JPH048362B2 - - Google Patents
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- JPH048362B2 JPH048362B2 JP59095042A JP9504284A JPH048362B2 JP H048362 B2 JPH048362 B2 JP H048362B2 JP 59095042 A JP59095042 A JP 59095042A JP 9504284 A JP9504284 A JP 9504284A JP H048362 B2 JPH048362 B2 JP H048362B2
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Landscapes
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
- Gas Separation By Absorption (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Description
産業上の利用分野
本発明は、チタン−マンガン系合金、チタン−
鉄系合金、希土類−ニツケル系合金などの水素吸
蔵合金またはその水素化物を用いた水素ガスの精
製容器に関する。 従来例の構成とその問題点 水素ガスは、工業用原材料および副資材として
重要なものであり、アンモニア、メタノールの合
成用、石油精製用など多くの方面に多量に使用さ
れている。このように近代工業に重要な位置を占
める水素ガスは製造方法によつて多種の不純物を
含んでいる。そこでその用途に応じた粗水素ガス
の精製が必要となる。 現在、よく採用されている粗水素ガスの精製方
法としては、吸収法、吸着法、拡散法、深冷分離
法、化学反応法などがある。この中で、高純度に
精製可能な方法としては、吸着法と拡散法がとく
に使用されている。 しかし、このような精製において、つぎのよう
な問題点がある。まず吸着法はゼオライト系吸着
剤に粗水素ガス中の不純物を超低温吸着させて除
去するものであり、液体窒素のような冷源が必要
なことと操作も複雑であり、水素ガス精製コスト
が高くなる。また前処理として、水分や炭酸ガス
の除去が必ず必要であるので、さらに精製工程が
複雑になる。その上に上記拡散法では、パラジウ
ム−銀合金膜の耐久性などに問題があるととも
に、これらの貴金属を使用するので、装置全体が
比較的高価になる欠点を持つている。 水素の精製に水素吸蔵合金（水素を吸蔵すると
金属水素化物となる）を利用して行うと、水素を
吸蔵する合金が、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、水素を
吸蔵した水素化物より放出される水素ガスは、吸
蔵時の水素ガスより幾分高純度になることが知ら
れている。この水素吸蔵合金を用いた水素ガス精
製法においては、次の反応式でもわかるように、
水素を吸蔵する時は発熱反応であり、水素ガスを
放出するときは吸熱反応であるので、水素を放出
する時は加熱し、つぎに吸蔵する時は冷却を行
い、水素貯蔵容器から間欠的に水素ガスを取り出
す方法がとられていた。 Ｍ＋H2吸蔵 → ← 放出MH2＋Ｑ （Ｍ：水素吸蔵合金、MH2：水素化物、Ｑ：反
応熱） この方法は別に加熱・冷却源が必要であり、ま
た外部熱源を使用しない場合は、流量の低下が起
こり、しかも連続して精製した水素ガスが取り出
せない。 発明の目的 本発明は、このような点を解消するために、水
素吸蔵合金の性質である水素の吸蔵時の発熱量、
水素の放出時の吸熱量に着目し、この両熱量を効
率的に活用し、水素ガスの精製をより迅速に行わ
せるものである。 発明の構成 本発明の精製容器は、密閉可能な開口を有し相
互に熱の授受ができる各管独立した内外二重管構
造を有し、内管と外管がそれぞれ水素吸蔵合金を
内蔵し、水素ガスの吸蔵と放出を交互に行わせる
ようにしたものである。 実施例の説明 第１図は本発明の水素ガスの精製容器の実施例
を示す。 第１図において、１は水素供給管２と水素放出
管３を有する水素貯蔵容器で、その内部には水素
供給管４と水素放出管５を有する熱交換可能な容
器６が配置されている。各々外側容器１と内側容
器６内の水素入口と出口側両末端部には各々フイ
ルタが設けてあり、図では水素入口側のフイルタ
７，８が示されている。容器１，６の内には水素
吸蔵合金９，１０が収納され、水素供給管２，４
