JP2018159698A - 水素ガス分析用キット、水素ガス分析方法、及び水素ガスの品質管理方法 - Google Patents
水素ガス分析用キット、水素ガス分析方法、及び水素ガスの品質管理方法 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】持ち運びが容易であり、省スペースでサンプリングできる、水素ガス分析用キットを提供する。【解決手段】水素ガス分析用キットは、固体捕集剤を含む固体捕集サンプラー２８，３０，３２を備える。【選択図】図１
Description
本発明は、高圧水素ガス中の不純物を捕集する水素ガス分析用キット、水素ガス分析方法、水素ガスの品質管理方法に関する。
燃料電池車に供給される水素ガスは、燃料電池性能の低下を最小限に抑えるため、その水素ガス中の各種不純物の最大濃度がＩＳＯ等によって規定されている。
このため、水素ステーションに貯蔵されている水素ガスの品質を管理することが必要であり、水素ガス中の各種不純物の濃度を測定する必要がある。
水素ガスをサンプリングする方法として、特許文献１に記載の方法が知られている。特許文献１には、水素ステーションから燃料電池自動車等に供給される水素ガスを高圧ガスボンベ内にサンプリングする方法が記載されている。
特許文献１に記載の方法では、分析機器がある場所まで、高圧ガスボンベに注入された水素ガスを運ぶ必要がある。また、水素ガス中の不純物を捕集する方法として、液体捕集サンプラーを用いる方法が考えられる。しかし、高圧ガスボンベ及び液体捕集サンプラーは重く、大きい。そこで、水素ガスのサンプリング後に分析を行なう場所までの持ち運びがより容易であり、かつ、より小型の機器で省スペースにサンプリングできる技術が求められている。
本願発明は、上記の課題を鑑みてなされた発明であり、その目的は、持ち運びが容易であり、省スペースでサンプリングできる、水素ガス分析用キットを提供することである。
上記の課題を解決するために、発明者らは鋭意検討した結果、以下の本発明に至った。
本発明の一態様に係る水素ガス分析用キットは、固体捕集剤を含む固体捕集サンプラーを備える。
本発明の一態様に係る水素ガス分析方法は、本発明の一態様に係る水素ガス分析用キットを用いて水素ガス中の不純物を捕集する工程を含む。
本発明の一態様に係る水素ガスの品質管理方法は、本発明の一態様に係る水素ガス分析用キットを用いて水素ガス中の不純物を捕集する工程を含む。
本発明の一態様によれば、持ち運びが容易であり、省スペースでサンプリングできるという効果を奏する。
以下に、本発明の実施形態をより詳細に説明する。
＜水素ガス分析用キット＞
本発明の一態様に係る水素ガス分析用キットは、固体捕集剤を含む固体捕集サンプラーを備える。固体捕集サンプラーは、湿度のある一般大気の分析に従来用いられているが、燃料電池等に対して供給する水素ガスのように水分量が低い水素ガスに対して用いることは、分析対象の成分を捕集できないことを本発明者らは懸念した。しかし、固体捕集サンプラーによって、水素ガス中の不純物を好適に捕集できることを見出した。固体捕集サンプラーは、高圧ガスボンベ、液体捕集サンプラーと比べて小型で軽量である。よって、本発明の一態様に係る水素ガス分析用キットによれば、持ち運びが容易であり、省スペースでサンプリングできる。例えば、水素ステーション等の測定対象の水素ガスが在る場所に運ぶことが容易であり、現場で容易にサンプリングできる。また、分析対象の水素ガス自体の圧力によってサンプリングできるため、外部電源を必要としない。従って、水素ステーション等の屋外のように電源の確保が困難な場所、火気厳禁の場所で好適に使用できる。
