し
たものである。この様な構成とすることにより、低温時
には２つの磁石が磁力により弁体を開位置に保持し、温
度が上昇すると、Ｔｏ付近で温度感知用磁石の飽和磁化
が急激に低下してもう一方の磁石から離れ、バネなどの
力により弁体が閉位置に移動する。すなわち、バルブの
開閉をＴｏの前後で熱のみによって行うことができる。

【００１２】このような磁石を用いた感温式バルブは温
度に対して極めて敏感に、かつ長期にわたって繰り返し
動作でき、しかも、動作温度Ｔｏは磁石の性質で決まる
ので、装置組立後の動作温度調整が不要なことなどか
ら、本発明には特に適しているものである。なお、特開
平８−２７０９３５号公報には高温で閉じ、低温で開く
バルブについて示されているが、簡単な改良により、高
温で開き低温で閉じるバルブや、温度によって流路を変
える３方バルブなどにすることができ、本発明において
は、これらすべてのバルブを適応することができるのは
言うまでもない。また、磁石を用いた感温式バルブはそ
れ以外にも様々な改良が提案されており（たとえば、特
開平１０−３０００７８号公報）、それらも本発明にお
いて有効に適応することができる。

【００１３】気体吸着媒体を用いた感温式バルブとして
は、特開昭６１−２７０５０５号公報に開示された原理
に基づくものが数多く提案されている。これは、ピスト
ンを内蔵するシリンダー内に水素吸蔵合金と水素を封入
し、水素吸蔵合金を加熱することにより吸蔵していた水
素を放出させ、その水素圧でピストンを押し出し、逆に
水素吸蔵合金を冷却することにより水素を吸蔵させ、そ
れによる水素圧の低下やピストンの自重などによりピス
トンを引き戻すアクチュエータとされている。このよう
に熱により伸縮動作をおこなうアクチュエータを用いる
ことにより、上述した磁石を用いた感温式バルブと同
様、開閉バルブ、３方バルブなど様々なものを作製する
ことができる。

【００１４】このような気体吸着媒体を用いた感温式バ
ルブを用いることが本発明にとって好適であるのは、水
素吸蔵合金を入れた容器（感温部）とシリンダー（動作
部）を配管で接続することにより、温度を検知するのに
最も好ましい位置に感温部を配置し、これとは離れた自
由な位置に動作部を設けることができるからである。そ
の上、配管を分岐して、１つの感温部に対して複数の動
作部を接続すれば、それら複数の動作部を一斉に動かす
ことも可能となる。さらに、感温部を熱電素子を用いて
加熱できるようにすることにより、熱のみでなく電気的
にもバルブ制御をおこなって、バルブの制御を２系統平
行して設けたシステムにすることも容易であり、信頼性
を向上することができるため非常に便利である。また、
実開昭５６−１３４４６８号公報のような、さらに異な
った構造のものも用いることができる。

【００１５】なお、特開昭６１−２７０５０５号公報は
水素吸蔵合金と水素を用いているが、かならずしもこの
組み合わせでなければならないわけではない。実際、他
の気体吸着媒体と気体の組み合わせがこれまでにも提案
されている。本発明においては、これから開発されるも
のも含め、上記以外の様々な気体吸着媒体を利用した感
温式バルブを有効に適用することができる。

【００１６】本発明においては、前記水素透過膜がパラ
ジウム、バナジウム、チタン、ジルコニウム、ニッケ
ル、白金、ルテニウム、ニオブ、タンタル、マグネシウ
ム、カルシウム、ランタン、からなる群より選ばれる金
属又は合金の１種又は２種以上を構成要素として含むこ
とができる。

【００１７】具体的には、ここで用いられる水素透過膜
として、優れた水素選択性と透過速度を有するパラジウ
ム系合金膜、パラジウム膜、アモルファスパラジウムー
シリコン系合金膜、バナジウム系合金膜、バナジウム
膜、アモルファスジルコニウムーニッケル系合金膜、ジ
ルコニウム膜、アモルファスハフニウムーニッケル系合
金膜、ニオブ系合金膜、ニオブ膜、タンタル膜、アモル
ファスチタン−鉄合金膜、チタンーニッケル合金膜、チ
タンー銀合金膜、アモルファス希土類−ニッケル系合金
膜、ジルコニウムー鉄−マグネシウム合金膜、ジルコニ
ウムー鉄−カルシウム系合金膜等があげられる。これら
はそれぞれ単独で用いられることもあるが、バナジウム
−ニッケル合金膜をはじめとするいくつかの合金膜は、
表面にパラジウムや白金などといった他の金属を被覆し
た形で用いられることがある。

【００１８】また、水素透過速度の向上を目指して、ア
ルミナ等からなる多孔質体を支持体とし、パラジウム、
白金、ルテニウム、ロジウム、イリジウム等をその表面
に被覆、あるいはその細孔内に充填または担持させたも
のも水素透過膜として用いられる。このような水素透過
能を発現する金属または合金を利用した水素透過膜は、
膜によって使用限界温度Ｔｃやその時の許容水素分圧は
異なるが、いずれも室温付近の低温で水素雰囲気にさら
すと膜が崩壊する可能性があるため、何らかの対処法が
熱望されていたものである。なお、水素透過性金属膜を
室温付近で水素にさらすことができないのは一般的な現
象であり、したがって、上記の水素透過膜に限らず、今
後開発されるものも含め、あらゆる水素透過性金属膜に
対して本発明は有効である。

【００１９】このような水素透過膜を利用した前記水素
透過膜利用装置は、水素分離装置、水素同位体分離装置
あるいは膜反応器、または、燃料電池システムであるこ
とができる。

