JPS62108701A - 水素精製方法 - Google Patents

水素精製方法

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JPS62108701A
JPS62108701A JP60248728A JP24872885A JPS62108701A JP S62108701 A JPS62108701 A JP S62108701A JP 60248728 A JP60248728 A JP 60248728A JP 24872885 A JP24872885 A JP 24872885A JP S62108701 A JPS62108701 A JP S62108701A
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JP
Japan
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hydrogen
alloy
heating
container
purity
Prior art date
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Pending
Application number
JP60248728A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasushi Nakamura
泰 中村
Ryoichi Suzuki
良一 鈴木
Koji Umagoe
馬越 剛二
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TOUYOKO KAGAKU KK
Toyoko Kagaku Co Ltd
Nippon Steel Corp
Original Assignee
TOUYOKO KAGAKU KK
Toyoko Kagaku Co Ltd
Nippon Steel Corp
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Filing date
Publication date
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Priority to JP60248728A priority Critical patent/JPS62108701A/ja
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Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C11/00Use of gas-solvents or gas-sorbents in vessels
    • F17C11/005Use of gas-solvents or gas-sorbents in vessels for hydrogen
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • 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
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/45Hydrogen technologies in production processes

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、水素吸蔵合金を用いた水素の精製方法に関す
る。
(従来の技術) 近年、水素ガスを精製する方法として、水素吸蔵合金を
用いた方法が注目され、実用化されるようになって来た
。この方法は、水素吸蔵合金を充填した容器内に水素を
導入して吸蔵させ、その後容器内空間部に存在する不純
物を含んだガスを放出し、その後引き続いて水素を放出
することにより、次第に高純化された水素を取り出すも
のである。
この方法は11 th lECEC(11th Int
ersocietyEnergy Conversio
n Engineering Conference。
1977 ) 、 P、 920および12th lE
CECP、 981において報告されており、さらにこ
の原理を利用した水素精製方法、同装置に関する開発研
究が進められ、その成果として、特公昭59−5320
1号、特公昭59−53202号、特開昭55−154
304号、特開昭57−15fi304号、特開昭60
−51606号公報がある。
これらは、精製原理としては、lECECに報告された
ものと同じであるが、水素吸蔵時に発生する熱を水素放
出用に利用したり、あるいは水素吸蔵後の空間部分に存
在する不純物を含んだガスの放出を、複数回の減圧操作
で行なって精製効率を上げたり、あるいは水素吸蔵合金
の触媒作用を利用して、ox 、co、NO等の不純ガ
スを、水、水蒸気、CH4、NHa等に変換し、後脱水
剤で脱水し、次いで水素ガスを別の水素吸蔵合金に吸蔵
させ、CH4、Cot 、Nz 、Ar及びNHa等を
遊離させることによって、極めて高純度の水素を効率良
く得んとしている。
特開昭55−154304号、特開昭57−15630
4号公報に示されたように、ただ単に水素吸蔵合金を充
填した容器内に水素を導入して吸蔵させ、その後容器内
に存在する不純物を含んだガスを放出し、引き続いて水
素を放出することにより、純化された水素を取り出す方
法では、20〜30%以上の水素を捨てないと99.9