および水素放出管３，５に介在するバルブ１１，
１２および１３，１４があり、各水素供給口よ
り、水素吸蔵合金に工業用水素ガスが吸蔵され、
必要に応じて水素放出口より高純度水素ガスが放
出される。また内部の容器は第２図で示すように
外側容器の内側で部分的に固定板１５で固定され
ている。 つぎにこの容器を用いた水素ガスの精製方法に
ついて述べる。まず、両方の水素吸蔵合金に水素
を供給し、十分飽和させた後、水素を放出させる
操作を繰り返し、一方を水素吸蔵状態にし、他方
は水素放出状態にしておく。今外側容器内の水素
吸蔵合金に水素を吸蔵させて、内側容器内の水素
吸蔵合金には水素を放出させた状態とすると、実
際に高純度水素が必要な時には、水素供給バルブ
４を開き、水素ガスを容器６内の水素吸蔵合金１
０に供給し、水素を吸蔵させる。その時に発生す
る吸蔵熱によつて、容器１内の水素吸蔵合金９を
加熱し、水素放出口のバルブ１３を開き、水素吸
蔵合金９より高純度水素を放出させる。水素ガス
の供給と放出が完了すると、開放のバルブ４，１
３を閉じる。つぎに、水素供給口のバルブ１１を
開き、外側容器１内の水素吸蔵合金９に水素を供
給し吸蔵させる。同様に、その時発生する吸蔵熱
によつて、容器６内の水素吸蔵合金１０を加熱
し、水素放出口のバルブ１４を開き、水素吸蔵合
金１０より高純度水素を放出させる。このように
水素の供給と放出を二重管容器を用いて同時に行
わせることにより、水素吸蔵熱を水素放出に有効
に活用することができる。 外側容器に水素を供給する場合、内部温度より
周囲温度が低い時一部容器の外壁から放熱するの
で、外側容器の周囲に断熱材を配置するのが望ま
しい。たとえば、第３図に示すように断熱材１６
を設ける。 次に具体例について説明する。 内管は肉厚約1.5mmの銅製で、直径74mm、長さ
500mm、内容積約２とし、外管は肉厚約３mmの
ステンレス鋼製で、直径100mm、長さ600mmとし、
この外管内へ前記の内管を組み合わせた。なお、
内管の外表面には板状のフインを４個設けた。水
素吸蔵合金には10〜50メツシユのTiMn1.5を用
い、内・外管へ各々6.5Kg収容した。 TiMn1.5合金の吸蔵しうる有効水素量は0.18
／ｇであるから、全合金の有効水素量は1.17m3
である。なお、合金の水素吸蔵による膨張を考慮
して容器内部のボイドは約50％とした。また容器
の水素出入口には、合金の微粉化物が飛散しない
よう、数μｍの孔径をもつ金属焼結体のフイルタ
ーを設けた。 精製する水素には、純度99.5〜99.9％の工業用
圧縮水素を用い、合金の水素吸蔵、放出は常温付
近で最初５／分の流量で行つた。 上記の実施例にしたがつて、内管に水素を供給
し、外管より水素を放出させて水素の放出量、水
素の純度を調べた。まず、二重管構造としない単
一型の従来の場合（前記の内管単独）は、水素放
出開始後30分も経過しないうちに、容器内の温度
が低下し、水素放出圧力が下がり、水素放出流量
も１時間30分を経過すると５／分の値を維持で
きなくなり、全貯蔵水素量を放出するのに８時間
以上を要した。また一定流量５／分での放出効
率は約45％程度であり約500／しか利用できな
かつた。 これに対して、実施例のように、水素供給側と
水素放出側を同一管内で熱交換させる構成とし、
水素の吸蔵熱を水素の放出に利用した場合、水素
放出圧力の低下も少なく、水素の放出流量はほぼ
５／分を維持し、約４時間で貯蔵している全貯
蔵水素量を放出した。また、一定流量５／分維
持での放出率は約80％であり、約0.9m3の水素量
を確保することができた。この値は、従来型精製
容器と比べて約1.8倍程水素放出率が優れている
ことがわかる。 また、水素ガス純度は、工業用水素ガスと比べ
て著しく向上し、99.9％の水素純度は99.999％ま
で精製された。 水素ガスは内管に供給するために、その吸蔵熱
と外部周囲熱とを取り入れて外管より効率よく高
純度な水素ガスが得られる。水素供給と放出が完
了すると、つぎに、水素放出した外管に水素を供
給し、水素吸蔵した内管より水素を放出する。こ
の時、外管に水素を供給することになるから、内
管との熱交換の他に、外管周囲から一部外に熱が
逃げる。このため、外管に水素を供給する場合、
水素の放出率は前者の場合と比べて約10％低下す
る。しかし、従来型と比べるとなお1.6倍程水素
放出率を有している。 そこで、精製容器の外管周囲に密着させて断熱
材を設けると、外管に水素を供給し、内管より水
素を放出した場合、外管内の金属水素化物への水