本発明の一態様に係る水素ガス分析用キットは、固体捕集剤を含む固体捕集サンプラーを備える。固体捕集サンプラーは、湿度のある一般大気の分析に従来用いられているが、燃料電池等に対して供給する水素ガスのように水分量が低い水素ガスに対して用いることは、分析対象の成分を捕集できないことを本発明者らは懸念した。しかし、固体捕集サンプラーによって、水素ガス中の不純物を好適に捕集できることを見出した。固体捕集サンプラーは、高圧ガスボンベ、液体捕集サンプラーと比べて小型で軽量である。よって、本発明の一態様に係る水素ガス分析用キットによれば、持ち運びが容易であり、省スペースでサンプリングできる。例えば、水素ステーション等の測定対象の水素ガスが在る場所に運ぶことが容易であり、現場で容易にサンプリングできる。また、分析対象の水素ガス自体の圧力によってサンプリングできるため、外部電源を必要としない。従って、水素ステーション等の屋外のように電源の確保が困難な場所、火気厳禁の場所で好適に使用できる。
〔固体捕集サンプラー〕
本発明の一態様に係る水素ガス分析用キットが備える固体捕集サンプラーは固体捕集剤を含むものである。固体捕集サンプラーは、分析対象の成分に応じて適宜選択すればよく、例えば、酸成分用固体捕集サンプラー、塩基成分用固体捕集サンプラー、アルデヒド成分用固体捕集サンプラーが挙げられる。本発明の一態様に係る水素ガス分析用キットが備える固体捕集サンプラーは１種でもよく、２種以上でもよい。
本発明の一態様に係る水素ガス分析用キットが備える固体捕集サンプラーは固体捕集剤を含むものである。固体捕集サンプラーは、分析対象の成分に応じて適宜選択すればよく、例えば、酸成分用固体捕集サンプラー、塩基成分用固体捕集サンプラー、アルデヒド成分用固体捕集サンプラーが挙げられる。本発明の一態様に係る水素ガス分析用キットが備える固体捕集サンプラーは１種でもよく、２種以上でもよい。
（酸成分用固体捕集サンプラー）
酸成分用固体捕集サンプラーは、酸成分を捕集するための固体捕集剤を含む固体捕集サンプラーである。酸成分としては、例えば、有機酸、ハロゲン化物、無機酸が挙げられ、有機酸としては、例えば、ギ酸、酢酸等が挙げられ、ハロゲン化物としては、例えば、フッ化水素、塩化水素、塩素、臭化水素等が挙げられ、無機酸としては、例えば、硝酸、硫酸等が挙げられる。酸成分を捕集するための固体捕集剤としては、捕集対象の成分に応じて適宜選択すればよく、例えば、無機塩基及び有機塩基等が挙げられる。また、無機塩基としては、例えば、アルカリ金属の炭酸塩、アルカリ金属の水酸化物等をあげることができ、有機塩基としては、例えば、アミン、アンモニウム化合物等を挙げることができる。また、国際公開公報第２０１０／０６７４６４号パンフレットに記載のカラムも酸成分用固体捕集サンプラーとして使用できる。
酸成分用固体捕集サンプラーは、酸成分を捕集するための固体捕集剤を含む固体捕集サンプラーである。酸成分としては、例えば、有機酸、ハロゲン化物、無機酸が挙げられ、有機酸としては、例えば、ギ酸、酢酸等が挙げられ、ハロゲン化物としては、例えば、フッ化水素、塩化水素、塩素、臭化水素等が挙げられ、無機酸としては、例えば、硝酸、硫酸等が挙げられる。酸成分を捕集するための固体捕集剤としては、捕集対象の成分に応じて適宜選択すればよく、例えば、無機塩基及び有機塩基等が挙げられる。また、無機塩基としては、例えば、アルカリ金属の炭酸塩、アルカリ金属の水酸化物等をあげることができ、有機塩基としては、例えば、アミン、アンモニウム化合物等を挙げることができる。また、国際公開公報第２０１０／０６７４６４号パンフレットに記載のカラムも酸成分用固体捕集サンプラーとして使用できる。
（塩基成分用固体捕集サンプラー）
塩基成分用固体捕集サンプラーは、塩基成分を捕集するための固体捕集剤を含む固体捕集サンプラーである。塩基成分としては、例えば、アンモニア、トリメチルアミン、トリエチルアミン、アルカノールアミンなどの塩基そのもの、フッ化アンモニウム、ギ酸アンモニウム、酢酸アンモニウム等の塩基性の塩等が挙げられる。塩基成分を捕集するための固体捕集剤としては、捕集対象の成分に応じて適宜選択すればよく、例えば、無機酸及び有機酸等が挙げられる。無機酸としては、例えば、硫酸、リン酸等が挙げられ、有機酸としてはメタンスルホン酸、マレイン酸、マロン酸等が挙げられる。また、国際公開公報第２０１０／０６７４６４号パンフレットに記載のカラムも塩基成分用固体捕集サンプラーとして使用できる。