999以上の高純度水素が得られない。
これを解決するために、複数回の減圧操作で不純物を含
んだガスを除去し、効率良(高純度水素を得る方法が開
発されている。しかしながら、水素解離平衡圧力まで下
げる減圧操作を、複数回繰返して高純度水素を得る方法
は、まだ5%程度の水素を捨てる必要があり、さらに操
作上容器が小型の場合には、比較的問題が無いが、大型
化した場合には面倒になり、なお不満足であった。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明は容器が大型化しても高純度の水素を、さらに効
率良く得ることを目的に種々実験検討し、これを解決し
た水素精製方法である。
(問題点を解決するための手段) 本発明は容器内に充填した水素吸蔵合金に水系を吸蔵さ
せた後、不純物を含んだ水素ガスを同合金を加熱せずに
迅速に水素放出管から放出し、ついで容器内の水素吸蔵
合金層の水素取り出し口から離れた個所の水素吸蔵合金
を、部分的に加熱して放出される高純度水素によって、
容器内を洗浄してから、水素吸蔵合金全体を加熱するこ
とによって、高純度水素を取り出すことにより、損失分
を極力少量に抑えて高純度水素を効率良く得られるよう
にしたものである。
また、前記水素放出管を、容器内上部の水素吸蔵合金が
充填されていない空間部分に設けることによって、まず
容器上部空間部分の不純物を含んだガスを優先的に放出
し、ついで水素放出管から離れた個所の水素吸蔵合金を
加熱して、放出される高純度水素によって、水素吸蔵合
金粉末の空隙部分に存在する不純物を含んだガスを効率
的に洗浄してから、水素吸蔵合金全体を加熱することに
よって、高純度水素を効率良く得られるようにしたもの
である。
(作用) 本発明は、水素吸蔵合金に水素を吸蔵させた後、不純物
を含んだ水素ガスを、同合金を加熱せずに迅速に排出す
ることにより、不純物ガスが排出されるとともに、一部
合金から水素が解離・放出されることにより、合金温度
が低下して水素の解離を抑えて、不純物ガスが効率良く
放出される。
次に残存するわずかな不純物ガスは、水素吸蔵合金層の
下部に設けられた加熱装置により、下層の合金が加熱さ
れて水素が放出され、合金層下部から水素出口である水
素放出管へ向って流れることにより、高能率で洗浄・除
去される。その後水素吸蔵合金全体を加熱して、高純度
水素を得ることができる。
(実施例) 実施例1 第1図は本発明のだめの容器の一例を示したものである
。1は円筒状の水系貯蔵容器で、数μmの孔径なもつ金
属焼結体の水素放出管2が、空間部分7に設置されてお
り、水素吸蔵合金を部分的に加熱冷却する部分加熱冷却
管3が、水素放出管から離れた容器下部に設置されてい
る。
容器内径は380頭l、長さは2000+1111.容
器内容積は約200t、この内部にFe Ti系の水素
吸蔵合金粉末4が約500Kg充填され、水素吸蔵合金
の加熱冷却用に加熱冷却管5が設置され、また、水素放
出管と同様金属焼結体の水素導入管6が同合金層内に設
けらねている。
99.99%の水素が水素導入管6を通して容器内に導
入され、水素吸蔵合金に吸蔵されるが、この時加熱冷却
管内には約30℃の冷却水が循環され、水先吸蔵を促進
させる。なお、この時部分加熱冷却管3にも冷却水を通
すと幾分加熱速度を向上できる。このようにして容器内
に85m3の水素が貯蔵される。
高純度水素を取り出す時には、まず、水素吸蔵合金を加
熱せずに、約1.5m3の水素を迅速に放出させ、容器
空間部分に濃縮されている不純物ガス成分を効率良くパ
ージすると同時に、合金がら水先を一部解離させ、この
解離熱で合金温度を低下させることにより水素放出を抑
制させ、不純物ガス成分の放出を効率良くする。
次に部分加熱管3に約70℃の熱媒を流して、水素吸蔵
合金の一部を加熱し、放出される高純度水素によって、
容器下部より上部に向って容器内を効率良く洗浄する。
要求される所定の純度の水素が、水先放出管より放出さ
れた後、部分加熱冷却管3及び加熱冷却管5に、約70
℃の熱媒を流し、水素吸蔵合金を全体的に加熱して高純
度水素を得る。
高感度のガスクロマトグラフ−質量分析計で。
不純物であるN2 、Ar 、 CH4、COz 、 
Co、02を分析して、水素の純度を調べた結果を第3
図の曲線Aに示したが、99.99999%の純度に到
達するまでの放出量は、約3.0m3であり、その割合
は全体の約3.5%であった。
比較のために第5図に示した従来の容器1によって、水
素を貯蔵させた後水素収蔵合金4を加熱せずに水素導入
・放出管8を通して約1.5m3の水素を放出させ、次
に加熱冷却管5に約70℃の熱媒を流して水素吸蔵合金
を加熱し、水素放出を行なった場合の水素放出量と純度
の関係を第3図の曲線Bに示した。この場合99.99
999%の純度に到達するまでの放出量は約15m3で
あり、その割合は全体の約18%であった。
このように、本発明による水素精製方法によって、非常
に簡単な操作で高純度の水素を高収率で取り出すことが
できる。
実施例2 第2図は本発明のための容器の内部構造の一例を示すも
のである。容器1は水素吸蔵合金を加熱冷却するための
熱媒が流れるジャケットで覆われており、このジャケッ
トは、水素吸蔵合金の下部を部分的に加熱冷却する部分
加熱冷却管3と、大部分の合金を加熱冷却する加熱冷却
管5とに分割され、容器内部に水素吸蔵合金粉末4が約
50Kg充填されている。この容器を用いて、まず99
.99チの水素を水素導入・放出管8を通して水素を貯
蔵させる。
水素を取り出す時には、まず合金を加熱せずに、約0.