【００２０】水素分離装置としては、メタン、メタノー
ル、ガソリンなどから水蒸気改質により得られた二酸化
炭素などを含む混合ガスから水素を取り出す水素製造装
置、化学プラントのオフガスに含まれる水素を回収する
ための水素分離装置、粗製水素に含まれる不純物を除去
する水素精製装置などがあげられる。

【００２１】水素同位体分離装置は水素透過速度が水素
同位体によって異なることを利用して、たとえば重水素
と軽水素を分離するものである。

【００２２】膜反応器は触媒と分離膜を１つの反応器内
に配置したものであるが、この分離膜として水素透過膜
を用いることができる。膜反応器を用いて化学反応を行
うことにより、反応生成物のうちの水素のみを反応領域
から除去したり、膜を通して水素を反応領域に供給した
りすることによって、反応の促進や制御が期待できる。
また、一口に膜反応器と言っても様々なものがあり、た
とえば、敢えて触媒を反応器内に充填するのではなく水
素透過膜自体が持つ触媒活性を利用したものなどもある
が、本発明がこのような様々な膜反応器に対して有効で
あることは言うまでもない。

【００２３】本発明においては、前記水素透過膜に接す
る空間に不活性ガスや大気を導入すること、および／ま
たは、前記水素透過膜に接する空間を排気することによ
り該空間内の水素を除去することができる。

【００２４】水素を除去する方法としては、不活性ガス
を導入し、これとともに水素を水素透過膜モジュール外
に追い出す方法、大気を導入して水素を追い出すととも
に、酸素と水素との反応も利用して水素を除去する方
法、真空ポンプなどにより排気して除去する方法が考え
られるが、本発明はこれらいずれの方法にも適用するこ
とができる。

【００２５】いずれの場合にも起動・停止の際に必要な
バルブは最低２つある。すなわち、水素を除去するため
に不活性ガスや大気を導入する際にはそれらのガス導入
のためのバルブ、排気装置を用いてガスを排気する際に
は外部からガスが際限なく流入するのを防ぐためのバル
ブである。このようなバルブは水素供給側空間および水
素透過側空間にそれぞれ最低１つずつ接続されているこ
とが必要であり、これらを感温式バルブにすることがで
きる。感温式バルブはこのような用途に用いられるの
で、その位置は必ずしも水素透過膜ユニットに直結した
配管上である必要はない。

【００２６】たとえば、水素透過膜ユニットに水素を供
給する改質器を有する装置においては、感温式バルブを
改質器の上流に配置することにより、改質器および水素
透過膜ユニットの水素供給室を不活性ガスにより置換し
ても構わない。改質器は、その停止中に燃料であるメタ
ノールや水などが残留していると、改質触媒の表面に付
着して触媒の性能が低下する。したがって、本発明を用
いて改質器内の気体も不活性ガスに置換することによ
り、改質器停止時の問題をも同時に解決し得る。

【００２７】また、感温式バルブとして開閉バルブの他
３方バルブなど様々なものを適切に用いるべきである。
たとえば、燃料電池システムでは水素透過膜がまだ暖ま
っていない間、水素透過膜ユニットヘ供給されるガスを
バイパスして、燃焼室でこのガスを燃焼しなければなら
ない場合がある。このような装置においては、水素等を
含む可燃性ガスを前記水素透過膜ユニットに供給してい
ない間、このガスを感温式バルブを用いてバイパスする
バイパス手段を有することが好ましいが、その際、感温
式バルブとしては、３方バルブやその他の切替バルブな
どを用いることが非常に有用である。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る水素透過膜利
用装置およびその保護方法の第１実施形態を、図面に基
づいて説明する。図１は本実施形態における水素透過膜
利用装置を示す模式図であり、図１において、符号１は
水素透過膜ユニット、２は水素透過膜、３は水素供給室
（水素供給側空間）、４は水素透過室（水素透過側空
間）、５は恒温槽である。

【００２９】本実施形態の水素透過膜利用装置は水素精
製装置とされ、水素透過膜２を有する水素透過膜ユニッ
ト１が恒温槽５内部に配置されている。水素透過膜ユニ
ット１の内部は水素透過膜２で水素供給室３と水素透過
室４に分断されている。

【００３０】水素透過膜２は水素透過膜ユニット１内を
分断していればよく、この水素透過膜ユニット１内部を
分離する隔壁等に設けられた開口部に取り付けられてい
ることができる。この水素透過膜２はパラジウムー銀系
合金膜が用いられ、この材料は２００℃以下では膜崩壊
の原因となるα-β相転移が起こるため、これが使用限
界温度Ｔｃとなる。

【００３１】水素供給室３には配管６，９が接続され、
配管６には感温式開閉バルブ７と感温式開閉バルブ１５
とが並列に接続されている。感温式開閉バルブ７には、
粗製水素を水素供給室３に供給する配管８が接続されて
いる。感温式開閉バルブ１５には配管１６、ニードルバ
ルブ１７、配管１８を介して窒素貯蔵タンク１９が接続
されている。配管９には、バルブ１０と感温式開閉バル
ブ２０とが並列に接続されている。感温式開閉バルブ２
０には、外気に繋がる配管２１が接続され、バルブ１０
には排気用の配管１１が接続されている。これら水素供
給室３，配管６、および、配管９は、水素透過膜２に連
通されて密閉可能な空間である水素供給側空間を形成し
ている。

【００３２】水素透過室４には、配管１２が取り付けら
れており、配管１２には感温式開閉バルブ１３を介して
配管１４が接続され、この配管１４を通して精製された
水素を取り出すようなっている。これら水素透過室４、
および、配管１２は、水素透過膜２に連通されて密閉可
能な空間である水素透過側空間を形成している。