塩基成分用固体捕集サンプラーは、塩基成分を捕集するための固体捕集剤を含む固体捕集サンプラーである。塩基成分としては、例えば、アンモニア、トリメチルアミン、トリエチルアミン、アルカノールアミンなどの塩基そのもの、フッ化アンモニウム、ギ酸アンモニウム、酢酸アンモニウム等の塩基性の塩等が挙げられる。塩基成分を捕集するための固体捕集剤としては、捕集対象の成分に応じて適宜選択すればよく、例えば、無機酸及び有機酸等が挙げられる。無機酸としては、例えば、硫酸、リン酸等が挙げられ、有機酸としてはメタンスルホン酸、マレイン酸、マロン酸等が挙げられる。また、国際公開公報第２０１０／０６７４６４号パンフレットに記載のカラムも塩基成分用固体捕集サンプラーとして使用できる。
（アルデヒド成分用固体捕集サンプラー）
アルデヒド成分用固体捕集サンプラーは、アルデヒド成分を捕集するための固体捕集剤を含む固体捕集サンプラーである。アルデヒド成分としては、アルデヒド化合物であればよく、例えば、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド等が挙げられる。アルデヒド成分を捕集するための固体捕集剤としては、捕集対象の成分に応じて適宜選択すればよく、例えば、アルデヒド類、ケトン類の捕集用固体サンプラーの２，４−ジニトロフェニルヒドラジン（ＤＮＰＨ）含浸カートリッジ、特許第4101463号に記載のカルボニル化合物捕集剤等が挙げられる。
アルデヒド成分用固体捕集サンプラーは、アルデヒド成分を捕集するための固体捕集剤を含む固体捕集サンプラーである。アルデヒド成分としては、アルデヒド化合物であればよく、例えば、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド等が挙げられる。アルデヒド成分を捕集するための固体捕集剤としては、捕集対象の成分に応じて適宜選択すればよく、例えば、アルデヒド類、ケトン類の捕集用固体サンプラーの２，４−ジニトロフェニルヒドラジン（ＤＮＰＨ）含浸カートリッジ、特許第4101463号に記載のカルボニル化合物捕集剤等が挙げられる。
（露点計）
本発明の一態様に係る水素ガス分析用キットは露点計を備えることがより好ましい。露点計によって水素ガス中の水分量も測定できる。本発明の一態様に係る水素ガス分析用キットが備える露点計は、水素ガス中の水分量を測定できるものであればよく、水素に対して防爆構造を有しているものがより好ましい。
本発明の一態様に係る水素ガス分析用キットは露点計を備えることがより好ましい。露点計によって水素ガス中の水分量も測定できる。本発明の一態様に係る水素ガス分析用キットが備える露点計は、水素ガス中の水分量を測定できるものであればよく、水素に対して防爆構造を有しているものがより好ましい。
（酸素濃度計）
本発明の一態様に係る水素ガス分析用キットは酸素濃度計を備えることがより好ましい。酸素濃度計によって水素ガス中の酸素濃度も測定できる。本発明の一態様に係る水素ガス分析用キットが備える酸素濃度計は、水素ガス中の酸素濃度を測定できるものであればよく、水素に対して防爆構造を有しているものがより好ましい。
本発明の一態様に係る水素ガス分析用キットは酸素濃度計を備えることがより好ましい。酸素濃度計によって水素ガス中の酸素濃度も測定できる。本発明の一態様に係る水素ガス分析用キットが備える酸素濃度計は、水素ガス中の酸素濃度を測定できるものであればよく、水素に対して防爆構造を有しているものがより好ましい。
（連結具）
本発明の一態様に係る水素ガス分析用キットは、前述した固体捕集サンプラー、露点計、酸素濃度計であって、当該キットが備えるもの（以下、「固体捕集サンプラー等」という。）同士を、互いに連結するための連結具を備えることがより好ましい。これにより、固体捕集サンプラー等を一体化して運搬できる。よって、測定対象の水素ガスの存在する場所に、本発明の一態様に係る水素ガス分析用キットをより容易に運搬することができるので、より容易に水素ガスを分析できる。
本発明の一態様に係る水素ガス分析用キットは、前述した固体捕集サンプラー、露点計、酸素濃度計であって、当該キットが備えるもの（以下、「固体捕集サンプラー等」という。）同士を、互いに連結するための連結具を備えることがより好ましい。これにより、固体捕集サンプラー等を一体化して運搬できる。よって、測定対象の水素ガスの存在する場所に、本発明の一態様に係る水素ガス分析用キットをより容易に運搬することができるので、より容易に水素ガスを分析できる。