素吸蔵熱は外部に放出することなく、内管内の金
属水素化物からの水素放出に消費されるので、水
素放出効率は改善される。 以上の例の特性の比較を次表に示す。
鉄系合金、希土類−ニツケル系合金などの水素吸
蔵合金またはその水素化物を用いた水素ガスの精
製容器に関する。 従来例の構成とその問題点 水素ガスは、工業用原材料および副資材として
重要なものであり、アンモニア、メタノールの合
成用、石油精製用など多くの方面に多量に使用さ
れている。このように近代工業に重要な位置を占
める水素ガスは製造方法によつて多種の不純物を
含んでいる。そこでその用途に応じた粗水素ガス
の精製が必要となる。 現在、よく採用されている粗水素ガスの精製方
法としては、吸収法、吸着法、拡散法、深冷分離
法、化学反応法などがある。この中で、高純度に
精製可能な方法としては、吸着法と拡散法がとく
に使用されている。 しかし、このような精製において、つぎのよう
な問題点がある。まず吸着法はゼオライト系吸着
剤に粗水素ガス中の不純物を超低温吸着させて除
去するものであり、液体窒素のような冷源が必要
なことと操作も複雑であり、水素ガス精製コスト
が高くなる。また前処理として、水分や炭酸ガス
の除去が必ず必要であるので、さらに精製工程が
複雑になる。その上に上記拡散法では、パラジウ
ム−銀合金膜の耐久性などに問題があるととも
に、これらの貴金属を使用するので、装置全体が
比較的高価になる欠点を持つている。 水素の精製に水素吸蔵合金（水素を吸蔵すると
金属水素化物となる）を利用して行うと、水素を
吸蔵する合金が、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、水素を
吸蔵した水素化物より放出される水素ガスは、吸
蔵時の水素ガスより幾分高純度になることが知ら
れている。この水素吸蔵合金を用いた水素ガス精
製法においては、次の反応式でもわかるように、
水素を吸蔵する時は発熱反応であり、水素ガスを
放出するときは吸熱反応であるので、水素を放出
する時は加熱し、つぎに吸蔵する時は冷却を行
い、水素貯蔵容器から間欠的に水素ガスを取り出
す方法がとられていた。 Ｍ＋H2吸蔵 → ← 放出MH2＋Ｑ （Ｍ：水素吸蔵合金、MH2：水素化物、Ｑ：反
応熱） この方法は別に加熱・冷却源が必要であり、ま
た外部熱源を使用しない場合は、流量の低下が起
こり、しかも連続して精製した水素ガスが取り出
せない。 発明の目的 本発明は、このような点を解消するために、水
素吸蔵合金の性質である水素の吸蔵時の発熱量、
水素の放出時の吸熱量に着目し、この両熱量を効
率的に活用し、水素ガスの精製をより迅速に行わ
せるものである。 発明の構成 本発明の精製容器は、密閉可能な開口を有し相
互に熱の授受ができる各管独立した内外二重管構
造を有し、内管と外管がそれぞれ水素吸蔵合金を
内蔵し、水素ガスの吸蔵と放出を交互に行わせる
ようにしたものである。 実施例の説明 第１図は本発明の水素ガスの精製容器の実施例
を示す。 第１図において、１は水素供給管２と水素放出
管３を有する水素貯蔵容器で、その内部には水素
供給管４と水素放出管５を有する熱交換可能な容
器６が配置されている。各々外側容器１と内側容
器６内の水素入口と出口側両末端部には各々フイ
ルタが設けてあり、図では水素入口側のフイルタ
７，８が示されている。容器１，６の内には水素
吸蔵合金９，１０が収納され、水素供給管２，４
および水素放出管３，５に介在するバルブ１１，
１２および１３，１４があり、各水素供給口よ
り、水素吸蔵合金に工業用水素ガスが吸蔵され、
必要に応じて水素放出口より高純度水素ガスが放
出される。また内部の容器は第２図で示すように
外側容器の内側で部分的に固定板１５で固定され
ている。 つぎにこの容器を用いた水素ガスの精製方法に
ついて述べる。まず、両方の水素吸蔵合金に水素
を供給し、十分飽和させた後、水素を放出させる
操作を繰り返し、一方を水素吸蔵状態にし、他方
は水素放出状態にしておく。今外側容器内の水素
吸蔵合金に水素を吸蔵させて、内側容器内の水素
吸蔵合金には水素を放出させた状態とすると、実
際に高純度水素が必要な時には、水素供給バルブ
４を開き、水素ガスを容器６内の水素吸蔵合金１
０に供給し、水素を吸蔵させる。その時に発生す
る吸蔵熱によつて、容器１内の水素吸蔵合金９を
加熱し、水素放出口のバルブ１３を開き、水素吸
蔵合金９より高純度水素を放出させる。水素ガス
の供給と放出が完了すると、開放のバルブ４，１