【００３３】これらの感温式開閉バルブ（感温式バル
ブ）７，１３，１５，２０のうち、感温式開閉バルブ
７，１３は、Ｔ０以上では開状態、Ｔ０以下では閉状態
となる構成とされており、感温式開閉バルブ１５、２０
はＴ１以下で開状態、Ｔ１以上では閉状態となる構成と
されている。ここで、Ｔ０は定常運転時の恒温槽５内の
温度より若干低い温度であり、Ｔ１はＴ０よりさらに若
干低い温度であり、これらはＴｃに比べて十分高いもの
とされる。なお、ここでは、説明をわかりやすくするた
め、水素透過膜ユニット１、水素透過膜２、および、恒
温槽５内の温度はほぼ一致するものとする。

【００３４】図５は本実施形態における感温式バルブを
示す断面図である。具体的には、感温式バルブ７，１３
は、図５に示すように、円筒形のケース７１の底部位置
に吸気口７２が設けられ、この吸気口７２と対向した底
部が排気口７３を有するケース部７４により閉塞されて
いる。ケース７１内部には吸気口７２側に感温磁石７５
が固定されるとともに、図示左右方向に移動自在に磁石
７６が設けられる。このケース７１の中央付近の吸気口
７２に接続された内側位置には、弁ポート７７が突出し
て設けられている。

【００３５】感温磁石７５は、感温部とされ、リング状
に形成して外殻であるケース７１に固定されている。こ
の感温磁石７５は、Ｎｉ₉₁Ｃｕ₉合金等からなるものと
され、磁気的特性が急激に変化するキュリー点（例えば
２５０℃）をもつものとされている。磁石７６は、ケー
ス７１の内面、ケース部７４内側および感温磁石７５と
の対向面に所定の隙間７８を介して感温磁石７５に対向
して設けられる。この磁石７６は、感温磁石７５と磁力
により引き付け合うもので、感温磁石７５側に突出した
突出部を有し、この突出部先端で弁ポート７７と接触可
能な対向する位置に弁部材７６ａが固定されている。ば
ね７９は、磁石７６を感温磁石７５から遠ざかる方向に
付勢するよう感温磁石７５内側位置に設けられる。

【００３６】ケース７１とケース部７４との内部におい
ては、弁部材７６ａとこの弁部材７６ａに対向する弁ポ
ート７７とによってバルブが形成され、吸気口７２か
ら、弁ポート７７、隙間７８、排気口７３への流路の開
閉が可能となる。

【００３７】具体的には、低温状態で、磁石７６は感温
磁石７５に引き付けられて、弁部材７６ａが弁ポート７
７を密閉しており、感温式開閉バルブ７，１３は閉状態
となっている。ケース７１が加熱されることによって、
ケース７１に固定された感温磁石７５が加熱され、感温
磁石７５の温度が組成により決まるキュリー点に達する
と、磁石７６は感温磁石７５に引き付けられなくなり、
ばね７９によりケース部７４側に押しつけられ、弁部材
７６ａがケース部７４側へ移動して弁ポート７７を開放
する。これにより感温式開閉バルブ７，１３は開状態と
なる。

【００３８】感温磁石７５は非常に熱的ヒステリシスが
小さく、数度以下の温度変化で元の状態に復帰する。感
温磁石７５が復帰すると磁石７６は再び感温磁石７５に
引き付けられ弁ポート７７を閉じる。この間はわずかな
時間のため、感温部としての感温磁石７５の温度変化に
迅速に対応することが可能となる。また、設定温度を変
更したいときも、所定の組成をもつ感温磁石７５を組み
合わせればよく、非常に簡単に行うことができる。

【００３９】感温式バルブ１５，２０は、図６に示すよ
うに、円筒形のケース８１の底部位置に吸気口８２が設
けられ、この吸気口と対向した底部が排気口８３を有す
る弁体８４により閉塞されている。ケース８１内部には
吸気口８２側に感温磁性体８５が設けられるとともに、
磁石８６が設けられ、弁体８４にはその中央付近内側に
弁ポート８７が突出して設けられている。

【００４０】感温磁石８５は、感温部とされ、リング状
に形成して外殻であるケース８１に固定されている。こ
の感温磁石８５は、たとえば、Ｎｉ₈₉Ｃｕ₁₁合金等から
なり、磁気的特性が急激に変化するキュリー点（例えば
２４０℃）をもつものとされている。磁石８６は、ケー
ス８１の内面および感温磁石８５との対向面に所定の隙
間８８を介して感温磁石８５に対向して設けられ、感温
磁石８５と磁力により引き付け合うもので、感温磁石８
５と反対側の面に弁部材８６ａが固定されている。ばね
８９は磁石８６を感温磁石８５から遠ざける方向に付勢
するよう感温磁石８５内側位置に設けられる。

【００４１】ケース８１と弁体８４との内部において
は、弁部材８６ａとこの弁部材８６ａに対向する弁体８
４の弁ポート８７とによってバルブが形成され、吸気口
８２から、隙間８８、弁ポート８７、排気口８３への流
路の開閉が可能となる。

【００４２】具体的には、低温状態で、磁石８６は感温
磁石８５に引き付けられて、弁部材８６ａが弁ポート８
７から離間しており、感温式開閉バルブ１５，２０は開
状態となっている。ケース８１が加熱されることによっ
て、ケース８１に固定された感温磁石８５が加熱され、
感温磁石８５の温度が組成により決まるキュリー点に達
すると、磁石８６は感温磁石８５に引き付けられなくな
り、ばね８９により感温磁石８５から遠ざかるように付
勢され、弁部材８６ａが弁体８４側へ移動して弁ポート
８７を閉塞する。これにより感温式開閉バルブ１５，２
０は閉状態となる。

【００４３】感温磁石８５も非常に熱的ヒステリシスが
小さく、数度以下の温度変化で元の状態に復帰する。感
温磁石８５が復帰すると磁石８６は再び感温磁石８５に
引き付けられ弁ポート８７を開く。この間はわずかな時
間のため、感温部としての感温磁石８５の温度変化に迅
速に対応することが可能となる。また、設定温度を変更
したいときも、所定の組成をもつ感温磁性石８５を組み
合わせればよく、非常に簡単に行うことができる。