連結具の一態様は、固体捕集サンプラー等を連結できるものであればよい。例えば、固体捕集サンプラー等を連結した状態でそのまま水素ガスの捕集ができる形態がより好ましい。このような形態の連結具の場合、連結具には固体捕集サンプラー等と連結される他の器具が接続されていてもよく、別に用意する他の器具を連結可能な構成が設けられていてもよい。当該他の器具としては、例えば、圧力調整器、圧力計、及び流量計等が挙げられる。また、このような形態の連結具としては、例えば、図１に示すフレーム２６が挙げられる。また、連結具は固体捕集サンプラー等を互いに並列で連結するものであってもよく、直列で連結するものであってもよい。
本発明の一態様に係る水素ガス分析用キットは、上述した固体捕集サンプラー等以外のサンプラー、計測機器等の機器を備えてもよく、連結具は、これらの機器同士及び／又はこれらの機器同士と固体捕集サンプラー等とを連結するものであってもよい。
本発明の一態様に係る水素ガス分析用キットは、固体捕集サンプラー等が予め連結具に連結された態様で提供されてもよい。このとき、サンプリングをするときに、固体捕集サンプラーを連結具に取り付ける必要がない。これは、固体捕集サンプラーに水素ガス以外の不純物が混入する機会が最小限に抑えられているともいえる。このため、水素ガスの各成分のより正確な捕集・分析をすることができる。
本発明の一態様に係る水素ガス分析用キットは、他の器具を含んでもよい。例えば、固体捕集サンプラー等を連結具に接続するための工具を含んでもよい。また、本発明の一態様に係る水素ガス分析用キットには、水素ガス分析装置を製造するための手順及び／又は水素ガス分析装置を用いてサンプリングするための手順等を記載した指示書を含んでもよい。紙またはその他の媒体に書かれていても印刷されていてもよく、あるいは磁気テープ、コンピューター読み取り可能なディスク又はＣＤ−ＲＯＭ等のような電子媒体に付されてもよい。
〔水素ガス分析装置〕
（水素ガス分析装置１０の構成）
本発明に係る水素ガス分析用キットの一態様によって作製できる水素ガス分析装置１０について図１及び図２を用いて説明する。水素ガス分析装置１０は、フレーム２６（連結具）、酸成分用固体捕集サンプラー２８、塩基成分用固体捕集サンプラー３０、アルデヒド成分用固体捕集サンプラー３２、露点計１８及び酸素濃度計２０を備えている。なお、本発明に係る水素ガス分析用キットの提供方法の態様として、水素ガス分析装置１０に組み立てられたものを提供してもよく、組み立てるための部品を提供して、使用者が組み立てる態様にしてもよい。
（水素ガス分析装置１０の構成）
本発明に係る水素ガス分析用キットの一態様によって作製できる水素ガス分析装置１０について図１及び図２を用いて説明する。水素ガス分析装置１０は、フレーム２６（連結具）、酸成分用固体捕集サンプラー２８、塩基成分用固体捕集サンプラー３０、アルデヒド成分用固体捕集サンプラー３２、露点計１８及び酸素濃度計２０を備えている。なお、本発明に係る水素ガス分析用キットの提供方法の態様として、水素ガス分析装置１０に組み立てられたものを提供してもよく、組み立てるための部品を提供して、使用者が組み立てる態様にしてもよい。
図１に示すように、水素ガス分析装置１０は、フレーム２６に、酸成分用固体捕集サンプラー２８、塩基成分用固体捕集サンプラー３０、アルデヒド成分用固体捕集サンプラー３２、露点計１８及び酸素濃度計２０が連結されることで形成されている。酸成分用固体捕集サンプラー２８、塩基成分用固体捕集サンプラー３０、アルデヒド成分用固体捕集サンプラー３２、露点計１８及び酸素濃度計２０は、それぞれ、前述した固体捕集サンプラー等の一態様である。水素ガス分析装置１０の説明において「固体捕集サンプラー等」は、酸成分用固体捕集サンプラー２８、塩基成分用固体捕集サンプラー３０、アルデヒド成分用固体捕集サンプラー３２、露点計１８及び酸素濃度計２０を指す。
