JP7090279B2 - 水素精製装置及び水素精製方法 - Google Patents
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Description
あるいは、本発明の水素精製装置は、原料ガス源がアンモニアを含むガスを供給する容器であり、吸着剤がアンモニアを吸着するアンモニア吸着剤であることが好ましい。
- 原料ガス源9から供給する原料ガスの流量の監視と制御。
- バルブ13、19の開閉量を操作することによる、放電空間3の圧力の制御。
- 高電圧電源8の印加電圧の制御。
- 減圧ポンプ14の圧力制御による、水素流路5の減圧の維持。
- 排気処理装置18に導入される排気ガスの成分の監視と、排気ガスの成分に基づいたフィードバック制御。
- 水素タンク16の残量の監視。
- 原料ガス源9に命令を出して原料ガスの供給量を減少させる。
- 減圧ポンプ14に命令を出して、水素流路5を更に減圧する。
- 高電圧電源の電圧を上げて、放電空間3の印加電圧を上げる。
以下、本発明にかかる水素精製装置の好適な実施例について、図2及び図3を参照しつつ説明する。図2は、本発明の実施例に従ったプラズマ反応容器2の縦断面図である。円筒状の誘電体である石英ガラス製のプラズマ反応容器2の中に、パラジウム合金の薄膜を円筒形に成形した水素分離膜4が収容されている。本実施例の水素分離膜4は、支持体17によって支持された状態でプラズマ反応容器2に対して同心円状に配置されており、プラズマ反応容器2の内面と、水素分離膜4の外面との間に、放電空間3が規定されている。放電空間3は、原料ガス流路11と連通しており、原料ガス源9から原料ガスが供給される。また水素分離膜24の内側の円筒状の空間が水素流路5を形成しており、水素流路5が水素タンク16に連通している。
本実施例では、原料ガスとして水素ガス75%と窒素ガス25%からなる混合ガスを用いて、水素を精製した。その他の水素精製装置1の構成と水素の精製工程の条件は同一であり、重複説明を割愛する。
本実施例の水素精製装置1は、原料ガス源9に触媒を用いたアンモニア分解装置を適用した。原料ガス源9からは、水素ガス約75%、窒素ガス約25%、及び、1000ppmのアンモニアを含む混合ガスを用いて、水素を精製した。その他の水素精製装置1の構成と水素の精製工程の条件は同一であり、重複説明を割愛する。
本実施例では、原料ガスとして純度99.9%の水素ガスを用いている。また、バルブ13とバルブ19の開閉量の制御により、放電空間3の圧力は、ゲージ圧力で200kPaに加圧した状態で維持されている。その他の構成については、その他の水素精製装置1の構成と水素の精製工程の条件は同一であり、重複説明を割愛する。
2 プラズマ反応容器
3 放電空間
4 水素分離膜
5 水素流路
6 吸着剤
7 電極
8 高電圧電源
9 原料ガス源
11 原料ガス流路
12 排気ガス流路
13、19 バルブ
14 減圧ポンプ
15 制御部
16 水素タンク
17 支持体
18 排気処理装置
21、22、23、24、25、26、27 制御線
Claims (6)
- 水素分子および水素化物のいずれか一方または両方を含有する原料ガスを放電空間に供給する原料ガス源と、
前記放電空間の少なくとも一部を規定するプラズマ反応容器と、
前記放電空間に接続されて前記原料ガス源から精製された水素を導出する水素流路と、
水素原子のみを透過する水素分離膜であって、前記放電空間と前記水素流路とを区画して、一方の面によって前記放電空間の少なくとも一部を規定しており、且つ他方の面によって水素流路の少なくとも一部を規定している水素分離膜と、
前記放電空間の外側に配置されている電極と、
前記放電空間に充填されて、水素分子および水素化物のいずれか一方または両方を吸着する吸着剤と、
を備えており、
更に、前記放電空間を加圧する加圧手段を備えていることを特徴とする水素精製装置。 - 前記吸着剤が、ゼオライト及び活性アルミナのいずれか一方または両方であることを特徴とする請求項1記載の水素精製装置。
- 前記原料ガス源が水素分子を含むガスを供給する容器であり、前記吸着剤が水素分子を吸着する水素吸着剤であることを特徴とする請求項1または2に記載の水素精製装置。
- 前記原料ガス源がアンモニアを含むガスを供給する容器であり、前記吸着剤がアンモニアを吸着するアンモニア吸着剤であることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の水素精製装置。
- プラズマ反応容器と水素分離膜とによって壁部の少なくとも一部が規定されている放電空間と、前記放電空間に収容された吸着剤と、前記水素分離膜によって前記プラズマ反応容器から区画されている水素流路と、を備える水素精製装置によって水素を精製する方法であって、
前記放電空間に水素分子および水素化物のいずれか一方または両方を含有する原料ガスを供給する工程と、
前記水素分子および水素化物のいずれか一方または両方を前記吸着剤に吸着させる工程と、
前記放電空間に放電を発生させて、前記吸着剤に吸着されている物質を原子として前記吸着剤から脱着させる工程と、
前記水素流路を減圧し、前記放電空間の水素原子が前記水素分離膜を透過する工程と、
前記水素分離膜を透過した水素原子を、水素分子として前記水素流路へ導入する工程と、
前記放電空間を加圧する工程と、
を備えていることを特徴とする水素精製方法。 - 前記放電空間の出口における前記原料ガスの濃度を測定する工程と、
前記原料ガスの濃度の測定値と基準値とを比較する工程と、
前記原料ガスの濃度の測定値が前記基準値を上回ったときに、前記原料ガスの供給量を減少させる制御、前記水素流路を更に減圧する制御、および前記放電空間の放電電圧を上げる制御、から選択される一または複数の制御を行う工程と、
をさらに備えていることを特徴とする請求項5記載の水素精製方法。
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