JPH0261403B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、チタン−マンガン系合金等の水素吸
蔵合金を用いて水素ガスを高純度に精製する方法
に関する。

半導体工業用或いはフロート法板ガラス製造用
に雰囲気ガス、或いは金属熱処理用雰囲気ガスに
は例えば99.9999％の高純度水素ガスが必要とさ
れる場合がある。

ところで従来から水素ガスの精製方法としては
吸着法や拡散法があるが、いずれも設備装置が高
価である欠点があり、さらに吸着法では液体窒素
のような超低温源を要するためランニングコスト
が高くなる等の欠点があつた。

一方、Ti−Mn系合金等の水素吸蔵合金は、不
純物を含む水素ガス中で水素のみを吸蔵し水素の
みを放出するのでその原理を利用した水素ガスの
精製方法がすでに特開昭56−88803号公報によつ
て開示されている。それは水素吸蔵合金を収容し
た一組の容器を並列に継いで精製しようとする水
素ガスを一方の容器に吸蔵させると同時に、他方
の容器からは合金に吸蔵されている水素を精製水
素として放出し、さらに両容器を熱交換器により
相互に熱交換可能に連結することで一方の容器の
水素吸蔵時の発生熱を他方の容器の水素放出時に
必要な熱として使用せしめ加熱・冷却源を必要と
せず精製水素ガスを連続的に低コストで得ようと
するものであるが、これにおける水素吸蔵合金を
収容した一組の容器は並列に継ぐものであり、精
製しようとする水素ガスが一組の容器のいずれか
一方を一度通るだけであつたので、使用目的によ
つては充分な精製純度が得られない欠点があつ
た。

そこで本発明は、少なくとも一組の水素ガス貯
槽を連結管によつて前後段に直列状に継ぐと共
に、前段の水素ガス貯槽に後段の水素ガス貯槽よ
りも高い平衡水素圧力の水素吸蔵合金を収容し、
その両水素ガス貯槽を相互に熱交換可能に連結
し、前段の水素ガス貯槽に精製しようとする水素
ガスを吸蔵させると同時に後段の水素ガス貯槽か
ら水素ガスを精製ガスとして放出する工程と、前
段の水素ガス貯槽にいつたん吸蔵した水素ガスを
前記連結管を通して後段の水素ガス貯槽に移し替
えて再吸蔵させる工程とを有してなる水素ガス精
製方法であり、水素ガスを水素ガス貯槽に少なく
とも二度通すことができ小型設備でも高い精製能
力が得られるようにしたものである。

以下に本発明を実施例図に従い具体的に説明す
る。図において、１は市販の純度99.99％程の圧
縮水素を充填したガスボンベで、その開口部にバ
ルブ２に設けた水素供給管３が連結される。円筒
状の水素ガス貯槽４の内部には塊状のTi−Mn系
水素吸蔵合金５が入つており、また内部中心には
フイルターチユーブ６が配設されている。該フイ
ルターチユーブ６はステンレス鋼の粉末を焼結し
て製造された多孔質の焼結合金で、その一端に水
素供給管３が連結される。７はこれと同様の水素
ガス貯槽であるが、内部にTi−Mn系よりも平衡
水素圧力が低いMm−Ni系またはFe−Ti系の水
素吸蔵合金８が入つている。９はそのフイルター
チユーブである。１０は水素ガス貯槽４，７を継
ぐ連結管で、フイルターチユーブ６，９の端部を
互いに連結しており、該連結管１０の途中にはバ
ルブ１１が介設されている。そして該バルブ１１
の一次側に連結管１０を分岐させて排出管１２が
継がれこれに大気に開放された排気用のバルブ１
３が設けられている。１４は水素ガス貯槽７のフ
イルターチユーブ９の他端に連結された精製ガス
供給管でバルブ１５が介設されている。そしてバ
ルブ１５の一次側には分岐した排出管１６が継が
れこれに前記バルブ１３と同様大気に開放された
排気用のバルブ１７が設けられている。また循環
用ポンプ１８が設けられた熱交換パイプ１９は、
両水素ガス貯槽４，７内にコイル状に配設され、
熱媒体を該循環用ポンプ１８の作動によつて流動
させることにより両水素ガス貯槽４，７を相互に
熱交換可能に構成している。