また、フレーム２６には圧力調整器１４、圧力計１５、及び流量計１６が接続されている。圧力調整器１４、圧力計１５、及び流量計１６は本発明の一態様に係る水素ガス分析用キットが備えていてもよく、使用者が別途用意したものを接続してもよい。また、フレーム２６には、注入口１２、排気口２４が設けられている。
注入口１２は、水素ガス分析装置１０内と外部との接続口であり、分析対象の水素ガスの受け口である。分析対象の水素ガスは注入口１２を介して、水素ガス分析装置１０内に導入される。分析対象の水素ガスからの注ぎ口の形状が定まっている場合には、注入口１２の形状を当該注ぎ口の形状に基づいて決定してもよい。
圧力調整器１４は、水素ガス分析装置１０内に導入されて、固体捕集サンプラー等に導入される前の水素ガスの圧力を調整するものである。固体捕集サンプラー等の仕様等に応じて、適宜水素ガスの圧力は調整される。
圧力計１５は、圧力調整器１４による調整後の圧力の値を測定するためのものである。圧力計１５は配管（一部の配管は図示せず）を介して５つの流量計１６と接続されている。
流量計１６は、固体捕集サンプラー等に導入される水素ガスの流量を測定するものである。流量計１６は固体捕集サンプラー等の数と同じ数の５個設けられており、５個の流量計は一つずつ、配管を介して固体捕集サンプラー等と接続されている。流量計１６の具体例は特に限定されず、従来公知の様々な流量計を採用でき、例えば、面積流量計、オリフィス流量計等を用いることができる。
排気口２４は、水素ガス分析装置１０内と外部との接続口であり、水素ガス分析装置１０内を通過した水素ガスを外部に排出するための開口部である。固体捕集サンプラー等を通過した水素ガスが通る配管が一本の配管に合流した上で、排気口２４に接続されている。
以上のように、水素ガス分析装置１０は、高圧ガスボンベ及び電源を必要としない。従って、小型で軽量に構成することが可能であり、容易に持ち運びでき、省スペースでサンプリングできる。
（水素ガス分析装置１０の動作）
次に、水素ガス分析装置１０の動作について説明する。
次に、水素ガス分析装置１０の動作について説明する。
まず、図２に示すように、分析対象の水素ガスを注入口１２から導入する。例えば、水素ガスが格納された容器の注ぎ口を注入口１２に接続して、水素ガス分析装置１０内に水素ガスを注入する。水素ガスが格納された容器の注ぎ口とは、例えば、水素ステーションに設置のディスペンサーのノズル先端等である。水素ガスの格納容器が高圧のタンク等である場合には、適宜減圧して注入口１２に接続する。例えば、燃料電池車用の水素ステーションでは、７０ＭＰａという高圧の水素ガスを燃料電池車等に供給している。このような高圧のガスは１ＭＰａ未満に減圧することがより好ましい。水素ガスの取り扱いがより容易になるからである。圧力を調整するための方法は、所望の圧力に応じて適宜選択すればよく、例えば、特開２０１６−１１４４６３に記載の方法、又は、超高圧用圧力調整器を利用することができる。また、流量は、固体捕集サンプラー等の種類等に応じて、所望の流量となるように適宜調整すればよく、固体捕集サンプラー等毎に流量は異なっていてもよい。また、測定対象の水素ガスをサンプリングを目的として導入する前に、水素ガス分析装置１０内のガスを当該水素ガスで置換する目的で導入してもよい。なお、酸成分用固体捕集サンプラー２８、塩基成分用固体捕集サンプラー３０、アルデヒド成分用固体捕集サンプラー３２については、それぞれに接続されている配管を清浄するために、それぞれの固体捕集サンプラーに通気させずに測定対象の水素ガスを適宜パージすることがより好ましい。固体捕集サンプラー内を通気させると当該水素ガス中の不純物を捕集する可能性があるからである。例えば、バイパスラインを用いて、それぞれの固体捕集サンプラーの上流側の直前に分岐を設け、固体捕集サンプラーを跨いで排気ラインに当該バイパスラインを接続すればよい。
注入口１２から水素ガス分析装置１０内に注入された水素ガスは、流量計１６を通って各固体サンプラー等に流れていく。この間、水素ガスの圧力は、圧力計１５で適宜確認されながら、圧力調整器１４によって適宜調整される。そして、各固体捕集サンプラー等に流れ込む水素ガスの流量は流量計１６によって確認される。