【００４４】次に操作方法について説明する。

【００４５】起動前、バルブ１０および感温式開閉バル
ブ７，１３は閉状態とされ、感温式開閉バルブ１５，２
０は開状態とされている。また、水素供給側空間である
水素供給室３は大気圧の窒素で満たされており、水素透
過側空間である水素透過室４は真空に維持されている。
装置を起動する際には、恒温槽５を用いて水素透過膜ユ
ニット１を加熱しさえすればよい。恒温槽５内の温度が
Ｔ１を越えると、感温式開閉バルブ１５，２０が自動的
に閉状態となり、さらにＴ０を越えると感温式開閉バル
ブ７，１３が自動的に開状態となる。これにより配管６
を通して若干量の不純物ガスを含む粗製水素が導入さ
れ、起動操作が自動的に完了する。

【００４６】恒温槽５内をＴ０以上の温度に保った状態
を維持することで、水素精製を行うことができる。これ
により、水素透過室４を介して配管１４より高純度水素
を得ることができる。なお、粗製水素を処理するにつれ
て不純物ガスが水素供給室３に蓄積されるので、バルブ
１０を開いて連続的または間欠的に水素供給室３内のガ
スを排出する。こうすることにより多量の粗製水素を長
時間にわたって処理することが可能となる。また、定常
運転中に窒素貯蔵タンク１９に十分な量の窒素を加圧状
態で充填しておく。

【００４７】装置を停止する際には、バルブ１０を閉じ
た状態で、恒温槽５の加熱を停止しさえすればよい。恒
温槽５内の温度が低下してＴ０になると感温式開閉バル
ブ７，１３が自動的に閉状態となる。さらに、恒温槽５
内の温度が低下してＴ１になると感温式開閉バルブ１
５，２０が自動的に開状態となる。

【００４８】これによって、二ードルバルブ１７で流量
制御された窒素ガスが水素供給室３および配管６等の水
素供給側空間に導入され、水素供給室３内は窒素に置換
される。一方、水素透過室４内部の残留ガスは水素であ
るが、これも水素透過膜２を通して水素供給室３へ移動
するため、窒素導入ライン１５，１６，１７，１８，１
９が水素供給室３側にしか接続されていなくとも、水素
透過室４側の水素も除去することができる。

【００４９】したがって、上記のようにして水素供給側
空間を窒素で満たし、水素透過側空間を真空にすること
ができるので、その後、恒温槽５内の温度がＴｃを下回
った場合でも、水素透過膜２を崩壊させることはない。
以上をもって水素精製装置の停止操作が自動的に完了す
る。なお、水素供給側空間への窒素の供給は窒素貯蔵タ
ンク１９が空になった時点で自然に終了する。窒素置換
後には水素透過膜ユニット１内に大気が流入してもかま
わないが、もし、これが不都合な場合は配管２１を細
く、長いものにしておけば、大気の逆流を充分な程度防
ぐことができる。

【００５０】このように本発明を用いることにより、水
素透過膜に関わる起動・停止を恒温槽５の加熱・停止の
みによって行うことができ、したがって、電気系統のト
ラブルがあっても安全に停止することができる。特に、
不慮の事故で恒温槽５の加熱が突然停止したとしても水
素透過膜を崩壊させることがない。

【００５１】以下、本発明に係る水素透過膜利用装置お
よびその保護方法の第２実施形態を、図面に基づいて説
明する。図２は本実施形態における水素透過膜利用装置
を示す模式図であり、前述の第１実施形態と対応する構
成要素には同一の符号を付しその説明を省略する。

【００５２】すなわち、本実施形態は、第１実施形態に
おける感温式開閉バルブ７，１３を感温式３方バルブ
７’，１３’とし、窒素導入のための配管１６を感温式
３方バルブ１３’に接続するとともに、配管２１を水素
透過室４に接続した構成とされている。

【００５３】感温式３方バルブ７’は、配管６，８，２
２に接続され、温度Ｔ０以上で配管８を配管６と接続
し、温度Ｔ０以下では配管２２を配管６と接続するもの
とされる。一方、感温式３方バルブ１３’は、配管１
２，１４，１６に接続され、温度Ｔ１以上で配管１４を
配管１２と接続し、温度Ｔ１以下では配管１６を配管１
２と接続するものとされている。これら感温式３方バル
ブ７’，１３’は前述の感温式開閉バルブ７，１３等の
ように、温度によって、接続状態を切替できるものなら
ばどのような構造であってもよい。

【００５４】また、配管２１は水素透過室４に接続さ
れ、配管２２が外気へとつながった状態とされている。
ここでは、感温式開閉バルブ２０の動作温度がＴ０に設
定されている。

【００５５】次に操作方法について説明する。

【００５６】起動前、バルブ１０は閉状態とされ、感温
式開閉バルブ２０は開状態とされ、また、感温式３方バ
ルブ７’，１３’は水素透過膜２の水素供給側空間およ
び水素透過側空間を配管８，１４と隔離する状態とされ
ている。これら水素供給室３，水素透過室４は大気圧の
窒素で満たされている。

【００５７】本実施形態の装置を起動するには恒温槽５
を加熱しさえすればよい。恒温槽５内の温度がＴ１に達
すると、感温式バルブ１３’が自動的に動作し、続い
て、恒温槽５内の温度がＴ０に達すると感温式バルブ
７’，２０が自動的に動作する。すなわち、温度上昇に
より、感温式３方バルブ１３’により配管１２と配管１
４とが接続され、次いで、感温式バルブ７’により配管
８と配管６とが接続されるとともに、感温式開閉バルブ
２０が閉じることにより水素供給側と水素透過側とが分
離される。以上をもって起動操作が自動的に完了する。