さてボンベ中の水素ガスを精製するに際して
は、先ず予め水素供給管３内、水素ガス貯槽４，
７内、連結管１０内、精製ガス供給管１４内をで
きるだけ純粋な水素ガスに置換しておく。そして
バルブ１１を閉じバルブ２，１５を開く。そのと
きバルブ１３，１７は勿論閉状態とする。それで
ボンベ１内の高圧水素ガスは水素供給管３を通つ
て水素ガス貯槽４内に導びかれその水素吸蔵合金
５に吸蔵される。即ち水素ガス貯槽４にはボンベ
１の30気圧以上の高圧が加わつて合金５と反応し
水素化物を生成させる。これは発熱反応である
が、その際の発生熱は熱交換パイプ１９中の媒体
に吸収され循環によつて水素ガス貯槽７に移動す
る。水素ガス貯槽７内にはすでに水素ガスを充分
に吸蔵している水素吸蔵合金８が入れられてい
て、いまバルブ１５が開かれて槽内が低圧となり
かつ熱交換パイプ１９によつて水素ガス貯槽７か
ら移動して来た熱エネルギーによつて加熱される
ことで水素化物を分解し精製ガス供給管１４に水
素ガスを放出させる。水素吸蔵合金５が水素ガス
によつて飽和し水素吸蔵合金８が吸蔵していた水
素ガスが概ね放出した後に、バルブ２，１５を閉
じる。そしてバルブ１３を開けて水素ガス貯槽４
内に水素吸蔵合金５に吸蔵されることなく残つた
不純なガスを大気中に排棄する。しかる後バルブ
１３を閉じバルブ１１を開けて水素吸蔵合金５に
吸蔵された水素ガスを連結管１０を通して移し替
え水素吸蔵合金８に再吸蔵させる。そのとき、前
段の水素ガス貯槽４の水素吸蔵合金５の平衡水素
圧力は約30気圧のTi−Mn系であり、後段の水素
ガス貯槽７の水素吸蔵合金８の平衡水素圧力はそ
れより低い10気圧程のものであるので、水素吸蔵
合金５から放出された水素ガスは水素吸蔵合金８
に良く吸収される。またその際の水素吸蔵合金８
からの発生熱は、熱交換パイプ１９中の熱媒体に
吸収され水素吸蔵合金５に移動されるので、水素
吸蔵合金５の水素ガス放出作用と水素吸蔵合金８
の水素ガス吸蔵作用は夫々助長される。そして水
素吸蔵合金８が水素ガスによつて飽和状態に達し
たらバルブ１１を閉じバルブ１７を開けることに
よつて水素ガス貯槽７内に水素吸蔵合金８に吸蔵
されることなく残つた不純なガスを大気中に排棄
する。しかる後バルブ１７を閉じバルブ１５を開
けて水素吸蔵合金８に吸蔵されていた純粋な水素
ガスを精製ガス供給管１４に放出させると同時
に、バルブ２を開けボンベ１の水素ガスをまた水
素ガス貯槽４に導びき水素吸蔵合金５に吸蔵させ
る。以下同様にして、前段の水素ガス貯槽４にい
つたん吸蔵した水素ガスを後段の水素ガス貯槽７
に移し替えて再吸蔵させる工程と、前段の水素ガ
ス貯槽４に精製しようとする水素ガスを吸蔵させ
ると同時に後段の水素ガス貯槽から水素ガスを精
製ガスとして放出する工程とを交互に行なわし
め、その間前後段の水素ガス貯槽を相互に熱交換
させることでその吸蔵作用、放出作用をなさしめ
るものである。ちなみに水素供給管３から市販の
純度99.99％の水素ガスを供給して精製したとこ
ろ精製ガス供給管１４には99.99999％の水素ガス
が得られた。なお必要に応じ水素ガス貯槽をさら
に多段に直列に連結することでさらに高純度の精
製が行い得る。その場合においても前後段の水素
ガス貯槽を熱交換可能に連結し、水素ガスの吸蔵
と放出とを同時に行うようにすれば、他の熱源ま
たは冷却源は必要としない。そしてガス圧力の低
下に対しては適所に増圧用のポンプを介在させ
る。

以上実施例について説明したように本発明の水
素ガス精製方法によれば、一組の水素ガス貯槽に
よる簡単な設備で水素ガスが高純度に精製でき、
しかも熱交換によつて熱源を要さずして稼動でき
るのでランニングコストは安価であるなど有益で
ある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示した精製装置の概略
図である。 ２……バルブ、３……水素供給管、４……水素
ガス貯槽、５……水素吸蔵合金、７……水素ガス
貯槽、８……水素吸蔵合金、１０……連結管、１
１……バルブ、１２……排出管、１３……バル
ブ、１４……精製ガス供給管、１５……バルブ、
１６……排出管、１７……バルブ、１８……循環
用ポンプ、１９……熱交換パイプ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 少なくとも一組の水素ガス貯槽を連結管によ
   つて前後段に直列状に継と共に、前段の水素ガス
   貯槽に後段の水素ガス貯槽よりも高い平衡水素圧
   力の水素吸蔵合金を収容し、その両水素ガス貯槽
   を相互に熱交換可能に連結し、前段の水素ガス貯
   槽に精製しようとする水素ガスを吸蔵させると同
   時に後段の水素ガス貯槽から水素ガスを精製ガス
   として放出する工程と、前段の水素ガス貯槽にい
   つたん吸蔵した水素ガスを前記連結管を通して後
   段の水素ガス貯槽に移し替えて再吸蔵させる工程
   とを有してなることを特徴とする水素ガス精製方
   法。