３を閉じる。つぎに、水素供給口のバルブ１１を
開き、外側容器１内の水素吸蔵合金９に水素を供
給し吸蔵させる。同様に、その時発生する吸蔵熱
によつて、容器６内の水素吸蔵合金１０を加熱
し、水素放出口のバルブ１４を開き、水素吸蔵合
金１０より高純度水素を放出させる。このように
水素の供給と放出を二重管容器を用いて同時に行
わせることにより、水素吸蔵熱を水素放出に有効
に活用することができる。 外側容器に水素を供給する場合、内部温度より
周囲温度が低い時一部容器の外壁から放熱するの
で、外側容器の周囲に断熱材を配置するのが望ま
しい。たとえば、第３図に示すように断熱材１６
を設ける。 次に具体例について説明する。 内管は肉厚約1.5mmの銅製で、直径74mm、長さ
500mm、内容積約２とし、外管は肉厚約３mmの
ステンレス鋼製で、直径100mm、長さ600mmとし、
この外管内へ前記の内管を組み合わせた。なお、
内管の外表面には板状のフインを４個設けた。水
素吸蔵合金には10〜50メツシユのTiMn1.5を用
い、内・外管へ各々6.5Kg収容した。 TiMn1.5合金の吸蔵しうる有効水素量は0.18
／ｇであるから、全合金の有効水素量は1.17m3
である。なお、合金の水素吸蔵による膨張を考慮
して容器内部のボイドは約50％とした。また容器
の水素出入口には、合金の微粉化物が飛散しない
よう、数μｍの孔径をもつ金属焼結体のフイルタ
ーを設けた。 精製する水素には、純度99.5〜99.9％の工業用
圧縮水素を用い、合金の水素吸蔵、放出は常温付
近で最初５／分の流量で行つた。 上記の実施例にしたがつて、内管に水素を供給
し、外管より水素を放出させて水素の放出量、水
素の純度を調べた。まず、二重管構造としない単
一型の従来の場合（前記の内管単独）は、水素放
出開始後30分も経過しないうちに、容器内の温度
が低下し、水素放出圧力が下がり、水素放出流量
も１時間30分を経過すると５／分の値を維持で
きなくなり、全貯蔵水素量を放出するのに８時間
以上を要した。また一定流量５／分での放出効
率は約45％程度であり約500／しか利用できな
かつた。 これに対して、実施例のように、水素供給側と
水素放出側を同一管内で熱交換させる構成とし、
水素の吸蔵熱を水素の放出に利用した場合、水素
放出圧力の低下も少なく、水素の放出流量はほぼ
５／分を維持し、約４時間で貯蔵している全貯
蔵水素量を放出した。また、一定流量５／分維
持での放出率は約80％であり、約0.9m3の水素量
を確保することができた。この値は、従来型精製
容器と比べて約1.8倍程水素放出率が優れている
ことがわかる。 また、水素ガス純度は、工業用水素ガスと比べ
て著しく向上し、99.9％の水素純度は99.999％ま
で精製された。 水素ガスは内管に供給するために、その吸蔵熱
と外部周囲熱とを取り入れて外管より効率よく高
純度な水素ガスが得られる。水素供給と放出が完
了すると、つぎに、水素放出した外管に水素を供
給し、水素吸蔵した内管より水素を放出する。こ
の時、外管に水素を供給することになるから、内
管との熱交換の他に、外管周囲から一部外に熱が
逃げる。このため、外管に水素を供給する場合、
水素の放出率は前者の場合と比べて約10％低下す
る。しかし、従来型と比べるとなお1.6倍程水素
放出率を有している。 そこで、精製容器の外管周囲に密着させて断熱
材を設けると、外管に水素を供給し、内管より水
素を放出した場合、外管内の金属水素化物への水
素吸蔵熱は外部に放出することなく、内管内の金
属水素化物からの水素放出に消費されるので、水
素放出効率は改善される。 以上の例の特性の比較を次表に示す。
【表】
第４図は二重管構造の容器を２個並列に接続し
た例を示す。１７は精製しようとする水素ガスの
供給路であり、バルブ１８を介して外管１，１の
水素出入路１９に接続し、バルブ２０を介して内
管６，６の水素出入路２１に接続している。２
２，２３はそれぞれ精製水素の供給路であり、バ
ルブ２４，２５を介して水素出入路１９，２１に
接続している。 バルブ２０，２４を閉じ、バルブ１８，２５を
開放して、精製しようとする水素ガスを各々の容
器の外管１，１を供給すると、外管内の合金の水
素吸蔵が進行し、同時に内管６，６から精製水素
ガスが放出される。また、バルブ１８，２５を閉
じ、バルブ２０，２４を開放して水素ガスを内管
へ供給すれば、外管より精製水素ガスが放出され
る。 上例では複数の容器を並列に接続する例である
が、直列に接続することもできる。 発明の効果 以上のように、本発明によれば、特別な熱源を