【００５８】恒温槽５内をＴ０以上の温度に保つこと
で、水素精製を行うことができる。水素精製時には、配
管８から供給された粗製水素が水素透過膜２を通して精
製され、配管１４より高鈍度水素が得られる。ここで
も、バルブ１０を開いて連続的または間欠的に水素供給
室３内のガスを排出することにより多量の粗製水素を長
時間にわたって処理することが可能となる。また、定常
運転中に窒素貯蔵タンク１９に十分な量の窒素を加圧状
態で充填しておく。

【００５９】装置を停止する際には、バルブ１０を閉じ
た状態で、恒温槽５の加熱を停止しさえすればよい。恒
温槽５内の温度がＴ０になると、感温式開閉バルブ２
０，感温式３方バルブ７’が自動的に動作し、続いて、
同温度がＴ１になると、感温式バルブ１３’が自動的に
動作する。すなわち、温度下降により、感温式開閉バル
ブ２０は開状態となるとともに、感温式３方バルブ７’
は、配管６と配管２２とを接続する状態となり、次い
で、感温式３方バルブ１３’は配管１６と配管１２とを
接続する状態となる。これにより、配管１６から配管１
２、水素透過室４、配管２１、配管９、水素供給室３、
配管６、配管２２のラインがつながる。

【００６０】その結果、二ードルバルブ１７で流量制御
された窒素ガスが水素透過側空間に導入され、さらに、
配管２１、感温式開閉バルブ２０、配管９を介して水素
供給側空間に導入され、水素透過膜２両側空間の残留ガ
スは窒素に置換される。その後、恒温槽５内の温度がＴ
ｃを下回っても水素透過膜２を崩壊させることはない。
以上をもって水素精製装置の停止操作が自動的に完了す
る。なお、窒素の供給は窒素貯蔵タンク１９が空になっ
た時点で自然に終了する。その後、水素透過膜ユニット
１内に大気が流入することが不都合であれば、前述の実
施形態１における配管２１と同様、配管２２を充分細
く、長いものにしておけばよい。

【００６１】本実施形態においては、上記の第１実施形
態と同様の効果を奏するとともに、水素精製装置の停止
時に水素透過膜２の両側空間を同圧に保つことができ、
膜に不必要な応力をかけることがないので、膜の寿命を
延ばすことができる。しかも、第１実施形態と同様、水
素透過膜２に関わる起動・停止を恒温槽５の加熱・停止
のみによって行うことができ、したがって、電気系統の
トラブルがあっても安全に停止することができる。

【００６２】以下、本発明に係る水素透過膜利用装置お
よびその保護方法の第３実施形態を、図面に基づいて説
明する。図３は本実施形態における水素透過膜利用装置
を示す模式図であり、前述の第１，第２実施形態と対応
する構成要素には同一の符号を付しその説明を省略す
る。

【００６３】本実施形態における水素透過膜利用装置
は、燃料電池発電ユニット２６に水素を供給するシステ
ムとされており、このシステムにおいて、基本的な構造
は第２実施形態と同様なものとされている。本実施形態
において、第２実施形態と異なるのは、まず、水素供給
ラインに改質器２３が設置されたことである。これにと
もなってバルブ７’’’の位置を改質器２３の原燃料供
給ライン上流側へ移動した。

【００６４】さらに、バルブ７’’’，１０’’’は、
それぞれ感温式バルブの動作部とされており、これらを
バイパス配管３１で接続するとともに、これらバルブ
７’’’，１０’’’を動作させるために恒温槽５外側
に位置する燃焼部２５付近の温度を感知する感温式バル
ブの感温部３２を燃焼部２５付近に設ける構成とした。

【００６５】バルブ７’’’は４方バルブとされ、感温
部３２の温度がＴ０以上の場合には配管２９と配管３
０、および配管２２と配管３１をそれぞれ接続し、感温
部３２の温度がＴ０以下の場合には配管２２と配管２
９、および配管３０と配管３１をそれぞれ接続するもの
とされている。一方、バルブ１０’’’は３方バルブと
され、感温部３２の温度がＴ０以上の場合には配管９と
配管１１とを接続し、感温部３２の温度がＴ０以下の場
合には配管３１と配管１１とを接続するものとされてい
る。

【００６６】また、バルブ２０’’およびバルブ１
３’’’は、感温部３２の温度に対しＴ０を境に第２実
施形態と同様の動作をする感温式バルブの動作部である
が、これも恒温槽５の外に位置している。

【００６７】これら４つの感温式バルブの動作部は、い
ずれも気体吸着媒体３３を内蔵する感温部３２と図示さ
れていない配管でつながっており、同時に動作する構成
とされる。ここでＴ０は定常運転時の感温部３２の温度
より若干低い温度に設定される。また、水素透過膜２が
Ｔｃのときの感温部３２の温度より、Ｔ０のほうが充分
高いよう設定されている。

【００６８】なお、符号２４および２５は改質器２３お
よび恒温槽５を加熱するための燃焼部であり、符号２７
は燃料電池発電ユニット２６に空気を導入する配管、符
号２８は、燃料電池ユニット２６から排気をするための
配管である。

【００６９】次に操作方法について説明する。

【００７０】起動時には、感温式バルブの動作部
７’’’，１０’ ’ ’，１３’’’によって、改質器
２３および水素透過膜ユニット１に連通する空間は隔離
され、大気圧の窒素で満たされている。この時、感温式
バルブの動作部７’’’，１０’’’によって、配管３
０はバイパス配管３１を介して配管１１に接続されてい
る。このため、メタン、メタノール、ガソリンなどの原
燃料は、水蒸気とともにこれらの配管３０，３１，１１
を通して燃焼部２４、２５に供給され、改質器２３およ
び恒温槽５を加熱する。