次に、露点計１８及び酸素濃度計２０において、それぞれ、水素ガス中の水分濃度及び酸素濃度が測定される。また、酸成分用固体捕集サンプラー２８、塩基成分用固体捕集サンプラー３０、アルデヒド成分用固体捕集サンプラー３２では、それぞれ、水素ガス中の酸成分、塩基成分、及びアルデヒド成分が捕集される。
各固体捕集サンプラー等を通過した水素ガスは、排気口２４から水素ガス分析装置１０の外部に排出される。
（水素ガス分析装置１０の構成の変形例）
本発明に係る水素ガス分析用キットの別の態様によって作製できる水素ガス分析装置１０について図３を用いて説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。本変形例に係る水素ガス分析装置１０は、流量計１６を備えない代わりに、オリフィスプレート４０を備える点で、これまで説明した実施形態と異なる。
本発明に係る水素ガス分析用キットの別の態様によって作製できる水素ガス分析装置１０について図３を用いて説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。本変形例に係る水素ガス分析装置１０は、流量計１６を備えない代わりに、オリフィスプレート４０を備える点で、これまで説明した実施形態と異なる。
本変形例における水素ガス分析装置１０は、図３に示すように、水素ガス注入口１２から注入された水素ガスを各固体捕集サンプラー等に導入するために分岐する分岐箇所Ｓと、各固体捕集サンプラー等との間に、オリフィスプレート４０をさらに備えている。オリフィスプレート４０は、オリフィスによってガスの流量を制御できる。オリフィスプレート４０が備えられていることにより、水素ガス分析装置１０に注入されたガスの流量を所望の範囲に制御した後、ガスを各固体捕集サンプラー等へ導入することができる。また、オリフィスプレート４０を備える場合、本変形例のように流量計１６を省略しても、適切な流量の水素ガスを各固体捕集サンプラー等に供給することが可能である。従って、水素ガス分析装置１０を小型化することが可能である。その結果、水素ガス分析装置１０の持ち運びが容易になる。
本変形例では、流量制御器としてオリフィスプレートを用いる形態について説明したが、本発明の一態様における流量制御器は、固体捕集サンプラーに導入するガスの流量を調節できるものであればよく、適宜選択すればよい。例えば、上述したオリフィスプレートの他に、流量制御バルブ、マスフローコントローラ等が挙げられる。また、流量計１６としてバルブ付流量計を流量制御器として用いてもよい。また、圧力、流量等を好適に調整する観点からバルブ付流量計がより好ましい。水素ガス分析装置の小型化の観点からオリフィスプレートがより好ましい。オリフィスプレートの形状及びサイズは特に限定されず、連結管の形状及びサイズに合わせて適宜設定すればよい。また、オリフィスプレートが有する孔径及び孔数も特に限定されず、各固体捕集サンプラー等に導入するガスの圧力、流量等を考慮して適宜設定すればよい。固体捕集サンプラー等の種類に応じて、固体捕集サンプラー等毎に異なる種類のオリフィスプレートを備えていてもよい。また、本変形例では、オリフィスプレート４０が、露点計１８、酸素濃度計３０、全ての固体捕集サンプラーの前に設けられる形態について説明したが、本発明の一態様において、流量制御器は少なくとも一つの上述の分岐箇所と、一つの固体捕集サンプラーとの間に設けられていればよい。
＜水素ガス分析方法＞
本発明の一態様に係る水素ガス分析方法は、本発明の一態様に係る水素ガス分析用キットを用いて、水素ガス中の不純物を捕集する工程を含む。
本発明の一態様に係る水素ガス分析方法は、本発明の一態様に係る水素ガス分析用キットを用いて、水素ガス中の不純物を捕集する工程を含む。
例えば、水素ガス分析装置１０を用いた場合、水素ガスを通過させた後の酸成分用固体捕集サンプラー２８、塩基成分用固体捕集サンプラー３０、アルデヒド成分用固体捕集サンプラー３２を回収して、従来公知の分析装置を用いて各サンプラー内の不純物濃度を測定すればよい。このような分析装置としては、例えば、ＩＣ（イオンクロマトグラフィー）、ＨＰＬＣ（液体クロマトグラフィー）、ＧＣ（ガスクロマトグラフィー）が挙げられる。