必要とせずに、高効率で高純度の水素ガスを得る
ことができる。
た例を示す。１７は精製しようとする水素ガスの
供給路であり、バルブ１８を介して外管１，１の
水素出入路１９に接続し、バルブ２０を介して内
管６，６の水素出入路２１に接続している。２
２，２３はそれぞれ精製水素の供給路であり、バ
ルブ２４，２５を介して水素出入路１９，２１に
接続している。 バルブ２０，２４を閉じ、バルブ１８，２５を
開放して、精製しようとする水素ガスを各々の容
器の外管１，１を供給すると、外管内の合金の水
素吸蔵が進行し、同時に内管６，６から精製水素
ガスが放出される。また、バルブ１８，２５を閉
じ、バルブ２０，２４を開放して水素ガスを内管
へ供給すれば、外管より精製水素ガスが放出され
る。 上例では複数の容器を並列に接続する例である
が、直列に接続することもできる。 発明の効果 以上のように、本発明によれば、特別な熱源を
必要とせずに、高効率で高純度の水素ガスを得る
ことができる。
第１図は本発明の水素ガス精製容器の実施例を
示す縦断面図、第２図は第１図−′線断面図、
第３図は他の実施例を示す縦断面図、第４図は容
器を複数並列に接続した例を示す縦断面略図であ
る。 １……外管、２，４……水素供給管、３，５…
…水素放出管、６……内管、７，８……フイル
タ、９，１０……合金、１１〜１４……バルブ。
示す縦断面図、第２図は第１図−′線断面図、
第３図は他の実施例を示す縦断面図、第４図は容
器を複数並列に接続した例を示す縦断面略図であ
る。 １……外管、２，４……水素供給管、３，５…
…水素放出管、６……内管、７，８……フイル
タ、９，１０……合金、１１〜１４……バルブ。
Claims (1)
- １ 密閉可能な開口を各々有し相互に熱の授受が
できる各管独立した内外二重管構造を有し、内管
と外管にそれぞれ水素吸蔵合金を内蔵し、水素ガ
スの吸蔵と放出を交互に行わせるようにした水素
ガスの精製容器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59095042A JPS60239303A (ja) | 1984-05-11 | 1984-05-11 | 水素ガスの精製容器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59095042A JPS60239303A (ja) | 1984-05-11 | 1984-05-11 | 水素ガスの精製容器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60239303A JPS60239303A (ja) | 1985-11-28 |
| JPH048362B2 true JPH048362B2 (ja) | 1992-02-14 |
Family
ID=14127010
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59095042A Granted JPS60239303A (ja) | 1984-05-11 | 1984-05-11 | 水素ガスの精製容器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60239303A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB8812263D0 (en) * | 1988-05-24 | 1988-06-29 | Boc Group Plc | Separation of gaseous mixtures |
| GB9104875D0 (en) * | 1991-03-07 | 1991-04-17 | Boc Group Plc | Gas separation method and apparatus |
| JP5498188B2 (ja) * | 2010-02-08 | 2014-05-21 | 株式会社神戸製鋼所 | 水素分離精製用容器 |
-
1984
- 1984-05-11 JP JP59095042A patent/JPS60239303A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60239303A (ja) | 1985-11-28 |
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