157713の水素を放出させ、次に部分加熱冷却・u
3に約70℃の熱媒を流して水素吸蔵合金を加熱し、放
出される高純度水素によって容器内部を効率良く洗浄す
る。
要求される所定の純度の水素が放出管から放出された後
、部分加熱冷却管3及び加熱冷却管5に約70℃の熱媒
を流し、水素吸蔵合金を全体的に加熱して高純度水素を
得る。
高感度のガスクロマトグラフ−質量分析計で不純物を分
析して、水素の純度を調べた結果を、第4図の曲線Cに
示したが、99.99999%の純度に到達するまでの
放出量は、約0.28tn3、その割合は全体の約3.
3%であった。
一方、比較のために同容器を用い、従来法と同じように
、部分加熱冷却管3と、加熱冷却管5にて同時に加熱し
て放出させた場合の水素純度の変化を、曲線りに示した
が、99.99999%の純度に到達するまでの放出量
は、約12m3であり、その割合は全体の約14%であ
った。
以上のように1本発明による水素ガス精製方法は、非常
に簡単な操作で極めて効率良く高純度の水素を1ζ)る
ことかできる。
(発明の効果) 本発明は水素吸蔵合金に水素を吸蔵させた後、不純物を
含んだ水素ガスを効率良く排出し、さらに水素吸蔵合金
粉末の空隙部に残存するわずかな不純物ガスを、水素吸
蔵合金層の下部に設けた加熱装置により、下層の合金が
加熱されて放出される高純度水素によって、高能率で洗
浄・除去することにより、極めて損失分生なく抑えて、
高純度の水素を取り出すことが出来、従って極めて安価
に、また簡便に高純度水素を製造できる。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図は本発明の容器の構造の一例を示す説明
図、第3図、第4図は本発明による水素精製方法によっ
て得られた試験結果の図表、第5図は従来容器の構成の
説明図である。 1・・・水素貯蔵容器   2・・・水素放出管3・・
・部分加熱冷却管  4・・・水素吸蔵合金粉末5・・
・加熱冷却管    6・・・水素導入管7・・・容器
空間85分   8・・・水素導入・放出管代理人 弁
理士 茶野木 立 夫 第1図 第2図 氷索奴ボ童(m3) 水索淡ホ童(m3)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 容器内に充填した水素吸蔵合金に水素を吸蔵させた
    後、不純物を含んだ水素ガスを、水素吸蔵合金を加熱せ
    ずに迅速に排出し、ついで容器内の水素吸蔵合金層の水
    素放出管から離れた個所の水素吸蔵合金を、部分的に加
    熱して、放出される高純度水素によって容器内を洗浄し
    、その後水素吸蔵合金全体を加熱することによって、高
    純度水素を取り出すことを特徴とする水素精製方法。 2 容器内上部の水素吸蔵合金が充填されていない空間
    部分に、水素放出管を設けたことを特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載の水素精製方法。
JP60248728A 1985-11-08 1985-11-08 水素精製方法 Pending JPS62108701A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6835490B1 (en) 1999-03-29 2004-12-28 Tohoku Techno Arch Co., Ltd. Alloy for hydrogen storage, method for absorption and release of hydrogen using the alloy, and hydrogen fuel cell using the method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6835490B1 (en) 1999-03-29 2004-12-28 Tohoku Techno Arch Co., Ltd. Alloy for hydrogen storage, method for absorption and release of hydrogen using the alloy, and hydrogen fuel cell using the method
US7094493B2 (en) 1999-03-29 2006-08-22 Tohoku Techno Arch Co., Ltd. Hydrogen storage metal alloy, method for absorption and release of hydrogen using the said alloy and hydrogen fuel battery using the said method

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