【００７１】水素透過膜２の温度がＴｃを越え、その後
感温部３２の温度がＴ０に到達すると、感温バルブの各
動作部７’’’，１０’ ’ ’，１３’’’，２０’’
が自動的に一斉に動作する。その結果、配管３０、４方
バルブ７’’’および配管２９を通して原燃料が改質器
２３に供給され、水蒸気改質反応などにより得られた水
素を主成分とする混合ガスが配管６を通して水素供給室
３に導かれる。

【００７２】この中に含まれていた水素の大半は水素透
過膜２を通して分離され、配管１２、バルブ１３’’’
および配管１４を通して燃料電池発電ユニット２６へ送
られ、ここで配管２７から供給される空気と反応して電
力を得る。水素透過膜２を透過しなかったガスは配管
９、３方バルブ１０’’’および配管１１を経由して燃
焼部２４，２５に供給され、改質器２３および恒温槽５
の加熱に使用される。なお、この時開閉バルブ２０’’
は閉じており、水素供給側と水素透過側は隔離されてい
る。

【００７３】こうして起動動作は完了し、定常運転に入
る。定常運転中には窒素貯蔵タンク１９に十分な量の窒
素を加圧状態で充填しておく。

【００７４】装置を停止する際には、恒温槽５の加熱を
停止すればよい。感温部３２の温度が降下してＴ０に達
すると、感温式バルブの各動作部７’’’，１０’ ’
’，１３’’’，２０’’は一斉に動作し、配管１６
から配管１２、水素透過室４、配管２１、配管９、水素
供給室３、配管６、改質器２３、配管２９、配管２２の
ラインがつながる。これによって、二ードルバルブ１７
で流量制御された窒素ガスが水素透過側および水素供給
側に導入され、水素透過膜２の両側空間および改質器２
３内の残留ガスは窒素に置換される。したがって、その
後、恒温槽５内の温度がＴｃを下回っても水素透過膜２
を崩壊させることはない。以上をもって燃料電池発電ユ
ニットの水素供給ラインの停止操作が自動的に完了す
る。なお、窒素の供給は窒素貯蔵タンク19が空になった
時点で自然に終了する。ここでも、配管２２を充分細
く、長いものにしておけば、この後、大気が逆流して水
素透過膜ユニット１内に流入することを充分防止するこ
とができる。

【００７５】水素透過膜を利用した燃料電池システムで
は、水素透過膜ユニット１から配管９を通して排出され
るガスは水素を中心とした可燃性ガスを含む。これは通
常、改質器２３や恒温槽５すなわち水素透過膜２を暖め
るために用いられる。したがって、装置の起動時にこれ
らを暖めるためには、水素透過膜２の温度がたとえＴｃ
に満たないときにでもこの可燃性ガスを燃焼部２４およ
び２５に供給する必要がある。本実施例は、上記の事情
を考慮した構成とされている。

【００７６】本実施形態においては、上記の第１，第２
実施形態と同様の効果を奏するとともに、さらに、バル
ブ７’’’を原燃料供給ラインすなわち改質器２３の上
流に配置したことにより、装置停止の際に、改質器２３
内のメタノールや水などの残留ガスも同時に除去できる
ので、これらが改質触媒の表面に付着して触媒の性能を
低下させることもない。また、本実施形態のように気体
吸着媒体を用いた感温バルブを使用することにより、多
数のバルブを同時に動作させることが容易にできる。こ
の場合、感温部は必ずしも恒温槽５の中に位置する必要
はなく、水素透過膜２の温度と何らかの関係がある場所
であれば、製造や保守に適した位置や、装置の停止をい
ち早く検知可能な位置など、自由に設置することが可能
である。

【００７７】以下、本発明に係る水素透過膜利用装置お
よびその保護方法の第４実施形態を、図面に基づいて説
明する。図４は本実施形態における水素透過膜利用装置
を示す模式図であり、前述の第１〜第３実施形態と対応
する構成要素には同一の符号を付しその説明を省略す
る。

【００７８】本実施形態における水素透過膜利用装置
は、燃料電池発電ユニット２６に水素を供給するシステ
ムとされており、このシステムにおいて、基本的な構造
は第３実施形態と同様なものとされている。

【００７９】バルブ７’’，１３’’，３５’’はいず
れも感温式開閉バルブの動作部で、感温部３２の温度に
対しＴ０を境に動作する．このうち、７’’，１３’’
は感温部３２の温度がＴ０以上で開状態となり、感温部
３２の温度がＴ０以下で閉状態となる構成とされる。一
方、バルブ３５’’は感温部３２の温度がＴ０以下で開
状態となり、感温部３２の温度がＴ０以上で閉状態とな
る構成とされている。配管３６は空気供給ラインにつな
がっており、バルブ３５’’が開状態のときに適当な流
量が得られるようニードルバルブなどを用いてコントロ
ール可能な構成とされている。なお、燃料電池発電ユニ
ット２６からの水素や酸素を含む排気は燃焼部２４，２
５の燃料として使用できるよう、配管２８がこれらの燃
焼部２４，２５に接続されている。

【００８０】次に操作方法について説明する。

【００８１】起動時にはバルブ７’’，１３’’は閉状
態とされ、水素供給側空間は大気圧の大気によって満た
され、水素透過側空間は真空に保持されている。装置を
起動するには燃焼部２５を用いて恒温槽５すなわち水素
透過膜ユニット１を加熱すればよい。

