JPH05149498A - 水素処理で使用した使用済み水素の再利用方法 - Google Patents

水素処理で使用した使用済み水素の再利用方法

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JPH05149498A
JPH05149498A JP3339840A JP33984091A JPH05149498A JP H05149498 A JPH05149498 A JP H05149498A JP 3339840 A JP3339840 A JP 3339840A JP 33984091 A JP33984091 A JP 33984091A JP H05149498 A JPH05149498 A JP H05149498A
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JP
Japan
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hydrogen
hydrogen gas
gas
treatment
storage alloy
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JP3339840A
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Ryoji Nakayama
亮治 中山
Takuo Takeshita
拓夫 武下
Shoichi Kubo
庄一 久保
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Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/32Hydrogen storage

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  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 水素処理で使用した使用済み水素ガスを外部
に放出せずに有効に再利用する方法を提供する。 【構成】 水素吸蔵合金貯蔵装置4に貯蔵してある水素
ガスを使用して、原料に水素ガスを吸収させたのち放出
させる水素処理を施し、上記放出された使用済みの水素
ガスを再び水素吸蔵合金貯蔵装置4に吸蔵し、この吸蔵
した水素ガスを再び放出させて上記水素処理に再利用す
る水素処理で使用した使用済み水素の再利用方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、原料に水素ガスを吸
収させたのち放出させる水素処理を施し、上記放出され
た使用済みの水素ガスを水素吸蔵合金貯蔵装置に吸蔵
し、この吸蔵した水素ガスを再び放出させて上記水素処
理に再利用する使用済み水素の再利用方法に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】従来、水素処理を利用する方法として、
Yを含む希土類元素(以下、Rで示す)とFeとBを主
成分とする原料合金を水素ガス雰囲気中または水素ガス
と不活性ガス雰囲気中に保持して上記原料合金に水素ガ
スを吸収させたのち、この水素ガスを放出させ、上記原
料合金中に微細な強磁性相の集合組織を生成させる水素
処理を行い、ついで粉砕または解砕などの方法により希
土類−Fe−B系合金磁石粉末を製造する方法(例え
ば、特開昭2−4901号公報参照)、さらに、Ti−
6%Al−4%Vなどに代表されるTi系合金に水素ガ
スを吸収させてβ単相化し粒成長させたのち、脱水素に
より再びα+β相化し、α+β相の粗大組織を有する構
造部材を製造する方法(例えば、特開昭3−13035
3号公報参照)などが知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これら方法で
用いる水素ガスは、一般に、水素ガスボンベまたは液化
水素タンクの水素ガスを使用するために、高圧ガス取締
法の規制を受け、そのためにその取扱いが不便であり、
上記水素処理で使用された使用済みの水素ガスは空気ま
たは不活性ガスにより希釈されるために工業用水素ガス
としてそのまま再利用することはできず、再利用すると
してもフィルターなどを通したのち液化分離装置を通し
て水素を精製し、純度を高めて使用しなければならない
ところからコストがかかりすぎ、したがって、一度使用