本発明の一態様に係る水素ガス分析キットは、持ち運びが容易であり、省スペースでサンプリングできる。このため、本発明の一態様に係る水素ガス分析方法によれば、容易に分析対象のガスをサンプリングできる。また、サンプリングした後の水素ガス分析キットを分析装置まで運ぶことも容易である。水素ガス分析キット中の固体捕集サンプラー等のみを分析を行なう場所まで持ち運んでもよい。
＜水素ガスの品質管理方法＞
本発明の一態様に係る水素ガスの品質管理方法は、水素ガス分析用キットを用いて水素ガス中の不純物を捕集する工程を含む。
本発明の一態様に係る水素ガスの品質管理方法は、水素ガス分析用キットを用いて水素ガス中の不純物を捕集する工程を含む。
水素ガス分析用キットを用いて水素ガス中の不純物を捕集した後は、例えば、本発明の一態様に係る水素ガス分析方法を行なった後に、分析結果に応じて、品質を適宜評価し、管理すればよい。品質の評価、管理は、水素ガスの使用目的に応じて適宜行なえばよい。例えば、燃料電池車に供給する水素ガスの品質管理を行なう場合には、ＩＳＯ等の規定に基づいてもよい。
本発明の一態様に係る水素ガス分析用キットは、前述のように持ち運びが容易であり、省スペースでサンプリングできる。このため、本発明の一態様に係る水素ガスの品質管理方法によれば、容易に分析対象のガスをサンプリングできる。そのため、容易に水素ガスの品質を管理できる。
〔付記事項〕
以上のように、本発明の一態様に係る水素ガス分析用キットは、前記固体捕集サンプラーは、酸成分を捕集するための固体捕集剤を含む酸成分用固体捕集サンプラー、塩基成分を捕集するための固体捕集剤を含む塩基成分用固体捕集サンプラー、及び、アルデヒド化合物を捕集するための固体捕集剤を含むアルデヒド成分用固体捕集サンプラーからなる群より選ばれる少なくとも一つであることがより好ましい。
以上のように、本発明の一態様に係る水素ガス分析用キットは、前記固体捕集サンプラーは、酸成分を捕集するための固体捕集剤を含む酸成分用固体捕集サンプラー、塩基成分を捕集するための固体捕集剤を含む塩基成分用固体捕集サンプラー、及び、アルデヒド化合物を捕集するための固体捕集剤を含むアルデヒド成分用固体捕集サンプラーからなる群より選ばれる少なくとも一つであることがより好ましい。
また、本発明の一態様に係る水素ガス分析用キットは、前記酸成分用固体捕集サンプラー、前記塩基成分用固体捕集サンプラー、及び、前記アルデヒド成分用固体捕集サンプラーからなる群より選ばれる２以上の固体捕集サンプラーを備え、当該２以上の固体捕集サンプラーが互いに連結されているか、又は、互いに連結するための連結具を備えることがより好ましい。
また、本発明の一態様に係る水素ガス分析用キットは、水素ガス注入口から注入された水素ガスを前記固体捕集サンプラーに導入するために分岐する分岐箇所と、前記固体捕集サンプラーとの間に、流量制御器をさらに備えることがより好ましい。
また、本発明の一態様に係る水素ガス分析用キットは、前記流量制御器が、オリフィスプレート及びバルブ付流量計のうち少なくとも一方であることがより好ましい。
また、本発明の一態様に係る水素ガス分析用キットは、露点計及び酸素濃度計からなる群より選ばれる少なくとも一つをさらに備えることがより好ましい。
また、本発明の一態様に係る水素ガス分析用キットは、前記露点計及び前記酸素濃度計からなる群より選ばれる少なくとも一つと、前記固体捕集サンプラーとが互いに連結されているか、又は、互いに連結するための連結具をさらに備えることがより好ましい。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
図１に示す水素ガス分析装置を用いて、水素ガス中の酸成分、塩基成分、アルデヒド成分の分析を行なった。酸成分としてはフッ化化合物、塩化水素、ギ酸、塩基成分としてはアンモニア、アルデヒド成分として、ホルムアルデヒドの含有量を測定した。