【００８２】水素透過膜２の温度がＴｃを越え、その後
感温部３２の温度がＴ０に到達すると、感温式バルブの
動作部としてのバルブ７’’，１３’’が自動的に開状
態となり、バルブ３５’’が閉状態となる。その結果、
配管３０、感温式バルブの動作部７’’および配管２９
を通して原燃料が改質器２３に供給され、水蒸気改質反
応などにより得られた水素を主成分とする混合ガスは、
配管６を通して水素供給室３に導かれる。この中に含ま
れていた水素の大半は水素透過膜２を通して分離され、
配管１２、感温式バルブの動作部１３’’および配管１
４を通して燃料電池発電ユニット２６へ送られ発電に用
いられる。

【００８３】水素透過膜２を透過しなかったガスは配管
９を経由して燃焼部２４，２５に供給され、改質器２３
および恒温槽５の加熱に使用される。こうして起動動作
は完了し、定常運転に入る。

【００８４】装置を停止する際には、燃焼部２５による
加熱を停止すればよい。感温部３２の温度が降下してＴ
０に達すると、感温式バルブの動作部７’’、１３’’
は自動的に閉じ、３５’’が自動的に開く。これによ
り、配管３６から大気が導入され、水素供給室３内のガ
スを追い出すとともに、水素透過側空間の水素も除去で
きる。この際、水素透過膜２の水素供給側表面で透過し
てきた水素が大気中の酸素と反応して消費されるので、
上述の第３実施形態のように窒素を導入した場合よりも
速やかに水素透過側空間の水素を除去することができ
る。したがって、その後、恒温槽５内の温度がＴｃを下
回っても水素透過膜２を崩壊させることはない。以上を
もって水素供給システムの停止操作が自動的に完了す
る。

【００８５】本実施形態においては、上記の第１〜第３
実施形態と同様の効果を奏するとともに、さらに、燃料
電池発電ユニット２６からの水素や酸素を含む排気は燃
焼部２４，２５の燃料として使用できる。

【００８６】なお、上記の各実施形態における水素透過
膜利用装置において、装置の停止時に、水素供給室３お
よび水素透過室４、すなわち、水素透過膜２両側の空間
を排気手段により排気して水素を除去することも可能で
ある。この場合、水素除去後であれば恒温槽５内の温度
がＴｃを下回ってもやはり水素透過膜を崩壊させること
はない。このような排気手段を有する構成の例としては
以下のものが考えられる。

【００８７】上述の第１実施形態の場合、窒素供給にか
かる感温式開閉バルブ１５、配管１６，１８、ニードル
バルブ１７、窒素貯蔵タンク１９を設けない構成とし、
配管２１の下流にポンプ等の排気手段を設けて水素透過
膜２両側の空間を排気手段により排気することができ
る。同様に、第２実施形態の場合、窒素供給にかかる感
温式３方式バルブ１３’を感温式開閉バルブ１３とする
とともに、配管１６，１８、ニードルバルブ１７、窒素
貯蔵タンク１９を設けない構成とし、配管２２の下流に
ポンプ等の排気手段を設けて水素透過膜２両側の空間を
排気手段により排気することができる。同様に、第３実
施形態の場合、窒素供給にかかる感温式３方式バルブ１
３’’’を感温式開閉バルブ１３とするとともに、配管
１６，１８、ニードルバルブ１７、窒素貯蔵タンク１９
を設けない構成とし、配管２２の下流にポンプ等の排気
手段を設けて水素透過膜２両側の空間を排気手段により
排気することができる。

【００８８】

【発明の効果】本発明の水素透過膜利用装置およびその
保護方法によれば、以下の効果を奏する。（１）水素透過膜利用装置において、電気的な制御に
頼ることなく起動・停止する方法を提供することができ
る。（２）これにより、装置のエネルギー効率を上げるこ
とができる。（３）さらに、何らかのトラブルにより水素透過膜の
加熱機構が突然停止したとしても水素透過膜を崩壊させ
ることなく停止させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る水素透過膜利用装置およびそ
の保護方法の第１実施形態を示す模式図である。