した水素ガスはそのまま大気中に放出するかまたは燃焼
せざるをえなかった。
【0004】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
かかる観点から、高圧ガス取締法の規制を受けることな
く水素ガスを使用することができ、さらに使用済み水素
を再利用して水素を有効利用すべく研究を行なった結
果、水素処理に水素吸蔵合金貯蔵装置の水素ガスを用
い、上記水素処理終了後放出された使用済みの水素ガス
を水素吸蔵合金貯蔵装置に吸蔵させ、再び放出させて得
られた水素は高純度水素であるところから工業用水素ガ
スとしてそのまま上記水素処理に再利用することができ
るという知見を得たのである。
【0005】この発明は、かかる知見に基づいて成され
たものであって、水素吸蔵合金貯蔵装置に貯蔵してある
水素ガスを使用して、原料に水素ガスを吸収させたのち
放出させる水素処理を施し、上記放出された使用済みの
水素ガスを再び水素吸蔵合金貯蔵装置に吸蔵し、この吸
蔵した水素ガスを再び放出させて上記水素処理に再利用
する使用済み水素の再利用方法に特徴を有するものであ
る。
【0006】上記水素処理において、水素ガスの吸収量
と脱水素量とはほぼ等量の水素の出入りであるために、
水素吸蔵合金貯蔵装置に吸蔵し再び放出させる水素ガス
量は次回の運転時の水素ガス量とほぼ等しく、そのため
に新たな水素ガスの供給はほとんど必要なく、水素ガス
漏れなどのために消失することがあったとしてもその量
は微量であり、上記微量の消失水素ガスの不足量は補充
すればよい。
【0007】この発明で使用する水素吸蔵合金貯蔵装置
は、例えば、特開昭55−126198号公報にも記載
されている公知の水素吸蔵合金貯蔵装置を使用すること
ができる。この装置は、密閉容器内に一定の間隔をおい
て平行に固定された2枚の多孔板と、上記2枚の多孔板
の外側に、それぞれの多孔板と間隔をおいて設けた加熱
冷却部とからなり、上記多孔板と加熱冷却部との間に形
成した空間に水素貯蔵合金を充填してなるものであり、
上記水素貯蔵合金に貯蔵された水素は、上記加熱冷却部
を加熱または冷却することにより放出または吸蔵され
る。
【0008】つぎに、この発明の使用済み水素の再利用
方法を図面に基づいて具体的に説明する。図1は、この
発明の使用済み水素の再利用方法で使用する装置の概略
図である。図1において、1は水素処理炉、2は真空排
気装置、3はフィルター、4は水素吸蔵合金貯蔵装置、
5、6、7はバルブ、8はパイプである。これらバルブ
5、6、7は、放出された使用済みの水素ガスの逆流を
防止し、かつ水素ガスの圧力と流量を調節する役目を果
たす。
【0009】真空排気装置2は、水素処理を行う原料に
よって省くことができ、図2にその概略図を示す。この
場合、水素処理炉1内で水素を吸蔵した原料の脱水素
は、水素吸蔵合金貯蔵装置4の水素吸蔵圧との差を利用
して行う。すなわち、原料の水素吸蔵能力よりも水素吸
蔵合金貯蔵装置4の水素吸収力が強い場合には水素吸蔵
合金貯蔵装置4の水素吸収により水素処理炉1内を負圧
にすることができ水素処理炉1内の原料の脱水素を行う
ことができるのである。図2において、1は水素処理
炉、3はフィルター、4は水素吸蔵合金貯蔵装置、5、
6、7はバルブ、8はパイプであり、これらバルブ5、
6、7は、放出された使用済みの水素ガスの逆流を防止
し、かつ水素ガスの圧力と流量を調節する役目を果たす
ことは図1と同じである。
【0010】図1および図2において、水素ガスを充填
した水素吸蔵合金貯蔵装置4の水素ガスを放出し、同時
に、バルブ7を解放することにより水素ガスを水素処理
炉1に供給し、水素処理炉1において、原料に水素ガス
を吸収させたのち脱水素させる水素処理を施し、上記脱
水素により放出された使用済みの水素ガスをパイプ8を
通して真空排気装置2により、あるいは直接水素吸蔵合
金貯蔵装置4で吸引する。
【0011】この原料から脱水素により放出された使用
済みの水素ガスには原料などから放出される酸素、水分
など微量の不純ガスや塵、埃などが混入しているのでフ
ィルター3を通して不純ガス、塵、埃などをトラップ除
去して再び水素吸蔵合金貯蔵装置4に供給する。上記水
素吸蔵合金貯蔵装置4に内蔵されている水素吸蔵合金
は、上記脱水素ガスを十分に吸蔵することができる容量
を有することが必要である。
【0012】
【実施例】この発明を実施例に基づいて具体的に説明す
る。 実施例1 プラズマアーク溶解炉にて溶解し、鋳造して作製したN
d:12.5at%、Co:11.6at%、B:6.