また、酸成分用固体捕集サンプラーとして、ＢｒｅｍＳ（登録商標）−Ａ（住化分析センター製）、塩基成分用固体捕集サンプラーとしてＢｒｅｍＳ（登録商標）−Ｂ（住化分析センター製）、アルデヒド成分用固体捕集サンプラーとしてはスミキャッチ（登録商標）ＣＮＥＴ−Ａ（住化分析センター製）を用いた。比較のため、酸成分及び塩基成分については溶液捕集（純水）、アルデヒド成分においてはＤＮＰＨ誘導体化法による捕集も行なった。なお、固体捕集サンプラー等に対して導入した水素ガスの量は、それぞれの設定流量に従った。酸成分用固体捕集サンプラーについては、１Ｌ／ｍｉｎで１０分、塩基成分用固体捕集サンプラーについては、１Ｌ／ｍｉｎで５分、スミキャッチ（登録商標）ＣＮＥＴ−Ａについては、０．５Ｌ／ｍｉｎで１０分で実施した。
捕集後のサンプラー等を用いた各成分の測定は次の通り行なった。酸成分用固体捕集サンプラーおよび塩基成分用固体捕集サンプラーについては、純水で抽出した後、ＩＣで測定した。アルデヒド成分用固体捕集サンプラーについてはアセトニトリルで抽出して、ＨＰＬＣで測定を行なった。溶液捕集については、溶液をそのままＩＣで測定した。ＤＮＰＨカートリッジについては、捕集後、アセトニトリルで抽出してＨＰＬＣで測定を行なった。
結果を表１〜表５に示す。表１〜５に示すように、従来法である溶液捕集法又はＤＮＰＨ誘導体化法と同程度の精度で各成分を検出できた。また、表１〜５には、燃料電池車用の水素燃料に求められる品質の規格であるＩＳＯ１４６８７−２（２０１２）に基づく最大許容濃度を「規格値」として記載した。表１〜５から示されるように、当該規格に基づく品質管理が十分に可能であることが示された。
本発明は、水素ガス中の不純物の捕集及び分析に利用することができる。
１０ 水素ガス分析装置
２０ 酸素濃度計
２６ フレーム（連結具）
２８ 酸成分用固体捕集サンプラー
３０ 塩基成分用固体捕集サンプラー
３２ アルデヒド成分用固体捕集サンプラー
４０ オリフィスプレート（流量制御器）
２０ 酸素濃度計
２６ フレーム（連結具）
２８ 酸成分用固体捕集サンプラー
３０ 塩基成分用固体捕集サンプラー
３２ アルデヒド成分用固体捕集サンプラー
４０ オリフィスプレート（流量制御器）
Claims (9)
- 固体捕集剤を含む固体捕集サンプラーを備える、水素ガス分析用キット。
- 前記固体捕集サンプラーは、酸成分を捕集するための固体捕集剤を含む酸成分用固体捕集サンプラー、塩基成分を捕集するための固体捕集剤を含む塩基成分用固体捕集サンプラー、及び、アルデヒド化合物を捕集するための固体捕集剤を含むアルデヒド成分用固体捕集サンプラーからなる群より選ばれる少なくとも一つである、請求項１に記載の水素ガス分析用キット。
- 前記酸成分用固体捕集サンプラー、前記塩基成分用固体捕集サンプラー、及び、前記アルデヒド成分用固体捕集サンプラーからなる群より選ばれる２以上の固体捕集サンプラーを備え、当該２以上の固体捕集サンプラーが互いに連結されているか、又は、互いに連結するための連結具をさらに備える、請求項２に記載の水素ガス分析用キット。
- 水素ガス注入口から注入された水素ガスを前記固体捕集サンプラーに導入するために分岐する分岐箇所と、前記固体捕集サンプラーとの間に、流量制御器をさらに備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の水素ガス分析用キット。
- 前記流量制御器が、オリフィスプレート及びバルブ付流量計のうち少なくとも一方である、請求項４に記載の水素ガス分析用キット。
- 露点計及び酸素濃度計からなる群より選ばれる少なくとも一つをさらに備える、請求項１〜５のいずれか１項に記載の水素ガス分析用キット。
- 前記露点計及び前記酸素濃度計からなる群より選ばれる少なくとも一つと、前記固体捕集サンプラーとが互いに連結されているか、又は、互いに連結するための連結具をさらに備える、請求項６に記載の水素ガス分析用キット。
- 請求項１〜７のいずれか１項に記載の水素ガス分析用キットを用いて水素ガス中の不純物を捕集する工程を含む、水素ガス分析方法。
- 請求項１〜７のいずれか１項に記載の水素ガス分析用キットを用いて水素ガス中の不純物を捕集する工程を含む、水素ガスの品質管理方法。
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