JP5384921B2 - 水素精製法および水素吸蔵合金反応容器 - Google Patents
水素精製法および水素吸蔵合金反応容器 Download PDFInfo
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但し、水素吸蔵処理条件は次の通りとする。
水素吸蔵温度:20℃
保持時間:60分
流量確認:ブルックスインスツルメント社製マスフローメーター5850E
本発明に適用される上記水素非吸蔵性金属の水素吸蔵量(M)の値は小さいほど良く、好ましくは 5.0 NL/金属1Kg 以下であり、特に好ましくは1.0NL/金属1Kg以下のものが推奨される。
1.水素精製工程
水素含有ガス供給管(3)より反応容器(1)内に所定の水素含有ガスが供給されて充填層(2)内を流通し、水素吸蔵合金粉末に水素含有ガス中の水素を吸蔵させ、金属水素化物を生成する。反応容器(1)内では、水素吸蔵合金による水素含有ガスの反応は発熱反応であるから、冷却用熱媒流通管(7)から反応容器外周の熱媒流通帯(9)に冷水を供給して流通させ、充填層(2)を冷却しながら水素精製をおこなう。
2.パージ工程
水素精製工程終了後、反応容器(1)内に残存している不純物ガスをパージ管(6)から排出する。
3.水素放出工程
水素精製工程が終了次第、精製ガス取出し管(5)から高純度水素を放出し回収する。水素放出は吸熱反応であるから、熱媒流通帯(9)に適当な温度の温水を供給し、加熱しながら金属水素化物から水素を解離させることにより水素ガスのみを放出させる。
以下に、水素非吸蔵性金属としてアトマイズ鉄粉および銅粉を使用した実施例を示す。
1.アトマイズ鉄粉の場合:
下記の粉末2種を用意し、これらを十分に混合し、容積500ccのSUSボンベを図1の反応容器(1)としてこれに収容して充填層(2)とした。
・アトマイズ鉄粉:平均粒径10μmのアトマイズ鉄粉300g
なお、反応容器(1)内に収容された混合粉末体に対しては、
あらかじめ 200℃×真空引き×2時間を行い、0.9MPaの圧力による純水素吸蔵・放出を5回繰り返すことによる活性化処理行なった。
圧力: 0.9MPa
温度: 10℃
流量: 2.0NL/min
組成: H2 80%、CO2 20%
流通時間: 30分
この間、不純物成分のCO2はオフガス取出し管(4)から排出し、反応工程終了後に容器内を0.1MPaまで減圧するとともに、銅管には冷水に代えて80℃の温水を流通して充填層を加熱することにより、吸蔵されていた水素ガスを放出させた。
2.銅粉の場合:
平均粒径10μmの銅粉300gを使用して実施例1と同一の条件下で水素精製操作を実施し、表1に記載の水素回収率を得た。
・比較例1:実施例のAB系水素吸蔵合金と同一の合金1kgのみを、同じく500ccのSUSボンベを反応容器としてこれに充填し、活性化処理したのち、実施例と同様の方法で水素の吸蔵精製・放出操作を10回実施した。
・比較例2:上記AB系水素吸蔵合金と同一の合金1kgにФ3.0mmのアルミナ製ボール100gを混合して同じく500ccのSUSボンベを反応容器としてこれに充填し、実施例と同様の活性化処理をしたのち、上例と同様に水素の吸蔵精製・放出操作を10回実施した。
・比較例3:上記AB系水素吸蔵合金と同一の合金1kgをPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)により加圧成型して外径22mm厚さ16mmの円柱状ペレットに加工し水素吸蔵合金を調製し、これに固体潤滑剤としてMoS2の粉末100gを混合した。そして、この混合物を上例と同様に反応容器に充填し、同じく活性化処理したのち、上例と同様に水素の吸蔵精製・放出操作を10回実施した。
2…混合型充填層
3…水素含有ガス供給管
4…オフガス取出し管
5…精製水素ガス取出し管
6…パージ管
7、8…加熱用熱媒流通管
9…熱媒流通帯
Claims (3)
- 水素吸蔵合金の充填層に水素含有ガスを流通させることにより、水素含有ガス中の水素を水素吸蔵合金に吸着吸蔵させる水素精製法において、水素吸蔵合金の粉末と、Cu、FeもしくはZnまたはこれらの合金からなる粒径が0.1〜20μm(但し、3μm以下を除く)の水素非吸蔵性金属もしくは合金の粉末を混合した充填層に水素含有ガスを流通させることを特徴とする水素精製法。
- 水素吸蔵合金の充填層に水素含有ガスを流通させることにより、水素含有ガス中の水素を水素吸蔵合金に吸着吸蔵させる水素精製法において、水素吸蔵合金の粉末と、Cu、FeもしくはZnまたはこれらの合金からなる粒径が0.1〜20μm(但し、3μm以下を除く)の水素非吸蔵性金属もしくは合金の粉末を混合した充填層に水素含有ガスを流通させ、同水素含有ガス中の水素を吸蔵させて金属水素化物を生成させるとともに、水素以外のガスを充填層外に排出し、そして、充填層に減圧および加熱操作をほどこすことにより、充填層に含まれる水素吸蔵合金から水素を脱着させることを特徴とする水素精製法。
- 水素吸蔵粉末の量と水素非吸蔵性金属粉末の量との混合割合が5〜50質量%となるように混合された充填層を使用することを特徴とする請求項1または2に記載の水素精製法。
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