0at%、Zr:0.1at%、Ga:0.4at%、
残部:Feからなる成分組成の合金のインゴットを11
30℃、20時間、Ar雰囲気中で均質化処理した。
【0013】一方、図1に示されるように、水素処理炉
1、真空排気装置2、フィルター3、および水素吸蔵合
金貯蔵装置4をバルブ5、6、7を介してパイプ8で接
続し、上記均質化処理したインゴットを水素処理炉1に
装入し、水素処理炉1内を1気圧に保持するように水素
吸蔵合金を70℃に加熱して水素ガスを水素吸蔵合金貯
蔵装置4から供給し、上記均質化処理したインゴットを
室温から830℃まで昇温し、さらにこの雰囲気中で8
30℃に3時間保持することにより水素ガスを吸収させ
水素処理を施した。
【0014】引き続いてバルブ5を開くと同時に上記8
30℃に保持しながらバルブ7を閉めて水素ガスの供給
を停止し、真空排気装置2により水素処理炉1内の水素
ガスを排出し、1×10-1Torr以下まで脱水素を行い、
排出された水素ガスは、フィルター3を通して塵、埃な
どを除去し、水素吸蔵合金貯蔵装置4に供給し水素吸蔵
合金を10℃に冷却して再び水素ガスを貯蔵した。
【0015】この実施例で用いた水素処理炉1は、外熱
式カンタル線ヒータを有する真空菅状炉を用い、水素吸
蔵合金貯蔵装置4には、原子比でLaNi4.7 Al0.3
組成の水素吸蔵合金を内蔵し、水素貯蔵量が15Nm3
の容量の水素吸蔵合金貯蔵装置を用いた。
【0016】水素吸蔵合金貯蔵装置4に再び貯蔵された
水素ガスは、水素吸蔵合金貯蔵装置4に内蔵されている
水素吸蔵合金を70℃に加熱することにより貯蔵した水
素ガスを再び排出し再利用した。かかる水素処理サイク
ルを10回行ったが、消失した水素ガス量は0.05N
3 であった。
【0017】従来例1 水素ガス供給源として水素ガスボンベ(図示せず)を用
い、この水素ガスボンベと水素処理炉1とをパイプで接
続し、実施例1と同じ条件で水素処理を10回行った
が、消失した水素ガス量は56.6Nm3 であった。
【0018】実施例2 Ti−6wt%Al−4wt%Vの組成を有し、平均粒径:
120μmのTi合金粉末を用意し、上記Ti合金粉末
を温度:750℃、2000気圧、3時間保持の条件で
熱間静水圧プレスを行い、所定形状の構造部材を作製し
た。
【0019】水素処理炉1として、内熱式グラファイト
ヒータを有する真空ボックス炉を用い、水素吸蔵合金貯
蔵装置4には、原子比で(La0.9 Mm0.1 )Ni4.5
Al 0.5 (ただし、Mmは、La、Ce、Pr、Ndな
どの希土類元素)組成の水素吸蔵合金を内蔵し、水素貯
蔵量が15Nm3 の容量の水素吸蔵合金貯蔵装置を用い
るほかは、実施例1と同じ装置を用いた。
【0020】水素吸蔵合金貯蔵装置4内の水素吸蔵合金
を80℃に加熱することにより貯蔵した水素ガスを放出
し、水素処理炉1内を1気圧の水素ガス雰囲気に保持
し、水素処理炉1内に装入したTi合金構造部材を85
0℃まで昇温し、さらにこの雰囲気中で850℃に1時
間保持することにより水素ガスを吸収させTi合金構造
部材の組織をβ単相化し、ついで、真空排気装置2を作
動させることにより水素処理炉1内を1×10-4torr以
下まで真空とし、脱水素を行い組織をα+β相化する水
素処理を施した。
【0021】真空排気装置2により吸引排出された水素
ガスは、フィルター3を通してそこに含まれる吸引され
た金属微粒子を除去し、再び水素吸蔵合金貯蔵装置4に
送られ、水素吸蔵合金を10℃に冷却することにより水
素吸蔵合金貯蔵装置4に水素ガスを貯蔵した。かかる水
素処理を20回行ったが、消失した水素ガス量は0.1
Nm3 であった。
【0022】従来例2 水素ガス供給源として水素ガスボンベ(図示せず)を用
い、この水素ガスボンベと水素処理炉とをパイプで接続
し、実施例2と同じ条件で水素処理を20回行ったが、
消失した水素ガス量は26.6Nm3 であった。
【0023】実施例3 ZrCo合金を用意した。一方、水素処理炉1として、
外熱式シリコニットヒータを有する真空ボックス炉を用
い、水素吸蔵合金貯蔵装置4には、原子比で(La0.7
Mm0.3 )Ni3.2 Co0.5 Mn0.7 Al0.6 (ただ
し、Mmは、La、Ce、Pr、Ndなどの希土類元
素)組成の水素吸蔵合金を内蔵し、水素貯蔵量が15N
3 の容量の水素吸蔵合金貯蔵装置を用い、この場合、
真空排気装置を省きバルブ5とフィルター3をパイプ8
で接続した図2に示される装置を用いた。
【0024】水素吸蔵合金貯蔵装置4内の水素吸蔵合金
を200℃に加熱することにより貯蔵した水素ガスを放
出し、水素処理炉1内を6気圧の水素ガス雰囲気に保持
し、水素処理炉1内に装入したZrCo合金を150℃
まで昇温し、さらにこの雰囲気中で150℃に0.5時
間保持することにより水素ガスを吸収させ30℃まで降