【図２】本発明に係る水素透過膜利用装置およびそ
の保護方法の第２実施形態を示す模式図である。

【図３】本発明に係る水素透過膜利用装置およびそ
の保護方法の第３実施形態を示す模式図である。

【図４】本発明に係る水素透過膜利用装置およびそ
の保護方法の第４実施形態を示す模式図である。

【図５】本発明における感温バルブを示す断面図で
ある。

【図６】本発明における感温バルブを示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１水素透過膜ユニット２水素透過膜３水素供給室４水素透過室５恒温槽６配管７感温式開閉バルブ（感温バルブ）７’ 感温式３方バルブ（感温バルブ）７’ ’ 感温式開閉バルブの動作部７’’’感温式４方バルブの動作部８配管９配管１０開閉バルブ１０’’’感温式３方バルブの動作部１１配管１２配管１３感温式開閉バルブ１３’ 感温式３方バルブ１３’’感温式開閉バルブの動作部１３’’’感温式３方バルブの動作部１４配管１５感温式開閉バルブ１６配管１７二ードルバルブ１８配管１９窒素貯蔵タンク２０感温式開閉バルブ２０’ ’ 感温式開閉バルブの動作部２１配管２２配管２３改質器２４燃焼部２５燃焼部２６燃料電池発電ユニット２７配管２８配管２９配管３０配管３１バイパス配管３２感温式バルブの感温部３３気体吸着媒体３４配管３５’’感温式開閉バルブの動作部３６配管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｍ 8/04 Ｈ０１Ｍ 8/04 Ｈ 8/06 8/06 ＲＦターム(参考） 4D006 GA41 HA41 JA51 JA55 JA63 MA03 MA09 MB04 MC02 PB20 PB66 PC80 4G075 AA05 BA10 BD14 BD26 CA54 FB02 4G140 FA06 FB09 FC01 FE01 5H027 BA16 MM08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水素透過能を発現する金属または合金
からなる水素透過膜を有する装置において、前記水素透過膜の水素供給側空間および水素透過側空間
につながる配管に、熱を動力源とする感温式バルブをそ
れぞれ１つ以上有しており、これらのバルブの動作を装置自身が持つ熱により行うこ
とにより、装置の起動時には、装置の温度上昇を検知して自動的に
これらのバルブを動作して定常運転状態にいたらしめ、装置の停止時には、装置の温度低下を検知して自動的に
これらのバルブを動作して水素透過膜につながる前記空
間内の水素を除去することを特徴とする水素透過膜利用
装置の保護方法。
【請求項２】前記水素透過膜がパラジウム、バナジ
ウム、チタン、ジルコニウム、ニッケル、白金、ルテニ
ウム、ニオブ、タンタル、マグネジウム、カルシウム、
ランタン、からなる群より選ばれる金属又は合金の１種
又は２種以上を構成要素として含むことを特徴とする請
求項１記載の水素透過膜利用装置の保護方法。
【請求項３】前記水素透過膜利用装置が水素分離装
置、水素同位体分離装置あるいは膜反応器であることを
特徴とする請求項１記載の水素透過膜利用装置の保護方
法。
【請求項４】前記水素透過膜利用装置が燃料電池シ
ステムであることを特徴とする請求項１記載の水素透過
膜利用装置の保護方法。
【請求項５】前記感温式バルブのうち少なくとも１
つが磁石式感温バルブであることを特徴とする請求項１
記載の水素透過膜利用装置の保護方法。
【請求項６】前記感温式バルブのうち少なくとも１
つが気体吸着媒体を用いたものであることを特徴とする
請求項１記載の水素透過膜利用装置の保護方法。
【請求項７】前記気体吸着媒体の一部または全てに
水素吸蔵合金が用いられていることを特徴とする請求項
６記載の水素透過膜利用装置の保護方法。
【請求項８】前記感温式バルブが感温部１つに対し
て２つ以上の動作部を有することを特徴とする請求項１
記載の水素透過膜利用装置の保護方法。
【請求項９】前記水素透過膜に接する空間に不活性
ガスを導入することにより水素を除去することを特徴と
する請求項１記載の水素透過膜利用装置の保護方法。
【請求項１０】前記水素透過膜に接する空間に大気
を導入することにより水素を除去することを特徴とする
請求項１記載の水素透過膜利用装置の保護方法。
【請求項１１】前記水素透過膜に接する空間を排気
することにより該空間内の水素を除去することを特徴と
する請求項１記載の水素透過膜利用装置の保護方法。
【請求項１２】水素等を含む可燃性ガスを前記水素
透過膜ユニットに供給していない間、このガスを感温式
バルブを用いてバイパスするバイパス手段を有すること
を特徴とする請求項１記載の水素透過膜利用装置の保護
方法。
【請求項１３】前記水素透過膜ユニットに供給する
ガスを生成する改質器を有し、該改質器の上流に前記感
温式バルブを配置したことを特徴とする請求項１記載の
水素透過膜利用装置の保護方法。
【請求項１４】水素透過能を発現する金属または合
金からなる水素透過膜を有する装置において、前記水素透過膜の水素供給側空間および水素透過側空間
につながる配管には、装置自身が持つ熱を動力源とする
感温式バルブがそれぞれ１つ以上設けられ、前記感温式バルブが、装置の起動時には装置の温度上昇を検知して定常運転状
態にいたるよう自動的に動作するとともに、装置の停止時には装置の温度低下を検知して水素透過膜
につながる前記空間内の水素を除去するよう自動的に動
作して、前記水素透過膜が保護されることを特徴とする
水素透過膜利用装置。
【請求項１５】前記水素透過膜がパラジウム、バナ
ジウム、チタン、ジルコニウム、ニッケル、白金、ルテ
ニウム、ニオブ、タンタル、マグネシウム、カルシウ
ム、ランタン、からなる群より選ばれる金属又は合金の
１種又は２種以上を構成要素として含むことを特徴とす
る請求項１４記載の水素透過膜利用装置。
【請求項１６】前記水素透過膜利用装置が水素分離
装置、水素同位体分離装置あるいは膜反応器であること
を特徴とする請求項１４記載の水素透過膜利用装置。
【請求項１７】前記水素透過膜利用装置が燃料電池
システムであることを特徴とする請求項１４記載の水素
透過膜利用装置。
【請求項１８】前記感温式バルブのうち少なくとも
１つが磁石式感温バルブであることを特徴とする請求項
１４記載の水素透過膜利用装置。
【請求項１９】前記感温式バルブのうち少なくとも
１つが気体吸着媒体を用いたものであることを特徴とす
る請求項１４記載の水素透過膜利用装置。
【請求項２０】前記気体吸着媒体の一部または全て
に水素吸蔵合金が用いられていることを特徴とする請求
項１９記載の水素透過膜利用装置。
【請求項２１】前記感温式バルブが感温部１つに対
して２つ以上の動作部を有することを特徴とする請求項
１４記載の水素透過膜利用装置。
【請求項２２】前記水素透過膜に接する空間に不活
性ガスを導入することにより水素を除去することを特徴
とする請求項１４記載の水素透過膜利用装置。
【請求項２３】前記水素透過膜に接する空間に大気
を導入することにより水素を除去することを特徴とする
請求項１４記載の水素透過膜利用装置。
【請求項２４】前記水素透過膜に接する空間を排気
することにより水素を除去することを特徴とする請求項
１４記載の水素透過膜利用装置。
【請求項２５】水素等を含む可燃性ガスを前記水素
透過膜ユニットに供給していない間、このガスを感温式
バルブを用いてバイパスするバイパス手段を有すること
を特徴とする請求項１４記載の水素透過膜利用装置。
【請求項２６】前記水素透過膜ユニットに供給する
ガスを生成する改質器を有し、該改質器の上流に前記感
温式バルブを配置したことを特徴とする請求項１４記載
の水素透過膜利用装置。