温し、30℃で2時間保持して水素化粉砕を行った。
【0025】引き続いて、200℃に昇温し、ZrCo
合金から水素ガスを放出させ、水素吸蔵合金貯蔵装置4
との水素ガス圧力差を利用して水素処理炉1内を1×1
-1torr以下まで真空とし、脱水素を行った。この場
合、水素吸蔵合金貯蔵装置4の水素ガス吸収能力は20
0℃におけるZrCo合金の水素ガス吸蔵能力よりも極
めて大きいことから水素ガス圧力差が発生し、この水素
ガス圧力差を利用して水素処理炉1内の脱水素を行うこ
とができた。
【0026】水素処理炉1より放出された水素ガスは、
フィルター3を通してそこに含まれる吸引された金属微
粒子を除去し、再び水素吸蔵合金貯蔵装置4に送られ、
水素吸蔵合金を10℃に冷却することにより水素吸蔵合
金貯蔵装置4に貯蔵した。かかる水素処理を20回行っ
たが、消失した水素ガス量は0.2Nm3 であった。
【0027】従来例3 水素ガス供給源として水素ガスボンベ(図示せず)を用
い、この水素ガスボンベと水素処理炉とをパイプで接続
し、実施例3と同じ条件で水素処理を20回行ったが、
消失した水素ガス量は31.5Nm3 であった。
【0028】
【発明の効果】上記実施例および従来例を対比すると、
従来は水素ガスを大量に消費していたが、この発明の方
法は、水素ガスをほとんど消費しないことが分かる。水
素ガスを消耗することがあってもこの消耗水素ガスは適
宜に補給すれば良い。
【0029】上述のように、この発明によると、使用し
た水素ガスを外部に放出しないために水素ガスを有効に
再利用することができ、安全性も高く、その取扱いも極
めて簡単であるなどのすぐれた効果を奏するものであ
る。なお、この発明は、上記実施例に示された合金の水
素処理に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の使用済み水素の再利用方法を実施す
るための装置の概略図である。
【図2】この発明の使用済み水素の再利用方法を実施す
るための他の装置の概略図である。
【符号の説明】
1 水素処理炉、 2 真空排気装置、 3 フィルター、 4 水素吸蔵合金貯蔵装置、 5、6、7 バルブ、 8 パイプ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水素吸蔵合金貯蔵装置に貯蔵してある水
    素ガスを使用して、原料に水素ガスを吸収させたのち放
    出させる水素処理を施し、上記放出された使用済みの水
    素ガスを再び水素吸蔵合金貯蔵装置に吸蔵し、この吸蔵
    した水素ガスを再び放出させて上記水素処理に再利用す
    ることを特徴とする水素処理で使用した使用済み水素の
    再利用方法。
JP3339840A 1991-11-28 1991-11-28 水素処理で使用した使用済み水素の再利用方法 Pending JPH05149498A (ja)

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JP3339840A JPH05149498A (ja) 1991-11-28 1991-11-28 水素処理で使用した使用済み水素の再利用方法
TW081109386A TW205572B (ja) 1991-11-28 1992-11-24
US07/981,223 US5354040A (en) 1991-11-28 1992-11-25 Apparatus for closed cycle hydrogenation recovery and rehydrogenation
KR1019920022581A KR960010820B1 (ko) 1991-11-28 1992-11-27 금속계 재료의 열처리장치
EP92310876A EP0545644A1 (en) 1991-11-28 1992-11-27 Method for heat treating metallic materials and apparatus therefor
CN92114548A CN1035200C (zh) 1991-11-28 1992-11-28 金属材料的热处理方法及其装置
US08/246,076 US5505794A (en) 1991-11-28 1994-05-19 Method for heat treating metallic materials and apparatus therefor

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001241599A (ja) * 2000-02-25 2001-09-07 Japan Metals & Chem Co Ltd 水素回収・貯蔵容器

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19990706